Что такое гис

 

1. Что такое ГИС? Изучая литературу, посвященную ГИС (учебные пособия, статьи, сайты), можно найти десятки различных определений ГИС. На одном только.. ГИС - это геоинформационная система, позволяющая нам получать, обрабатывать и использовать географические данные согласно новейшим цифровым технологиям. Из чего состоят ГИС, и где именно они используются, читайте в статье.

См. также

  • Геоинформатика
  • День ГИС

Программные продукты ГИС общего назначения

Платные

  • ArcINFO
  • ArcGIS
  • AutoCAD Map 3D
  • GeoMedia
  • MapInfo
  • Modular GIS Environment (MGE)
  • ГИС Карта 2008

Бесплатные

  • gvSIG
  • GRASS
  • Quantum GIS
  • Google Планета Земля

Специализированные программные продукты ГИС

  • K-MINE
  • Tekla Xpower

Некоммерческие организации и объединения

  • ГИС-Ассоциация

ГИС в России

Наибольшее распространение в России из зарубежных систем имеют: программный продукт ArcGIS компании ESRI, семейство продуктов GeoMedia корпорации Intergraph и MapInfo Professional компании Pitney Bowes MapInfo.

Из отечественных разработок широкое распространение получила программа ГИС Карта 2008 компании ЗАО КБ "Панорама".

Используются также и другие программные продукты отечественной и зарубежной разработки: ГИС ИНТЕГРО, MGE корпорации Intergraph (использует MicroStation в качестве графического ядра), IndorGIS, STAR-APIC, ДубльГИС, Mappl, ГеоГраф ГИС и пр.


Возможности ГИС

Возможности ГИС

ГИС включают в себя возможности СУБД, редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне. ГИС позволяют решать широкий спектр задач — 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.

ГИС-система позволяет:

  • определить какие объекты располагаются на заданной территории;
  • определить местоположение объекта (пространственный анализ);
  • дать анализ плотности распределения по территории како-то явления(например плотность расселения);
  • определить временные изменения на определенной площади);
  • смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).

ГИС - определение и основные понятия

Что же конкретно обозначает этот термин? Геоинформационные системы (ГИС) - название систем, назначением которых является сбор, хранение и анализ данных пространственного характера, а также их графическая визуализация. ГИС относится к компьютерным технологиям нового поколения. Наука, изучающая прикладные и технические аспекты работы с ГИС, - геоинформатика.

ГИС - это удачное сочетание возможности работы с базами данных (запросы, аналитика) и пространственной визуализации, характерной для карт. Хранение данных в такой системе ведется по тематическим слоям, привязанным к географическому местоположению. ГИС работают и с растровыми, и с векторными данными, благодаря чему любая задача, связанная с пространственной информацией, может быть с их помощью эффективно решена.

Связанные технологии

Связанные технологии

ГИС тесно связана с рядом других типов информационных систем. Ее основное отличие заключается в способности манипулировать и проводить анализ пространственных данных. Хотя единой общепринятой классификации информационных систем не существует, приведенное ниже описание должно помочь дистанцировать ГИС от настольных картографических систем (desktop mapping), систем САПР (CAD), дистанционного зондирования (remote sensing), систем управления базами данных (СУБД или DBMS) и технологии глобального позиционирования (GPS).

Системы настольного картографирования используют картографическое представление для организации взаимодействия пользователя с данными. В таких системах все основано на картах, карта является базой данных. Большинство систем настольного картографирования имеет ограниченные возможности управления данными, пространственного анализа и настройки. Соответствующие пакеты работают на настольных компьютерах — PC, Macintosh и младших моделях рабочих станций UNIX.

Системы САПР способны создавать чертежи проектов, планы зданий и инфраструктуры. Для объединения в единую структуру они используют набор компонентов с фиксированными параметрами. Они основываются на небольшом числе правил объединения компонентов и имеют весьма ограниченные аналитические функции. Некоторые системы САПР расширены до поддержки картографического представления данных, но, как правило, имеющиеся в них утилиты не позволяют эффективно управлять большими базами пространственных данных и анализировать их.

Дистанционное зондирование и GPS. Методы дистанционного зондирования — это и искусство, и научное направление для проведения измерений земной поверхности с использованием сенсоров, таких как различные камеры на борту летательных аппаратов, приемники системы глобального позиционирования и другие устройства. Эти датчики собирают данные в виде наборов координат или изображений (в настоящее время преимущественно цифровых) и обеспечивают специализированные возможности обработки, анализа и визуализации полученных данных. Ввиду отсутствия достаточно мощных средств управления данными и их анализа, соответствующие системы в чистом виде, то есть без дополнительных функций, вряд ли можно отнести к настоящим ГИС.

Системы управления базами данных предназначены для хранения и управления всеми типами данных, включая географические (пространственные) данные. СУБД оптимизированы для подобных задач, поэтому во многие ГИС встроена поддержка СУБД. Эти системы в массе своей не имеют сходных с ГИС инструментов для анализа и визуализации.

Немного истории

Первые попытки подобных разработок относятся к концу 50-х - началу 70-х годов прошлого столетия. Именно тогда нарабатывался первый практический опыт, создавались пилотные проекты и теоретические разработки. К этому же времени относится появление первых ЭВМ.

Десятилетием позже уже существовал ряд периферийных устройств. Был придуман графический дисплей и многое другое, затем стали появляться программные алгоритмы обработки информации. Постепенно были выработаны и утверждены способы осуществлять пространственный анализ и появились программы для работы с БД (базами данных).

Фото 1

Задачи, которые решают ГИС

Задачи, которые решают ГИС

ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняют пять процедур (задач) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов. При сравнительно небольшом объеме работ данные можно вводить с помощью дигитайзера. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть представлена в разных масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1:100 000, границы округов переписи населения — в масштабе 1:50 000, а жилые объекты — в масштабе 1:10 000). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи.

Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД), специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих ГИС- и «не ГИС»-приложениях.

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации вы сможете получать ответы как на простые вопросы (кто владелец данного земельного участка? на каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? где расположена данная промзона?), так и на более сложные, требующие дополнительного анализа (где есть место для строительства нового дома? каков основный тип почв под еловыми лесами? как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Вопросы можно задавать простым щелчком мыши на определенном объекте, а также посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу «что будет, если…». Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа. Среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы следующих типов: сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? сколько покупателей живет на расстоянии не более 1 км от данного магазина? какова доля добытой нефти из скважин, находящихся в пределах 10 км от здания управления данного НГДУ? Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта — это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например мультимедийными.

Иные сферы

- Деятельность по охране природы, экологические мероприятия, планирование и управление природными ресурсами, экологический мониторинг, моделирование процессов окружающей среды.

- Сфера геологии и горнодобывающей промышленности. С помощью ГИС стало возможным подсчитать запас полезных ископаемых на основе проб разведочного бурения и моделирования структуры месторождения.

- Прогнозирование ЧС (чрезвычайных ситуаций). Система позволяет предупреждать о грядущих наводнениях, пожарах, ураганах, землетрясениях и просчитать их потенциальную опасность. Становится возможным и оценить нанесенный ущерб, и рассчитать требуемые материальные и людские ресурсы.

- Военная сфера. На картах нового поколения на порядок легче просчитываются зоны видимости, прокладываются самые оптимальные маршруты для передвижения и т. п.

- Сельскохозяйственное производство. Возможным стало спрогнозировать урожай, оптимизировать транспортировку и сбыт продукции.

Структура ГИС

Структура ГИС Состав ГИС.

ГИС-система включает в себя пять ключевых составляющих:

  • аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров;
  • программное обеспечение. Cодержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. К таким программным продуктам относятся: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации;
  • данные. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных;
  • исполнители. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники, которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы;
  • методы.

Вопросы на которые может ответить ГИС

Вопросы на которые может ответить ГИС
  1. Что находится в…? (определяется место).
  2. Где это находится? (пространственный анализ).
  3. Что изменилось начиная с…? (определить временные изменения на определенной площади).
  4. Какие пространственные структуры существуют?
  5. Что если? (моделирование, что произойдет, если добавить новую дорогу).

