ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ для студентов II - III курса © Кафедра динамической геологии

Rocky Mountains, Canada Геоинформационные системы (ГИС) появились из-за любви к порядку

Первоначально ГИС рассматривались как системы поиска и выдачи на экран монитора карт определенной территории, а также их легенд, объяснительных текстов, табличных данных, графиков, диаграмм и пр. Согласно другому подходу ГИС должна быть скорее исследовательской или проектной средой, нежели просто справочным инструментом. Этот подход нисколько не противоречит первому, просто он представляет совершенно другую линию развития геоинформационных систем – линию создателей карт, а не их хранителей

Упрощенная структурная схема исследовательского проекта (карты) выглядит следуюшим образом: В основе карты находится сцена – то, что подлежит картированию. Сцена описывается значениями признаков – свойств пространственных структур. Их измерение, или качественная оценка, или определение каким-либо другим способом и является способом картирования. Классифицированные и определенным образом организованные значения признаков образуют легенду карты – некий жесткий каркас, в который загоняются как правило непрерывно распределенные значения свойств. Картирование заключается в разбиении сцены на отдельные объекты соответственно принятой легенде и в изображении границ объектов на плоской поверхности в нужном масштабе

Космический снимок ПамираТопокарта Памира Сравнение фотоизображения и карты Памира

В самом общем виде ГИС можно определить как систему сбора, обработки, графического представления (визуализации) анализа пространственно распределенных данных.

Важно то, что любая правильная ГИСистема – это система открытая, включающая набор данных о каких-либо пространственных объектах, инструкции по получению этих данных, инструменты для их обработки, инструменты для преобразования их в изображение хорошо организованные правила получения нужной информации из всей этой системы.

ГИС не обязательно должна быть компьютерной. Можно представить себе развитую бумажную ГИС – например геологическую карту с объяснительной запиской, а также полевыми материалами и первичными отчетами об исходных данных (записи наблюдений, рисунки, фотографии, аналитические данные, данные замеров геофизических полей и пр.) плюс геологическая энциклопедия, где объясняется значение каждого термина и приводятся сведения о характеристиках используемых для составления карты объектов, плюс методики обработки данных для конкретных практических или исследовательских целей и инструкции по составлению самой карты. Если сложить это в один пакет и придумать разумную систему ссылок на необходимую информацию и легкий доступ к этой информации, то получиться вполне хорошая ГеоИнформационная Система.

Именно потому, что ГИС имеет дело с пространственными данными, которые можно представить в виде картинки, ее главные составные части – это взаимосвязанные исходные сведения (данные или документы), их графическое представление (картинка, карта, график и т.д.) и способы или методы перехода от одного к другому

Другими словами - это как бы функция, где областью определения является база исходных (табличных, графических, текстовых) данных, областью существования – ее графическое представление, а самой функциональной зависимостью является методика перевода одного в другое. При этом в некоторых случаях область определения и область существования могут меняться местами – если, например, мы делаем карту отдельного шлифа или фотографии чего-нибудь, то исходным является именно изображение, которое теми или иными способами затем документируется – т.е. отдельным составляющим этого изображения приписываются некоторые значения (эти значения, определяющие какой-то элемент изображения, в целом называются атрибутами ). Исходные данные Графическое представление Y = f (X) Программы преобразований

Таким образом пользовательская ГИС для какой-то территории или пространственного объекта – это визуализированная база данных первичных наблюдений, и, в тоже самое время, документированное графическое изображение

В рамках ГИС легко модифицировать легенды карт, причем это касается и сущностного содержания легенд, и их изобразительных свойств. На основе одной базы данных можно построить огромное количество в разной степени генерализованных специализированных карт. ГИСистемы позволяют легко сравнивать карты разного содержания одного региона (например топографические, геологические, геофизические, неотектонические, металлогенические и пр.), и выявлять соотношения между свойствами показанных на картах объектов как в качественной, так и в количественной форме. В ГИСистемах легко получать синтезированные документы, основанные на рассчете и корреляции пространственных распределений свойств откартированных объектов. Наличие в ГИС множества слоев с разнородной информацией предоставляет исследователю необыкновенную свободу творчества. То обстоятельство, что документы в ГИС хранятся в электронной форме в некоторых стандартных форматах, позволяет легко передавать их в другие, специализированные системы обработки данных и моделирования геологических явлений, а результаты обработки – возвращать в ГИС. Иерархическая структура построения ГИС делает возможным включения любого отдельного ГИС проекта в качестве элемента более широкой системы другой исследовательской направленности. В этом смысле ГИС можно рассматривать как исследовательскую, аналитическую систему.

Note !

Исходя из сказанного, более или менее понятна структура ГИС. Рассмотрим простейший случай – однослойную геологическую карту. Ее ГеоИнформационная Система включает :

Векторное изображение географической карты, которое состоит из (1) координатно-привязанных площадных объектов (геологические тела), (2) линейных объектов (геологические границы, дороги, реки и пр.) и (3) точечных объектов (точки наблюдения, населенные пункты и др). Векторное и растровое изображение

Векторная графика – совокупность объектов Растровая графика – совокупность элементов изображения (пикселов)

Векторное изображение географической карты, которое состоит из (1) координатно-привязанных площадных объектов (геологические тела), (2) линейных объектов (геологические границы, дороги, реки и пр.) и (3) точечных объектов (точки наблюдения, населенные пункты и др). Координатная привязка обозначает, что каждая точка изображения имеет реальные географические координаты в той или иной геодезической проекции – ГИС карты всегда посажены на реальную земную поверхность, что и позволяет автоматически сшивать соседние листы и накладывать друг на друга карты одной и тоже территории. Изображение карты – это визуализация по крайней мере трех разных наборов данных :

( 2) Таблица внутренних атрибутов векторного изображения, в которой каждому площадному, линейному или точечному объекту приписываются графические характеристики – толщина, облик и цвет линий, цвет и характер штриховки площадных объектов, экранный облик точечных объектов и т.д. Все эти характеристики имеют численную меры и задаются в числовой форме. Эти данные отражают легенду карты и во всех программах легко редактируются. Для этого существуют подпрограммы редакции легенд, но в некоторых графических программах возможно прямое редактирование таблицы внутренних атрибутов.

Вход на карту четвертичных образований

Карта четвертичных образований

Карта четвертичных образований (деталь 1)

Карта четвертичных образований (деталь 2)

Карта четвертичных образований (деталь 3)

Послойное описание разреза

УЧЕБНЫЙ ГИС ПРОЕКТ Научиться делать ГИС можно единственным образом – сделав свой собственный ГИС Первый учебный проект будет создаваться на базе данных, полученных при прохождении первой геологической практики в Крыму. Его основой послужит простая геологическая карта Крымского полуострова, которая использовалась при прохождении практики, а также описания наших точек наблюдений, рисунки и фотографии. Создание учебного ГИС проекта будет проводится в следующей последовательности

1. Создание векторной карты Геологическая карта Крыма \ Векторизация в MapEdit Векторная карта в.map формате Коорди- натная привязка Структура базы данных (внешних аттрибутов) Структура базы данных (внешних аттрибутов)

2. Подготовки базы внешних данных Описание точек наблюдения Зарисовки и фотографии обнажений. Текстовые файлы Файлы растровых изображений

3. Оформление ГИС-проекта Экспорт в GIS ArcView Векторная карта в.map формате Карта и легенды в.shp формате Привязка внешней базы данных Выходной ГИС- проект

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !