Географія. Профільний рівень. 11 клас. Масляк

§ 12. Функціональні можливості ГІС. Джерела даних та організація інформації в ГІС. Введення та виведення інформації в ГІС

1. Пригадайте, як і для чого ви користувалися онлайн-картами за допомогою свого смартфона. 2. Поясніть можливості, які надають ці карти.

1. МОЖЛИВОСТІ ГІС. Функціональні можливості ГІС (GIS functions) — набір функцій ГІС і відповідних програмних засобів: уведення даних у машинне середовище шляхом імпорту з існуючих наборів цифрових даних або за допомогою цифрування джерел; перетворення (у тому числі конвертування) даних з одного формату в інший, трансформація картографічних проекцій, зміна систем координат; зберігання, маніпулювання та управління даними у внутрішніх і зовнішніх базах даних; картометричні операції; засіб персональних налаштувань користувачів (мал. 1).

Географічні зображення для використання в ГІС вводяться у векторному або растровому вигляді безпосередньо (якщо такі дані вже існують у потрібному цифровому форматі) або за допомогою дигітайзера чи сканера. Кожен елемент або об’єкт зображення має географічну прив’язку. Тим самим будь-які властивості й характеристики цих об’єктів або елементів мають посилання на місце розташування.

Мал. 1. Основні функції, що реалізує ГІС.

Диво техніки — дигітайзер — з'явився в 1970-ті рр., a RAND Tablet (електромагнітний тип) — ще в 1964 р. Це не просто сканер, а графічний планшет, який паперове або векторне зображення перетворює на цифровий формат. Складається він із сенсорного екрана (планшет) і приладу, що наносить малюнок (стилус). Сучасний пристрій — магнітний дигітайзер — настільки точний, що навіть чутливий до розташованих поруч металевих предметів (обладнання, стільці, комп'ютери), які можуть спричинити спотворення картинки.

Засоби маніпулювання являють собою різні способи перетворення й виділення даних, наприклад приведення всієї географічної інформації до єдиного масштабу й проекції для зручності спільної обробки. Для зберігання, структурування та управління даними в ГІС найчастіше використовують реляційні бази даних, де для зв’язування таблиць існують загальні поля.

Запит і аналіз у ГІС можна виконувати на різних рівнях складності: від простих запитань (де розташований об’єкт і які він має властивості) до пошуків за складними шаблонами та сценаріями типу «а що, якщо...». Важливими в ГІС є засоби аналізу близькості та накладання об’єктів. Перший інструмент пов’язаний із виділенням буферних зон навколо заданих об’єктів за комбінацією різних параметрів (наприклад, виділити населені пункти, розташовані в радіусі 2 км від автодороги). Другий — дозволяє обчислювати перетин, об’єднання та інші поєднання двох і більше площинних об’єктів, розташованих у різних тематичних шарах (так звані оверлейні операції).

Розвинені засоби візуалізації дають змогу ГІС легко управляти відображенням даних. Традиційним результатом обробки й аналізу просторових даних є карта, яка легко доповнюється звітними документами, тривимірними зображеннями, таблицями, діаграмами, фотографіями, засобами мультимедіа.

2. ДЖЕРЕЛА ДАНИХ ТА ОРГАНІЗАЦІЯ ІНФОРМАЦІЇ В ГІС. Основними джерелами даних для ГІС виступають літературні (текстові) дані, звіти експедицій, статті, книги тощо (мал. 2).

Проаналізуйте джерела даних для ГІС (мал. 2). Назвіть приклади інформації, яку вони надають.

За способом отримання дані в геоінформатиці поділяють на первинні та вторинні. Первинні дані отримують шляхом вимірювань або спостережень безпосередньо на об’єкті, що досліджується (шляхом аерокосмічних зйомок, вибіркового дослідження в польових умовах, дистанційного зондування за допомогою GPS). Вторинні дані отримують на основі обробки первинних даних або з уже наявних моделей даних (сканування карт, знімків).

Сукупність упорядкованої інформації, що використовується під час функціонування ГІС, створює її інформаційну базу. Джерела просторових даних для ГІС — основа їх інформаційного забезпечення. Це сукупність методів, засобів і процесів, спрямованих на збір, систематизацію та класифікацію інформації для створення баз даних.

3. ВВЕДЕННЯ ТА ВИВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ В ГІС. ГІС мають декілька підсистем, які забезпечують їх функціонування (мал. 3).

Підсистема введення, підготовки та попередньої обробки даних призначена для збору просторових даних із різних джерел і відповідає за перетворення різних їх типів (наприклад, від ізоліній топографічної карти до моделі рельєфу ГІС) у цифровий формат.

Значні можливості збору даних для ГІС надає GPS (Global Positioning System) — технологія, створена на основі космічних систем глобальної навігації NAVSTAR (США), Gallileo (ЄС) та ГЛОНАСС (Росія). Вона призначена для збору високоточної цифрової інформації про місцевість, фактичні топографічні дані (географічні координати та позначки висоти рельєфу в певній точці місцевості), де точність вимірів досягає декількох сантиметрів.

Визначте за додатковими джерелами, яку інформацію надають NAVSTAR, Gallileo, ГЛОНАСС.

Методи введення інформації в ГІС різні: ручне введення за допомогою клавіатури й миші комп’ютера; за допомогою геодезичних приладів під час здійснення польових вимірів; за допомогою дигітайзера під час ручного цифрування (поширений метод уведення просторових даних із карт); за допомогою сканера (сканування картографічних зображень і знімків дистанційного зондування території); за допомогою введення цифрових файлів.

а) Картографічні джерела

б) Дистанційне зондування Землі (ДДЗ) і фотографічні дані

в) Польові дослідження

г) Дані різноманітних кадастрів

д) Інтернет

е) Гідрометеорологічні дослідження

є) Дані статистики

Мал. 2. Джерела даних для ГІС.

Мал. 3. Підсистеми ГІС.

Введення даних — процедура кодування даних у форму, яку може прочитати комп’ютер і здійснити їх запис у базу даних ГІС. Цифрування — процес перетворення даних із паперових карт у комп’ютерні файли.

Підсистема збереження, оновлення й управління базами даних призначена для організації просторових даних із метою їх вибірки (обслуговування запитів на інформаційний пошук), відновлення та редагування. Вона повністю відповідає уявленням про функції комп’ютера як ефективного засобу для збереження й обробки інформації.

Підсистема обробки, моделювання й аналізу даних призначена для організації їх обробки, перетворення, математичного моделювання та поєднаного аналізу шляхом генералізації, агрегації, встановлення параметрів і обмежень за допомогою моделюючих функцій.

Підсистема контролю, візуалізації та виведення інформації призначена для відображення всієї бази даних або її частини в табличній, діаграмній або картографічній формі.

ВИСНОВКИ

  • Функціональні можливості ГІС — це набір функцій географічних інформаційних систем і відповідних програмних засобів, таких як введення, перетворення, зберігання, маніпулювання та управління даними тощо.
  • У геоінформатиці дані поділяють на первинні та вторинні за способом отримання. Основними їх джерелами є дані польових досліджень, статистики, різноманітних кадастрів, дистанційного зондування, гідрометеорологічних досліджень, картографічні джерела, Інтернет, фотографічні та літературні дані, звіти експедицій, статті, книги.
  • ГІС мають декілька підсистем, які забезпечують її функціонування.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

  • 1. Доведіть необхідність створення ГІС.
  • 2. Обґрунтуйте функціональні можливості ГІС порівняно з іншими джерелами.
  • 3. Порівняйте функціональні можливості ГІС та звичайних карт.
  • 4. Складіть набір інформації про власну місцевість, яка була б корисна для баз даних ГІС.
  • 5. Проаналізуйте основні джерела ГІС, укажіть найбільш інформативні з них.