Практическая работа «Современная геоинформационные системы»

Практическая работа «Современная геоинформационные системы»

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы

Современная ГИС — это автоматизированная система, имеющая большое количество графических и тематических баз данных, соединенная с модельными и расчетными функциями для манипулирования ими и преобразования их в пространственную картографическую информацию для принятия на ее основе решений и осуществления контроля. Базы данных являются обязательными компонентами ГИС, в которых хранятся любые данные (графическая основа, объекты на карте и дополнительные сведения), связанные с определенной картой.

Современные ГИС сочетают в себе черты АСУ, информационно-справочных систем, картографических информационных систем, баз данных, САПР, АСНИ, систем документационного обеспечения. Высказывается точка зрения, что ГИС является интегрированной информационной системой, объединяющей концептуально, структурно и методически названные выше информационные системы. Авторы современных обзоров подчеркивают, что, говоря о ГИС, разные люди часто подразумевают различные системы как структурно, так и по-разному ориентированные — на экологию и природопользование, земельный кадастр и землеустройство (с этого ГИС начинались), управление городским хозяйством, демографию и трудовые ресурсы, управление дорожным движением, социологию и политологию и т.д.

Программа, относящаяся к классу ГИС, в обязательном порядке реализует следующие функции:

• ввод картографических данных путем преобразования в подходящий цифровой формат;

• манипулирование данными, включая представление карт в разных масштабах;

• управление базами данных (обычно реляционного типа);

• обслуживание запросов на информацию;

• визуализацию информации, основанную как на географических картах, так и на построении таблиц, графиков.

Таким образом, ГИС – это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности. 

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. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции.

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.

Общие геоданные используются при создании и в работе различных типов геоинформационных систем:

• профессиональных (для государственных и отраслевых структур);

• открытых ГИС, которые доступны на автоматизированных рабочих местах разных специалистов внутри региона и страны;

• встроенных ГИС – системах, установленных на автомобилях, водном транспорте, подводных лодках, современном железнодорожном транспорте;

• GPS (Geo Position System) – система навигации с помощью спутниковой информации.

• Интернет-ГИС –  в различных сетевых порталах, предоставляющих электронные карты;

• САПР-ГИС – в системах автоматического проектирования в строительстве зданий и коммуникаций, ландшафтном дизайне;

• настольных ГИС – тех системах, которые устанавливаются на рабочих и домашних компьютерах.

Структура ГИС

• Аппаратное обеспечение. Компьютер для работы с ГИС может быть от простейших ПК до мощнейших суперкомпьютеров. Компьютер является основой оборудования ГИС и получает данные через сканер или из баз данных. Наблюдать и анализировать данные ГИС позволит монитор. Принтеры и плоттеры – наиболее распространенные средства для выведения конечных результатов проделанной на компьютере работы с ГИС.

• Программа. Программное обеспечение ГИС выполняет хранение, анализ и представление географической информации. Наиболее широко используемые программы ГИС-MapInfo, ARC/Info, AutoCADMap и другие.

• Данные. Выбор данных зависит от задачи и возможностей получения информации. Данные могут быть использованы из различных источников – базы данных организаций, Интернет, коммерческие базы данных и т.д.

• Пользователи. Люди, пользующиеся ГИС, условно могут быть разделены следующие группы: операторы ГИС, чья работа заключается в размещении данных на карте, инженеров/пользователей ГИС, чья функция заключается в анализе и дальнейшей работе с этими данными и теми, кому на основании полученных результатов нужно принять решение. Кроме того, ГИС могут пользоваться широкие слои населения через готовые программные приложения или Интернет.

• Метод. Существует много способов создания карт в ГИС и методов дальнейшей работы с ними. Наиболее продуктивной будет та ГИС, которая работает в соответствии с хорошо продуманным планом и операционными подходами, соответствующими задачам пользователя.

В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему. Например, сведения о пространственном положении, привязка к географическим координатам или ссылки на адрес и табличные данные. В ГИС используются картографический материал, имеющий привязку в заданной системе координат. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект и его характеристики. ГИС позволяет быстро производить пространственный анализ данных и на его основе принимать эффективные управленческие решения.

Например, если вы изучаете определенную территорию, то один слой карты может содержать данные о дорогах, второй – о водоемах, третий – о больницах и так далее. Вы можете просматривать каждый слой-карту по отдельности, а можете совмещать сразу несколько слоев, или выбирать отдельную информацию из различных слоев и создавать на основе выборки тематические карты. 

Графическая информация в ГИС хранится в векторном формате. В векторной модели информация о точках, линиях и полилиниях (дома, дороги, реки, здания и т.п.) кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (Z, T), что позволяет манипулировать изображением. Исходная картинка вводится со сканера в растровом формате, а затем подвергается векторизации – установке формульных соотношений между линиями и точками.

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 и др.

Инструкция по выполнению практической работы

Задание 1

1. И спользуя подключенный к интернету ПК с помощью браузера загрузите ГИС http://maps.yandex.ru

2. В поисковой строке Яндекс на этой странице введите название города Челябинск:

3. Ознакомьтесь с системой навигации ГИС Яндекс.

4. Используя систему навигации, ГИС Яндекс (масштабирование, перемещение, поисковую строку и т.д.), найдите ответы на поставленные вопросы.

Задания необходимо выполнить с помощью ГИС Яндекс.Карты http://maps.yandex.ru

1. Найдите главную площадь города Челябинска. Как называется эта площадь? Кто изображён на памятнике, стоящем посередине площади? Определите точные географические координаты площади

2. Найдите стадион Челябинска Форвард, укажите его расположение и рейтинг, откройте панорамный просмотр и опишите человека, который лезет на забор стадиона

3. Исследуйте карту и выясните, где находится главный драматический театр Челябинска. Укажи дату постройки (коротко о месте) и адрес. Откройте панораму и посчитайте количество ступенек у входа.

4. Пользуясь функцией поиска на Яндекс.Карте, найдите ближайшее озёрное водохранилище. Постройте маршрут от колледжа до него, напишите время и расстояние.

5. Составьте краткий путеводитель для туриста, на 1 день. Продумайте маршрут путешествия: места, транспорт

Задание 2

1. Используя подключенный к интернету ПК с помощью браузера загрузите ГИС Карты Google https://maps.google.ru

2. Ознакомьтесь с системой навигации ГИС Google.

3. Используя систему навигации ГИС Google (масштабирование, перемещение, поисковую строку и т.д.), найдите ответы на задания таблицы №2.

4. Заполните таблицу №2

Таблица №2

Вопросы для закрепления теоретического материала к практической работе:

1. Что такое ГИС?

2. Каково назначение ГИС?

3. Какие существуют разновидности ГИС?

4. Каков структура ГИС?

5. Как называется государственный информационный портал?

Сделать вывод о проделанной практической работе