Из чего состоят ГИС

Поговорим теперь о том, какую структуру имеет геоинформационная система. Она подразумевает несколько составляющих, являющихся ключевыми. Прежде всего речь идет об аппаратных средствах - компьютерных платформах разного типа, программном обеспечении (средствах ввода географических данных и оперирования ими, СУБД и пр.). Далее – собственно, о данных (в табличной или иной форме), полученных как самим пользователем, так и на коммерческой основе у специализированных поставщиков. Как уже упоминалось выше, данные могут быть интегрированы с полученными из других источников в целях упорядочивания и обмена информацией.

В качестве пользователей системы выступают и специалисты с техническим образованием, ведущие ее обслуживание и поддержку, и рядовые сотрудники, использующие электронные карты для решения множества повседневных проблем.

Как работает ГИС?

Как работает ГИС?

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам либо ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги или километровый столб на магистрали и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения или местоположений объекта (объектов) применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий вас объект или явление (дом, в котором проживает ваш знакомый или находится нужная вам организация; место, где произошло землетрясение или наводнение; маршрут, по которому проще и быстрее добраться до нужного вам пункта или дома).

Векторная и растровая модели. ГИС может работать с двумя существенно различающимися типами данных — векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата). Местоположение точки (точечного объекта), например буровой скважины, описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания хранятся в виде замкнутого набора координат. Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как плотность населения или доступность объектов. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек); оно подобно отсканированной карте или картинке. Обе модели имеют свои преимущества и недостатки. Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.

История ГИС

Начальный период (поздние 1950е — ранние 1970е гг.)

Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.

  • Появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах.
  • Появление цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х.
  • Создание программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров.
  • Создание формальных методов пространственного анализа.
  • Создание программных средств управления базами данных.

Период государственных инициатив (нач. 1970е — нач. 1980е гг.)

Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:

  • Автоматизированные системы навигации.
  • Системы вывоза городских отходов и мусора.
  • Движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т. д.

Период коммерческого развития (ранние 1980е — настоящее время)

Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.

Пользовательский период (поздние 1980е — настоящее время)

Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Веб-сайты, посвящённые ГИС

Веб-сайты, посвящённые ГИС

ГИС-сообщества

  • ГИС-Ассоциация
  • : ГИС и Дистанционное зондирование
  • Сайт Евгения Кухаренко
  • Тема ГИС на портале
  • Официальный сайт Дня ГИС
  • — все о ГИС и геодезии
  • Open Geospatial Consortium (OGC) — международный некоммерческий консорциум открытых ГИС-технологий

Области применения ГИС


Ученые подсчитали, что большая часть информации (в различных источниках встречаются значения от 60% до 90%), с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека.
ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. Это практически все направления деятельности органов управления и администраций: земельные ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т.д.

ГИС позволяют с большой точностью учитывать координаты объектов и площади участков.
Благодаря возможности комплексного (с учетом множества географических, социальных и других факторов) анализа информации о качестве и ценности территории и объектов на ней, эти системы позволяют наиболее объективно оценивать участки и объекты, а также могут давать точную информацию о налогооблагаемой базе.

В области транспорта ГИС давно уже показали свою эффективность благодаря возможности построения оптимальных маршрутов, как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем, в масштабе отдельного города или целой страны. При этом возможность использования наиболее актуальной информации о состоянии дорожной сети и пропускной способности позволяет строить действительно оптимальные маршруты.
Учет коммунальной и промышленной инфраструктуры - задача сама по себе не простая. ГИС не только позволяет эффективно ее решать, но и также повысить отдачу этих данных в случае чрезвычайных ситуаций.
Благодаря ГИС специалисты различных ведомств могут общаться на общем языке.
Интеграционные возможности ГИС поистине безграничны. Эти системы позволяют вести учет численности, структуры и распределения населения и одновременно использовать эту информацию для планирования развития социальной инфраструктуры, транспортной сети, оптимального размещения объектов здравоохранения, противопожарных отрядов и сил правопорядка.

ГИС позволяют вести мониторинг экологической ситуации и учет природных ресурсов. Они не только могут дать ответ, где сейчас находятся "тонкие места", но и благодаря возможностям моделирования подсказать, куда нужно направить силы и средства, чтобы такие "тонкие места" не возникали в будущем.
С помощью геоинформационных систем можно определять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур), выявлять места разрывов электросетей, коррозии трубопроводов и т.п.

Риэлторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех домов на определенной территории, имеющих определенный тип кровли, количество комнат и площадь кухни. Запрос может быть уточнен введением дополнительных параметров, например, стоимостных. Можно получить список всех домов, находящих на определенном расстоянии от конкретной магистрали, лесопаркового массива или места работы.
Компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, скажем водопровода, и, заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, с уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.

При обработке космических и аэрофотоснимков важно то, что ГИС могут выявлять участки поверхности с заданным набором свойств, отраженных на снимках в разных участках спектра. В этом суть дистанционного зондирования. Но на самом деле эта технология может с успехом применяться и в других областях. Например, в реставрации путем анализа снимков картины в разных областях спектра (в том числе и в невидимых).
Геоинформационная система может использоваться для осмотра как больших территорий (панорама города, региона или страны), так и ограниченного пространства, к примеру, зала казино. С помощью этого программного продукта управленческий персонал казино может, например, получать карты с цветовым кодированием, отражающим движение денег в играх, размеры ставок, взятие "банка" и другие данные из игорных автоматов.
ГИС помогает в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.
ГИС служат для графического построения карт и получения информации, как об отдельных объектах, так и пространственных данных об областях, например о расположении запасов полезных ископаемых, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в государстве. Отмеченные на карте области во многих случаях гораздо нагляднее отражают требуемую информацию, чем десятки страниц отчетов с таблицами.
Историко-культурное направление, реклама, природопользование также не обошли ГИС вниманием. Перечисление сфер возможного применения ГИС можно продолжать бесконечно.

 

Краткий обзор рынка ГИС-платформ

Существует множество способов классификации ГИС-платформ, начиная от способа распространения и, заканчивая, способом хранения и отображения данных.
С точки зрения способа распространения ГИС-платформы разделяются на проприетарные (коммерческие, платные) и открытые (свободно распространяемые или open source).
С точки зрения набора имеющихся функций ГИС-платформы можно условно разделить на большие (полнофункциональные, профессиональные), средние и малые (представляющие собой обычные средства визуализации).
Полнофункциональная ГИС-платформа должна обеспечивать:

  • двустороннюю связь между картографическими объектами и записями базы данных;
  • управление визуализацией объектов, обеспечивающее выбор состава и формы отображения;
  • работу с точечными, линейными и площадными объектами;
  • ввод карт с дигитайзера или сканера и их редактирование;
  • поддержку топологических взаимоотношений между объектами и проверку с их помощью геометрической корректности карты, в т.ч. замкнутости площадных объектов, связности, прилегания и др.;
  • поддержку различных картографических проекций;
  • геометрические измерения на карте длины, периметра, площади и др.;
  • построение буферных зон вокруг объектов и реализацию других пространственных операций;
  • создание собственных наборов обозначений, в том числе новых знаков, линий, штриховок и др., создание дополнительных элементов оформления карты, в частности подписей, рамок, легенд;
  • вывод высококачественных твердых копий карт;
  • решение транспортных и других задач на графах, например, определение кратчайшего пути и т.п.

С точки зрения масштаба создаваемых систем можно выделить:

  • персональные ГИС:
  • настольные ГИС;
  • мобильные ГИС;
  • клиент-серверные ГИС масштаба:
  • рабочей группы;
  • предприятия (региона);
  • государства;
  • распределенные ГИС, представляющие собой сервис (ГИС в облаке).

Только те ГИС-платформы, которые "умеют" создавать ГИС всех перечисленных масштабов, могут претендовать на определение профессиональных ГИС-платформ.
С точки зрения внутренней организации системы и модели хранения данных ГИС-платформы прошли в своем развитии путь от простейших ГИС-приложений с хранением данных на уровне файловой системы до современных мощных ГИС-платформ (в полном смысле слова "платформа") с возможностью хранения данных в специализированных расширениях промышленных СУБД.
Так, по мнению некоторых специалистов в области ГИС-технологий () можно выделить следующие основные технологические поколения ГИС-платформ:
Первое поколение — одна или несколько программ, объединённых в программную систему. Для хранения используется внутренний формат данных, часто закрытый правообладателем.
ГИС-платформы первого поколения, как правило, имеют высокое быстродействие и различные уникальные функциональные возможности, поскольку собственный формат данных позволяет реализовывать уникальные алгоритмы и методики обработки и хранения данных, особенно при решении специализированных задач, достаточно просты в использовании и администрировании.
Однако при необходимости обмена данными с другими системами возникают большие проблемы. Кроме того, пользователь оказывается привязанным к поставщику ГИС-платформы, поскольку переход к использованию другой системы вызывает массу проблем с переносом накопленного массива данных в другой формат. Возможности совместной работы с пространственными данными в компьютерной сети сильно ограничены. Обычно предоставляется возможность совместного использования файлов данных лишь на уровне файловой системы.
Второе поколение — основано на технологии клиент-сервер, для организации совместной работы с данными в компьютерной сети. Имеет программу-клиента для конечного пользователя и программу-сервер, которая ведёт собственную базу пространственных данных. При этом используется структура базы данных и внутренние форматы данных, часто защищённые авторскими правами. Многие системы этого поколения являются дальнейшим развитием ГИС первого поколения для организации совместной работы в компьютерной сети.
Наличие выделенного сервера данных позволяет организовать эффективную работу в компьютерной сети.
Однако остаются недостатки по обмену данными и интеграции с другими ГИС, пользователь также остается привязанным к поставщику ГИС-платформы форматом хранения данных. Сервер данных собственной разработки часто имеет ограниченный функционал по работе с базой данных, разграничении прав пользователей, использует упрощённые алгоритмы обработки данных, что сказывается на быстродействии, особенно при больших объёмах данных.
Третье поколение — приложение для конечного пользователя или система, построенная по схеме клиент-сервер, которая для хранения пространственных данных используют одну из распространённых систем управления базами данных (Microsoft SQL Server, Oracle, MySQL, Postgre SQL и т. п.), а в последнее время – специализированные расширения этих СУБД (Microsoft Spatial, Oracle Locator/Spatial, MySQL Spatial, PostGIS и т. п.).

Структура хранения пространственных данных уже не зависит от разработчика конкретной ГИС, что резко расширяет возможности по работе с пространственными данными и обмену ими, интеграции с другими системами, использованию программного обеспечения сторонних разработчиков, в том числе класса Free Ware (свободно распространяемое) и Open Source (с открытым исходным кодом). При использовании таких решений пользователь ГИС в гораздо меньшей степени зависит от конкретного поставщика, может сменить используемую ГИС или расширить имеющийся функционал за счёт использования других ГИС, работающих с тем же хранилищем пространственных данных. При этом затраты по переносу данных существенно меньше, чем для остальных вариантов, либо отсутствуют вообще.
Эти решения позволяют также реализовывать распределённые ГИС, когда с одним общим хранилищем пространственных данных работают несколько различных ГИС разных организаций, в том числе территориально находящихся в разным местах и объединённых каналами передачи данных (либо интернет, либо защищённые каналы передачи данных). Кроме этого для Oracle, Microsoft и Postgre SQL имеются штатные средства создания распределённых БД и поддержания их целостности на уровне базового SQL сервера. Это позволяет создать систему с несколькими независимыми хранилищам пространственных данных, которые периодически производят синхронизацию изменений для поддержания логической целостности единой БД.
Ещё одной тенденцией, характерной для решений данного поколения ГИС-платформ, является переход к использованию в качестве рабочего места конечного пользователя решения на основе WEB-браузера, а также встраивания необходимого набора скриптов для работы с системой в геоинформационные интернет-порталы. В некоторых случаях такие решения являются вспомогательными и выполняют в основном функции просмотра пространственных данных, а в качестве редактора используется обычная программа, но также имеются решения, когда весь функционал по работе с ГИС, включая её администрирование, реализован в виде WEB-приложения работающего через WEB-браузер.
Однако ГИС-платформы третьего поколения существенно сложнее в установке, настройке и администрировании, чем все предыдущие, особенно при использовании решений на основе WEB-технологий, поскольку помимо самой ГИС, SQL сервера с хранилищем пространственных данных, добавляются ещё и работы по интернет-серверу и системе безопасности.

