информатика. Литература по теме Тема Алгоритмы и программы Вопрос Понятие алгоритма
 Скачать 7.84 Mb.
|
|
Раздел информатики, оперирующий с такой информацией, получил название геоинформатики. Соответственно выделяются и геоинформационных технологии, как совокупность методов и приемов практического использования достижений геоинформатики для манипулирования пространственными данными, их представления и анализа. Геоинформационные технологии – это набор средств и методов для обработки и различного применения пространственных данных. Для обработки больших массивов геоинформации служат специальные средства – геоинформационные системы (ГИС). ГИС – это система сбора, хранения, анализа и визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах. Термин ГИС также используется в более узком смысле: ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах. Преимущество использования геоинформационных технологий состоит в том, что кроме традиционной базы данных появляется координатная привязка, которая наглядно отображает расположение объектов на карте и позволяет провести пространственный анализ расположения этих объектов относительно других важных для использования и отработки объектов недропользования. Интеграция данных в таком виде дает возможность, кроме того, оперативно обрабатывать и анализировать информацию, по мере накопления пополнять или редактировать данные, оперативно компоновать выходные карты различного содержания и масштаба. Геоинформационные системы. ГИС являются инструментом геоинформационных технологий. ГИС объединяют традиционные работы с базами данных, такие как запрос или статистический анализ, с преимуществом полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые представляет электронная карта. Эти возможности отличают геоинформационные системы от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанным с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира. Таким образом, ГИС можно характеризовать как систему, оперирующую пространственно-привязанными данными. Конечно, эта система оперирует также данными непространственного характера (тексты, таблицы), но эти данные обязательно связаны с объектами, имеющими пространственную привязку. Итак, ГИС – это программно-аппаратные комплексы, осуществляющие сбор, отображение, обработку, анализ и распространение информации о пространственно-распределенных объектах и явлениях на основе электронных карт, связанных с ними баз данных и сопутствующих материалов. В отличие от других типов инструментов ГИС базируется на информации, привязанной к координатам на карте, и позволяет представить ее в графическом виде для интерпретации и принятия решений. Поэтому для работы геоинформационных систем требуются мощные аппаратные средства: запоминающие устройства большой емкости; системы отображения; оборудование высокоскоростных сетей. ГИС относится к классу интегрированных систем. Интеграция означает, что помимо большого набора типов данных и технологий имеется некоторая концепция и методология, оптимально объединяющая это разнообразие данных и технологий. Поэтому не следует путать применение суммы различных методов и технологий, не имеющих внутренней связи и объединяющей их единой концепцией системы с интеграцией. В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: стране, континенте или городе. База данных организуется в виде набора слоев информации. Основной слой содержит географические данные (топо-основу). На него накладывается другой слой, несущий информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, промышленные объекты, коммунальное хозяйство, землепользование, почвы и другие пространственные данные. Следующие слои детализируют и конкретизируют данные о перечисленных объектах, пока не будет дана полная информация о каждом объекте или явлении. В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними устанавливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллектуальной обработки данных. Как правило, географические данные представляются графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координационная привязка к карте местности, видеоизображения, аудио комментарии, база данных с описанием объектов и их характеристик. Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации. Структура геоинформационных систем. Программное ядро геоинформационных систем состоит из ряда компонентов, которые обеспечивают: ввод пространственных данных; хранение пространственных данных в многослойных базах данных; реализацию сложных запросов; пространственный анализ; вывод твердых копий; просмотр введенной ранее и структурированной по правилам доступа информации; средства преобразования растровых изображений в векторную форму; моделирование процессов распространения загрязнения; моделирование геологических и других явлений; анализ рельефа местности и многое др. Упрощённо структуру ГИС можно представить в виде двух частей: 1) средства хранения и визуализации цифровых карт и планов местности; 2) базы данных атрибутивной информации, т.е. информации о свойствах и параметрах объектов, расположенных на конкретных участках местности. При визуализации на экране компьютера цифровой карты пользователь может указать конкретный участок местности (точку на карте) и получить необходимую (атрибутивную) информацию. Например, в ГИС градостроительного назначения доступна информация по каждому участку и постройке (назначение участка, форма собственности, год возведения постройки и т.п.). ГИС – это система, состоящая из нескольких подсистем (рис 161).  Рис. 161. Основные компоненты ГИС Каждый из перечисленных компонентов важен и необходим для успеха. Для успешного функционирования системы необходимо соблюдать условие: масштабы решаемых задач должны соответствовать количеству и качеству пространственных данных и возможностям аппаратно-программных средств. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютеров: от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров. Выбор конфигурации компьютера напрямую зависит от задач, решаемых организацией с использованием ГИС-технологий. Следует лишь помнить, что применение ГИС-технологий предполагает непременно работу с графикой, поэтому компьютер должен быть оснащен качественной видеокартой и достаточным объемом видеопамяти. С целью повышения качества работ при создании цифровых карт и повышением производительности труда компьютер должен быть обеспечен монитором не менее 17 дюймов с хорошим разрешением экрана. Учитывая работу с большими объемами информации, что характерно для геоинформационных технологий, необходимостью хранения этой информации и обмена ею, компьютер должен быть оснащен современными устройствами записи и хранения информации. А при решении задач анализа и моделирования необходим компьютер, обладающий мощным процессором. Примеры программных продуктов ГИС. Опишем кратко программные продукты зарубежных и отечественных ГИС. ArcGIS 10 – разработка американской компании ESRI(https://www.esri.com/en-us/arcgis). ArcGIS – это интегрированный набор программных продуктов для построения геоинформационной системы любого уровня. ArcGIS используется для создания, управления, интеграции, анализа, отображения и представления пространственных данных. Программные продукты ArcGIS позволяют использовать ГИС-функциональность в настольных, серверных и пользовательских приложениях, через web или на мобильных устройствах. ArcGIS представляет собой платформу для создания универсальной распределенной ГИС и работы в едином информационном пространстве. Линейка настольных программных продуктов ArcGIS 10 включает ГИС ArcINFO, ArcVIEW, ArcEditor и ряд других. ArcVIEW – самое доступное ГИС-приложение, в котором можно создавать высококачественный картографический материал, управлять наборами пространственных данных, метаданными, использовать данные из различных источников, проводить простое редактирование и анализ. Помимо непосредственного интерактивного режима построения карт, ArcView представляет средство для выполнения пространственного анализа, геокодирования адресов и отображения их на карте, создания и редактирования географических и табличных данных, создания тематических карт. Программа ArcView довольно проста в освоении. В основе работы с программой лежит привычный пользователю Windows-интерфейс (рис. 162).  Рис. 162. Интерфейс программы ArcView GIS 10.2 ArcEditor – это более функциональное программное обеспечение. Помимо возможностей ArcView, в нем существует возможность создания и редактирования топологически связанных объектов (установление отношений между классами пространственных объектов и атрибутами, внесение изменений в такие данные), а также редактирование геоданных, хранящихся в многопользовательских СУБД. ArcINFO – самый мощный среди настольных продуктов ESRI. Ко всем возможностям ArcView и ArcEditor добавляется множество инструментов геообработки, а также все функции для создания высококачественных карт и их художественного оформления. Кроме того, в состав этого продукта включены прикладные модули, унаследованные от популярной в прошлом системы ArcInfo Workstation. В отличие от остальных настольных продуктов, работающих только в среде Windows, ArcInfo Workstation работает также на операционных системах семейства Unix. Интерфейс программы ArcINFO показан на рис. 163.  Рис. 163. Интерфейс программы ArcINFO GeoMedia Professional (США; https://www.hexagongeospatial.com/) – универсальная ГИС-система, позволяющая напрямую (без конвертации) подключаться и работать с геоинформационными базами данных большинства форматов, эффективно интегрирует геоданные в единую информационную систему масштаба от рабочей группы до предприятия. Обладает функциями создания БД, обработки и анализа информации. Имеет модульную структуру. MapInfo Pro (Россия, США; http://mapinfo.ru/) – географическая информационная система, предназначенная для сбора, хранения, отображения, редактирования и анализа пространственных данных. Локализованная версия, производится в России. MapInfo Pro легко интегрируется в любую информационную систему, удобный интерфейс позволяет быстро адаптироваться и начать полноценно использовать функционал любому пользователю. Интерфейс системы MapInfo Pro 17.0 (рус.) показан на рис. 164.  