Внешние запоминающие устройства




Введение

1. Что такое ГИС …………………………………1-2

2. Сферы применения ГИС. ……………………3-6

3. Другие аналитические операции…………….7-18

Список литературы …………………………….19

 

Введение:

 

Областей применения географических информационных систем (ГИС) существует великое множество и, по всей видимости, число их и еще будет расти. В каждой из прикладных областей существуют свои специфические потребности и своя специфическая терминология, своя история внедрения геоинформационных технологий. На начальном этапе эти технологии развивались в значительной степени независимо в разных прикладных областях. Это является одной из причин того, что сегодня в мире насчитывается уже очень много коммерческих пакетов программ для работы с ГИС (может быть, даже слишком много), их функции часто в значительной степени совпадают, но при этом зачастую используется различная терминология для обозначения одинаковых или сходных функций и элементов моделей данных.

Иногда напрямую терминология конкретной прикладной области проникает в терминологию пакета для обозначения тех функций и понятий, которые, в принципе, имеют отношение к общей геоинформатике, но в практике применения данного пакета имеют конкретное более узкое и специфическое назначение. Например, абсолютно одна и та же функция проведения изолиний равных значений числовой величины по регулярной сетке наблюдений в одном пакете может называться функцией построений изогипс (имея в виду рельеф местности), а в другом – функцией построения изолиний концентрации (имея в виду данные по геохимическим полям). Подобные терминологические проблемы, естественно, затрудняют понимание и обсуждение многих вопросов, связанных с геоинформатикой, равно как и сравнение и освоение пакетов программ.

 

 

1. Что такое ГИС?

Однозначное краткое определение этому явлению дать достаточно сложно. Географическая информационная система (ГИС) - это возможность нового взгляда на окружающий нас мир. Если обойтись без обобщений и образов, то ГИС - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

Создание карт и географический анализ не являются чем-то абсолютно новым. Однако технология ГИС предоставляет новый, более соответствующий современности, более эффективный, удобный и быстрый подход к анализу проблем и решению задач, стоящих перед человечеством в целом, и конкретной организацией или группой людей, в частности. Она автоматизирует процедуру анализа и прогноза. До начала применения ГИС лишь немногие обладали искусством обобщения и полноценного анализа географической информации с целью обоснованного принятия оптимальных решений, основанных на современных подходах и средствах.

В настоящее время ГИС - это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности - будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.

 

 

Сферы применения ГИС

 

Из приведенного выше описания назначения геоинформатики ясно, что и построенные на ее базе геоинформационные технологии и геоинформационные системы, хотя они и называются часто географическими информационными системами, никак нельзя трактовать в общем случае как информационные технологии и информационные системы для географии (или геологии, геодезии).

Они имеют значение и применение значительно более широкое, чем только в указанных дисциплинах. Приставка "гео" означает только использование «географического», то есть пространственного принципа организации информации, только то, что это технологии и системы, предназначенные для работы с пространственной информацией. Поэтому области применения ГИС и геоинформатики сегодня находятся почти во всех сторонах человеческой деятельности. Можно сказать, что перечислить сферы применения ГИС не проще, чем перечислить сферы применения СУБД.

Сегодня можно назвать, оставляя в стороне сугубо научные приложения, следующие крупные области применения ГИС, причем этот список далеко не полный, и приводится просто для примера:

Управление земельными ресурсами, земельные кадастры.

Инвентаризация и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими.

Проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве.

Тематическое картографирование практически в любых областях его применения.

Морская картография и навигация.

Аэронавигационное картографирование и управление воздушным движением.

Навигация и управление движением наземного транспорта. Дистанционное зондирование.

Управление природными ресурсами (водными, лесными и т.д.).

Представление и анализ рельефа местности.

Моделирование процессов в природной среде, управление природоохранными мероприятиями.

Мониторинг состояния окружающей среды. Реагирование на чрезвычайные и кризисные ситуации.

Геология, минерально-сырьевые ресурсы и горнодобывающая промышленность.

Планирование и оперативное управление перевозками.

Планирование развития транспортных и телекоммуникационных сетей.

Маркетинг, анализ рынка. Археология.

Комплексное управление и планирование развития территории, города.

Безопасность, военное дело и разведка. Общее и специальное образование. Сельское хозяйство.

Никакого особенного порядка в этом списке нет. Отметим только, что в нем присутствуют как термины, относящиеся к предмету активности (земельные ресурсы), так и относящиеся к задачам или дедам (планирование развития, управление перевозками), а также и к методам и средствам (дистанционное зондирование).

В этой большой области приложений можно выделить несколько основных типов. Одни связаны с задачами учетно-инвентаризационного типа, акцент делается на данных и измерениях (например, задачи земельного кадастра или управления распределенной производственной инфраструктурой большого предприятия). Другие связаны с задачами управления и принятия решений. В третьих акцент делается на моделировании и сложном анализе данных. Первый тип имеет наиболее важное значение, хотя бы в силу того, что на этот тип задач приходится максимальное число реализованных и находящихся в режиме эксплуатации систем, в том числе крупнейшие по числу пользователей и объемам собранных данных. (Для приложений этого типа вообще характерна работа с большим числом объектов и высокая детальность изучения территории.) Использование ГИС в качестве информационно-справочных систем начинает также широко использоваться в обучении. Отметим также, что вне зависимости от того, используются ли при работе с данными мощные аналитические процедуры и сложные запросы, ГИС очень часто используются как средства поддержки принятия решений. Достигаемая здесь эффективность, даже при использовании минимальных средств, доступных геоинформатике, часто очень высока за счет высокой наглядности картографической визуализации информации и удобства доступа к информации.

Знание конкретных потребностей той или области применения, той или иной задачи, является важным для рационального выбора программных средств и построения эффективной структуры базы данных. Например, для одних применений наиболее эффективной является послойная организация данных, для других – Объектная «бесслойная» модель данных. Часто оптимальным решением оказывается комбинирование этих двух подходов.

Сферы применения ГИС. Современный крупный город в условиях перехода к рыночным отношениям, децентрализации управления, повышения ответствен­ности местных органов власти за конечный результат хозяйствен­ной деятельности и социальный уровень жизни граждан не может нормально функционировать без четко налаженной системы все­стороннего учета, анализа и оценки городских территорий. В настоящее время приоритетными и наиболее жизнедеятельными информацион­ными системами являются ГИС, которые служат информацион­ным базисом для решения следующих задач:

— картография и инженерная геодезия (создание и обновление карт и планов);

— научно-обоснованное перспективное и оперативное планирова­ние раз­ви­тия города и его отдельных территорий;

— оптимальное проектирование объектов промышленного и граж­данс­кого назначения на территории города;

— разработка генерального плана города и контроль за его реа­лизацией;

— изучение состояния экологических, социально-экономических, приро­дно-ресурсных условий территорий и их экономическая оценка;

— совершенствование учета и рационального использования городс­ких земель и недвижимости (зданий и сооружений);

— получение достоверной информации о местоположении и экс­плуатации инженерных сетей городского коммунального хо­зяйства;

— проведение налогообложения, взимание платежей за использо­вание природных ресурсов, недвижимости, за загрязнение окружающей среды;

— охрана прав пользователей, собственников, других потребите­лей региональных ресурсов.

— пространственная навигация и др.

Первая сфера применения обслуживает как собственные нужды, так и дает пространственную основу для всех остальных сфер. Пространственная навигация является сферой доступной сегодня практически любому желающему (использование ГИС-web-сервисов подобных сайту www.maps.google.com остальные сферы обслуживают управление.

 

 

3. Другие аналитические операции.

Любая современная ГИС содержит в себе набор средств для анализа пространственно-атрибутивной информации являются. Запросы в ГИС можно задавать как простым кликом мышью на объекте, так и с помощью развитых аналитических средств. В группе со средствами стандартного языка структурированных запросов SQL (Structured Query Language) аналитические возможности ГИС дают пользователю мощные и настраиваемые инструменты для обработки и управления информацией.

Выделим основные функции ГИС, связанные с анализом пространственно-атрибутивной информации.

Возможности непространственного (атрибутивного) анализа:

• запрос по атрибутам и их отображение;

• поиск цифровых карт и их визуализация;

• классифицирование непространственных данных;

• картографические измерения (расстояние, направление, площадь);

• статистические функции.

Возможности пространственного анализа:

• “ оверлейные ” операции;

• анализ близости;

• сетевой анализ;

• поиск объектов;

• анализ видимости-невидимости;

• прогнозирование;

• картометрические функции;

• интерполяция;

• зонирование;

• создание контуров;

• декомпозиция и объединение объектов;

• буферизация;

• переклассификация.