Необходимо отметить, что далеко не всегда можно отнести конкретную ГИС-платформу к тому или иному поколению. Часто разработчики развивают свои решения, добавляя новые функции и возможности, постепенно переходя от старой модели построения системы к новой. При этом для обеспечения совместимости с предыдущими версиями своих систем они оставляют поддержку старых технологий работы и форматов данных, поскольку у пользователей уже накоплены большие объёмы данных и имеется множество специалистов, привыкших к старым методикам работы. В результате у наиболее старых и крупных разработчиков ГИС-платформ, таких как ESRI (ArcGIS), на сегодня имеются продукты, которые позволяют построить ГИС любого из трех технологических поколений.
Использование определенных видов ГИС-платформ вошло в традицию в некоторых отраслях. Например, для целей градостроительного проектирования очень часто используют MapInfo и AutoCAD, для составления кадастровых планов, в геологии – ArcGIS, для целей создания цифровых топографических карт и обороны – ГИС «Панорама» и т.д.
В настоящее время в мире насчитывается большое количество как коммерческих, так и свободно распространяемых ГИС-платформ. Одно только перечисление всех существующих ГИС-платформ заняло бы достаточно много места. Поэтому перечислим лишь наиболее распространенные из них (в алфавитном порядке).

ArcGIS – коммерческая ГИС-платформа, для построения ГИС любого уровня. ArcGIS используется для создания, управления, анализа и визуализации любой пространственной информации, анализа отношений между объектами, моделирования географических процессов и явлений и позволяет легко создавать данные, карты, глобусы и модели в настольных программных продуктах, затем публиковать их и использовать в настольных приложениях, в веб-браузерах и в полевых условиях, через мобильные устройства. Для разработчиков ArcGIS дает все необходимые инструменты для создания собственных приложений. Платформа ArcGIS является оптимальным решением для построения корпоративных ГИС.

 

Во всем мире инструменты ArcGIS используются для улучшения рабочих процессов организации и решения разнообразных задач на базе географического подхода:

  • Управление активами и данными, включая интеграцию различных систем, управление территориями и услугами, управление филиалами и отношениями с клиентами;
  • Планирование и анализ, например, прогнозирование и оценка рисков;
  • Бизнес-приложения для создания ситуационно-аналитических центров, мониторинга и слежения; сбора данных в полевых условиях; обходов, обслуживания и эксплуатации оборудования; маршрутизации;
  • Системы поддержки принятия решений и предоставления доступа к информации.

AutoCAD Map – коммерческая ГИС-платформа, предназначенная для планирования инфраструктуры и управления ею. Благодаря интеграции данных САПР и ГИС пользователи имеют возможность принимать более обоснованные проектные и управленческие решения. Благодаря интеллектуальности моделей и инструментов обеспечивается соответствие отраслевым и государственным стандартам. Интеграция пространственной информации в базу данных делает данные доступными всем специалистам, помогая повышать качество, производительность работы и эффективность управления объектами.


Bentley Map – коммерческая ГИС-платформа, представляющая собой полноценную настольную ГИС, которая может использоваться для создания карт, планирования, разработки и управления инфраструктурой. Bentley Map расширяет базовые возможности системы MicroStation с целью обеспечения функций создания, поддержания и анализа геопространственных данных с высокой степенью точности. В системе предусмотрены возможности создания, хранения, ведения, анализа и совместного использования двухмерных и трехмерных геопространственных данных. Она может быть использована для построения собственных приложений ГИС. Основной задачей Bentley Map, по мнению компании-разработчика, является создание и сохранение геопространственной информации в процессе управления инфраструктурными объектами в течение всего жизненного цикла. Так, например, интуитивные инструменты редактирования трехмерных объектов позволяют создавать высококачественные пространственные данные, обеспечивая гибкость при настройке.


Intergraph – коммерческая ГИС-платформа с открытой архитектурой. Платформа включает инструментальную ГИС – GeoMediaPro, и широкий набор специализированных модулей, что обеспечивает решение любых задач, связанных с обеспечением многопользовательского доступа к пространственным данным, их отображение, в том числе, и 3D, редактирование, анализ и публикацию (распространение).


gvSIG – свободная ГИС-платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для создания, редактирования, анализа векторных карт. gvSIG — это программный продукт с исходным кодом, распространяющийся под лицензией GPL, что, в конечном счете, позволяет вносить в него свои изменения и добавлять новые функции. Уже сейчас существует большой набор плагинов, расширяющих возможности программы. gvSIG наследует принципы организации интерфейса ArcView GIS, поэтому его освоение не составит труда пользователям этой программы. gvSIG - инструментарий управления географической информацией с интуитивно понятным интерфейсом, прекрасно работающий как с  растровым, так и с векторным форматам. gvSIG  развивается от правительственного гранта Испании (транспортное министерство Валенсии) с 2003 года.


MapInfo – коммерческая ГИС-платформа, широко используемая для цифрового картографирования. В дополнение к традиционным для СУБД функциям, MapInfo позволяет собирать, хранить, отображать, редактировать и обрабатывать картографические данные, хранящиеся в базе данных, с учетом пространственных отношений объектов. Помимо собственных форматов, MapInfo работает без конвертации с графическими данными в форматах ArcView Shape File, ESRI ArcSDE, ESRI Geodatabase (mdb), ARC/INFO E00, AutoCAD DXF/DWG, Intergraph/MicroStation Design DGN, SDTS, VPF и табличными данными в форматах Access, Excel, Lotus 1-2-3, xBASE и ASCII. Универсальный транслятор MapInfo позволяет осуществлять импорт и экспорт данных в другие ГИС и САПР системы (ESRI Shape File, AutoCAD DXF/DWG, Intergraph/MicroStation Design DGN, AtlasGIS, ARC/INFO E00). MapInfo имеет возможность работы с данными в растровых форматах GIF, JPEG, TIFF, GEO TIFF, PCX, BMP, TGA, BIL и др., включая новейшие форматы сжатого растра – ECW, MrSID, JPEG2000. Встроенный язык запросов SQL, благодаря географическому расширению, позволяет осуществлять выборки объектов с учетом их пространственных отношений. MapInfo имеет функции поиска объекта или группы объектов по различным признакам, а также их сочетаниям.


Quantum GIS – свободная ГИС-платформа для профессиональной обработки пространственных данных. С помощью библиотеки GDAL поддерживается более 50 растровых и более 20 векторных форматов, включая ESRI (Shape), MapInfo (mif/mid и tab/dat), Autodesk (DXF) и другие. Имеется собственный модуль обработки растровых изображений, позволяющий выполнять геопривязку и имеющий несколько алгоритмов трансформации растров. На данный момент платформа больше представляет собой конструктор «собери сам», чем законченное решение, которое можно установить и работать в виде готового решения, как в случае с коммерческими платформами. При отсутствии затрат на покупку лицензий, затраты на внедрение системы могут быть более значительными, чем для платных систем. Практически отсутствуют законченные типовые решения для прикладных или специализированных задач, которые также распространялись бы как свободное программное обеспечение.


ГИС «Панорама» – коммерческая ГИС-платформа, предлагающая обширный список программных продуктов, как универсального назначения, так и специализированные решения для той или иной области. Является одной из основных технологических платформ предприятий бывшей Роскартографии для подготовки цифровых образов традиционных топографических карт. В своем составе имеет средства создания и редактирования электронных карт в многопользовательском режиме, выполнения различных измерений и расчетов, оверлейных операций, построения 3D моделей, обработки растровых данных, построения ортофотопланов, создания матриц высот, многослойных (геологических) матриц, средства тематического картографирования, подготовки карт к изданию, работы с GPS-приемниками, обеспечения удаленного доступа к картографическим данным и т.д.


Во многом перечисленные ГИС-платформы похожи, многие из них имеют:

  • дружелюбный и интуитивно понятный интерфейс и справочные системы, службы поддержки и обучения пользователей;
  • развитые средства конвертирования и подключения внешних пространственных данных, в т.ч. и в формате баз геоданных (за исключением платформы ГИС «Панорама», поддерживающей лишь геореляционную модель данных, т.е. хранение в промышленных СУБД только атрибутивных данных); 
  • средства многопользовательской работы с пространственными данными, за исключением свободных ГИС, но только ArcGIS поддерживает длинные транзакции за счёт версионности специализированного расширения ArcSDE, работающего «поверх» промышленных СУБД;
  • средства проверки пространственной связанности объектов (топологии), но только на платформе ArcGIS поддерживается межслойная топология;
  • разнообразные средства обработки, анализа и тематического картографирования,

но:

  • MapInfo, AutoCAD Map и ГИС "Панорама" ориентированы на локальные и региональные проекты, а ArcGIS, Bentley Map и InterGraph – на весь спектр, включая и глобальные;
  • AutoCAD Map, Bentley Map, InterGraph и ArcGIS – полноценные 3D-системы, кроме отображения имеются 3D-редакторы;
  • MapInfo, ArcGIS и ГИС "Панорама" имеют встроенные средства работы с пространственными растровыми данными, в AutoCAD Map – это дополнительный платный модуль Autodesk RasterDesign;
  • в ArcGIS и Autodesk реализована возможность публикации и обмена данными через организованные фирмами облачные атласы (хранилища) карт (чертежей).

Все названные ГИС поддерживают разнообразные средства расширения функциональности за счёт возможности разработки дополнительного ПО, однако:

  • AutoCAD Map и ArcGIS имеют встроенные средства программировании, а в MapInfo и ГИС "Панорама" – это дополнительные платные модули MapBasic и GISToolKit, соответственно;
  • средства разработки серверных решений либо в ходят в комплект серверной поставки (ArcGIS и Autodesk), либо приобретаются за дополнительную плату (MapInfo и "Панорама");
  • в ArcGIS, Autodesk и MapInfo есть расширения сторонних разработчиков, в "Панораме" – лишь собственные;
  • средства публикации созданных карт в виде WEB и мобильных приложений – разница лишь в количестве поддерживаемых протоколов – наибольшее количество на платформе ArcGIS, кроме того ArcGIS и Autodesk умеют публиковаться в облачных инфраструктурах;
  • мобильные приложения ArcGIS и Autodesk бесплатные, у MapInfo и "Панорамы" – за дополнительную плату;
  • все ГИС имеют модульное строение, но только ArcGIS предусматривает переход на более функциональные версии без переплаты;
  • продукты ArcGIS лидируют – доля ArcGIS на мировом рынке ГИС-платформ в 2005 году составляла 29% (по данным компании Daratech), в 2013 – 44% (по данным исследовательских компаний Daratech и ARC Advisory Group, опубликованным в журнале "PC Magazine").

Цитата из отчета компании "Гартнер": "Компании, ищущие сильную ГИС-платформу которая поддерживает широкий круг различных прикладных решений, должны рассматривать ESRI".

 

Вопросы и ответы

Источники

Использованные источники информации.

  • https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/22609
  • http://www.tadviser.ru/index.php/%d0%a1%d1%82%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%8f:%d0%93%d0%b5%d0%be%d0%b8%d0%bd%d1%84%d0%be%d1%80%d0%bc%d0%b0%d1%86%d0%b8%d0%be%d0%bd%d0%bd%d0%b0%d1%8f_%d1%81%d0%b8%d1%81%d1%82%d0%b5%d0%bc%d0%b0
  • https://www.syl.ru/article/305035/geoinformatsionnyie-sistemyi-gis---eto-chto-takoe
  • https://sapr.ru/article/7220
  • https://geosys.by/blog/item/9-gis-intro
0 из 5. Оценок: 0.

Комментарии (0)

Поделитесь своим мнением о статье.

Ещё никто не оставил комментария, вы будете первым.


Написать комментарий