Геоинформационные Геоинформационные системы системы

(ГИС)(ГИС)

Тематические карты различного содержанияТематические карты различного содержания

ТопографическиТопографическиее

Геологические Геологические Карты Карты

геофизическигеофизических полейх полей

Данные аэро- и Данные аэро- и космических космических снимковснимков

Определение геоинформационных системОпределение геоинформационных систем

1. 1. ГИС содержит данные о пространственных ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных)квадротомических и иных)

2. Программное средство ГИС - программный 2. Программное средство ГИС - программный продукт, в котором реализованы продукт, в котором реализованы функциональные возможности ГИС. функциональные возможности ГИС. Поддерживается программным, аппаратным, Поддерживается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.кадровым и организационным обеспечением.

Компоненты – Компоненты – геоинформационной системы геоинформационной системы

Банк данныхБанк данных

ЗАДАЧИ и ЗАДАЧИ и методы их методы их решениярешения

СпециалистыСпециалисты

Аппаратное Аппаратное обеспечениеобеспечение Программное Программное

обеспечениеобеспечение

Представление данных Представление данных в геоинформационных системахв геоинформационных системах

Географические и атрибутивные данные

Географическая (пространственная, картографическая информация в ГИС представлена данными, описывающими пространственное месторасположение объектов (координаты, элементы графического оформления).

Атрибутивная (непространственная, семантическая, тематическая, описательная, табличная) информация в ГИС – это данные, описывающие качественные или количественные параметры пространственно соотнесенных объектов.

Дом

Растровые данныеРастровые данные

– квантование, или разбиение пространства на множество элементов (ячеек) ;

– каждой ячейке соответствует одинаковый по размерам, но разный по характеристике (цвет, плотность и т.п.) участок поверхности объекта;

– ячейка имеет форму квадрата (grid).

НедостаткиНедостатки::- низкая пространственная точность - необходимость больших объемов памяти для хранения

ДостоинстваДостоинства::- метод представления непрерывного пространства- могут использоваться как подложка для векторизации карты- источник сеточного представления поверхностей, для

моделирования пространственных процессов (матричные)

Матричные данныеМатричные данные

- количественные данные (карт изолиний или результатов измерений в отдельных точках) - интерполяция в регулярную сеть центральных точек элементарных ячеек). - для качественные данные - кодирование по списку возможных значений в каждом основании классификации

Цифровые аэро- и космоснимки -каждой ячейке указывается принадлежность к определенному объекту(классу объектов) или значение характеристики территории

Векторные данныеВекторные данные

Геометрические примитивы: точки, линии и площади

Точечный объект. Объект, обозначенный точкой, поскольку его размеры слишком малы, чтобы можно было отразить его форму (границы, площадь) в масштабе карты. Может также представлять некий условный объект, не имеющий размеров, например, отметку высот.Линейный объект. Объект, локализованный в виде линии, поскольку его ширина не выражается в масштабе карты-источника - река, дорога и т.д. Может также представлять некий условный объект, например, границу.Полигональный объект. Объект, имеющий площадь, выражающуюся вмасштабе карты-источника. Определяется замкнутым контуром и его внутренней областью, например, лес, озеро.

Объектная (бесструктурная) Объектная (бесструктурная) модельмодель

ОбъектНомер Положение

Точка 5 Одна пара координат (x,y)

Линия 16 Набор пар координат (x,y)

Область 25 Набор пар координат (x,y), первая и последняя совпадают

Топологические моделиТопологические модели

-- модели, которые отражают взаимные связи модели, которые отражают взаимные связи между объектами, не зависящие от между объектами, не зависящие от геометрических свойств и содержат геометрических свойств и содержат топологическую информацию в явном видетопологическую информацию в явном виде

Базовые элементы – дуга, точка, внутренняя Базовые элементы – дуга, точка, внутренняя точка полигона и вспомогательный точка полигона и вспомогательный (связующий) элемент – топологический узел(связующий) элемент – топологический узел

Топологическая модель векторных Топологическая модель векторных

данныхданных Номер узла Координата Х Координата Y

1 19 6

2 15 15

3 27 13

4 24 19

5 6 24

Номер области

Список дуг

1 1,4,3

2 2,3,5

3 5,6,7

Файл узлов

Файл областей Номер дуги

Правый полигон

Левый полигон

Начальный узел Конечный узел

1 1 0 3 1

2 2 0 4 3

3 2 1 3 2

4 1 0 1 2

5 3 2 4 2

6 3 0 2 5

7 5 3 5 6

Файл дуг

Математическая основаМатематическая основа Эллипсоид вращения (двухосный

эллипсоид) Трехосный эллипсоид (сжатый с боков)Датум - размеры эллипсоида, принятого за

основу в данной стране (так называемый опорный или референц эллипсоид) + коэффициенты, характеризующие его смещение и поворот, для совмещения с территорией данной страны

Системы координатСистемы координат

Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90)Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90) — государственная — государственная геоцентрическая система координат, использующаяся в геоцентрическая система координат, использующаяся в целях геодезического обеспечения орбитальных полётов целях геодезического обеспечения орбитальных полётов и решения навигационных задач (в частности, для и решения навигационных задач (в частности, для обеспечения работы глобальной навигационной обеспечения работы глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС)спутниковой системы ГЛОНАСС)

Земной эллипсоид со следующими основными геометрическими Земной эллипсоид со следующими основными геометрическими характеристиками:характеристиками:

• большая полуось равна 6 378 136 м;большая полуось равна 6 378 136 м;

• коэффициент сжатия эллипсоида составляет 1/298,25784;коэффициент сжатия эллипсоида составляет 1/298,25784;

• центр эллипсоида совмещён с началом геоцентрической центр эллипсоида совмещён с началом геоцентрической системы координат системы координат

В США -эллипсоид WGS84В США -эллипсоид WGS84

ПроекцииПроекции

• Закон изображения одной поверхности на Закон изображения одной поверхности на другойдругой

При решении задач картографирования на При решении задач картографирования на территории России наиболее часто территории России наиболее часто используются две проекции:используются две проекции:

• видоизмененная простая поликоническая видоизмененная простая поликоническая проекция;проекция;

• конформная (равноугольная) конформная (равноугольная) псевдоцилиндрическая проекция Гаусса-псевдоцилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера. Крюгера.

Масштабы топографических картМасштабы топографических карт

• Стандартный ряд масштабов 1:1 000 000, 1:500 000, Стандартный ряд масштабов 1:1 000 000, 1:500 000, 1:200 000, 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 0001:200 000, 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000

Масштаб Число листов на лист

масштаба

Протяжение листа Пример номенклатуры листа

  1:1 000 000 По широте По долготе  

1:1 000 000 1 4° 6° O-41

1:500 000 4 2° 3° O-41-A

1:200 000 36 40' 1° O-41-XXVI

1:100 000 144 20' 30' O-41-144

  1:100 000      

1:50 000 4 10' 15' O-41-144-Г

1:25 000 16 5' 7'30'' O-41-144-Г-г

1:10 000 64 2'30'' 3'45'' O-41-144-Г-г-4

Разграфка и номенклатура Разграфка и номенклатура карткарт

Номенклатура листа карты масштаба 1:1000000 Номенклатура листа карты масштаба 1:1000000 состоит состоит из обозначений ряда и колонны из обозначений ряда и колонны

Ряды располагаются параллельно экватору и обозначаются заглавными буквами латинского алфавита. Границами рядов служат параллели, проведенные от экватора через 4° по широте. Счет рядов идет от экватора к полюсам: А, В, С, D, Е.Колонны

располагаются вертикально. Границами их служат меридианы, проведенные через 6° по долготе. Колонны обозначаются арабскими цифрами от меридиана с долготой 180° с запада на восток.

Разбиение листа масштаба 1 : 1 000 000 на Разбиение листа масштаба 1 : 1 000 000 на листы разных масштабовлисты разных масштабов

Конформная (равноугольная) Конформная (равноугольная) псевдоцилиндрическая проекция Гаусса-псевдоцилиндрическая проекция Гаусса-

КрюгераКрюгера Зоны - 6 (3) градусовЗоны - 6 (3) градусовОсевые меридианы зон (6) - Осевые меридианы зон (6) -

центральные меридианы листов центральные меридианы листов карты масштаба 1 : 1 000 000карты масштаба 1 : 1 000 000

Порядковый номер Порядковый номер nn = = NN-30 (-30 (NN – – номер колонны листа м-ба 1 : 1 номер колонны листа м-ба 1 : 1 000 000)000 000)

Долготы осевых меридианов зон Долготы осевых меридианов зон (6) (6) LL0 = 60 = 6nn – 3, где – 3, где nn - номер - номер зоны зоны

Прямоугольные координаты Прямоугольные координаты xx и и yy в в пределах зоны вычисляются пределах зоны вычисляются относительно экватора и относительно экватора и осевого меридианаосевого меридиана

Осевой меридиан Осевой меридиан yy = 500 000 м с = 500 000 м с обязательным указанием обязательным указанием впереди номера впереди номера соответствующей зоны соответствующей зоны

Атрибутивные данныеАтрибутивные данные Атрибут - это информационное отображение отдельного свойства некоторого объекта, процесса или явления

Организуется в Базы данных (БД) реляционного (табличного) типа

Каждому объекту соответствует одна запись в базе атрибутивных данных

Геореляционная модельГеореляционная модель

Для организации Для организации пространственной пространственной компоненты компоненты применяются правила применяются правила геоинформационных геоинформационных систем, а атрибутивная систем, а атрибутивная информация информация организована по организована по правилам СУБД. правилам СУБД.