Буферизация Буферная зона (buffer zone, buffer, corridor) – представляет из себя полигональный слой, образованный путем расчета и построения эквидистант, или эквидистантных линий (equidistant line), равноудаленных относительно множества точечных, линейных или полигональных пространственных объектов. Операция “буферизации” (buffering) применяется, например, для целей выделения трехкилометровой пограничной зоны, 20-метровой полосы отчуждения железнодорожной линии и т.п. Буферная зона полигонального объекта может строиться как вовне, так и внутри полигона. В случае если расстоянию между объектами и эквидистантами ставятся в соответствие значения одного из его атрибутов, говорят о “буферизации со взвешиванием” (weighed buffering).

В современных ГИС буферные зоны создаются автоматически, причем построить их можно вокруг объектов любых типов. Любая современная ГИС может рассчитывать ширину буфера от границы объекта двумя методами – для сферических координат и для декартовых координат. Осуществить буферизацию для нескольких объектов сразу можно двумя способами. Во-первых, можно создать единый буфер вокруг всех этих объектов. В этом случае следует помнить, что ГИС считает полученный буфер единым объектом типа многоугольник. Если выбрать один из буферных многоугольников, будут выбраны и все остальные. Другим способом является создание отдельных буферов для каждого из объектов.

Оверлейные операции Оверлейная операция, оверлей (overlay) – представляет из себя операцию наложения друг на друга двух или более слоев, результатом которой является графическая композиция (графический оверлей) используемых слоев либо единственный результирующий слой, несущий в себе набор пространственных объектов исходных слоев, топологию этого набора и атрибуты, которые являются производными от значений атрибутов исходных объектов в топологическом оверлее векторной модели представлений пространственных объектов. К оверлейным относятся операции:

• определения принадлежности точки полигону;

• определения принадлежности линии полигону;

• определения принадлежности полигона полигону;

• наложения двух полигональных слоев;

• уничтожения границ одноименных классов полигонального слоя с порождением нового слоя;

• определения линий пересечения объектов;

• объединения (комбинирования) объектов одного типа;

• определения точки касания линейного объекта и т.д. По существу происходит наложение двух слоев, в результате чего образуется новый слой.

Операция наложения двух полигональных слоев (polygon-on-polygon) методом вырезания применяется для вырезания части одного слоя, используя для этого другой слой в качестве формы. Эта операция создает новый слой посредством наложения объектов двух слоев. Один из этих слоев должен быть полигонального типа и он используется для определения области отсечения. Помимо операций топологического оверлея существуют операции логического или булевского оверлея. Все операции (всего их четыре) основаны на элементарных логических функциях – логические И, ИЛИ, НЕ и исключающее ИЛИ.

Переклассификация Переклассификация – это аналитическая операция, направленная на преобразование слоя карты по заданному условию. Одно из первых – это отсечение объектов, пространственное положение которых не соответствует заданной позиции. Следующее переклассификационное условие – значение какой-либо величины (высота над уровнем моря, зональная температура, количество осадков), отображаемой на карте. Например, на карте нужно изменить футы на метры. Переклассификация часто производится по размеру объектов. Например, на слое карты необходимо убрать объекты, площадь которых ниже либо выше заданного значения. Переклассификация используется для разбиения класса объектов на индивидуальные объекты, так как с ними удобнее работать.

Картометрические функции Картометрические функции – это операции, позволяющие измерять расстояния, площади, периметры, объемы, заключенные между секущими поверхностями и т.д. Как правило, такие операции являются обязательными внутренними функциями ГИС. При проведении картометрических измерений нужно знать, что:

Районирование Процесс районирования (зонирования) состоит в объединении объектов на карте в большие регионы или территории для обобщения данных по этим территориям. Районирование используется в самых различных задачах, таких, как создание и анализ территорий сбыта, избирательных округов, территорий, обслуживаемых подразделениями аварийной службы, маршрутов доставки, анализ распределения ресурсов и т.д. ГИС создает тематическую карту методом индивидуальных значений, в которой тематической переменной является название территории. Кроме того ГИС позволяет динамически отслеживать изменения в данных по районам при переносе объектов из одного района в другой. Районирование чаще всего используется для оптимизации территориального планирования и решения задач иногда называемых “балансировкой (выравниванием) территорий”. При районировании не создается новых географических объектов на карте, а также не вносится никаких постоянных изменений в стили существующих объектов. Районирование представляет собой инструмент динамической группировки существующих объектов и анализа соответствующих данных. Однако пользователь ГИС может зафиксировать изменения в объектах, сохранив в виде отдельной таблицы результаты районирования. Районирование можно осуществить для любой таблицы, содержащей графические объекты типа область, линия или точка. Различные районы изображаются различными штриховками, типами линий или символов. Число районов для каждой таблицы обычно не может превышать 300. Районирование особенно полезно при большом разбросе значений данных, когда необходимо оценить различные сценарии разделения. Районирование можно применять для создания новых территориальных единиц или для перепланирования существующего деления.

