Подпись Дата Лист Введение


Скачать 167.58 Kb.
НазваниеПодпись Дата Лист Введение
Дата публикации17.05.2013
Размер167.58 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Информатика > Документы

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист



Введение

В настоящее время во все сферы деятельности человека внедряются компьютерные технологии обработки информации. Эти технологии уже давно и успешно применяются и в топографо-геодезическом производстве: автоматизирована вычислительная обработка результатов измерений; автоматизировано составление карт и планов; ведутся работы по созданию банков геодезических и картографических данных; современные геодезические приборы позволяют полностью автоматизировать процесс составления карт и планов, отображающих информацию о реальных объектах и событиях, которые в той или иной мере содержат пространственную составляющую.Кроме того, пространственный аспект имеют здания и сооружения, земельные участки, водные, лесные и другие природные ресурсы, транспортные магистрали и инженерные коммуникации. Уже давно доказано, что 80-90 % всех данных составляют геоданные, т. е. не просто абстрактные, безличные данные, а информация, имеющая свое определенное место на карте, схеме или плане.

Это совместно с информатизацией и автоматизацией техники дало толчок развитию нового направления в обработке и использовании картографической информации, получившее название – географические информационные системы (ГИС).

Существуете несколько определений ГИС. В целом они сводятся к следующему: географическая информационная система – это интерактивная информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, доступ, отображение пространственно-организованных данных и ориентированная на возможность принятия научно-обоснованных управленческих решений.

Целью создания ГИС может быть инвентаризация, кадастровая оценка, прогнозирование, оптимизация, мониторинг, пространственный анализ и т.п. Наиболее сложной и ответственной задачей при создании ГИС является управление и принятие решений. Все этапы – от сбора, хранения, преобразования информации до моделирования и принятия решений в совокупности с программно-технологическими средствами объединяются под общим названием – геоинформационные технологии (ГИС-технологии).

В научно-исследовательской работе рассмотрены вопросы истории развития ГИС, основы её технического и графического обеспечения, тенденции развития ГИС, а также особое внимание было уделено анализу геоинформационных систем на железнодорожном транспорте.

^ 1 Общие понятия ГИС

1.1 История развития геоинформационных систем (ГИС)

Геоинформационные системы стали известны миру не так давно. Возникновение и бурное развитие ГИС было предопределено богатейшим опытом топографического и, особенно, тематического картографирования, успешными попытками автоматизировать картосоставительский процесс, а также революционным достижениями в области компьютерных технологий, информатики и компьютерной графики.
Первоначально ГИС имели узконаправленное применение, они разрабатывались для нефтигазовой промышленности и в целях военных исследований. Следы самой первой ГИС, созданной в середине 60-х, теряются в недрах Министерства обороны США, о ее мирных применениях ничего не известно. Цель этой разработки была попытка решить военную задачу точного наведения ракет на цель.
Первая ГИС, о которой появилось сообщение в печати, была ГИС, созданная в бюро переписи США, когда программисты занялись экспериментами по компьютерному картографированию. Они боролись с неэффективностью и избыточностью при конвертировании напечатанных на бумаге карт в карты цифровые. Проблема была решена после открытия схема кодирования, известная позже как DIME (DualIndependentMapEncoding). Основная идея заключалась в том, чтобы перенумеровать узлы (в данном случае – пересечения улиц) и площади (кварталы). В дальнейшем создаются карты в формате GBF-DIME для всех городов США( данная технология и по сей день используется во множестве современных ГИС).

В начале 70-х. появляется растровое компьютерное картографирование. Точки, линии и площадные объекты на карте были представлены множеством символов. Эти данные можно было выводить на плоттер в различных шкалах и проекциях. Все внимание и усилия в то время были сосредоточены собственно на карте, тогда и были заложены основы современной ГИС-технологии.

Наибольший вклад в развитие ГИС и ГИС-технологий внесла компания ESRI, основанная в 1969 г. Джеком и Лаурой Данжермонд. Первый коммерческий продукт ESRI – ARC/INFO – вышел в 1981 г. В том же году была проведена первая пользовательская конференция ESRI, на которую собралось 18 человек. По мере появления новых операционных систем и нового аппаратного обеспечения ARC/INFO оперативно переходила на новые платформы.

