Геоинформатика - наука, технология, образование, бизнес

ОСНОВЫ ГЕОИНФОРМАТИКИ

Основные понятия и определения

Автоматизация – применение технических средств, математических методов и систем управления, освобождающих человека полностью или частично от непосредственного участия в процессе получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации.

Информация - сведения, воспринимаемые человеком и (или) специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации

Информационная технология – совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологический комплекс, обеспечивающий сбор, создание, хранение, накопление, обработку, поиск, вывод, копирование, передачу и распространение информации.

Информационная система - система, предназначенная для хранения, обработки, поиска, распространения, передачи и представления информации.

Данные - информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека.

Пространственный объект[3] (геообъект, геоинформационный объект, географический объект) - цифровая модель материального или абстрактного объекта реального или виртуального мира с указанием его идентификатора, координатных и атрибутивных данных.

Пространственные данные (геоинформационные данные, геопространственные данные, географические данные, геоданные) - данные о пространственных объектах и их наборах.

Географическая информационная система (ГИС) - информационная система, оперирующая пространственными данными.

Геоинформационная технология(ГИС-технология): Совокупность приемов, способов и методов применения программно-технических средств обработки и передачи информации, позволяющая реализовать функциональные возможности ГИС. Операции геоинформационных технологий поддерживаются программным, техническим, информационным, правовым, кадровым и организационным обеспечением.

Программное обеспечение геоинформационной системы - совокупность программ, в которых реализованы функциональные возможности геоинформационных систем и сопровождающей программной документации.

Техническое обеспечение геоинформационной системы (аппаратное обеспечение геоинформационной системы) - комплекс технических средств, используемых для реализации функциональных возможностей геоинформационных систем, включая устройства ввода, обработки, хранения и передачи данных.

Информационное обеспечение геоинформационной системы - совокупность знаний о предметной области информационных ресурсов, информационных услуг, классификаторов, правил цифрового описания, форматов данных и соответствующей документации, предоставляемых пользователю и (или) разработчику геоинформационных систем для решения задач ее создания, эксплуатации и использования.

К основным источникам пространственных данных в ГИС относят цифровые топографические и тематические карты, данные дистанционного зондирования Земли, данные систем спутникового позиционирования GPS и ГЛОНАСС; для крупномасштабных приложений используются геодезические данные, получаемые электронной аппаратурой и приборами для геодезических измерений, данные воздушного и наземного лазерного сканирования; дополнительно используются данные различных кадастров, данные органов государственной статистики и другие информационные ресурсы.

Правовое обеспечение геоинформационной системы - совокупность правовых норм, регламентирующих правовые отношения на всех стадиях жизненного цикла геоинформационной системы.

Организационное обеспечение геоинформационной системы - совокупность стратегий, регламентированных мер, научно-технической документации, нормативных документов, организационно-правовых норм, материальных и финансовых ресурсов и квалифицированных кадров, поддерживающих функционирование геоинформационной системы на всех стадиях ее жизненного цикла.

Геоинформатика - научно-техническое направление, объединяющее теорию цифрового моделирования предметной области с использованием пространственных данных, технологии создания и использования геоинформационных систем, производство геоинформационной продукции и оказание геоинформационных услуг. Геоинформатика включает в себя науку, технологию, производство и образование в области изучения и использования ГИС. Геоинформатика изучает процессы сбора, хранения, обработки и отображения пространственных данных, а также проектирование, создание и эксплуатацию ГИС.

Отличия первых ГИС от классических баз данных:

- введение в число атрибутов объектов признака пространства (географических координат, единиц административной принадлежности, положения в ячейках регулярной сети);

- введение понятия пространственного объекта, описываемого позиционными и непозиционными атрибутами;

- два альтернативных представления пространственных данных - векторное и растровое, включая топологические линейно-узловые представления;

- постановка и решение ряда задач управления пространственными данными, впоследствии ставших ядром информационных технологий (создание буферных зон, наложение слоев, операции вычислительной геометрии, разработка алгоритмов аналитических операций и графоаналитических построений).

Функциональная ограниченность первых ГИС была отчасти связана с рядом недостатков технических средств:

- неразвитостью периферийных устройств;

- примитивными средствами графической и картографической документации;

- пакетным режимом обработки данных

- высокой стоимостью электронно-вычислительных машин;

- продолжительным временем выполнения операций;

- ограниченными объемами ресурсов памяти.

Концепция и аббревиатура ГИС (GIS) продолжает со временем изменяться, наполняясь новым смыслом и содержанием. Так в 1980-х гг ГИС понималась, как “географическая информационная система” – средство для …(geographic information system). В 1990-е ГИС – научно-практическое направление “геоинформатика” (geographic information science). В 2000-е наблюдается тенденция перехода к GIS, как средству предоставления услуг по обработке пространственных данных – “географические информационные услуги” (geographic information services).

Геоинформатика - наука, технология, образование, бизнес

Как наука геоинформатика продолжает формироваться и до сих пор отдельные аспекты остаются незавершенными и фрагментарными. Геоинформатика развивается в окружении ряда смежных направлений (рис. ). При этом происходит взаимодополняющее развитие методов и технологий, программных и аппаратных средств, средств коммуникации между программами. В результате взаимодействия появляются новые направления – ГИС и Интернет, ГИС и системы управления инженерными сетями, ГИС и GPS.

В основе создания и применения ГИС лежит системный подход[4]. Системный подход обеспечивает единство создания, технического, математического, информационного и лингвистического обеспечения, их совместимость, определяет методы исследования и проектирования ГИС, ее структуру. Инструментом системного подхода в ГИС является моделирование[5]. Организация структур данных в ГИС связана с преобразованием исходных данных до компьютерного вида. От того, насколько организация структуры данных учитывает географическую реальность, происходящие в ней процессы и существующие соотношения зависит степень точности и верности моделирования этих явлений и процессов.

Рисунок 1. Методы и алгоритмы теоретической и прикладной геоинформатики

ГИС-технологии являются результатом объединения множества различных технологий обработки данных.

Алгоритмы и методы геоинформатики близки вычислительной геометрии, компьютерной графике, системам автоматизированного проектирования (САПР) [ОГ]. Средства систем управления базами данных (СУБД) используются в ГИС для обработки непозиционных данных. Единая цифровая среда существования объединяет ГИС, GPS и автоматизированные технологии съемок местности, а также технологии их обработки (цифровую фотограмметрию).

Ближайшими к геоинформатике направлениями считаются картография и дистанционное зондирование (по тесноте связи, уровню взаимодействия, методической и технологической близости, возможностям интеграции - ОГ). Взаимоотношения этих наук менялись от доминирования одной из них (картографии или геоинформатики) до равноправного взаимодействия. Возможно, в дальнейшем взаимное влияние этих составляющих будет меняться (например, роль картографии при преобладании цифровых карт и цифровых методов обработки пространственных данных будет ослабевать).

Рисунок 2. Модель тройного взаимодействия соотношения картографии, дистанционного зондирования и ГИС [ОГ].

Отличием геоинформатики, как технологии является ее направленность на создание и эксплуатацию ГИС. Обобщенная технологическая схема создания ГИС может быть представлена в виде набора обобщенных функций (функциональных групп). В общем виде задачи геоинформационных технологий можно определить как ввод, обработку и вывод пространственных данных[6] (п.1.4). Технологии ГИС зависят от возможностей применяемых программ…, решаемых в конкретном случае задач…

ГИС-образование связано с профессиональной подготовкой специалистов в области геоинформатики и ГИС от школ до вузов. Уровни специализации – ГИС-аналитик, ГИС-менеджер, ГИС – специалист, ГИС-техник, ГИС-программист.

Геоинформатика, как производственная деятельность (геоинформационная индустрия) и сегментом рынка (геоинформационный рынок), направлена на разработку, создание, реализацию и сопровождение ГИС-продукции, программного обеспечения, технологий, пространственных данных.

Основных потребителей ГИС-данных, технологий можно отнести к трем группам (ОПБД)

- наука (изучение окружающей среды, географии),

- бизнес (выбор мест торговли, строительства, ведение хозяйства, анализ ситуации),

- пользователи, связанные с локализацией положения на Земле по упрощенным технологиям – GPS, КПК, сотовые телефоны (мобильные группы, сельскохозяйственные работы, поиск клиентов, объектов работы, анализ опасности).

Дата добавления: 2017-05-02; просмотров: 2287;