Сетевой анализ

Сетевой анализ направлен на решение задач по определению ближайшего, наиболее выгодного сетевого (это может быть транспортная сеть, сеть телекоммуникаций и т.д.) маршрута, установлению уровней нагрузки на сеть, определению зон влияния на объекты сети других объектов. Сетевой анализ часто используют в процессе принятия решений по транспортным задачам, по проектированию и эксплуатации разнообразных сетей инженерных коммуникаций и т.д. Сетевой анализ нацелен на обработку данных линейных объектов, которые имеют разветвленную (древовидную) структуру. Другие аналитические операции

Анализ видимости-невидимости это одна из операций по обработке цифровых моделей рельефа, которая обеспечивает оценку поверхности с точки зрения видимости или невидимости отдельных его частей путем выделения зон и построения карт видимости-невидимости с некоторой точки обзора или множества точек, заданных их положением в пространстве (источников или приемников излучений). Пространственный анализ видимости-невидимости основан на оценке взаимной видимости двух точек. Анализ видимости-невидимости применяется для оценки влияния рельефа (в особенности горного) или рельефности городской застройки на величину зоны устойчивого радиоприема (радиовидимости) при проектировании радио- и телевещательных станций, радиорелейных сетей и систем мобильной радиосвязи. Анализ близости представляет собой пространственно-аналитическую операцию, основанную на поиске двух ближайших точек среди заданного их множества (поиск кратчайшего расстояния) и используемую в различных алгоритмах пространственного анализа. При обработке геологической информации это может быть локализация ближайших точек в геохимических аномалиях с заданными параметрами.

 

Опыт длительной эксплуатации ГИС показал широкое приме­нение накопленной информации в узковедомственных и потреби­тельских сферах — транспорт, ценообразование, туризм, купля-продажа, справочные услуги и пр.

Таким образом, ГИС по назначению и по своим функциям яв­ляется многоцелевой и ориентирована на обеспечение данными о городской среде широкого круга организаций и граждан.

К потенциальным потребителям геоинформации можно отнес­ти:

— городские структуры распорядительной и исполнительной вла­стей;

— планирующие органы;

— налоговые инспекции;

— юридические и правоохранительные органы;

— архитектурно-планировочные и земельные службы города;

— эксплуатирующие организации (коммуникации, транспорт, зда­ния и сооружения);

— научно-исследовательские и проектные институты;

— строительные организации;

— торговые организации, биржи всех назначений;

— инспекции и контрольные органы социально-экономического и технического надзоров;

— иностранных партнеров и инвеститоров;

— коммерческие образования, предпринимателей;

— частных лиц.

Создание и функционирование ГИС сопряжено с целым рядом специфических задач организационно-правового, научно-техничес­кого, технологического и финансово-экономического характера, решение которых невозможно перенести из существующих методов информационного обеспечения.

О значимости ГИС можно судить и по тому вниманию, которое уделяется им в большинстве развитых стран. Во многих из них образованы национальные и региональные организации, в задачи которых входят развитие исследований, связанных с ГИС и авто­матизированной картографией, разработка предложений в сфере национального и городского планирования информации, координа­ция программ получения, обработки и распространения этой ин­формации, создание сетей ГИС. Для этих целей разработана право­вая база, производится мощное аппаратное и программное обеспе­чение, налажена подготовка и переквалификация необходимого класса специалистов. Ресурсами информационной системы являют­ся: земля, воздух, вода, движимое и недвижимое имущество, рабо­чая сила, средства (деньги), материалы, концепции и технологии. Назначение системы — повышение уровня жизни людей на конкретной территории.

Широко используются ГИС в области кадастра. Кадастр — это упорядоченная совокупность сведений о правовом, природном, хо­зяйственном и экономическом положениях физических объектов и явлений среды во времени в структурном, организационном, функ­циональном и информацион­ном аспектах.

Обогащение рынка вычислительной техники, необходимость в управлении географической информацией

В настоящее время на рынке существует огромное количество ГИС, предназначенных для решения разных задач и имеющих не­одинаковые функциональные возможности. ГИС могут работать на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью ПК. На любом современном ПК можно организовать рабочее место пользователя ГИС.

Информация, хранящаяся в базах данных ГИС, постоянно об­новляется и растет, поэтому важно правильно оценить, какого объ­ема она может достигнуть, и в зависимости от этого выбирать про­граммное и аппаратное обеспечение.

Сети

Рабочая станция комплектуется портами, обеспечивающими подключение к ней других компьютеров. В сетях существуют специальные средства, обеспечивающие связь и координацию различных компьютеров. Взаимодействие между ЭВМ осуществляется устройствами, называемыми сетевыми контроллерами или сетевыми адаптерами.

Техническая структура отдела ГИС представлена на Рис. 1.9.

Рис. 1.9

Состав ГИС-сети:

— Порталы каталогов метаданных, где пользователи могут провести поиск и найти ГИС-информацию в соответствии с их потребностями

— ГИС-узлы, где пользователи компилируют и публикуют наборы ГИС-информации

— Пользователи ГИС, которые ведут поиск, выявляют, обращаются и используют опубликованные данные и сервисы

Внешние запоминающие устройства

В качестве внешних запоминающих устройств в ПК использу­ются накопители на жестких дисках (Hard Drive или HD), которые называют также "вин­честер", оптических дисках и дисковые массивы.

Жесткие диски

Накопители на жестких дисках предназначены для постоянно­го хранения информации, используемой при работе с компьюте­ром, программ операционной системы, постоянно применяемых пакетов, редакторов документов и т.д. Без жесткого диска в насто­ящее время практически невозможна работа с компьютером. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб, для бытовых ПК до 500 Гб. Обычно производители указывают ёмкость диска как величину, кратную 1000, а не 1024, как следовало бы. В результате реальная ёмкость винчестера, заявленного как "200 Гб", составляет 186,2 Гб.

Оптические диски

Основными достоинствами накопителей на оптических дисках являются: пригодность для хранения информации, записанной в различной форме; возможность быстрой перезаписи больших объ­емов информации и надежность длительного хранения дисков; низ­кая удельная стоимость на байт информации.

Выпускаются два типа накопителей на оптических дисках: на компакт-дисках постоянной памяти (CD-,DVD- R) и на пе­резаписываемых оптических дисках (CD, DVD-RW).

Накопители на оптических дисках могут содержать различные руководства и учебники, эталонные копии программного обеспече­ния и другую неизменяемую информацию. Вместо хранения более 500 млн. алфавитно-цифровых знаков накопитель может содержать до 20 000 страниц графических данных или 3600 цветных телеви­зионных кадров.

Кон­струкция DVD-дисков такова, что она позволяет производить запись на обе стороны диска. Вместимость одной стороны диска составляет 4,7 Гб, а емкость двухстороннего двухслойного диска — 17 Гб. Для сжатия данных в устройствах этого типа используется алгоритм MPEG.

Дисковые массивы

Дисковый массив — это внешнее устройство хранения, состоящее из нескольких жестких дисков; как правило обладает кэш-памятью и контроллерами. Дисковые массивы(Рис. 1.9(а, б))используют для размещения больших объемов информации свыше 10 Тб. Примеры дисковых массивов представлены на Рис. 1.9 (а (модель HP VA7100), б (модель HP VA7400))

а) б) Рис. 1.9.

Преимущества ДМ:

— централизованное хранение и управление Д;

— возможность наращивания емкости,

— высокая производительность;

— возможность подключения к нескольким серверам;

— возможность подключения нескольких устройств к одному серверу (кластерная архитектура).

— для изменения аппаратного и программного обеспечения не требуется остановка системы;

— отказоустойчивая архитектура, отсутствие единичных точек сбоя;

— использование высокоскоростных дисков.

 

 

Список литературы.

 

 

1. Браун Л. А. История географических карт. -- Москва: Центрполиграф, 2006. -- 479 с. -- ISBN 5-9524-2339-6 [История ГИС от древности до ХХ века].

2. Геоинформационные технологии в недропользовании (на примере ГИС K-MINE) / Г. И. Рудько, М. В. Назаренко, С. А. Хоменко, А. В. Нецкий, И. А. Федорова. -- К.: «Академпрес», 2011. -- 336 с. -- ISBN 978-966-7541-12-5

3. https://www.dataplus.ru/win/All_Gis/13Ecolog/GIS_ECOL.htm

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-24 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: