Геоинформационный метод: Геоинформационный метод представления, отображения и оценки обстановки в ближней морской зоне + «

Комплексные решения и геоинформационные системы

Геоинформационной системой (ГИС) называют интегрированную автоматизированную систему и комплексную компьютерную технологию, базирующуюся на последних достижениях науки и техники в области:

• информатики,
• космической навигации,
• электронной тахеометрии,
• аэрокосмической и наземной стереофотограмметрии,
• подповерхностного зондирования,
• связи,
• организации баз данных

и предназначенную для получения, ввода, хранения, обновления, обработки, визуализации различных видов географически привязанной информации для оперативного комплексного анализа, прогнозирования и принятия решений по широкому кругу вопросов, связанных с картографированием, изысканиями, проектированием, строительством и эксплуатацией инженерных объектов, диагностикой, паспортизацией, экономикой, экологией, сервисом, демографией, безопасностью и другими аспектами жизнедеятельности.

Анализ места ГИС среди других автоматизированных систем позволяет сделать вывод о том, что комплексная автоматизированная обработка информации в ГИС не имеет аналогов с технологиями обработки информации в других автоматизированных системах.

Современные ГИС представляют собой новый тип автоматизированных интегрированных систем, которые включают в себя как методы обработки данных многих существующих или ранее существовавших систем, таких как:

• автоматизированные системы научных исследований;
• автоматизированные системы проектирования;
• информационные системы;
• системы управления базами данных;
• автоматизированные системы картографирования;
• автоматизированные фотограмметрические системы;
• автоматизированные кадастровые и другие системы,

так и обладают уникальной спецификой в организации и обработке данных, поставивших их на качественно более высокий уровень как многоцелевых, многоаспектных систем.

Развиваются мировой и российский рынки информационных продуктов на основе использования результатов космической деятельности, разрабатываются новые технологии, способы обработки информации, расширяются области применения.

ГИС получают все большее распространение, причём не только в таких традиционных областях применения, как управление природными ресурсами, сельское хозяйство, экология, кадастры, городское планирование.

Многомерный анализ информации, её позиционирование, наглядность, структурированность, широкие возможности формирования поддержки принятия решений делают ГИС необходимым компонентом информационной инфраструктуры современного государства. 

Электронная библиотека БГУ: Геоинформационные технологии. Лабораторный практикум : учеб.-метод. пособие

Please use this identifier to cite or link to this item: https://elib. bsu.by/handle/123456789/171595

Title:	Геоинформационные технологии. Лабораторный практикум : учеб.-метод. пособие
Other Titles:	(редакция 2016 г.)
Authors:	Курлович, Дмитрий Мирославович Жуковская, Наталья Викторовна Ковалевская, Ольга Михайловна
Keywords:	ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::География ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Геодезия. Картография
Issue Date:	2016
Publisher:	Минск : БГУ
Abstract:	В учебно-методическом пособии рассматриваются интерфейс и основные возможности ГИС ArcGIS: геопривязка растровых изображений, создание и наполнение баз геоданных, векторизация и редактирование векторов, построение GRID- и TIN-поверхностей, трехмерных моделей, проведение векторного и растрового ГИС-анализа, создание и компоновка карт средствами ГИС. Для студентов, обучающихся по специальности 1-31 02 01 «География (по направлениям)», направление специальности 1-31 02 01-02 «География (научно-педагогическая деятельность)».
URI:	http://elib.bsu.by/handle/123456789/171595
Appears in Collections:	Учебно-методический комплекс по геоинформационной практике Учебно-методический комплекс по дисциплине «ГИС-технологии в геологии» Учебно-методический комплекс по дисциплине «ГИС в географии населения» Учебно-методический комплекс по дисциплине «ГИС-технологии»

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Геоинформационные услуги и сервисы — Российские космические системы

Наводнения представляют собой большую угрозу для человеческой жизнедеятельности и должны предупреждаться, контролироваться и управляться со стороны соответствующих служб и организаций. Возможности использования данных ДЗЗ в данном направлении имеют существенные преимущества перед традиционными наземными методами и авиационными средствами.

В НЦ ОМЗ разработана технологическая схема мониторинга наводнений, где данные ДЗЗ используются на всех стадиях наблюдения за наводнениями: при прогнозе, в период наводнений, после спада воды.

Перед наводнением спутниковые данные используются при подготовительных работах: картографировании и классификация земель, разработке прогностических моделей, контроле над сетью наблюдательных пунктов, выпуске прогноза и штормовых предупреждений.

Раннее предупреждение с целью уменьшения опасности стихийных бедствий основывается на использовании спутниковых данных ИК-диапазонов и СВЧ-диапазонов, в ряде случаев также данных видимых диапазонов AVHRR/NOAA и MODIS/Terra, а также с «Метеор-М».

Прогнозы речных наводнений выполняются, исходя из гидрологической модели того или иного речного бассейна. Для предсказания величины весенних половодий необходимо иметь данные о пространственной протяженности снежного покрова и пространственном распределении альбедо и температуры поверхности снежного покрова, которые получают на основе космической информации низкого и среднего разрешения (AVHRR/NOAA, MODIS/Terra, КМСС/Метеор-М). Информацию о водозапасе снега и об осадках получают на основе данных спутниковых микроволновых радиометров.

В период наводнения оперативные спутниковые данные среднего и высокого разрешения (КА «Метеор-М», «Монитор-Э») обрабатываются с целью оценки границы разливов и степени затоплений участков. Интеграция полученных результатов с опорными данными в ГИС позволяет представить результаты обработки в картографическом виде и оперативно передавать их в федеральные и региональные органы для принятия управленческих решений.

После наводнения спутниковые данные высокого и детального разрешения, получаемые с КА «Ресурс-ДК1», а в дальнейшем с перспективного КА «Канопус-Вулкан», могут быть использованы для классификации участков, пострадавших от стихии, для оценки последствий стихийного бедствия и расчета нанесенного ущерба.

XII Всероссийская конференция «Геоинформационные технологии и космический мониторинг»

ГЛУБОКОУВАЖАЕМЫЕ КОЛЛЕГИ! Приглашаем Вас принять участие в работе XII Всероссийской конференции «Геоинформационные технологии и космический мониторинг»  под эгидой объединенной конференции «Экология. Экономика. Информатика».  Место проведения: побережье Черного моря, посёлок Дюрсо Краснодарского края (проезд до г. Новороссийска), пансионат «Моряк» ОАО «Новошип». Сроки проведения: с 9 по 15 сентября 2019 г. Основные направления работы конференции: 1. Опыт применения ГИС при решении региональных задач рационального природопользования. 2. Космические технологии и приборы; серверные технологии для создания ГИС и геопорталы. 3. Новые технологии дистанционного зондирования и работы с данными дистанционного зондирования (ДДЗ). 4. Организация подготовки специалистов в области геоинформационных технологий и обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЭЗ). 5. Инновационные технологии для решения топографо-геодезических задач. 6. Геоинформатика в исследованиях планет и спутников Солнечной системы. В программу конференции включены мастер-классы,  темы мастер классов будут уточнены позднее. Участники могут опубликовать материалы  в журнале Экология.Экономика.Информатика. Серия «Геоинформационные технологии и космический мониторинг». Журнал входит в РИНЦ, имеет DOI. 30 июня 2019 г. — окончание регистрации на сайте конференции  10 августа 2019 г. — срок оплаты регистрационного взноса за участие. Форма заявки и условия оплаты регистрационного взноса размещены на сайте конференции 15 июля 2019 — предоставление   в Оргкомитет материалов в электронном виде для публикации в журнале Правила для авторов размещены на сайте конференции .в приложении Правила для авторов. Материалы,  присланные позже указанного срока,  не принимаются. Форму доклада при очном участии (секционный, пленарный или стендовый) определяет Оргкомитет. Форма  заявки и условия оплаты регистрационного взноса размещены на сайте конференции НАУЧНЫЙ КОМИТЕТ академик РАН Матишов Г. Г. Южный научный центр РАН, научный руководитель,  Ростов-на-Дону д.э.н. Шевченко И.К., Южный федеральный университет, И.о.ректора, Ростов – на – Дону чл.- корр. РАН Филатов Н.Н., г.н.с.,  КарНЦ РАН, Петрозаводск академик РАН Касимов Н.С. МГУ им. Ломоносова, Президент географического ф-та, Москва  академик РАН Бондур В.Г. НИИ «АЭРОКОСМОС», директор, Москва чл.-корр. РАН Савиных В.П. МИИГАиК, Президент, Москва д.т.н. Панич А. Е., Институт высоких технологий и пьезотехники  ЮФУ, директор,  д.ф.-м.н. Карякин М.И., Институт математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича, директор, Ростов-на-Дону  к ф.-м. н., Гершензон В.Е.  ООО «Лоретт», Генеральный директор, Москва, Россия ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ КОНФЕРЕНЦИИ Сурков Ф. А. — Южный федеральный университет, заведующий кафедрой (Сопредседатель) Базелюк А.А. Департамент Росгидромета по ЮФО и СКФО, заместитель начальника (Сопредседатель)  Бердников С.В. ЮНЦ РАН, председатель ЮНЦ РАН  (Сопредседатель) Архипова О.Е. ЮНЦ РАН, в.н.с., кафедра ГИС  ЮФУ, доцент  (Заместитель председателя) Шустов   Е.А.   ООО «ЦПРП Юг», директор Члены оргкомитета 1.   Шустова В.Л. (ЮФУ) 2.   Кулыгин В.В. (ЮНЦ РАН) 3.   Яицкая Н.А. (ЮНЦ РАН) 4.   Ушканова Е.В. (ЮФУ) 5.   Дризо Н.М. (ЮНЦ РАН) 6.   Жукова А.В. (ЮФУ)  7.    Петкова Н.В. (ЮФУ) 8.   Базелюк В.А. (Банк России)   9. Лихтанская Н.В. (ЮНЦ РАН) 10. Дашкевич Л.В. (ЮНЦ РАН) 11. Мисиров С. (ЮНЦ РАН) 12. Магаева А.А.(ЮНЦ РАН) 13. Немцева Л.Д. (ЮНЦ РАН) 14. Шевердяев И.В. (ЮНЦ РАН) 15. Архипов П.Ю. (РТИ им. ак. Минца) 16. Архипов Ю.П. (РНИИРС) 17.  Герасюк В.С. (ЮНЦ РАН) Адрес Оргкомитета: 344090, Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 200/1, Южный федеральный университет 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41 Южный научный центр РАН Телефон для справок: (863)-250-98-05 Архипова Ольга Евгеньевна E-mail: [email protected]

Численный метод расчета тропосферного распространения электромагнитных волн в задачах построения геоинформационных систем дистанционного мониторинга

Романов А.В., Лектауэрс А.И., Меркурьева Г.В., Чумик А.А., Потрясаев С.А., Рогачев С.А. Обобщенное описание и классификация моделей эколого-технологических объектов наземно-космического мониторинга // Труды СПИИРАН. 2013. №. 5(28). С. 122-142.