Рис. 164. Интерфейс системы MapInfo Pro 17.0 (рус.) MapInfo Pro поддерживает все распространённые форматы данных, включая: офисные форматы Microsoft Excel, Access; форматы реляционных и пространственных баз данных (Oracle, Microsoft SQL Server, SQLite); форматы графических данных (AutoCAD DXF/DWG, SHP, DGN) и др. Microsoft MapPoint. Мировой лидер по разработке ПО Корпорация Microsoft разработала программный продукт MapPoint, который представляет собой инструмент для анализа и визуализации географической информации. Microsoft MapPoint содержит карты высокого качества с сопроводительной информацией (население, аэропорты, АЗС и т.д.), удобные программы-мастера для выполнения типовых операций и мощные средства отображения. MapPoint служит для просмотра и передачи коммерческой информации, снабженной разнообразными картами, которые можно встраивать также в документы Microsoft Office. Вид интерфейса системы Microsoft MapPoint показан на рис. 165.  Рис. 165. Вид интерфейса системы Microsoft MapPoint GEODRAW (разработка Центра Геоинформационных Исследований Института Географии РАН, г. Москва) – векторный редактор. Предназначен для создания баз цифровых карт и планов, включает в себя функции, обеспечивающие построение топологической структуры цифровой карты, идентификацию объектов и связывание их с атрибутивной базой данных, трансформацию карт, функции импорта-экспорта в различные форматы, поддержку картографических проекций. EASY TRACE (разработка EASY TRACE GROUP, г. Рязань; http://www.easytrace.com/) – пакет программ интерактивной векторизации растровых изображений, обладает функциями предварительной подготовки растрового изображения, возможностью работы с атрибутивными базами данных. Реальная действующая ГИС, кроме специализированного программного обеспечения, всегда использует дополнительное программное обеспечение для организации компьютерной сети, доступа в глобальную сеть Интернет, организации дополнительной защиты информации от несанкционированного доступа. В отдельных случаях вместе с ГИС, во взаимодействии с ней, используется и дополнительное программное обеспечение для решения специализированных задач, например, углубленного статистического анализа данных. ГИС может тесно взаимодействовать с офисными программами. Таким образом, ГИС – это мощное современное средство решения разнообразных задач, в число которых входит: Интегрирование данных из разных источников информации. Создание высококачественной картографической продукции. Связывание графических объектов с информацией в базах данных. Представление данных в виде карт, диаграмм, графиков и схем. Анализ пространственных данных. Моделирование обстановки. Поддержка принятия управленческих и оперативных решений. Взаимодействие с другими информационными системами. ГИС упрощает и упорядочивает сбор и хранение информации, позволяет проводить полный пространственный анализ данных при решении общих и прикладных задач. Итак, ГИС необходимы тем, кто принимает решения в соответствии с местом нахождения объектов. ГИС, как и другие информационные технологии, помогает принять лучшее решение. Однако, ГИС – это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений, обеспечивающее ответы на запросы и функции анализа пространственных данных, представления результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде. ГИС помогает, например, в решении таких задач, как разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т.д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволяет ответственным работникам сосредоточить свои усилия на поиске оптимального решения, не тратя значительного времени на сбор и обработку доступных разнородных данных. Можно достаточно быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать оптимальный. Вопросы для самопроверки: 1. Что такое деловая информация? 2. Какие технологии объединены в понятие информационные технологии пользователя? 3. В чем состоит основное назначение информационной технологии управления? 4. В чем суть информационной технологии обработки данных? 5. В чем заключается основное различие информационной технологии обработки данных и информационной технологии управления? 6. В чем заключается информационная технология поддержки принятия решений? 7. Какие основные виды отчетов формируются в информационной технологии управления? 8. Как происходит выработка решения при использовании информационной технологии поддержки принятия решений? 9. Каково назначение геоинформационных систем? 10. Перечислите основные компоненты геоинформационных систем. Литература по теме: 1. Казаков С.Г., Дочева К.Г., Сухорукова Г.Н. Геоинформационные системы в менеджменте: учеб. пособ. – М.: Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, 2015. – 134 с. 2. Логинов В. Н. Информационные технологии управления: учеб. пособ. – М.: Кнорус. 2012 г. 3. Хлебников А.А. Информационные технологии: учеб. – М.: Кнорус, 2014. – 472 с. Интернет-ресурсы: 1. ГИС ArcGIS на сайте компании ESRI. – Режим доступа: https://www.esri.com/en-us/arcgis/about-arcgis/overview 2. Сайт компании MapInfo. – Режим доступа: http://mapinfo.ru/ |