Файл: Ципилева Т.А_Геоинформационные системы_Учебное пособие_Томск_ТМЦДО_2004.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.02.2024
Просмотров: 1341
Скачиваний: 5
Томский межвузовский центр дистанционного образования
Т.А. Ципилева
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ
Учебное пособие
Томск – 2004
Министерство образования и науки Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра автоматизации обработки информации (АОИ)
Т.А. Ципилева
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ
Учебное пособие
2004
Корректор: Воронина М.А.
Ципилева Т.А.
Геоинформационные системы: Учебное пособие. − Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2004. − 162 с.
© Ципилева Т.А., |
2004 |
©Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2004
3 |
||
СОДЕРЖАНИЕ |
||
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................... |
5 |
|
Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ |
||
СИСТЕМ ........................................................................................... |
6 |
|
1.1 |
Понятие информационной системы.................................... |
6 |
1.2 |
Классификация информационных систем........................ |
12 |
1.3 |
История ГИС........................................................................ |
14 |
1.4 |
Определение геоинформационной системы..................... |
18 |
1.5 |
Состав ГИС......................................................................... |
22 |
1.6 |
Обобщенная структура ГИС и схема ее построения........ |
23 |
1.7 |
Что могут геоинформационные системы? ........................ |
30 |
Тема 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ |
||
ДАННЫХ В ГИС............................................................................ |
36 |
|
2.1 |
Основные понятия моделей данных.................................. |
36 |
2.2 |
Классификационные модели в ГИС.................................. |
39 |
2.2.1 Основные определения классификации.................... |
39 |
|
2.2.2 Эвристический алгоритм «Форель» .......................... |
44 |
|
2.2.3 Вариационный алгоритм «Краб»............................... |
45 |
|
2.3 |
Базовые модели данных в ГИС.......................................... |
50 |
2.3.1 Инфологическая модель............................................. |
50 |
|
2.3.2 Логические модели данных........................................ |
52 |
|
2.4 |
Специальные модели данных ГИС.................................... |
60 |
2.4.1 Особенности представления данных в ГИС............. |
60 |
|
2.4.2 Координатные данные ГИС. Определение |
||
положения точек на земной поверхности............... |
61 |
|
2.4.3 Основные типы координатных данных в ГИС......... |
66 |
|
2.4.4 Номенклатура и разграфка топографических карт.. |
70 |
|
2.5 |
Атрибутивные данные ГИС ............................................... |
78 |
2.6 |
Моделивизуальногопредставления информации в ГИС.. |
81 |
2.6.1 Векторная модель данных ГИС................................. |
82 |
|
2.6.2 Топологические модели.............................................. |
84 |
|
2.6.3 Растровые модели........................................................ |
86 |
|
Тема 3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОПЕРАЦИЙ НАД |
||
КООРДИНАТНЫМИ ДАННЫМИ............................................... |
92 |
|
3.1 |
Векторизация....................................................................... |
92 |
3.2 |
Проекционные преобразования ......................................... |
94 |
3.2.1 Масштаб....................................................................... |
95 |
|
4 |
||
3.2.2 Картографическая проекция....................................... |
96 |
|
3.3 |
Преобразования цифровых карт в ГИС........................... |
113 |
Тема 4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ГИС................ |
121 |
|
4.1 |
Обзор промышленных пакетов ГИС............................... |
121 |
4.2 |
Графический редактор GeoDraw...................................... |
126 |
4.2.1 Характеристики редактора...................................... |
126 |
|
4.2.2 Форматы данных GeoDraw...................................... |
130 |
|
4.2.3 Общие принципы работы в пакете GeoDraw.......... |
131 |
|
4.3 |
Элементы интерфейса GeoDraw для Windows ............... |
135 |
4.4 |
ГИС конечного пользователя GeoGraph |
|
(ГеоГраф ГИС) ................................................................... |
136 |
|
4.4.1 Основные возможности ГеоГраф ............................ |
136 |
|
4.4.2 Форматы данных ГеоГраф ГИС............................... |
138 |
|
4.4.3 Компоненты проекта ГеоГраф................................. |
139 |
|
4.5 |
ГеоКонструктор (GeoConstructor).................................... |
146 |
Тема 5. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИС.......................... |
147 |
|
5.1 |
ГИС в работе избирательной компании.......................... |
147 |
5.2 |
ГИС в бизнесе.................................................................... |
147 |
5.3 |
ГИС для демографического анализа................................ |
149 |
5.4 |
ГИС для связи с клиентами и партнерами...................... |
149 |
5.5 |
ГИС для доставки товаров и маршрутизации................. |
150 |
5.6 |
ГИС в создании и использовании электронных карт.... |
150 |
5.7 |
ГИС для задач городского хозяйства .............................. |
152 |
5.8 |
ГИС в государственном земельном кадастре России.... |
153 |
5.9 |
ГИС в экологии.................................................................. |
154 |
5.10 Предоставление ГИС-услуг через Интернет................. |
155 |
|
5.11 ГИС в игорном бизнесе................................................... |
156 |
|
6 ЛИТЕРАТУРА........................................................................... |
158 |
|
7 КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ...................................................... |
159 |
|
7.1 |
Методическое описание и индивидуальные |
|
задания на контрольную работу №1................................. |
159 |
|
7.2 |
Методическое описание и индивидуальные |
|
задания на контрольную работу №2................................. |
161 |
|
5
ВВЕДЕНИЕ
Сбор, обобщение, систематизация и обработка данных об окружающем мире – основные задачи современной науки. Но результаты обработки имеют ценность только в том случае, если они должным образом представлены. Представление обеспечивает эффективное восприятие информации человеком или передачу ее на исполнительные органы в автоматизированных системах управления.
С ростом объемов информации получает самостоятельность задача эффективного хранения и поиска информации, а с растущей интеграцией компьютеров и расширением спектра их применения – задача эффективной передачи информации между компьютерами. Данные, накапливаемые человечеством о реальных объектах, как правило, содержат «пространственную» составляющую. Даже о жителе любого государства Планеты можно говорить как о пространственно-привязанном объекте, так как он имеет прописку, которая и осуществляет его «привязку» к определенному адресу, который, в свою очередь, связан с жилым домом, имеющим точное положение на территории города1. «Пространственный адрес» имеют здания и сооружения, земельные участки, водные, лесные и другие природные ресурсы, транспортные магистрали и инженерные коммуникации. Аварии на коммуникациях связаны с определенной точкой в пространстве. Движущийся или покоящийся на дороге автомобиль, движущийся поезд, летящий самолет и плывущий пароход, перемещаемая деталь на территории заводского цеха имеют координаты на земной поверхности.
Значительную помощь в решении задач хранения, обработки и представления информации с географической привязкой могут сыграть компьютерные технологии и, в первую очередь, геоинформационные системы. Поэтому подготовка специалиста XXI века немыслима без овладения навыками создания и использования ГИС и ГИС-технологий, которые со временем должны проникнуть во все сферы нашей жизни.
1 Власов Ю.М., Горбачев В.Г. Геоинформационные системы ЦСО «Интегро», Уфа.
6
Тема1. ОСНОВНЫЕПОНЯТИЯГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
1.1 Понятие информационной системы
Первым вопросом человека, не знакомого с географическими информационными системами (ГИС), будет, конечно, вопрос «А зачем мне все это нужно?». ГИС, как правило, ассоциируется у всех с картой. Однако мы не пользуемся атласами и картами каждую минуту нашей жизни! К тому же информации, причем не всегда понятной и нужной, из разных источников мы и так получаем больше, чем иногда хотелось бы. И нужно ли ее еще и систематизировать?
Найдем ответы на вопросы: что такое ГИС, для чего она нужна и как ее использовать?
Любая информационная система создается для управления конкретным объектом (предприятием, станком, человеком и др.). В соответствии с общей теорией управления, процесс управления можно представить как взаимодействие двух сис-
тем: объекта управления и системы управления. Система управления функционирует на базе информации о состоянии объекта, его входов (например, материальные, трудовые, людские ресурсы) и выходов (например, выпускаемая продукция, финансовые результаты) в соответствии с поставленной целью (например, максимум продукции при минимуме затрат). Управление заключается в выявлении расхождения желаемых характеристик функционирования объекта от реальных показателей и через органы управления формирование такого воздействия на объект, которое это расхождение устремит к минимуму. Управляющее воздействие осуществляется с учетом обратной связи, т.е. текущей информации об объекте и характеристик внешней среды (рынка и вышестоящих организаций). Внедрение информационной системы производится с целью повышения эффективности деятельности объекта за счет принципиально новых методов управления.
7 |
||||
Органы |
Объект |
|||
управления |
||||
управления |
Данные офактиче- |
ском состоянии |
||
Управляющее |
||||
воздействие |
объекта |
|||
Планируемое |
||||
состояние |
||||
Информационная |
||||
система |
||||
Величины |
||||
Оператор |
отклонений |
|||
Рисунок 1.1 |
− К определению информационной системы |
|||
Информационная система представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую операторов необходимыми знаниями для реализации функций управления объектом.
Все методы, техники, приемы, средства, системы, теории, направления и т.д. и т.п., которые нацелены на сбор, переработку и использование информации, называются информационными технологиями.
Описание любой системы (включая информационную систему) должно включать следующие компоненты:
1)описание структуры: множества элементов системы и взаимосвязей между ними;
2)описание функций, реализуемых каждым элементом системы;
3)описание входов и выходов каждого элемента системы и системы в целом;
4)перечень целей и ограничений системы и ее отдельных элементов.
Структура и состав информационной системы (ИС) для управления объектом управления может выглядеть, например, как на рисунке 1.2.
Рассмотрим отдельные элементы этой информационной
системы и определим их функции.
8
Информационная
система
Функциональные |
Компоненты |
Организационные |
|||||||||||||||||||
компоненты |
системы обработки |
компоненты |
|||||||||||||||||||
данных |
(персонал) |
||||||||||||||||||||
Функциональные |
Информационное |
Организационная |
|||||||||||||||||||
задачи |
обеспечение |
структура фирмы |
|||||||||||||||||||
Модели и алгоритмы |
Программное |
Персонал |
|||||||||||||||||||
обеспечение |
(штаты, должностные |
||||||||||||||||||||
инструкции и др.) |
|||||||||||||||||||||
Техническое |
|||||||||||||||||||||
обеспечение |
|||||||||||||||||||||
Правовое |
|||||||||||||||||||||
обеспечение |
|||||||||||||||||||||
Лингвистическое
обеспечение
Рисунок 1.2 − Декомпозиция информационной системы
8