Zavorotny, V. U., Gleason, S., Cardellach, E., Camps, A. Tutorial on remote sensing using GNSS bistatic radar of opportunity // IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 2014. Т. 2. №. 4. С. 8-45.

Михайлов М.И., Музалевский К.В., Миронов В.Л. Измерение толщины льда на пресноводном пруде и реке с использованием сигналов ГЛОНАСС и GPS // Современные проблемы ДЗЗ из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 167–174.

Wang, H., Han, H., Sun, F., Wu, Z., Zhang, J. Modeling signal amplitude of ground-based GPS occultation in marine tropospheric ducts // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2014. vol. 28. no. 11. pp. 1293-1304.

Dinc E., Akan O. B. Beyond-line-of-sight communications with ducting layer // IEEE Commun. Mag. 2014. vol. 52, no. 10. pp. 37–43.

Dabrowski T., Barott W. C., Himed B. Effect of propagation model fidelity on passive radar performance predictions // Proceedings of IEEE Radar Conference (RadarCon’2015). 2015. pp. 1503–1508.

Светличный В.А., Смирнова О.В. Применение геоинформационных систем для оперативного прогнозирования радиолокационной наблюдаемости объектов // Информация и космос. 2014. Т. 4. № 4. C. 73–76.

Fountoulakis V., Earls C. Duct heights inferred from radar sea clutter using proper orthogonal bases // Radio Science. 2016. vol. 51, no. 10. pp. 1614–1626.

Zhang Q., Yang K., Shi Y. Spatial and temporal variability of the evaporation duct in the Gulf of Aden // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2016. vol. 68, no. 1.

Zhang, R., Lu, X., Zhao, J., Cai, L., Wang, J. Measurement and modeling of angular spreads of three-dimensional urban street radio channels // IEEE Trans. Veh. Technol.. 2017. vol. 66. no. 5. С. 3555-3570.

Brookner E., Cornely P.-R., Lok Y. F. AREPS and TEMPER: getting familiar with these powerful propagation software tools // Proceedings of IEEE Radar Conference (RadarCon’2007). 2007. pp. 1034–1043.

Levy M. F. Parabolic Equation Methods for Electromagnetic Wave Propagation // London.: IEE. 2000. 349 p.

P. Zhang, L. Bai, Z. Wu, L. Guo. Applying the Parabolic Equation to Tropospheric Groundwave Propagation: A review of recent achievements and significant milestones // IEEE Antennas Propag. Mag. 2016. vol. 58, no. 3. pp. 31–44.

Акулиничев Ю. П., Захаров Ф. Н., Пермяков В. А., Михайлов М. С. Состояние и перспективы развития методов численного решения параболического уравнения // Известия высших учебных заведений. Физика. 2016. Т. 59. №. 12-3. С. 169-177.

Vavilov S. A., Lytaev M. S. Calibration and Verification of Models Defining Radar-Visibility Zones in Marine Geoinformation Systems // Proceedings of the 8th international Symposium on Information Fusion and Intelligent Geographic Information Systems (IF&IGIS’17). Springer, 2018. pp. 115–125.

Levy M. F. Transparent boundary conditions for parabolic equation solutions of radiowave propagation problems // IEEE Trans. Antennas Propag. 1997. vol. 45, no. 1. pp. 66–72.

Ehrhardt M., Mickens R. E. Solutions to the discrete Airy equation: Application to parabolic equation calculations // J. Comput. Appl. Math. 2004. vol. 172, no. 1. pp. 183–206.

Apaydin G., Sevgi L. Radio Wave Propagation and Parabolic Equation Modeling // New Jersey.: John Wiley & Sons, 2017.

Ehrhardt M. Discrete transparent boundary conditions for Schrodinger-type equations for non-compactly supported initial data // Appl. Numer. Math. 2008. vol. 58, no. 5. pp. 660–673.

Feshchenko R. M., Popov A. V. Exact transparent boundary conditions for the parabolic wave equations with linear and quadratic potentials // Wave Motion. 2017. vol. 68. pp. 202–209.

Schmidt F., Friese T., Yevick D. Transparent boundary conditions for split-step Pade approximations of the one-way Helmholtz equation // J. Comput. Phys. 2001. vol. 170, no. 2. pp. 696–719.

Mikhin D. Exact discrete nonlocal boundary conditions for high-order Pade parabolic equations // J. Acoust. Soc. Am. 2004. vol. 116, no. 5. pp. 2864–2875.

Ehrhardt M., Zisowsky A. Discrete non-local boundary conditions for split-step Pade approximations of the one-way Helmholtz equation // J. Comput. Appl. Math. 2007. vol. 200, no. 2. pp. 471–490.

Леонтович М. А., Фок В. А. Решение задачи о распространении электромагнитных волн вдоль поверхности Земли по методу параболического уравнения // Журн. эксперим. и теор. физики.1946. Т. 16. С. 557-573.

Бейкер Дж., Грейвс-Моррис П. Аппроксимации Паде. М.: Мир. 1986. 503 с.

A. Bamberger, B. Engquist, L. Halpern, P. Joly. Higher order paraxial wave equation approximations in heterogeneous media // SIAM J. Appl. Math. 1988. vol. 48, no. 1. pp. 129–154.

Fishman L. , Gautesen A. K., Sun Z. Uniform high-frequency approximations of the square root Helmholtz operator symbol // Wave Motion. 1997. vol. 26, no. 2. pp. 127–161.

Collins M. D. A split-step Pade solution for the parabolic equation method // The Journal of the Acoustical Society of America. 1993. vol. 93, no. 4. pp. 1736–1742.

Butcher J. C. Numerical methods for ordinary differential equations. John Wiley & Sons, 2016. 479 p.

Вавилов С. А., Лытаев М. С. Особенности применения нелокальных граничных условий в задаче тропосферного распространения радиоволн // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3, № 1. C. 13-20.

Golub G. H., Van Loan C. F. Matrix computations // Baltimore.: JHU Press. 2012.

Lentz W. J. Generating Bessel functions in Mie scattering calculations using continued fractions // Applied Optics. 1976. vol. 15, no. 3. pp. 668–671.

Majidian H. Filon–Clenshaw–Curtis formulas for highly oscillatory integrals in the presence of stationary points // Appl. Numer. Math. 2017. vol. 117. pp. 87-102.

URL: https://github.com/mikelytaev/wave-propagation. (дата обращения: 19.12.2017).

Mills M. J., Collins M. D., Lingevitch J. F. Two-way parabolic equation techniques for diffraction and scattering problems // Wave Motion. 2000. vol. 31, no. 2. pp. 173–180.

Ahdab Z., Akleman F. Radiowave propagation analysis with a bidirectional 3-D vector parabolic equation method // IEEE Trans. Antennas Propag. 2017. vol. 65, no. 4. pp. 1958–1966.

Геоинформационные системы | Алтимета

 Геоинформационные системы (ГИС) представляют собой комплекс аппаратно-программных средств и деятельности человека по хранению, манипулированию и отображению геопространственных данных. ГИС связывает информацию с местоположением (например, людей с адресами, месторождения с координатами и т.п.) и своей основной целью имеет организацию эффективного доступа к большим объемам информации об объектах, имеющих пространственную привязку.

С развитием Интернет все большее распространение получают Интернет-ГИС, предназначенные не только для распространения и публикации картографической информации, но и для её распределённой обработки, визуализации и обмена в режиме реального времени и т.д. Современные ГИС представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, включают традиционные методы обработки данных, а с другой, обладают спецификой организации, обработки и отображения пространственно-временных данных. На практике это определяет их использование в качестве многоцелевых систем.

На данный момент процесс стандартизации главным образом затронул методы доступа к геопространственным данным (Web Map Server, Web Feature Server) и формат их передачи (Geography Markup Language). В 2003 году ISO (TC / 211) выдвинула и приняла стандарты на ГИС-метаданные (ISO 19115, 19139).

В России под эгидой МЭРТ с 2004 по 2005 год проводились НИОКР по созданию национального профиля стандарта геопространственных метаданных, в результате которых стандарт был принят под наименованием ГОСТ Р 52573-2006 «Географическая информация. Метаданные».

Наша компания ведет исследования и разработки в этой области и первым шагом на этом пути стало создание ГИС-портала, обеспечивающего ведение базы метаданных ГИС на основе базового набора элементов метаданных, описываемых стандартами ISO 19115 и ГОСТ Р 52573-2006. ГИС-портал обеспечивает каталогизацию ГИС-метаданных, атрибутный поиск и визуализацию.

Гидравлические расчеты инженерных сетей как объектов геоинформационных систем

А.Р. Ексаев 
В.А. Вайсфельд 
ИВЦ «Поток»

июль 1998 г.

Авторы продолжают серию статей (см. ИБ ГИС No 1(8), 3(10), 5(12) за 1997 г.), посвященных применению геоинформационных технологий в эксплуатации инженерных коммуникаций. На этот раз мы попытаемся описать принципы интеграции подсистем создания и ведения электронных планов инженерных коммуникаций и подсистем анализа гидравлических режимов инженерных сетей. Авторы, как и в прежних статьях, рассматривают только муниципальные сети или сети крупных предприятий, и опираются на собственный опыт разработки и внедрения специализированных информационных систем.