Соединение внешней и Соединение внешней и внутренней таблицы по внутренней таблицы по общему полю общему полю (отношение один ко (отношение один ко многим)многим)

Связь через Связь через идентификатор объекта идентификатор объекта

Форматы атрибутивных Форматы атрибутивных данных - данных - dBASEdBASE, , ParadoxParadox, , MS AccessMS Access, , форматы электронных форматы электронных таблиц, таблиц, ASCIIASCII-файлы-файлы

Фотоизображение Фотоизображение образцаобразца

Шлиф образцаШлиф образца

Керн по интервалу Керн по интервалу скважиныскважины

Стратиграфическая колонка с Стратиграфическая колонка с данными каротажа по скв.172данными каротажа по скв.172

Структурная связь документов разных свойств и Структурная связь документов разных свойств и форматовформатов

Принцип послойной организацииПринцип послойной организации

• Условное Условное деление деление объектов объектов на на тематическтематические слои ие слои

• Разделение Разделение объектов объектов на слои на слои происходит происходит по их по их содержателсодержательному ьному критерию критерию

Программные средства разработки ГИС

Подсистемы ввода. Это программные средства ввода данных, позволяющие грамотно и эффективно осуществить создание базы данных геоинформационной системы

Векторизаторы (векторные редакторы) имеют функцию автоматической или интерактивной (полуавтоматической) векторизации, основанной на распознавании и обучении системы

Системы анализа данных обеспечивают функции поиска и анализа - от простых ответов на запросы до сложного статистического анализа больших массивов данных

Системы компоновки и вывода данных (вьюверы) - недорогие, облегченные пакеты, предназначенные в основном для визуализации и выполнения запросов к базам данных

КритерииКритерии при выборе ПО при выборе ПО

• достаточные требования к аппаратным средствам и достаточные требования к аппаратным средствам и уровню подготовки персонала;уровню подготовки персонала;

• открытые форматы данных или развитые возможности открытые форматы данных или развитые возможности функций экспорта-импорта.функций экспорта-импорта.

• простота ввода данных;простота ввода данных;• СУБД, поддерживаемые программным обеспечением;СУБД, поддерживаемые программным обеспечением;• необходимый набор функций для решения необходимый набор функций для решения

поставленных задач;поставленных задач;• модульное построение, позволяющее включать модульное построение, позволяющее включать

дополнительные функции, разработанные сторонними дополнительные функции, разработанные сторонними коллективами программистов:коллективами программистов:

• возможность настройки пользовательского интерфейса возможность настройки пользовательского интерфейса при решении различных задач;при решении различных задач;

• высокий уровень технической и методической высокий уровень технической и методической поддержки разработчиками ПО, возможности поддержки разработчиками ПО, возможности получения обновление версии. получения обновление версии.

ARCGIS – полнофункциональная ГИС-система, имеющая совершенные средства для создания карт, их редактирования, ввода и преобразования данных; распределенное управление данными; полная интеграция с системами управления реляционными базами данных (СУБД). ARC/VIEW 3.2 - предоставляет средства выбора, просмотра и редактирования разнообразных геоданных, создания макетов карт с легендами, графиками и диаграммами, связывания объектов карты с атрибутивной информацией в режиме hot links (с видеокамерами, архивами изображений, звуковыми файлами и т. д.), адресного геокодирования, распечатки картографических материалов.

ERDAS IMAGINE - разработчик - Leica Geosystems GIS & Mapping, LLC. Назначение - полнофункциональная растрово-векторная ГИС для работы с данными дистанционного зондирования.

EASY TRACE (разработка EASY TRACE GROUP, г.Рязань) – пакет программ интерактивной векторизации растровых изображений, обладает функциями предварительной подготовки растрового изображения, возможностью работы с атрибутивными базами данных

3х-мерная модель пространства3х-мерная модель пространства(3(3D D модель)модель)

Космоснимки ДДЗКосмоснимки ДДЗ