Атлас морского льда штата Аляска PP Вилльям Д. Ли и Орсон П. Смит Orson Smith, P.E., Ph.D.

Обзор Введение в ГИС Масштаб работ Продвижения в работе Предстоящая работа Пробная демонстрация

ГИС как географическо- информационная система компьютерная система которая собирает, сохраняет, управляет, анализирует и выводит все формы справочной географической информации обеспечивает сбор и обработку информации, показ производимых операций, создание карт, анализ и моделирование

ГИС как информационно-географическая наука многодисциплинарная область теории и исследований: картография фотограмметрия геоматика вычислительная техника когнитология право и государственная политика статистика география энвироника

Компоненты ГИС: хардвер програмное обеспечение кадры географические данные (атрибутивные и пространственные)

Что позволяет делать ГИС? ГИС это мощный набор утилит для проведения анализа пространственных данных В простейшей форме, ГИС позволяет пользователю быстро и легко произвести поиск пространственных деталей по заданным параметрам In its simplest form, a GIS allows the user to quickly and easily locate spatial features with certain criteria, Точка – Какие города Соединенных Штатов были основаны между 1850 и 1900 годами? Линия – В каких реках США нерестится лосось? Полигон – В каких штатах США процент латиноамериканского населения превышает 10% от общего количества жителей?

Что ГИС способна сделать для вас? Местоположение – какая семья находится в данном месте? Условия – где годовое количество осадков превышает 200 дюймов? Тенденции – в каких районах произошла урбанизация? Маршрутизация – в чем заключается лучший способ для …? Модель – больше ли смертей от рака случается в районе находящемся по ветру от атомного реактора? Моделирование – а что если произойдет разлив нефти в прибрежной зоне?

Проведение более комплексного моделирования: Описательная Модель Описательная Модель описать участки в кототрых произошли вспышки эпидемии Пояснительная Модель Пояснительная Модель выяснить связь между видами растительности и фауной региона Предсказательная Модель Предсказательная Модель рассмотреть последствия постройки дорог на среду обитания лососёвых Предписующая Модель Предписующая Модель найти решения по выбору участка под свалку отходов

Как работает ГИС? ГИС устанавливает связь между: Пространственными данными объектами реального окружения (точками, линиями или пространствами) представленными на карте в виде геометрических объектов (точками, линиями и многоугольниками) и их Атрибутами описательными данными (этнической принадлежностью, относительными подъемами, грузонапряженностью) хранящимися в базе данных

Пространственные Данные Рукотворные объекты дамбы скважины дороги Нерукотворные объекты Разломы земной коры Озёра Ледники Эти объекты «геореференсированы» - им заданы определенные географические местоположения основанные на некоторых моделях рельефа земли (широта/долгота, почтовый адрес или...)

Пространственная Структура Данных Карта представленная в «числовой форме» Типовые карты нарисованы или отпечатаны на плоском листе бумаги и представляют из себя «символьное» отображение определенной среды Обычно в системе ГИС, пространственные данные изображаются в виде двух структурных моделей: Векторных Растерных Хотя обе модели взаимозаменяемы, каждая из них лучше подходит для определенных видов условий

Векторная структура данных Векторная структура представляет из себя задающую для точек, линий и полигонов Объекты задаются в виде дискретных величин – координатами по осям абцисс и ординат Точки размещаются с высокой точностью

Векторы Точки:

Векторы Линии:

Векторы Многоугольники:

Растерная Структура Данных Растерная структура данных характеризуется их мозаичным представлением Информация формирует серии столбцов и колонок образующие отдельные ячейки Данные о ячейках обычно записывают в таблицы вместе с местоположением и описательной информацией Ячейки как правило называют «пикселями»

Данные аэро-фото сьёмки (растерные данные)

Растер и Вектор

Данные по Атрибутам Данные по атрибутам являются описательными данными Они хранятся в таблицах баз данных Они единожды соединены с каждым географическим объектом Файлы формата Экселл и Аксесс могут быть переписаны в формат.Dbf и открыты в ГИС Из данных можно сделать выборки, данные могут быть присоединены к другой информации, и обозначены символами

Организация данных в ГИС Данные обычно сложены в слои информации которые называются «сиимс/шэйпфаилз» в программе АркВью или «ковераджез» в программе АркИнфо Каждый слой хранит информацию относящуюся к определенной теме или вопросу, например дороги, реки, здания, пастбища «карибу» и так далее Слои данных зарегистрированы в «общюю пространственную справочную систему»

Организация данных в ГИС Состоит из тематических уровней Возможен просмотр каждого уровня в отдельности Возможен просмотр комбинации нескольких уровней Производится анализ одного или нескольких уровней Создается карта

Атлас морского льда штата Аляска Орсон П. СмитВилльям Д. Ли Орсон П. Смит и Вилльям Д. Ли Инженерный Факультет Университет штата Аляска Анкоридж