Гидравлические расчеты лежат в основе анализа режимов тепловых, газовых, водопроводных и напорных канализационных сетей. В СНГ и странах Прибалтики гидравлические расчеты наибольшее значение имеют для тепловых сетей, что определяется принципами построения и правилами их эксплуатации. Любые информационные системы по тепловым сетям, не предусматривающие проведения гидравлических расчетов, имеют крайне ограниченные возможности применения и потому вряд ли могут рассматриваться всерьез. Гидравлические расчеты муниципальных газовых, водопроводных и канализационных сетей ранее применялись лишь проектными и научными организациями. Однако в последнее время все больший интерес к моделированию гидравлических режимов проявляют и эксплуатирующие организации.

Потребности эксплуатационных служб инженерных сетей приводят к необходимости создания единых баз данных, на основе которых решаются как задачи создания электронных планов (ГИС верхнего уровня), так и задачи технологические, в частности — гидравлические расчеты сетей. Только такой подход к информационному наполнению систем вкупе с методами и алгоритмами прикладной математики позволяет говорить о цифровой модели инженерных коммуникаций как объекте ГИС.

Что же такое «гидравлический расчет»?

Конечно же, в рамках этой статьи авторы не намерены приводить строгую математическую постановку задачи гидравлического расчета. Она изложена в десятках монографий, ставших классикой данной предметной области. Лучше все равно не напишешь, и потому жаждущих постановки мы отсылаем к отцам современной теории гидравлических цепей (например, [1] и [2]). Для нас же здесь важно следующее: результатом любого гидравлического расчета всегда является потокораспределение — по каждому участку сети находится расход транспортируемого продукта, а по каждому узлу сети — давление. В то же время способы задания исходных данных могут довольно сильно отличаться между собой. Если сеть не содержит регуляторов (давления, расхода или температуры), то задача гидравлического расчета сводится к системе нелинейных уравнений большой размерности. В свою очередь, линеаризация этой системы приводит к разреженной системе линейных уравнений со специфической структурой (Свойства этой специфической разреженности хитрые математики научились эффективно использовать еще во времена жестких ограничений вычислительных возможностей ЭВМ). Регуляторы значительно усложняют задачу, поскольку в этом случае к системе уравнений добавляются еще и неравенства.

Методов решения задач гидравлического расчета вполне счетное количество, и они также хорошо известны; таким образом, велосипед изобретен, а проблема состоит в его более или менее приличном изготовлении. Поэтому на первый план выступает качество и алгоритмов и программной реализации гидравлического расчета, именно на этом поле и бьются конкуренты уже третий десяток лет. (Без ложной скромности заметим, что ИВЦ «Поток» считает предметом своей особой гордости высококачественную программу гидравлического расчета, которая позволяет даже на 386 компьютере за 1-2 секунды получить полное потокораспределение для сетей, содержащих тысячи участков, при любой степени их закольцованности. Автор этой программы – наш сотрудник, А.Л.Подольский).

Расчетная схема и план инженерных коммуникаций

Первые программы гидравлического расчета появились еще 30 лет назад, задолго до появления и массового распространения геоинформационных систем. Как только были созданы надежные и эффективные процедуры гидравлического расчета, на первый план стали выходить проблемы создания удобных пользовательских оболочек. Эти оболочки должны были «уметь» выполнять следующие функции:
• первоначальный ввод исходных данных;
• контроль корректности исходных данных;
• визуализация и анализ результатов расчета;
• корректировка исходных данных.

Для получения требуемых результатов пользователь должен был начертить (на бумаге) расчетную схему, составить (на бумаге же) таблицы участков, потребителей, насосных станций и регуляторов, ввести эти таблицы в компьютер, получить расчетные таблицы, нанести результаты расчета на расчетную схему (опять на бумаге). На каждом этапе пользователь допускал разнообразные ошибки, устранение которых занимало массу времени и сил. С появлением персональных компьютеров системы гидравлического расчета претерпели революционные изменения по двум направлениям:
• исходные и расчетные данные стали храниться в стандартных реляционных базах данных, а не в разнообразных двоичных файлах;
• расчетная схема, изображаемая теперь с помощью компьютера, стала как основным источником исходных данных, так и средством анализа результатов расчета.

Почти одновременно с внедрением систем гидравлического расчета с графическим представлением расчетной схемы появляются возможности создания и использования систем паспортизации инженерных коммуникаций на основе электронных планов. Поскольку любая из этих систем связана с большими трудозатратами на создание и актуализацию базы данных, сразу же возникли проблемы взаимодействия этих систем. Авторы глубоко убеждены, что система паспортизации сети и система расчета гидравлических режимов представляют собой на самом деле единую информационно-графическую систему, в основе которой лежит база данных с тщательно продуманной структурой таблиц. Планы инженерных коммуникаций, выполненные на основе стандартных городских планшетов, могут использоваться либо непосредственно как расчетные схемы, либо с помощью автоматизированных процедур преобразовываться в расчетные схемы. Очевидно, что для того, чтобы это было возможно, должны быть продуманы методы идентификации и систематизации узлов и участков сети на плане. Особенно важным вопросом является четкое определение потребителей сети.

Проклятие размерности

Опыт авторов показал, что реальные тепловые, газовые и, тем более, напорные канализационные сети даже крупных городов не порождают подсетей с более чем 10 тысяч участков, для которых необходим гидравлический расчет. Расчет таких сетей на современных компьютерах производится за считанные секунды, хотя процессы чтения исходной информации и записи результатов в базу данных могут занимать несколько минут. Это еще один довод в пользу непосредственного использования эксплуатационных планов в качестве расчетных схем. Водопроводные сети крупных городов могут порождать сети, содержащие уже десятки тысяч участков. Например, водопроводная сеть Москвы содержит около 100 тысяч участков. Такие сети уже сложно рассчитать даже на суперкомпьютерах, но это еще полбеды. Самое главное, при такой размерности практически невозможно корректно ввести исходную информацию, а потом проанализировать результаты расчета. В этом случае приходится применять полуэвристические методы составления упрощенных (эквивалентированных) расчетных схем. (Среди тех методов, с которыми приходилось сталкиваться авторам, наиболее интересные подходы к выбору расчетных схем, да и вообще к решению задач гидравлического расчета водопроводных сетей, применяются в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»). Тем не менее, информационно-графические системы паспортизации водопроводных сетей должны содержать в себе специальные процедуры формирования исходной графической и текстовой информации для построения расчетных схем.

Методы визуализации результатов гидравлического расчета

Результаты гидравлического расчета очень удобно представлять с помощью технологий, принятых в геоинформационных системах, хотя имеется и ряд оригинальных методов визуализации. Основные вариации таковы:

• Гидравлические справки об узлах и участках сети. Пользователь на схеме сети отмечает требуемый объект и получает в окне справку, содержащую гидравлические и технологические характеристики узла. Виды справок настраиваются по требованиям пользователя.

• Генератор отчетов, содержащих гидравлические режимы узлов и участков. Как правило, такие отчеты представляются в виде таблиц, строками которой являются узлы, участки, потребители или насосные станции, а колонками — технологические и гидравлические параметры (расходы, давления, скорости и т.д.). Перечень колонок и условия отбора объектов настраиваются по требованиям пользователя.

• Тематические карты (схемы). Объекты сети выделяются с помощью различных графических средств (например, цветом) в зависимости от гибко задаваемых условий. Например, сети можно раскрасить по зонам давления, выделить гидравлические нарушения, зоны застоя воды, показать направления потоков стрелками и т.п.

• Подписи результатов расчета на основной схеме сети. Пользователю предоставляются средства размещения специальных надписей, связанных с объектами инженерной сети. Перечень выводимых параметров настраивается по требованию пользователя. Эти надписи помещают в специальный слой, который может быть в любой момент отключен, чтобы не загромождать схему.

• Построение пьезометрических графиков. Пьезометрический график показывает график изменения давления вдоль заданного пути. Для построения пьезометрического графика пользователь отмечает на схеме сети необходимые узлы, программа автоматически находит путь, соединяющий эти узлы, и формирует специальный документ — график, содержащий в очень удобной форме необходимую информацию о гидравлических режимах (см. рисунок). Вдоль выбранного пути могут быть сформированы с помощью генератора отчетов произвольные таблицы, дополняющие пьезометрический график.

Послесловие

Авторы надеются, что в своих публикациях им удалось тихо и ненавязчиво подвести уважаемого читателя к основной мысли о том, какие функциональные возможности следует иметь в виду при выборе той или иной инструментальной ГИС для построения информационных систем предприятий инженерных коммуникаций. И еще раз не ленятся напомнить об актуальности проблемы обменных форматов, поскольку очевидно, что не дело «больших» муниципальных ГИС заниматься, например, гидравлическими расчетами.

До новых встреч!

Литература:

1. Евдокимов А.Г., Дубровский В.В., Тевяшев А.Д., «Потокораспределение в инженерных сетях», Москва, Стройиздат, 1979
2. Меренков А.П., Хасилев В.Я., «Теория гидравлических цепей», Москва, Наука, 1985

Географические информационные системы и методы геоинформации

Географическая информация Системы (ГИС) представляют собой революцию в способах сбора пространственных данных, обрабатываются, анализируются, отображаются и сохраняются для использования в будущем. Карты имеют всегда был важным инструментом для планировщиков и лиц, принимающих решения, а ГИС значительно расширили возможности обработки и обеспечения легкодоступности всех типов географическая информация путем связывания ГИС с реляционными базами данных, например, большие наборы данных могут быть доступны для анализа и поиска, что позволяет для включения комплексных природных ресурсов и социально-экономических информация для планирования и принятия решений в области устойчивого развития.

Две технологии, связанные с ГИС — это системы дистанционного зондирования и глобального позиционирования (GPS). Дистанционное зондирование методы позволяют составить чрезвычайно подробные изображения Поверхность Земли с помощью спутниковых снимков, с данными последних инвентаризаций разрастания городов, стихийных бедствий, таких как лесные пожары и наводнения, оценки об активности растительности и многих других данных о природных ресурсах. GPS — очень точные инструменты для определения точных координат на Земле. поверхность, что они делают, считывая спутниковые сигналы.Полученная информация обеими этими технологиями затем могут быть включены и обработаны с помощью ГИС.

ГИС может быть важным компонент системы поддержки принятия решений (как в случае с ALES или CRIS ), или фактически может представлять собой систему поддержки принятия решений сам по себе, поскольку может позволить моделировать различные сценарии и интегрировать несколько слои информации с требованиями заинтересованных сторон. ГИС позволяет основные функции географического анализа, которые должны быть выполнены и связаны с требования к поддержке принятия решений для менеджмента.Менеджеры могут использовать это для создания модели систем, а затем использовать модели для оценки воздействия каждого из серия потенциальных решений. ГИС-технологии могут помочь в создании межотраслевых коммуникации — предоставляя не только очень мощные инструменты для хранения и анализ многосекторальных пространственных и статистических данных, а также путем интеграции базы данных разных секторов в одном формате, структуре и картографической проекции в системе ГИС.

С информацией, что записывает расположение многих различных свойств земли, становится возможно, использовать ГИС для привязки растительного покрова к инфраструктуре.В земле использовать планирование, например, ГИС можно использовать для определения местоположения растительности типы коммерческих или природоохранных интересов, которые следует оставить нетронутыми, и предложить альтернативные районы, подходящие для строительства жилья с минимальным воздействием на окружающую среду, и максимальная защита от стихийных бедствий, таких как наводнения, лесные пожары и т. д. ГИС может быть полезен как для решения чрезвычайных ситуаций, вызванных пожаром, так и наводнение, или для более долгосрочного планирования на основе сравнения распределения природных ресурсов в разные даты, что позволяет оценить темпы изменения или потребления.

ГИС стала недорогая технология (например, бесплатное ПО ГИС доступно через Интернет), а также коллективный опыт разработанных и развивающихся страны в создании и использовании ГИС стали надежным активом для создания правильные решения при выборе стратегии внедрения этих систем в Карибские малые островные развивающиеся государства.

Одна из основных информационных Проблемы управления для малых островных развивающихся государств Карибского бассейна — это стандартизация сбора данных. и программные комплексы.Во многих случаях тип программного обеспечения, который был использовались в прошлом, было решено для конкретного проекта международное агентство, реализовавшее проект. Не было национального политика по стандартам использования ГИС. Это привело к фрагментации данные и типы систем, препятствующие интеграции данных в более крупные наборы данных и всеобщий доступ к данным о покрытии.

ГИС экспертиза — еще один вызов. Правительства стран Карибского бассейна не имеют достаточного количества специалистов с ГИС, чтобы разрабатывать эффективные системы.Очевидно, обучение и развитие осознания информация о ГИС и ее потенциале среди государственных чиновников имеет первостепенное значение.

Исследование, проведенное в 1998 г. Проект Карибского планирования в связи с изменением климата (CPACC) ( Обзор ГИС Возможности и потребности партнерских организаций CPACC ) пришел к выводу, что страны в рамках программы имели несколько общих черт с точки зрения оборудования ГИС. и стратегии развития с различиями на уровне продвижения.Таким образом, страны с относительно развитым потенциалом ГИС и прибрежными базами данных включая Барбадос, Белиз, Ямайку и Тринидад и Тобаго; страны с функциональная ГИС, но мало прибрежных баз данных ГИС, включая Багамы, Доминику, Гайана, Сент-Люсия и Сент-Винсент и Гренадины; стран с ГИС оборудование, но ограниченные базы данных ГИС или опыт включают Антигуа и Барбуда, Гренада и Сент-Китс и Невис.

Недавно правительства области сделали упор на использование ГИС, особенно для землепользования планирования, и создали подразделения ГИС в нескольких критических министерства.Примером этого является Национальная служба охраны окружающей среды и планирования Ямайки. Агентство (NEPA), которое считается одним из самых передовых институтов в регион по мощности ГИС.

В идеале, ГИС-системы и данные будут стандартизированы по региону, связаны между собой и станут доступными через Интернет для обмена географической информацией.

Ссылки на релевантные сайты к ГИС и устойчивому развитию

CDMP Естественная опасность Сопоставление ресурсов, страница
Информация об использовании ГИС для картирования и анализа опасностей в Карибском бассейне, включая семинары, ссылки на карты опасностей и библиографические списки. для проектов по опасностям и уязвимости в Карибском бассейне.Также включает информацию о том, как осуществлять обмен данными между различными системами ГИС, проблема рассмотрение в Карибском бассейне с учетом множества используемых систем. http://www.oas.org/en/CDMP/hazmap.htm

CHAMP Инвентаризация опасностей карты и данные оценки уязвимости
Для поддержки различных мероприятий по картированию опасностей и оценке уязвимости в Карибском бассейне — Карибская программа по наращиванию потенциала по уменьшению опасности (CHAMP) через свою Тематическую группу сотрудничества по картированию опасностей и уязвимости Assessment, разрабатывает перечень карт опасностей и уязвимости. оценки, которые были выполнены в регионе, и список цифровой карты данные, доступные для разработки новых карт опасностей в регионе.
http://www.oas.org/cdera/champ/

Сбор данных и Автоматизация в ГИС Мастерская
Проведено обучение по созданию прибрежных инвентаризация ресурсов (CRIS) для двенадцати стран CPACC. Курс был предназначен для ознакомления участников со сбором данных и автоматизацией данных методы в ГИС. http://www.cpacc.org/ifownframe.htm

Продовольствие и сельское хозяйство Организация Объединенных Наций (ФАО) ГИС и устойчивое развитие
На этом веб-сайте представлено общее введение в Географическую информационную систему. технологии, исследует некоторые из наиболее распространенных приложений (включая использование ФАО ГИС) и предоставляет страницу со ссылками на цифровые наборы данных, доступные во всем мире.http://www.fao.org/sd/eidirect/gis/EIgis000.htm

GeoCaribe
GeoCaribe специализируется на географической информации Программное обеспечение систем (ГИС), обучение, техническая поддержка и внедрение консалтинговые услуги. Компания GeoCaribe , зарегистрированная на Барбадосе в 2001 году, имеет разработаны для предоставления передовых технологий в быстро развивающихся областях ГИС, Компьютерное рисование для проектирования (CADD), автоматизированное картографирование / объекты Управление (AM / FM), дистанционное зондирование и применение этих технологий в планирование и реализация транспорта, окружающей среды и инфраструктуры проекты.
http://www.geocaribe.com/Eng/aboutus.htm

PROCIG — Центральная Америка Географический информационный проект
PROCIG — это сеть организаций Центральной Америки, продвигающих исследования и разработки управление географической информацией в регионе. PROCIG спонсируется InfoDev программа Всемирного банка, правительств Центральной Америки, Тропическая Центр сельскохозяйственных исследований и обучения (CATIE), и Международный центр тропического сельского хозяйства (CIAT).Основная цель проекта заключалась в содействии интеграции статистические данные и данные переписи с другой географической информацией, чтобы создавать продукты для общественного распространения. На сайте есть ссылки на учебные материалы по ГИС и ссылки на бесплатное программное обеспечение ГИС. http://www.procig.org/main.htm

Использование ГИС и удаленного доступа Сенсорные методы в устойчивом управлении и развитии сельского хозяйства. Индийский опыт.
Устойчивое развитие сельского хозяйства имеет наивысший приоритет во всех странах, как развитых, так и развивающихся. Аэрокосмическое дистанционное зондирование и ГИС-технологии приобретают все большее значение как полезные инструменты в устойчивом управление и развитие сельского хозяйства. В этой статье обсуждается комплексное использование дистанционного зондирования и технологий ГИС в нескольких областях для устойчивого сельскохозяйственное развитие и управление в Индии, с тематическими исследованиями.
http: //ces.iisc.ernet.in / energy / HC270799 / LM / SUSLUP / Thema5 / 617 / 617.pdf

Проект материалов регионального учебного семинара по Методологии прибрежной инвентаризации и управления информацией.
Включает презентацию о применении ГИС в прибрежных ресурсах. менеджмент: дизайн базы данных и вопросы управления доктором Якобом Опедайи. http://www.cpacc.org/ifownframe.htm

ГИС (Географическая информационная система) | Национальное географическое общество

Географическая информационная система (ГИС) — это компьютерная система для сбора, хранения, проверки и отображения данных, относящихся к местоположению на поверхности Земли.Связывая, казалось бы, несвязанные данные, ГИС может помочь отдельным лицам и организациям лучше понять пространственные закономерности и взаимосвязи.

Технология

ГИС является важной частью инфраструктуры пространственных данных, которую Белый дом определяет как «технологию, политику, стандарты, человеческие ресурсы и связанные с ними действия, необходимые для получения, обработки, распространения, использования, обслуживания и сохранения пространственных данных».

ГИС может использовать любую информацию, включая местоположение. Местоположение может быть выражено разными способами, такими как широта и долгота, адрес или почтовый индекс.

С помощью ГИС можно сравнивать и противопоставлять много разных типов информации. Система может включать данные о людях, такие как население, доход или уровень образования. Он может включать в себя информацию о ландшафте, такую ​​как расположение ручьев, различных видов растительности и различных типов почвы. Он может включать информацию о местонахождении заводов, ферм и школ, ливневых канализаций, дорог и линий электропередач.

С помощью технологии ГИС люди могут сравнивать расположение различных объектов, чтобы понять, как они соотносятся друг с другом.Например, с помощью ГИС на одной карте могут быть указаны участки, производящие загрязнение, такие как фабрики, и участки, чувствительные к загрязнению, такие как водно-болотные угодья и реки. Такая карта поможет людям определить, где водоснабжение наиболее подвержено риску.

Сбор данных

Форматы данных

Приложения

ГИС включают как аппаратные, так и программные системы. Эти приложения могут включать картографические данные, фотографические данные, цифровые данные или данные в электронных таблицах.

Картографические данные уже представлены в виде карты и могут включать такую ​​информацию, как расположение рек, дорог, холмов и долин. Картографические данные могут также включать данные обследований и картографическую информацию, которые могут быть непосредственно введены в ГИС.

Интерпретация фотографий — основная часть ГИС. Интерпретация фотографий включает анализ аэрофотоснимков и оценку появившихся деталей.

Цифровые данные также можно вводить в ГИС. Примером такого рода информации являются компьютерные данные, собранные со спутников, которые показывают землепользование — расположение ферм, городов и лесов.

Дистанционное зондирование — еще один инструмент, который можно интегрировать в ГИС. Дистанционное зондирование включает изображения и другие данные, полученные со спутников, воздушных шаров и дронов.

Наконец, ГИС может также включать данные в виде таблиц или электронных таблиц, например демографические данные о населении. Демографические данные могут варьироваться от возраста, дохода и этнической принадлежности до недавних покупок и предпочтений при просмотре веб-страниц.

Технология ГИС

позволяет накладывать все эти различные типы информации, вне зависимости от их источника или исходного формата, на одной карте.ГИС использует местоположение в качестве ключевой индексной переменной, чтобы связать эти, казалось бы, несвязанные данные.

Ввод информации в ГИС называется сбором данных. Данные, которые уже находятся в цифровой форме, такие как большинство таблиц и изображений, снятых со спутников, можно просто загрузить в ГИС. Однако карты необходимо сначала отсканировать или преобразовать в цифровой формат.

Двумя основными типами файловых форматов ГИС являются растровые и векторные. Растровые форматы — это сетки из ячеек или пикселей. Растровые форматы полезны для хранения различных данных ГИС, таких как высота или спутниковые снимки.Векторные форматы — это многоугольники, в которых используются точки (называемые узлами) и линии. Векторные форматы полезны для хранения данных ГИС с четкими границами, такими как школьные округа или улицы.

Пространственные отношения

Технология

GIS может использоваться для отображения пространственных отношений и линейных сетей. Пространственные отношения могут отображать топографию, такую ​​как сельскохозяйственные поля и ручьи. На них также могут отображаться модели землепользования, например расположение парков и жилых комплексов.

Линейные сети, иногда называемые геометрическими сетями, часто представлены в ГИС дорогами, реками и коммунальными сетями. Линия на карте может обозначать дорогу или шоссе. Однако со слоями ГИС эта дорога может указывать границу школьного округа, общественного парка или другой демографической или земельной области. Используя сбор разнообразных данных, линейную сеть реки можно нанести на карту ГИС, чтобы указать потоки различных притоков.

ГИС должна согласовывать информацию со всех различных карт и источников, чтобы они соответствовали друг другу в одном масштабе.Масштаб — это соотношение между расстоянием на карте и фактическим расстоянием на Земле.

Часто ГИС приходится манипулировать данными, потому что разные карты имеют разные проекции. Проекция — это метод передачи информации с искривленной поверхности Земли на плоский лист бумаги или экран компьютера. Различные типы проекций решают эту задачу по-разному, но все они приводят к некоторым искажениям. Чтобы перенести изогнутую трехмерную форму на плоскую поверхность, неизбежно требуется растяжение одних частей и сжатие других.

Карта мира может показывать либо правильные размеры стран, либо их правильные формы, но не может и того, и другого. ГИС берет данные с карт, созданных с использованием разных проекций, и объединяет их, чтобы всю информацию можно было отобразить в одной общей проекции.

Карты ГИС

После того, как все необходимые данные были введены в систему ГИС, их можно объединить для создания большого количества индивидуальных карт, в зависимости от того, какие слои данных включены.Одно из наиболее распространенных применений технологии ГИС — сравнение природных объектов с деятельностью человека.

Например, карты ГИС могут отображать, какие искусственные объекты находятся рядом с определенными природными объектами, например, какие дома и предприятия находятся в районах, подверженных наводнениям.

Технология

ГИС также позволяет пользователям «копать глубоко» в определенной области с множеством видов информации. Карты одного города или района могут содержать такую ​​информацию, как средний доход, продажи книг или схемы голосования.Любой слой данных ГИС может быть добавлен или удален на ту же карту.

Карты ГИС

могут использоваться для отображения информации о численности и плотности. Например, ГИС может показать, сколько врачей в районе по сравнению с его населением.

С помощью технологии ГИС исследователи также могут наблюдать за изменениями с течением времени. Они могут использовать спутниковые данные для изучения таких тем, как наступление и отступление ледяного покрова в полярных регионах, а также то, как этот охват изменился с течением времени.Полицейский участок может изучить изменения в данных о преступности, чтобы определить, куда назначить сотрудников.

Одно из важных применений технологии ГИС, основанной на времени, заключается в создании покадровой фотографии, которая показывает процессы, происходящие на больших площадях и в течение длительных периодов времени. Например, данные, показывающие движение жидкости в океане или воздушных течениях, помогают ученым лучше понять, как влага и тепловая энергия перемещаются по земному шару.

Технология

ГИС иногда позволяет пользователям получить доступ к дополнительной информации о конкретных областях на карте.Человек может указать место на цифровой карте, чтобы найти другую информацию об этом месте, хранящуюся в ГИС. Например, пользователь может щелкнуть школу, чтобы узнать, сколько учеников зачислено, сколько учеников на одного учителя или какие спортивные сооружения есть в школе.

Системы

GIS часто используются для создания трехмерных изображений. Это полезно, например, для геологов, изучающих сейсмические разломы.

Технология

GIS делает обновление карт намного проще, чем обновление карт, созданных вручную.Обновленные данные можно просто добавить в существующую программу ГИС. Затем новую карту можно распечатать или отобразить на экране. Это пропускает традиционный процесс рисования карты, который может занять много времени и денег.

Вакансии ГИС

ГИС-технологии используют люди, работающие в самых разных областях. Технологию ГИС можно использовать для научных исследований, управления ресурсами и планирования развития.

Многие предприятия розничной торговли используют ГИС, чтобы определить, где разместить новый магазин.Маркетинговые компании используют ГИС, чтобы решить, кому продавать магазины и рестораны и где этот маркетинг должен быть.

Ученые используют ГИС для сравнения статистики населения с такими ресурсами, как питьевая вода. Биологи используют ГИС для отслеживания закономерностей миграции животных.

Городские, государственные или федеральные власти используют ГИС, чтобы помочь спланировать свои действия в случае стихийного бедствия, такого как землетрясение или ураган. Карты ГИС могут показать этим должностным лицам, какие районы наиболее подвержены опасности, где найти убежища и какие маршруты следует использовать людям, чтобы добраться до безопасного места.

Инженеры

используют технологию ГИС для поддержки проектирования, внедрения и управления коммуникационными сетями для телефонов, которые мы используем, а также инфраструктуры, необходимой для подключения к Интернету. Другие инженеры могут использовать ГИС для разработки дорожных сетей и транспортной инфраструктуры.

Нет ограничений на вид информации, которую можно анализировать с помощью технологии ГИС.

(PDF) Управление геоинформацией: концепции и методы

Геоинформация — это особый тип информации, основной характеристикой которого является географическая привязка, т.е.е. описывается в системе пространственной привязки. Геоинформационная система — это система для сбора, анализа, хранения и представления геопространственных данных. ГИС — это технология, которая объединяет цифровую картографию, обработку изображений, базы данных, статистический анализ и другие методы, и из-за своей универсальности она широко применяется во многих научных дисциплинах и профессиональных областях. Управление геоинформацией подразумевает способность применять инструменты ГИС, а также знание концепций и методов, основанных на географии, геодезии, картографии, удаленной записи, информатике, вычислениях и многих других областях, имеющих отношение к их применению.Эта книга предназначена для студентов, которые в рамках своих учебных программ изучают предметы, связанные с применением геоинформации, а также для профессионалов, обученных применению геоинформационных систем в своих профессиональных областях. Его содержание касается геоинформатических концепций, методов и приемов, то есть теоретических пространственных концепций, необходимых для понимания и применения различных геопространственных алгоритмов и инструментов ГИС. Примеры практического применения, относящиеся к содержанию отдельных глав, рассматриваются в специальном практическом пособии, которое является приложением к этой книге.Книга состоит из десяти глав или уроков, посвященных темам, важным для управления геоинформацией. Порядок тем и ход изложения рассчитаны на то, чтобы читатели постепенно знакомились с предметом, чтобы уроки, хотя и различались по тематике, соответствовали друг другу и дополняли друг друга. После каждого урока готовятся вопросы для повторения предмета, которые помогают студентам получить знания и подготовиться к экзамену. В первых пяти главах основное внимание уделялось теоретическому аспекту управления геоинформацией, знакомству читателей с пространственными концепциями, представлениями и моделями, имеющими отношение к визуализации геопространственных явлений.Остальные пять глав посвящены технологическим аспектам управления пространственными данными с точки зрения их создания, сбора, хранения и обмена. Несомненно, будущие поколения инженеров будут все больше и больше полагаться на ГИС-технологии и что знания и навыки в их применении станут одной из наиболее узнаваемых профессиональных компетенций. Мы надеемся, что эта книга будет полезна как студентам, так и более широкой читающей общественности, интересующейся данной областью.

Понимание ГИС — метод Arc / Info

Понимание ГИС — метод Arc / Info Воспроизведено с разрешения из: Институт исследования экологических систем.1992. Понимание ГИС: Метод Arc / Info, Урок 1: Почему ГИС? Ред. 6. Редлендс, Калифорния: Институт исследования экологических систем.

---

РЕД. 6

ИНСТИТУТ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ИНК.

---

Авторское право (c) 1990; 1991; 1992 Институт исследования экологических систем, Inc.

Все права защищены

Напечатано в Соединенных Штатах Америки

Информация, содержащаяся в этом документе, является исключительной собственностью Environmental Systems Research Institute, Inc.Эта работа защищена Законом США об авторском праве и другими международными соглашениями и конвенциями об авторском праве. Никакая часть этой работы не может быть воспроизведена или передана в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование и запись, или какой-либо системой хранения или поиска информации, за исключением случаев, когда это прямо разрешено в письменной форме Environmental Systems Research Institute, Inc. Все запросы следует направлять в Институт исследований экологических систем, Inc., 380 New York Street, Redlands, CA 92373, США. Внимание: менеджер по контрактам.

Информация, содержащаяся в этом документе, может быть изменена без предварительного уведомления.

---

УСЛОВИЯ ОБ ОГРАНИЧЕННЫХ ПРАВАХ

Использование, копирование и раскрытие информации Правительством подлежит ограничениям, изложенным в разделе 52.227-14 FAR (ИЮНЬ 1987 г.), Альтернативе III (g) (3) (ИЮНЬ 1987 г.) Разделе 52.227-19 FAR (ИЮНЬ 1987 г.) или Раздел 252.227-7013 (c) (1) (ii) DFARS (октябрь 1988 г.) о правах на технические данные и компьютерное программное обеспечение, если применимо. Подрядчик / производитель — Институт исследований экологических систем, Inc., 380 Нью-Йорк-стрит. Редлендс, Калифорния 92373. США.

---

ESRI и ARC / INFO являются зарегистрированными товарными знаками Environmental Systems Research Institute, Inc., Redlands, CA. США. Логотип ESRI и ARC Macro Language (AML) являются товарными знаками Environmental Systems Research Institute. Inc., Редлендс, Калифорния. США.

Другие компании и товарные знаки в этом документе являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками соответствующих компаний.

Институт исследований экологических систем, Inc.не гарантирует точность содержащихся здесь картографических данных и не позволяет полагаться на эти картографические данные. Картографические данные и другая информация, содержащиеся в этом документе, могут быть изменены без предварительного уведомления.

---

Урок 1: Почему ГИС?

Многие организации сейчас тратят большие суммы денег на географические информационные системы (ГИС) и географические базы данных. По прогнозам, в ближайшее десятилетие на эти предметы будут потрачены миллиарды долларов. Почему это должно быть правдой сейчас, когда всего несколько лет назад ГИС были редкостью?

Быстро снижающиеся затраты на компьютерное оборудование сделали ГИС доступными для все более широкой аудитории.Что еще более важно, мы пришли к пониманию того, что география (и данные, описывающие ее) являются частью нашего повседневного мира; почти каждое принимаемое нами решение ограничено, находится под влиянием или продиктовано каким-либо географическим фактом. Отправляем пожарные машины на костры самыми быстрыми доступными маршрутами. Наше центральное правительство часто выделяет субсидии местным органам власти в зависимости от численности населения. Мы изучаем болезнь, определяя области распространения и скорость распространения. Этот спрос на географическую информацию соответствует потребности в ГИС, что объясняет его быстро растущую популярность.

Однако такие обобщения не объясняют, почему и как ГИС может вам помочь. Во-первых, вы должны знать, что такое ГИС и для чего ее можно использовать. В этом уроке рассматриваются темы, которые помогут вам понять ГИС; в частности,

• Что такое ГИС?
• Вопросы, на которые может ответить ГИС
• Некоторые приложения ГИС
• Компоненты ГИС
• Использование ГИС

Приблизительное время, необходимое для выполнения этого урока, — 2 часа.

Что такое ГИС?

Использование географических информационных систем (ГИС) резко возросло в 1980-х годах.Сегодня для бизнеса, правительства и академических кругов обычным явлением стало использование ГИС для множества различных приложений. Следовательно, было разработано множество определений ГИС. Например, обратившись к Глоссарию этой книги, вы найдете ГИС, описанную как:

Организованный набор компьютерного оборудования, программного обеспечения, географических данных и персонала, предназначенный для эффективного сбора, хранения, обновления, манипулирования, анализа и отображать все формы географически привязанной информации.

Несмотря на то, что это точное, исчерпывающее и широко признанное определение, оно не очень помогает новичку в ГИС.Его значение станет ясным по мере того, как вы будете изучать книгу, но пока рассмотрим более простое определение:

Компьютерная система, способная хранить и использовать данные, описывающие места на поверхности земли.

пространственные операции

Многие компьютерные программы, такие как электронные таблицы (например, Lotus 1-2-3), статистические пакеты (например, SAS; Minitab) или пакеты для черчения (например, AutoCAD), могут обрабатывать простые географические или пространственные данные.Почему же тогда о них обычно не думают как о ГИС? Общепринятым ответом является то, что ГИС является ГИС только в том случае, если она разрешает пространственные операции с данными. В качестве примера рассмотрим таблицу ниже.

пространственных запроса

Вопрос «Какое среднее количество людей, работающих с ГИС в каждом месте» является пространственным запросом — ответ не требует сохраненных значений широты и долготы: и не описывает, где эти места находятся по отношению друг к другу.

пространственных запроса

«Сколько людей работает в ГИС в крупных центрах Западной Европы» «Какие центры находятся в пределах 1000 миль друг от друга?»

«Какой самый короткий маршрут, проходящий через все эти центры?» Это пространственные запросы, на которые можно ответить только с использованием данных о широте и долготе и другой информации, такой как радиус Земли. Географическая информационная система может легко ответить на такие вопросы.

связь данных

ГИС обычно связывает данные из разных наборов.В качестве примера предположим, что вам нужно знать, какой процент от общего объема производства продуктов питания в каждой стране выращивается на экспорт. Вы нашли необходимые данные, но ваше общее производство продуктов питания для каждой страны хранится в одном компьютерном файле, а данные об экспорте продуктов питания содержатся в отдельном файле. Вы должны объединить эти файлы, чтобы решить проблему. После того, как файлы объединены, это простой процесс — заставить компьютер выполнить арифметические операции для получения вашего ответа.

Если это кажется тривиальным — и вряд ли требуется ГИС — рассмотрите различные способы, которыми может потребоваться связать наборы данных.

точное соответствие

Точное совпадение происходит, когда у вас есть информация в одном компьютерном файле о многих географических объектах (например, округах) и дополнительная информация о том же наборе объектов в другом файле. Операция по их объединению проста, достигается за счет использования ключа, общего для обоих файлов — в данном случае названия округа. Таким образом, запись в каждом файле с одинаковым названием округа извлекается, и они объединяются и сохраняются в другом файле.

иерархическое соответствие

Однако некоторые типы информации собираются более подробно или чаще, чем другие типы информации.Например, данные о финансах и безработице, охватывающие большие территории, собираются часто. С другой стороны, данные о населении собираются для небольших территорий, но с менее частыми интервалами. Если меньшие области вкладываются (т. Е. Точно соответствуют) внутри более крупных, то решением для сопоставления этих данных является использование иерархического сопоставления . Сгруппируйте небольшие области вместе, пока они не охватят ту же площадь, что и большая область, просуммируйте их данные, а затем выполните точное совпадение.

нечеткое соответствие

Во многих случаях границы меньших участков не совпадают с границами больших.Это особенно верно при работе с данными об окружающей среде. Например, границы сельскохозяйственных культур, обычно определяемые краями поля, редко совпадают с границами между типами почвы. Если вы хотите определить наиболее продуктивную почву для конкретной культуры, вам необходимо наложить два набора данных и вычислить урожайность для каждого типа почвы. В принципе, это все равно, что накладывать одну карту на другую и отмечать сочетания урожайности почвы и урожая. (Урок 8 более подробно описывает этот процесс наложения.)

ГИС может выполнять все эти операции, потому что она использует географию или пространство в качестве общего ключа между наборами данных. Информация связана только в том случае, если она относится к одной и той же географической области.

Почему так важна связь данных? Рассмотрим ситуацию, когда у вас есть два набора данных для одного и того же района, например, годовой доход по округам и средняя стоимость жилья. Каждый набор данных может быть проанализирован и нанесен на карту индивидуально. Как вариант, их можно комбинировать для получения одной действительной комбинации.Однако, если у вас есть 20 наборов данных для округа, у вас есть более миллиона возможных комбинаций. Хотя не все комбинации значимы (например, безработица и тип почвы), вы можете ответить на гораздо больше вопросов, чем если бы наборы данных хранятся отдельно. Их объединение увеличивает ценность базы данных. Для этого вам понадобится ГИС.

Вопросы, на которые может ответить ГИС

До сих пор ГИС описывалась двумя способами: 1) через формальные определения и 2) через ее способность выполнять пространственные операции, связывая наборы данных с использованием местоположения в качестве общего ключа.Однако вы также можете отличить ГИС, перечислив типы вопросов, на которые она может (или должна уметь) отвечать. Для любого приложения есть пять общих вопросов, на которые может ответить сложная ГИС.

расположение

Что на …?

Первый из этих вопросов направлен на выяснение того, что существует в определенном месте. Местоположение можно описать любым способом, используя, например, название места, почтовый индекс или почтовый индекс или географическую привязку, такую ​​как широта и долгота.

состояние

Где это?

Второй вопрос является обратным первому и требует пространственного анализа для ответа. Вместо определения того, что существует в данном месте, вы хотите найти место, где удовлетворяются определенные условия (например, участок земли без лесов размером не менее 2000 квадратных метров, в пределах 100 метров от дороги и с почвами, подходящими для поддержки здания).

тенденции

Что изменилось с тех пор…?

Третий вопрос может касаться обоих из первых двух и направлен на поиск различий в пределах области с течением времени.

узора

Какие пространственные модели существуют?

Этот вопрос более сложный. Вы можете задать этот вопрос, чтобы определить, является ли рак основной причиной смерти жителей, проживающих вблизи атомной электростанции. Что не менее важно, вы можете захотеть узнать, какие есть аномалии, которые не соответствуют шаблону, и где они расположены.

моделирование

Что, если…?

«Что, если…?» задаются вопросы, чтобы определить, что произойдет, например, если к сети будет добавлена ​​новая дорога или если токсичное вещество просочится в местные источники подземных вод. Чтобы ответить на этот вопрос, нужна как географическая, так и другая информация.

Примеры приложений ГИС

Приложения для ГИС-технологий разработаны по всему миру. Многие из первых приложений в Европе построили системы регистрации земли и экологические базы данных.Однако самые большие расходы Великобритании на ГИС в 1980-х годах были на разработку инженерных систем и создание всеобъемлющей топографической базы данных по стране.

Канада разработала важное приложение для лесного хозяйства, чтобы спланировать объем лесозаготовок, определить доступ к древесине и сообщить о результатах правительствам провинций. Приложения в Китае и Японии делают упор на мониторинг и моделирование возможных изменений окружающей среды.

В США Бюро переписи населения США и U.Компания S. Geological Survey использовала технологию ГИС в своем проекте «Топологически интегрированное географическое кодирование и привязка» (TIGER). Они составили компьютеризированное описание транспортной сети США стоимостью около 170 миллионов долларов, чтобы облегчить проведение переписи 1990 года и составление отчетов.

Сегодня количество и разнообразие приложений для ГИС впечатляют. Количество собранных географических данных ошеломляет и включает в себя объемы спутниковых снимков, собранных из космоса.Местные органы власти используют ГИС для планирования и зонирования, оценки собственности и учета земель, картографирования участков, общественной безопасности и экологического планирования. Менеджеры ресурсов полагаются на ГИС при планировании рыбной ловли и дикой природы; управление лесными, сельскохозяйственными и прибрежными землями; и управление энергетическими и минеральными ресурсами.

ГИС поддерживает ежедневную деятельность по автоматическому составлению карт и управлению объектами с помощью приложений для электроснабжения, водоснабжения, канализации, газа, телекоммуникаций и кабельного телевидения, используя такие возможности, как управление нагрузкой, анализ сообщений о неисправностях, падение напряжения, создание и обслуживание базовой карты, линейная система анализ, выбор площадки, анализ давления и расхода в сети, обнаружение утечек и инвентаризация.Демографы используют ГИС для анализа целевого рынка, размещения объектов, сопоставления адресов и геокодирования, а также профилей продуктов, прогнозирования и планирования. ГИС также играет все более важную роль в поддержке образования и исследований в классах, компьютерных лабораториях, исследовательских институтах и ​​публичных библиотеках.

Самый важный момент, который следует отметить, заключается в том, что эти разнообразные приложения выполняются с использованием аналогичного программного обеспечения и методов — ГИС действительно является инструментом общего назначения. Приложение E содержит несколько карт, иллюстрирующих некоторые из многих приложений ГИС.

Несколько компонентов составляют ГИС:

Пользователь становится частью ГИС всякий раз, когда необходимо выполнить сложный анализ, такой как пространственный анализ и моделирование. Обычно для этого требуются навыки выбора и использования инструментов из набора инструментов ГИС и глубокое знание используемых данных. В настоящее время и в ближайшие годы ГИС общего назначения будет полагаться на то, что пользователи знают, что они делают — одного нажатия кнопки недостаточно.

чем ГИС не является

ГИС — это не просто компьютерная система для создания карт, хотя она может создавать карты в разных масштабах, в разных проекциях и с разными цветами.ГИС — это аналитический инструмент. Основное преимущество ГИС состоит в том, что она позволяет вам определять пространственные отношения между объектами карты.

ГИС не хранит карту в каком-либо общепринятом смысле: она также не хранит конкретное изображение или вид географической области. Вместо этого ГИС хранит данные, из которых вы можете нарисовать желаемый вид для конкретной цели.

ГИС связывает пространственные данные с географической информацией о конкретном объекте на карте. Информация сохраняется как атрибуты графически представленного объекта.Например, осевая линия, представляющая дорогу на карте, ничего не говорит вам о дороге, кроме ее местоположения. Чтобы узнать ширину дороги или тип покрытия, необходимо запросить базу данных. Используя информацию, хранящуюся в базе данных, вы можете создать отображение, символизирующее дороги в соответствии с типом информации, которую необходимо отобразить.

ГИС также использует сохраненные атрибуты объектов для вычисления новой информации об объектах карты; например, чтобы рассчитать длину определенного участка дороги или определить общую площадь определенного типа почвы.

географическая база данных

Короче говоря, ГИС не содержит карт или изображений — она ​​содержит базу данных. Концепция базы данных занимает центральное место в ГИС и является основным отличием ГИС от систем черчения или компьютерного картографирования, которые могут производить только качественный графический результат. Все современные географические информационные системы включают систему управления базами данных.

Если вы хотите выйти за рамки простого создания изображений, вам нужно знать три вещи о каждой функции, хранящейся в компьютере: что это такое, где находится и как оно соотносится с другими функциями (например,g., которые соединяют дороги, образуя сеть). Системы баз данных предоставляют средства для хранения большого количества такой информации и ее обновления без необходимости переписывать программы. В ARC / INFO ARC определяет местонахождение функций, в то время как компонент INFO обрабатывает описания функций и то, как каждая функция связана с другими.

По сути, ГИС дает вам возможность связывать информацию с объектом на карте и создавать новые отношения, которые могут определять пригодность различных участков для разработки, оценивать воздействие на окружающую среду, рассчитывать объемы сбора урожая, определять лучшее место для нового объекта, и так далее.

Географические информационные системы (ГИС), определяемые компонентами, GPS

В сфере географических информационных технологий есть три основных компонента: географические информационные системы (ГИС), глобальные системы позиционирования (GPS) и дистанционное зондирование (RS).

Географические информационные системы (ГИС)

Географическая информационная система (ГИС) объединяет оборудование, программное обеспечение и данные для сбора, управления, анализа и отображения всех форм географически привязанной информации.ГИС позволяет пользователям просматривать, понимать, задавать вопросы, интерпретировать и визуализировать данные разными способами, которые выявляют взаимосвязи, закономерности и тенденции в виде карт, глобусов, отчетов и диаграмм. ГИС помогает пользователям отвечать на вопросы и решать проблемы, просматривая данные таким образом, чтобы их можно было быстро понять и легко передать, а технология ГИС может быть интегрирована в любую структуру информационной системы предприятия.

ГИС — это организованный набор компьютерного оборудования, программного обеспечения, географических данных и персонала, предназначенный для эффективного сбора, хранения, обновления, обработки, анализа и отображения всех форм географически привязанной информации.Технология ГИС объединяет общие операции с базами данных, такие как запросы и статистический анализ, с уникальными преимуществами визуализации и географического анализа, предлагаемыми картами.

Информация базы данных (данные атрибутов) привязана к пространственным данным (слоям объектов). Примером этого могут быть школы. Фактическое местонахождение школ — это пространственные данные. Дополнительные данные, такие как название школы, идентификатор школы и тип школы, будут составлять данные атрибута. Именно партнерство этих двух типов данных позволяет ГИС быть таким эффективным инструментом решения проблем.Запрашивая базу данных, связанную со слоями, ГИС позволяет пользователям выполнять сценарии «почему» и «что, если» и создает результирующую карту, отображающую визуальный анализ.
Действующая ГИС объединяет эти пять ключевых компонентов: оборудование, программное обеспечение, данные, людей и методы.

Оборудование

Аппаратное обеспечение — это компьютер, на котором работает ГИС. Сегодня ГИС работает на широком диапазоне типов оборудования, от централизованных компьютерных серверов до настольных компьютеров, используемых в автономных или сетевых конфигурациях.

Программное обеспечение

Программное обеспечение

GIS предоставляет функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и отображения географической информации. Ключевые программные компоненты:
• Система управления базами данных (СУБД)
• Инструменты для ввода и обработки географической информации
• Инструменты, поддерживающие географический запрос, анализ и визуализацию
• Графический интерфейс пользователя (GUI) для легкого доступа к инструменты

человек

ГИС-технология имеет ограниченную ценность без людей, которые управляют системой и разрабатывают планы ее применения.Пользователи ГИС варьируются от технических специалистов, которые проектируют и обслуживают систему, до тех, кто использует ее для повседневной работы.

Методы

Успешная ГИС работает в соответствии с хорошо разработанным планом и бизнес-правилами, которые представляют собой модели и методы работы, уникальные для каждой организации.

Данные

Возможно, самый важный компонент ГИС — это данные. Географические данные и соответствующие табличные данные могут быть собраны внутри компании или куплены у поставщика коммерческих данных.Большинство ГИС используют СУБД для создания и обслуживания базы данных, помогающей организовать данные и управлять ими.
Данные, с которыми работает ГИС, состоят из любых данных, имеющих определенное отношение к пространству, включая любые данные о вещах и событиях, происходящих в природе. Когда-то это состояло из бумажных данных, таких как традиционные картографические карты, журналы геодезистов, демографическая статистика, географические отчеты и описания с мест. Достижения в области сбора, классификации и точности пространственных данных позволили все больше и больше стандартных цифровых базовых карт становиться доступными в различных масштабах.

Дистанционное зондирование (RS)

ГИС включает карты, векторную информацию и изображения. Сбор изображений обычно достигается с помощью дистанционного зондирования. Дистанционное зондирование началось с аэрофотосъемки в конце 1800-х годов с борта воздушного шара. Самолеты использовались для сбора информации сверху в начале 1900-х годов, а первое изображение, полученное из космоса, было получено с борта космического корабля «Аполлон» в 1969 году. В начале 1970-х годов первый спутник для получения изображений (ERTS-1) собирал изображения Земли.Изображения по-прежнему собираются как из космоса, так и с самолетов, и доступны для коммерческого и личного использования в Интернете.

Термин «дистанционное зондирование», впервые использованный в Соединенных Штатах в 1950-х годах г-жой Эвелин Прюитт из Управления военно-морских исследований США, теперь обычно используется для описания науки — и искусства — выявления, наблюдения и измерения объект, не вступая с ним в прямой контакт. Этот процесс включает обнаружение и измерение излучения различной длины волны, отраженного или испускаемого удаленными объектами или материалами, с помощью которого они могут быть идентифицированы и классифицированы по классу / типу, веществу и пространственному распределению.
Дистанционное зондирование, наука о получении информации об объектах или областях на расстоянии, обычно осуществляется с самолетов или спутников. Дистанционные датчики собирают данные, обнаруживая отраженную от Земли энергию. Эти удаленные датчики могут быть пассивными или активными. Пассивные датчики реагируют на внешние раздражители. Они регистрируют излучение, которое отражается от поверхности Земли, обычно от Солнца. По этой причине пассивные датчики можно использовать только для сбора данных в светлое время суток.
Напротив, активные датчики используют внутренние стимулы для сбора данных о Земле. Например, система дистанционного зондирования с помощью лазерного луча проецирует лазер на поверхность Земли и измеряет время, которое требуется лазеру, чтобы отразиться обратно на датчик.

Глобальные системы позиционирования (GPS)

Глобальная система позиционирования (GPS) — это спутниковая навигационная система, состоящая из сети из 24 спутников, выведенных на орбиту Министерством обороны США. Изначально GPS предназначалась для военных целей, но в 1980-х годах правительство сделало систему доступной для гражданского использования.GPS работает в любых погодных условиях, в любой точке мира, 24 часа в сутки.
Этот GPS состоит из трех сегментов: космического сегмента, контрольного сегмента и пользовательского сегмента. Военно-воздушные силы США разрабатывают, обслуживают и эксплуатируют космический и контрольный сегменты.

Космический сегмент

Космический сегмент состоит из номинальной группировки из 24 действующих спутников, которые передают односторонние сигналы, которые дают текущее положение и время спутника GPS.

Контрольный сегмент

Сегмент управления состоит из всемирных станций мониторинга и управления, которые поддерживают спутники на их правильных орбитах посредством случайных командных маневров и регулируют часы спутников.Он отслеживает спутники GPS, загружает обновленные навигационные данные и поддерживает работоспособность и состояние спутниковой группировки.

Пользовательский сегмент

Пользовательский сегмент состоит из приемного оборудования GPS, которое принимает сигналы от спутников GPS и использует переданную информацию для расчета трехмерного положения и времени пользователя.

Геопространственный анализ

Геопространственный анализ — это подход к применению статистического анализа и других информационных методов к данным, имеющим географический или геопространственный аспект.Такой анализ обычно использует программное обеспечение, способное к геопространственному представлению и обработке, и применяет аналитические методы к наземным или географическим наборам данных, включая использование географических информационных систем и геоматики.

Геопространственный анализ с использованием ГИС был разработан для задач в области экологии и наук о жизни, в частности экологии, геологии и эпидемиологии. Он распространился почти на все отрасли, включая оборону, разведку, коммунальные услуги, природные ресурсы (т.е. нефть и газ, лесное хозяйство и т. д.), социальные науки, медицина и общественная безопасность (например, управление чрезвычайными ситуациями и криминология). Пространственная статистика обычно является результатом наблюдений, а не экспериментов.

Данные географической информационной системы | Служба эпидемической разведки

Создание карт для ситуационной осведомленности

Стандартные методы картирования будут производить информативные визуализации и обеспечивать ориентацию для изучения местоположения, физических атрибутов исследуемой области и описательных характеристик интересующей популяции (групп).Полевой персонал должен начать с создания общих справочных карт (1,2). Карты Google (Google, Inc., Маунтин-Вью, Калифорния), OpenStreetMap (вики-программа с открытым исходным кодом от OpenStreetMap Foundation) или географические файлы графств служат разумной отправной точкой. Эти карты могут включать информацию о дорожных сетях, отелях, аэропортах и ​​других достопримечательностях, чтобы ознакомить полевую группу с районом, в котором она будет расследовать возникновение болезни или травмы. Справочные карты могут быть полезны как в стране, так и за рубежом, особенно в незнакомых местах.

Кроме того, такие карты полезны для установления границ исследуемой территории (2–4). Используя географическую информатику, системы или программное обеспечение (вместе известные как ГИС), можно провести границы интересующей области и из которых могут быть созданы конкретные файлы данных ГИС, известные как шейп-файлы (2,4,5). Эти граничные файлы затем можно использовать для оценки представляющих интерес переменных (например, для оценки количества людей, проживающих в определенной области, или для изучения степени загрязнения от вредного воздействия) (Рисунок 17.1).

Выявление и получение соответствующих дополнительных данных

Если позволит время, группа может подумать о сборе соответствующих наборов данных, которые будут полезны помимо общих справочных данных. Например, включение таких данных социально-демографических характеристик, как подсчет населения, возраст, пол, раса / этническая принадлежность, уязвимые группы населения, потребности в языке / переводе и показатели бедности по конкретным штатам, округам или другим границам переписи, возможно с использованием данных переписи населения США ( Рисунок 17.2). Бюро переписи населения США делает эти данные доступными с помощью уникального географического идентификатора, что позволяет легко связывать данные о населении и данные о местоположении в ГИС (6).

Понимание влияния естественной и искусственной среды возможно с помощью ГИС (1–3). Например, изучение распределения людей по общинам и районам, месторасположения школ, детских дошкольных учреждений или домов престарелых по отношению к месторасположению производства может оказаться ключевым в расследовании. Во время стихийного бедствия или выброса химического вещества изображения могут быть полезны для понимания масштабов ущерба, отслеживания перемещений населения, а также для управления планированием и логистикой поездок для полевых работ.Более того, определение транспортных маршрутов и местоположений коммунальных предприятий может иметь отношение к пониманию потенциальных способов передачи (рисунок 17.3).

ГИС может быть основным ресурсом для создания плана выборочного контроля. Используя ГИС, исследователи могут выбирать дома или районы в сообществах для отбора проб (рис. 17.4).

Аналогичным образом исследователи могут использовать данные дорожной сети для разработки оптимизированных маршрутов для сбора данных. Перед полевыми исследованиями в Панаме, например, исследователи использовали ГИС, чтобы охарактеризовать различные уровни лесонасаждений, прилегающих к деревням, для выбора места исследования (7).Кроме того, исследователи использовали карты, чтобы определить доступность каждой деревни.

В зависимости от местоположения исследуемой области (например, внутренний или международный) могут быть доступны разные уровни данных. В домашних условиях могут быть легко доступны текущие и исторические данные Бюро переписи населения США и спутниковые снимки. Это также может быть верно в определенных международных условиях; однако получить эту информацию перед развертыванием может быть сложно. В таких случаях исследователям, возможно, придется полагаться на устаревшую или минимально подробную информацию, прежде чем начинать полевые исследования.В этих обстоятельствах группа должна рассмотреть возможность сбора соответствующих данных после прибытия на место.

Выбор программного обеспечения и оборудования ГИС

Как коммерческие, так и открытые пакеты ГИС предлагают полезные опции программного обеспечения (4,8). Кроме того, существуют пакеты статистического программного обеспечения с возможностями пространственного анализа. При выборе пакета ГИС пользователь должен учитывать потребности в сборе, анализе и визуализации данных, а также доступные технические и финансовые ресурсы, чтобы определить, какой пакет наиболее целесообразен.

Развитие возможностей ГИС

Начало исследования — часто лучшее время для сотрудничества с экспертом в предметной области ГИС (SME), потому что этот человек может дать совет относительно соответствующих карт, данных и планов анализа. Вовлечение малых и средних предприятий в области ГИС с самого начала также может повысить потенциал ГИС среди полевой команды. Например, в течение 2017 года команда из Центра глобального здоровья Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) сотрудничала с ГИС МСП в рамках Программы геопространственных исследований, анализа и услуг, чтобы определить лучшие методы сбора, хранения и анализ мест, где были активны секс-работники, в Папуа, Новая Гвинея (9).Результатом этого сотрудничества стал план по определению местоположений для проведения исследований, реализации методов сбора данных о местоположении и возможности анализа пространственных данных, что привело к разработке инструмента интерактивного картографирования. После завершения не только были собраны соответствующие данные, но и команда приступила к развитию внутреннего потенциала ГИС.

Сводка

• Общие справочные карты могут обеспечить ситуационную осведомленность.
• Карты могут быть полезны для установки границ области исследования.
• Карты могут быть полезны при разработке плана выборочного контроля.
• Общедоступные данные (например, данные Бюро переписи населения США и данные о состоянии здоровья) могут быть нанесены на карту и оценены для конкретной области, представляющей интерес.
• Данные изображений также могут быть информативными, особенно при попытке оценить ущерб от стихийных бедствий.
• Приглашение малых и средних предприятий ГИС к участию в процессе планирования может повысить потенциал полевых групп.

Геоинформатика | Информатика — Университет Айовы

Большие геопространственные и временные данные стали использоваться во многих аспектах нашей повседневной жизни.Анализ таких данных используется, например, для лучшего понимания и управления природной и искусственной средой, исследования распространения болезней, определения местоположения услуг, выбора маршрута или сбора больших данных социальных сетей для понимания человеческого поведения, мобильности и моделей общения. В результате во всем мире расходы на геопространственные технологии велики и быстро растут.

Геоинформатика возникла как область исследований, которая сосредоточена на основных вопросах сбора, хранения, управления, анализа и визуализации географической информации в географических информационных системах (ГИС).Исследователи геоинформатики разрабатывают новые вычислительные, визуальные, аналитические и статистические методы для обработки, анализа и понимания больших геопространственных и временных данных. Благодаря развитию новых теорий и методологических инструментов геоинформатика помогает поддерживать фундаментальные научные исследования, а также помогает решать сложные социальные и экологические проблемы (например, изменение климата, общественное здравоохранение, миграция, безопасность на транспорте и безопасность). Геоинформатические исследования способствуют развитию различных технологий определения местоположения, таких как глобальные системы позиционирования (GPS), Интернет вещей (IoT), мобильные датчики и дистанционное зондирование.Прикладная геоинформатика в форме географической информационной системы (ГИС) и программного обеспечения дистанционного зондирования используется для поддержки исследований во все более широком спектре дисциплин, включая искусство, гуманитарные науки, социальные науки, естественные науки, науки о здоровье и инженерию. Растущее значение геоинформатики за пределами академических кругов подтверждается не только распространением геолокационных услуг, предлагаемых в виде приложений для телефонов и планшетов и используемых потребителями повсюду, но и той важной ролью, которую она играет в повседневной деятельности государственных учреждений и частных предприятий во всем мир.

По мере того, как полезность цифровой географической информации становится все более общепризнанной, спрос на ученых и практиков, профессионально обученных соответствующим концепциям, методам и технологиям, быстро растет. Признавая текущий и прогнозируемый долгосрочный спрос на профессионалов, обученных геопространственным технологиям, и совпадая с инициированием Инициативы по информатике Университета Айовы (UI3), мы предлагаем подпрограмму геоинформатики в рамках существующей академической основы, обеспечиваемой междисциплинарной программой для аспирантов Информатика в Университете Айовы.

Подпрограмма «Геоинформатика» предлагает три образовательные программы:

• к.т.н.
• Магистратура
• Аттестат об окончании

В Университете Айовы изучение геоинформатики осуществляется в рамках ряда традиционных направлений обучения в магистратуре и бакалавриате. Растет список факультетов и программ на получение степени, которые в настоящее время предлагают или планируют предложить последовательные дополнительные учебные программы для студентов, изучающих геоинформатику в рамках существующих программ на получение степени.