birmaga.ru
добавить свой файл

1
Тема «Геоинформационные системы»

Сетевые и авторские технологии позволяют создавать геоинформационные системы (ГИС) для доступа к любым мировым хранилищам информации любых типов.
Для работы ГИС требуются мощные аппаратные средства: запоминающие устройства большой емкости, подсистемы отображения, оборудование высокоскоростных сетей.
В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: стране, континенте или городе.

База данных организуется в виде набора слоев информации.

Основной слой содержит географически привязанную карту местности (топооснова). На него накладываются другие слои, несущие информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, промышленные объекты, земельные участки, почвы, коммунальное хозяйство, землепользование и др. В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними устанавливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллектуальной обработки данных.

Как правило, информация представляется графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации.

С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координационная привязка к карте местности, видеоизображения, аудиокомментарии, база данных с описанием объектов и их характеристик ГИС позволяет извлечь любые типы данных, визуализировать их.

Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации.
Программное ядро ГИС можно условно разбить на две подсистемы:


  • СУБД

  • управление графическим выводом изображения.


В качестве СУБД используют SQL-серверы: Sybase SQL Server, Microsoft SQL Server, Watson SQL Server, Borland Interbase.

Представленные ниже примеры иллюстрируют цели и особенности использования ГИС при управлении различными прибрежными зонами. Эти примеры дают представление о том, какие выгоды сулят ГИС лицам, принимающим решения по управлению прибрежными зонами, а также показывают некоторые проблемы, с которыми может столкнуться пользователь этих систем.

Заливы Стримоникос и Иерисос, Греция
Область, описываемая в этом примере, характеризуется как сложная зона многоцелевого использования, где сильно развит туризм и интенсивно используются природные ресурсы. Кроме того, здесь ведется ограниченное строительство различных объектов, а состояние природной среды неуклонно ухудшается. Пример показывает, какие реальные сложности возникают при использовании человеком прибрежной зоны и какого рода географическая информация нужна менеджерам для принятия взвешенных решений.

Пример: Заливы Стримоник и Иерисос http://www.biodiversity.ru/coastlearn/practice-rus/srtymonikos.html

Прибрежная зона Кавала, Греция
Пример описывает ситуацию, настоятельно требующую создания Прибрежной научно-исследовательской станции для сбора географических данных и реализации программы по контролю за состоянием окружающей среды. Пример объясняет также, почему именно здесь возникла острая потребность в сборе информации для принятия неотложных решений, связанных с ее управлением.

Пример: Прибрежная зона Кавала http://www.biodiversity.ru/coastlearn/practice-rus/kavala.html
Прибрежная зона Эпирус, Греция
В качестве главной трудности, препятствующей успешной реализации программы по управлению этой прибрежной зоной, называет "беспорядочность и разрозненность" данных. Пример описывает использование ГИС и базы данных в такой ситуации.

Пример: Прибрежная зона Эпирус

http://www.biodiversity.ru/coastlearn/practice-rus/epirus.html

Острова Пака-Стаур и Лох Лонг, Доуч и Элш, Шотландия

Данный пример касается потребностей в управлении данными, обусловленных выполнением Директивы ЕС о средах обитания, а также необходимости организации особо охраняемых природных территорий. Объясняется роль ГИС в сборе, управлении, анализе и представлении соответствующих данных.

Пример Острова Пака-Стаур и Лох Лонг, Доуч и Элш.

http://www.biodiversity.ru/coastlearn/practice-rus/lochslong.html
Море Ваддензее , Нидерланды, Германия и Дания
В этом примере ГИС используется для определения осуществимости установления особо Чувствительной Морской Зоны в море Вадден. ГИС используется для картографической оценки окружающей среды, уровней морских рисков и, посредством пространственного анализа, для определения потенциальных границ данной зоны.

Пример море Ваддензее

http://www.biodiversity.ru/coastlearn/practice-rus/waddenseagif.html

Черное и Азовское моря
Этот пример взят из Программы по окружающей среде Черного моря для разработки пространственного плана по Черному и Азовскому морям. Данный пример объясняет особенности применения ГИС, используемую методологию и блок-схему, отражающую аналитические процедуры. Пример Черное и Азовское моря

http://www.biodiversity.ru/coastlearn/practice-rus/black_asov.html



КАРТОГРАФИЯ И ГИС

Ключевой фактор в Пространственном Планировании – представление сложной информации с ограничениями в том виде, который удобен для понимания и пользования администрации и общественности. Для этого нужны специальные приёмы. Составление карт очень важно для Пространственного Планирования, это жизненно необходимый источник информации и для краткосрочного, и для долгосрочного планирования. Картирование даёт ясный взгляд на развитие ландшафта, его особенности их отношения. Оно помогает подсчитать стоимость регионов и влияние человеческой деятельности. Наложение карт даёт обзор человеческого землепользования и облегчает анализ. Фотографии и карты легко читаются, интерпретируются, несмотря на языковые и культурные барьеры для общения и анализа.

Из всех видов информации наиболее полезными оказались базовые топографические карты с масштабом предпочтительно 1:50.000 или больше (минимальный масштаб 1:100.000). Единственно важнейший картографический параметр – изогипсы (линии одинаковой высоты над уровнем моря) с минимальным интервалом 200 м. В дополнение к топографическим картам, для абиотической и биотической информации очень важны пространственные аэрофотографии с разрешением 5 м.
Результатом картирования будет графическое представление типа, площади и размещения какого-то воздействия на среду. Карта позволяет более определённо судить о ценности и чувствительности природных компонентов, об интенсивности и угрозе возможного воздействия. Это не создаёт окончательного решения, но даёт дополнительную информацию в доступной форме, что делает решение более понятным и обоснованным.
Географическая Информационная Система совершенно необходима, поскольку она позволяет сочетать и сравнивать данные с картами. Эта компьютеризованная система даёт возможность привязывать данные всевозможных видов к площадям, линиям и точкам на картах. Даже более важно то, что система позволяет комбинировать и сравнивать разные карты, а также создавать новые карты. Например, можно сравнивать карты распределения флоры и фауны, чтобы найти существующие между ними отношения. На этой основе можно сделать новую карту, сочетающую сведения по флоре и фауне. Другая возможность – сравнение землепользования, экологической ценности и чувствительности района [к антропогенным воздействиям] с тем, чтобы определить возможные конфликты интересов.
В зависимости цели применения, карты могут выпускаться в разных масштабах. На практике большинство деталей показывается в масштабе 1:50,000, поскольку это уровень исходных карт.

При комбинации двух карт получается одна переходная или промежуточная карта, дающая сочетание характеристик. Вторым результатом является таблица, показывающая все комбинации значений, имеющихся на карте. Все эти комбинации должны дать новые показатели по согласованной системе, после чего будет показана окончательная карта. Последняя результирующая карта отражает только конечные значения. Таким путём можно выявить не только общие ценности, но и конфликты. Поэтому ГИС оказывает очень большую помощь при анализе конфликтов. ГИС даёт возможность сочетания разнообразных карт; при редактировании таблицы с разными значениями можно проанализировать разные уровни конфликта.

Если границы объекта не полностью совпадают друг с другом, то необходима гармонизация карт, которая уберёт слишком малые участки и прибавит их к более очевидным соседним областям. Кроме того, есть возможность корректировки ненадёжных мест в границах исходных карт.
Желательно, чтобы данные хранились, управлялись, добавлялись и обменивались централизованно. Доступ к обзору информации ГИС должен быть широким, насколько это возможно, например, через распространение CD-ROM дисков или в интернете.
Имитационное моделирование процессов

на территории.

Примером муниципальной ГИС (хотя и очень упрощённой) можно считать игру SimCity, где играющий строит город, а программа имитационного моделирования территории показывает состояние различных городских служб и ресурсов (в том числе людских). SimCity, игры Warcraft, StarCraft, Dune, различные симуляторы полётов на авиационной технике, езда на танках (Abrams) - всё это примеры простых ГИС. Поэтому с ГИС знакомы все, только иногда не знают об этом.
Городская ГИС будущего будет позволять не только получать по запросу семантическую информацию об объектах на карте, но и прогнозировать развитие территории, позволять руководству города проигрывать варианты директивных решений, возможного строительства нового района города и т.п. При этом ГИС вместе с системой имитационного моделирования сможет показать градостроителям, как перераспределятся нагрузки в городских инженерных сетях, мощность транспортных потоков, как изменится цена объектов недвижимости в зависимости от проведения дополнительных магистралей или постройки нового торгового центра в том или ином районе.

Проблема моделирования инженерных сетей стоит перед многими городскими службами. В некоторых случаях решение модельных задач с инженерными коммуникациями схоже с решением транспортных задач. Однако, наиболее сложными являются задачи моделирования физических процессов, протекающих в инженерных сетях. Особенную трудность представляет моделирование нестационарных процессов в газо- и водопроводных (тепловых) сетях. Здесь и проблемы расчёта гидроудара, в определённых случаях способного создать аварийные ситуации, и задача определения времени опорожнения отключенного трубопровода и определение ударных нагрузок при переключениях. В заводских условиях эти процессы могут создавать опасные аварийные ситуации.
ГИС вместе с моделью территории, дополненной моделями физических процессов, протекающих в коммуникациях, за счёт моделирования могут облегчить жизнь многим службам.