Спонсоры Управление Минеральными Ресурсами Соединенных Штатов через Институт Прибрежной Морской Зоны Университета Штата Аляска Организация по Науке и Технологиям Штата Аляска Фонд Природных Ресурсов Университета Штата Аляска Департамент Транспорта и Коммунального Хозяйства Штата Аляска Корпорация «Коминко Аляска» Инженерный Факультет Университета Штата Аляска

Проектная группа Орсон Смит, инженерно-строительный отдел УАА, PI Билл Ли, геоматика УАА, ведущий аналист по ГИС Кенрик Мок, вычислительная техника УАА, Co-PI Андрей Прошутинский, WHOI, Co-PI Татьяна Прошутинская, WHOI, Co-PI Джошуа Роджерс, студент факультета вычислительной техники УАА Шери Нортон, геоматика УАА, Co-PI Сом Элей, геоматика УАА, Co-PI Тэрри Такер, CRREL, Co-PI Двайт Поллард, климатолог штата Аляска, Co-PI Другие студенты и аспиранты УАА

Основная цель «предоставить правительству, промышленности и общественности более полную оценку рисков ледовых условий, основанных на данных ГИС, с целью обеспечения навигации, создания ледоустойчивых инженерных конструкций, а также предотвращения и ликвидации разливов нефти... » Из заявки на проект от 22 Мая 2000-го года

Конкретные задачи Собрать материал и наглядно представить: Средние и предельные классификации льда Концентрацию, уровень и форму Временные ряды и выборочную статистику Точки схвата и раскола Словесное описание истории ледовых условий Информацию, связанную с ледовыми условиями в море и у береговых населенных пунктов Температуру и давление воздуха Скорость и направление ветра Температуру воды на морской поверхности

Конкретные задачи (продолжение) Условия пониженной видимости Темнота Туман Осадки Вторичные параметры Температура-дни замерзания и оттаивания Вероятность намерзания донного льда Вероятность обледенения конструкций выше фундамента Индекс уплотнения льда Индекс судоходности

Первичный источник данных о ледовых условиях Резюме еженедельных отчетов государственной ледовой службы США (1972 – 2000) Вторичный источник данных о ледовых условиях Сводки государственной метерологической службы США ( )

Сводки государственной ледовой службы (ГЛС)

Границы атласа От 54 до 80 градусов северной широты От 132 до 180 градусов западной долготы

Регионы ГЛС Море Бофорта Чукотское Море Берингово Море Западная часть Берингово Море Восточная часть Залив Кука

Геопространственная информационная система (ГИС) Структура ГИС Структура данных Структура Комп. оборудования и программного обеспечения

Данные Структура данных Наследие ГЛС ГМС Залива Кука Ретроспективный пространственный анализ Неоднородные данные

Програмное обеспечение и комп.оборудование Интернет «АркВью» с «Спэйшл Аналист» «АркЭксплорер» «АркИнфо» «АркАйМС» На Сервере УАА «АркАйМС» На Сервере УАА «АркЭксплорер» с компакт-диска или сети, Данные с компакт-диска или сети «АркЭксплорер» с компакт-диска или сети, Данные с компакт-диска или сети Ползователям «АркИнфо» от УАА не потребуется «АркИнфо» Ползователям «АркИнфо» от УАА не потребуется «АркИнфо» «АркВью» с «Спэйшл Аналист» представленные пользователем, с заказными расширениями УАА Ограниченное чтение и загрузка Полное чтение, анализ, визуализация и распространение Ограниченное чтение и загрузка Полный ввод и анализ данных

Алгебра картографии Сетка n Сетка….. Сетка B Сетка A F Наружная Сетка

Основные результаты ГИС Средний уровень ледовых условий Исторические пределы ледовых условий Метерологические параметры, относящиеся к ледовым условиям и процессам в море Индекс судоходности Результаты «хайнд-каст» моделей: Степень давления на уровне моря Температуры Векторные поля ветров

Области атмосферного давления Ежемесячные средние значения скорости ветра над поверхностью Минимальную и максимальную скорость ветра Измерение глубины моря Статистичиские данные о штормовых волнах Модель давления льда, вызванного ветром Модель ежемесячных средних величин для течений Дни замерзания Области атмосферного давления Ежемесячные средние значения скорости ветра над поверхностью Минимальную и максимальную скорость ветра Измерение глубины моря Статистичиские данные о штормовых волнах Модель давления льда, вызванного ветром Модель ежемесячных средних величин для течений Дни замерзания Требуется вычислить

Параметры льда штата Аляска

Средняя концентрация и стадия неделя 1

Сводка ледовых условий ГЛС на неделю го

25% Вероятность 5/10 Лёд первого года неделя 1

ССЫЛКИ Атлас льда штата Аляска Атлас льда штата Аляска Государственная ледовая служба Фото льда в заливе Кука

Атлас морского льда штата Аляска PP Орсон Смит, P.E., Ph.D.