Вопросы создания ГИС рассматривались и в нашей стране (правда, гораздо позже и практически без реализации). При этом несмотря на то, что в то время были определенные ограничения на распространение западных инновационных технологий, в сентябре 1989 года, компанией ESRI было предоставлено программное обеспечение ArcInfo для персональных компьютеров сотрудникам Института географии Академии наук СССР. В июле 1990 г. Между компанией ESRI и Институтом географии Академии наук СССР был подписан Меморандум, согласно которому институт у географии было передано 20 копий ArcInfo с правом его распространения в организациях страны. Эту дату можно считать датой выхода на российский рынок программного обеспечения компании ESRI. Спустя два года институт географии РАН и компания ESRI основали компанию DATA+, которая является генеральным дистрибьютором программного обеспечения компании ESRI в России и странах СНГ.

^ 1.2 Техническое обеспечение и графическая информация в ГИС

При описании той или иной системы, за основу берется две стороны:
- техническое обеспечение, т.е комплекс применяемых аппаратных средств
- программное обеспечение.

Техническое обеспечение ГИС по своим возможностям имеет определенные отличия. В состав типового комплекса системы входят следующие аппаратные средства:
- персональный компьютер;

- внешние запоминающиеся устройства (накопители на гибких, жёстких дисках);

- устройства ввода информации (сканер и дигитайзер);

- устройства вывода информации (принтер);

- средства телекоммуникации.

Кроме технического обеспечения необходимо иметь представление о графической информации об объекте информации о типе и пространственном положении объекта.

Графическая информация поступает через технические устройства ГИС, и как любая другая структурирована по объектам. Все ГИС работают с примитивными объектами: линия (отрезок), ломаная, область(полигон), дуга ,текст, кроме этого в некоторых ГИС к числу примитивов относятся- прямоугольник, многоугольник, окружность, эллипсы и т.д.

Объекты описываются при помощи векторной графики, что позволяет компьютеру вычислить положению любой точки и построить его изображение. В отличие от изображений в растровом формате, они легче поддаются редактированию.

Пространственной положение в векторной графике определяется координатами, благодаря чему можно создать изображение в различных картографических проекциях и в разных системах координат. Каждый объект имеет своё координатное описание.

Всем объектам присущи определенные характеристики, которые называются атрибутами объектов. Так, для точечного объекта атрибутом является вид символа,которым этот объект будет обозначен при изображении его на экране.

Графическая информация структурирована также по слоям. Каждый объект принадлежит какому-то слою. Слои можно представить себе как листы прозрачного материала, на каждом из которых изображена часть содержания карты и которые, накладываясь друг на друга дают полную картину.
Принцип разнесения объектов по слоям и количество слоев могут определяться пользователем, а могут быть жестко определены: это зависит от вида выполняемой в ГИС работы. Если ГИС используется для создания электронных топографических карт масштабов 1:25000 – 1:1000000 по разработанному стандарту, то деление информации выполняется в соответствие с классификатором топографической информации, которые требуют выделения следующего содержания:

- математические элементы ;

- рельеф суши;

- гидрография;

- населенные пункты;

- промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты;

- дорожная сеть и дорожные сооружения;

- растительный покров и грунты;

- границы, ограждения и отдельные природные явления;

- подписи на карте .

При использовании ГИС для других работ содержание слоев определяется задачами, которые будут решаться по данной ГИС-технологии.

Не менее важен процесс ввода графической информации в ГИС, который зависит от источников исходной информации. Такими источниками могут быть:

- результаты выполнения тахеометрической, мензульной и других съемок;

- ранее созданные «бумажные» карты и планы;

- готовые цифровые карты.

В настоящее время ряд картографических организаций занимается созданием цифровых карт, при этом составляются:

- цифровые планы городов масштабов 1:10000, 1:25000;

- цифровые топографические карты масштабов от 1:25000 до 1:1000000;

-авиационные карты;

- цифровые тематические карты.

При работе в ГИС можно приобрести соответствующие карты. В таком случае ввод графической информации сведется к вводу векторных графических файлов.

^ 2. Тенденции развития ГИС

2.1 ГИС массового применения

В настоящее время большинство геоинформационных систем ориентированы на решение задач в определенной сфере: системе земельного, градостроительного, муниципального кадастров, системе природно-ресурсной и социальной направленности, ГИС нефтегазовой отрасли. Масштабность и сложность таких систем делают геоинформационные продукты доступными лишь узкому кругу специалистов.
Поэтому для массового применения геоинформационных технологий применяют такие продукты как Autodesk ,ArcView, проблема в их использовании которых состоит в том, что эти программные оболочки требуют заполнения цифровых карт, реестров и справочников. Для избежания этого постепенно установились основные принципы геоинформационных продуктов массового применения.

Комплектность. Геоинформационный продукт, предлагаемый потребителю, должен представлять собой товар полностью готовый к применению – «коробочный продукт». При этом производитель берет на себя обязанность гарантийного сопровождения и регулярного программного обеспечения.

Доступность.Производимые продукты должны быть доступны массовому потребителю как с точки зрения стоимости, так и с точки зрения эксплуатации системы.

Наглядность. При визуализации цифровой карты территории необходимо придать ей возможную реалистичность,обеспечивающую интуитивное восприятие простым пользователем.

В состав любой ГИС массового применения входят: цифровая карта и программное обеспечение. Каждое из которых позволяет:
1) наличие собственного программного обеспечения позволяет
- снизить стоимость конечного геоинформационного продукта для потребителя;

- защитить цифровые карты ,поставляемые в состав ГИС, от несанкционированного использования и распространения;
- гибко реагировать на пожелания пользователя и конъюнктуры рынка ГИС-технологий;
- не зависеть финансово от разработчиков используемого ПО.
2) цифровая карта или цифровая топографическая основа (ЦТО)
Основные характеристики ЦТО:

- является единой неразрывной основой всей обслуживаемой ГИС территории;

- может быть мультимасштабной и составляться на основе картографических материалов разных масштабов (земли поселений 1:500 -1:10000, межселенные территории 1:10000 - 1:1000000);
- может содержать как векторные цифровые материалы, так и растровые карты;

- может формироваться с использованием некартографических данных, таких как материалы межевания земель, внемасштабные схемы и др.;

- содержит в себе справочники: адресные реестры, списки поселений, списки географических названий и т.д.

Технология подготовки ЦТ предполагает выполнения таких операций, как:
1. Конвертация цифровых данных в формат ЦТО или оцифровка традиционных картоматериалов с отбором части содержания карт, необходимой для функционирования ГИС.

2. Сводка данных в том случае, если источниками являются ЦТК и ЦТП разных масштабов.

3. Сшивка единой территории из листов, которыми обычно представляются ЦТК и ЦТП.

4. Добавление необходимых данных осевых линий улиц, сведений об адресах и статусах зданий

5. Построение справочников: списков поселений, географических объектов, адресных реестров.

6. Оформление ЦТО подписями и надписями.

В состав ГИС ЦТО поставляется в закодированном закрытом формате, исключающем свободное извлечение из неё исходных цифровых картографических данных, т.е. осуществляется защита информации. Наиболее простыми из ГИС являются – справочные геоинформационные системы массового применения,обеспечивающие реализацию семи функций:

1)визуализацию цифровой топографической основы
выбор слоев для визуализации

выбор режима визуализации

определение цветов ,заливок ,текстур для элементов и слоев цифровой карты

визуализация карты на принтере

показ координат, масштаба просмотра и т.п.

2)навигация на карте:
изменение масштаба просмотра

перемещение по карте
3) выбор точки зрения.
4) получение справок по объектам содержания карты.
5) поисковые функции по адресу здания, названию или характеристикам объекта –карты.
6) выполнение измерений по карте
7) прокладка маршрутов по улицам с вычислением расстояний.
По мимо этого существуют различные Гис с ещё более высоким уровнем организации.


Собственно говоря, ГИС массового применения, занимаясь задачей выявления тенденций развития территорий ,проявления сравнительных анализов , позволяет создать в кратчайшие сроки адресные планы городов, отдельных участков , что необходимо для развития современной картографии.
^ 2.2 Перспективы использования ГИС

В настоящее время ГИС – это система оборудования и программного обеспечения необходимого для создания классической картографической продукции, представляет собой быстро развивающийся сектор.

Выделяют несколько направлений развития ГИС, связанных с разными областями их применения.Первое направление во многом связано с общими вопросами методологии, методики, структуры и функционирования геоинформационных систем, с созданием для низ различных баз данных, попыткой разрешить некоторые математические задачи, возникающие при реализации на ЭВМ географических информационных систем и с использованием в них экспертных систем.
Второе направление - это ГИС для решения прикладных задач. К ним также относятся ГИС созданные для природопользования и охраны окружающей среды. Для России большим по объему рынком является рынок нефтегазовой промышленности, куда поставляются ГИС-технологии и программное обеспечение, конечным результатом которого является создание карты по обрабатываем данным. В этой области имеется несколько способов создания конечным продуктов: при помощи простых систем, которые находятся в прямом доступе в интернете (минусом является отсутствие возможностианализироватьи редактировать информацию на карте); при помощи агентств и предприятий, занимающихся решением широкого круга задач.
Наблюдается тенденция к создания ГИС для решения расчётных задач по экологоландшафтному районированию, водному хозяйству, экологизациимелиорации, зонированию территории по сферам услуг.
Третье направление связано с картографическим обеспечением ГИС, которые питают картографию всеми необходимыми сведениями. Поскольку ГИС, предназначены для сбора, хранения, обновления, преобразования и представления географической информации, относятся к социально-техническим комплексам, функционирующим на базе современной автоматики и аккумулирующим систематизированные знания о пространственно-временных характеристиках геосистем, они, должны включать автоматизированные картографические системы (АКС).
АКС необходимы для построения картографического изображения. Информация, хранящаяся в ГИС, при этом, предназначена для построения карт. Данные в системе имеют пространственную привязку, а не координатную.
Модификации ГИС отражают тенденции развития концепции как географической науки, так и программирования. При этом общие информационные аспекты развиваются медленнее,чем эти же аспекты программирования. Также при развитии Гис-технологий учитывают возможности различных систем (не только АКС), в результате чего выделяют три группы ГИС:

- мощные системы, ориентированные на рабочие станции и сетевую эксплуатацию GDS,INTERGRAF;

-специализированные системы типа SYSTEM-9, KERNINFOCAM,GRADIS

- настольные ГИС, работающие на персональных компьютерах ATLAS, MAPINFO.

Прогресс в развитии ГИС определяется совершенствованием не только технических средств, но и расширением их функций, включая «интеллектуальные». Одним из направлений в этой области стала разработка экспертных систем, необходимых для получения аналитических выводов, полученных на основе малочисленных данных .
Органическое комбинирование функций экспертных и геоинформационных систем приводит к созданию гибридных систем, либо ГИС нового уровня. Особенно эффективны при поиске объектов по нечетко сформулированным характеристикам, районирование, управление ГИС.

ГИС на современном этапе – это постоянное увеличение их полноты, порождаемое предъявлением к ним все новых требований, связанных с особенностями развития географии.

^ 3 Геоинформационные системы на железнодорожном транспорте.

 Геоинформационные системы (ГИС) применяют во многих областях. В первую очередь там, где имеется необходимость учета и оценки пространственных отношений и распределений различных социально-экономических характеристик в пространстве. Рассмотрим применение ГИС с позиций концепций, проектирования и управления в сфере железнодорожного транспорта.

Определяющим свойством ГИС является возможность связывания (интеграции) пространственной и социально-экономической  информации, а также их совместного анализа.

Основными задачами ГИС, связанными с проектными решениями, являются задачи: проектирования железных дорог, размещения объектов транспортной инфраструктуры,  учета объектов недвижимости транспортной инфраструктуры, создание кадастра объектов транспорта и др.

Применение ГИС позволяет оптимизировать многие аспекты проектирования и осуществлять анализ проектов с помощью человеко-машинного подхода.

Например, специальный механизм  буферизации позволяет эффективно решать ряд проектных задач. Буфером или буферной зоной называют область (в математике окрестность), которая отстоит от объекта  на расстоянии, задаваемым неким условием или функцией. Простейшим примером является постоянное расстояние. Для точечного объекта буферная зона означает круг. Для линейного объекта «Трубку», для ареального объекта его подобие с вырезом в средине. Например, используя буферизацию, можно автоматически с помощью инструментария ГИС определить, полосу отвода вдоль проектируемого железнодорожного пути.

ГИС хранит информацию в виде набора тематических слоев. Этот подход полезен при анализе экологической ситуации или при оценке стоимости земельных участков при влиянии большого количества факторов.

Одно из уникальных свойств ГИС связь данных реляционной БД с графикой отображаемой в картографических образах. Это дает возможность при введении объекта в БД, получать его графический образ на электронной карте. И наоборот, построение или редактирование графического объекта на электронной карте ГИС приводит к появлению или изменению соответствующей записи в базе данных.

Следует отметить, что в ГИС хранятся геоданные, поэтому правильное название базы данных ГИС это база геоданных или БГД. БГД допускает широкий набор запросов, причем как в графической форме, так и в обычной для баз данных табличной форме.

Геоинформационные системы для железных дорог отличаются от других геосистем своей спецификой управления.  Управление следует разделить на мониторинг и собственно управленческие воздействия.

Основными задачами управления, решаемыми с помощью ГИС, являются задачи: управления потоками, управления объектами транспортной инфраструктуры,  управления объектами недвижимости транспортной инфраструктуры, ведение кадастра объектов транспорта, обеспечение безопасности движения,  принятие решений в чрезвычайных ситуациях и др.

Применение ГИС позволяет оптимизировать многие аспекты транспортной деятельности.

С помощью геоинформационных технологий возможно отслеживание временных изменений железных дорог.

ГИС не только позволяют интегрировать в единую информационную среду разнородную информацию, но и предоставляют разнообразные средства визуализации. Чаще всего конечным результатом является представление данных в виде карты или графика.

В настоящее время для освоения, управления  и развития региональных ресурсов широко применяют геоинформационные системы (ГИС) геоинформационные технологии (ГТ), телекоммуникационные системы (ТКС).

Интеграция этих составляющих позволяет создавать единую геоинформационную среду, которая служит основой управления нового типа.

Заключение
По материалам научно-исследовательской работы можно сделать следующие выводы: ГИС в настоящее время представляют собой современный тип интегрированной информационной системы, применяемой в разных направлениях. Она отвечает требованиям глобальной информатизацией общества. ГИС является системой способствующей решению управленческих и экономических задач на основе средств и методов информатизации, т.е. способствующей процессу информатизации общества в интересах прогресса.

ГИС как система и ее методология совершенствуются и развиваются, ее развитие осуществляется в следующих направлениях:

- развитие теории и практики информационных систем;

- изучение и обобщение опыта работы с пространственными данными;

-исследование и разработка концепций создания системы пространственно-временных моделей;

- совершенствование технологии автоматизированного изготовления электронных и цифровых карт;

- разработки технологий визуальной обработки данных;

- разработки методов поддержки принятия решений на основе интегрированной пространственной информации;

- интеллектуализации ГИС

- обеспечение всех сфер деятельности комплексной пространственно-координированной информацией на железнодорожном транспорте.
Список используемой литературы

      1. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. Геоинформатика , М.: МАКС Пресс / Геопрофи -2005- № 6 с.4-7

      2. Матвеев С.И. Инженерная геодезия/ ГиК, №4-2006 с. 20-26

      3. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. – М.:, 1998г.-с. 33-48.




Похожие:

Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист 2

Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист 2 Кр тпс 100101. 065 Пз разраб. Горская Н. А. Провер. Селюков В. М. Реценз

Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист 1 бж разраб. Хлызов Провер. Гаврилов Реценз. Н. Контр. Утверд
В результате своей деятельности человек использует химические вещества, которые по
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист кр-2068029-080502-002-12
К производственным подразделениям относятся рабочее место, основные и вспомогательные цехи, участки, лаборатории, обслуживающие хозяйства...
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист дп 38Э4к. 13. 00. 00. 000 Пз 7 Охрана труда и окружающей среды
Правовые, нормативные, социально-экономические и организационные вопросы охраны труда
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист кр-2068029-080502-002-12 Расчетная часть Исходные данные
Деревообрабатывающее предприятие изготавливает мебель из натуральных материалов. На основании данных своего варианта определите
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист 2 Влгу 190601. 06 02 пз разраб. Панов Провер. Савченко Реценз. Н. Контр
Цель работы: ознакомиться с методикой оценки характеристики функционирования систем массового обслуживания
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист 1 190604. 000. 007 Разраб. Кирьянов Провер. Устинов Реценз. Н. Контр
Подбор деталей производим в пределах одинаковой группы, что обеспечивает нам точность заданной посадки
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист кр 2068029-080502-002-12 I теоретическая часть...
К производственным предприятиям относятся заводы, фабрики, комбинаты, шахты, карьеры, порты, дороги, базы и другие хозяйственные...
Подпись Дата Лист Введение iconПодпись Дата Лист 1-70 03 01 1 Построение геологической колонки, изучение напластований грунтов
Особое внимание должно уделяться оценке уровня грунтовых вод, его сезонным колебаниям, возможным изменениям вследствие возведения...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница