Что такое гис в строительстве

Геоинформатика никогда не относилась к числу динамично развивающихся направлений компьютерной индустрии. Более того, до недавнего времени большинство геоинформационных систем, занимающих ключевые сегменты этого рынка, могли с полным основанием считаться консервативными.

Однако сегодня ситуация меняется — появившиеся за последние год-два новые тенденции в идеологии построения ГИС воплотились в реальные продукты, на базе которых можно строить более дешевые и более эффективные решения. Большинство идеологических аспектов построения ГИС, связанных с новыми механизмами интеграции данных (не зависимо от того, являются ли они пространственными или семантическими), с построением открытых систем обмена данными, с созданием масштабируемых пользовательских рабочих мест, уже обсуждалось в ранее публиковавшихся статьях. Поэтому в настоящей статье мы намерены уделить больше внимания практическим вопросам построения корпоративных геоинформационных систем на базе одного из уникальных продуктов компании Autodesk — Autodesk MapGuide. Речь пойдет о создании систем, число пользователей которых составляет от 6-8 человек до нескольких десятков, то есть о корпоративных системах, работающих в масштабах от среднего предприятия до целого города или даже области и края. В то же время некоторые подходы, обсуждаемые в данной публикации, могут найти применение и при создании отдельных рабочих мест в малых предприятиях или в организациях, где требуется минимальный ГИС-анализ.

ГИС в строительстве ЖК ОБРАЗ ЖИЗНИ

Название статьи выбрано неслучайно. Перефразируя известное выражение «что нам стоит дом построить», мы хотели подчеркнуть, что при современных подходах построить ГИС, пожалуй, не столь сложно.

И параллель со строительством дома не так уж абсурдна, как может показаться на первый взгляд: и объект реального строительства, и информационная система являются сложными инженерными конструкциями, создаваемыми коллективами специалистов. Оба объекта создаются на базе типовых решений и общепринятых технологических подходов, материалов и составляющих. И оба адаптируются под требования как пользователей (жильцов), так и окружающей инфраструктуры. Однако строительство дома всегда начинают с проекта, в котором прорабатываются вопросы функциональности здания, его планировки, инженерных сетей, включения в городскую коммуникационную среду. В то же время ГИС часто выбирают, даже не задумываясь об эскизном проекте; результатом чего становится неподходящее решение.

В случае с использованием MapGuide создание как минимум эскизного проекта становится принципиально важным. Сам продукт, предлагаемый компанией Autodesk, представляет лишь общую технологическую основу для построения ГИС и вовсе не является законченным решением. Поэтому прежде чем строить что-то с использованием MapGuide, необходимо составить проект.

Первые шаги

Конечно, как и в случае с новостройкой, создавая ГИС, мы хотим получить надежное решение, которое будет служить нам достаточно долго, будет функциональным, удобным, при необходимости модернизируемым, а главное — простым в эксплуатации. Сформировать эскизный проект не так уж сложно. Сначала нужно определить, какие данные будут использоваться в системе, какие функции создания и обработки этих данных необходимы пользователям системы. Функции при этом могут разделяться на следующие виды:

• функции поиска и просмотра информации;

• функции анализа данных (аналитические инструменты, инструменты создания тематических карт и построения отчетов);

• инженерные функции (связанные с добавлением и модификацией информации).

Данный список функций несколько шире, чем то, что обычно предполагается реализовать на MapGuide. Как правило, большинство компаний, предприятий, муниципалитетов, строящих свои решения на базе MapGuide, используют его только как основу для поисковой и справочной системы, иногда снабжая простыми аналитическими функциями.

Инженерные решения предлагается строить на базе «инструментальных» ГИС. В ряде случаев это оправданно. Однако многие задачи удается решить без использования инструментальных систем, таких как Autodesk Map, MapInfo, ArcView, Geomedia и пр. Конечно, существуют случаи, когда без инструментальной системы обойтись невозможно, но об этом мы поговорим в следующих публикациях.

После того как вы определились, какие функции требуются на отдельных рабочих местах вашего предприятия, можно подумать о том, какие данные (картографические и семантические) вы будете получать, какие данные будете передавать другим ведомствам и компаниям и, наконец, о том, какие данные будете производить самостоятельно. Кроме того, важно определиться с системой безопасности в вашей ГИС: кто из пользователей будет иметь доступ к той или иной информации либо сможет ее модифицировать.

Последнее, что может потребоваться на начальной стадии, — спроектировать или попросту нарисовать удобный интерфейс пользователя для рабочих мест вашей ГИС.

Перечисленных шагов вполне достаточно для того, чтобы компания-интегратор приступила к созданию необходимой именно вам системы и так же, как и при строительстве дома, начала бы с создания фундамента.

Как хранить данные

Фундамент дома — это основа, на которую опираются стены и крыша, основа, которая редко претерпевает изменения при реконструкции. Надежность — основное требование к фундаменту. Неплохо также, если конструкция фундамента будет при этом достаточно простой. Что является фундаментом построения ГИС? Безусловно, модель хранения данных.

Правильно выбранная модель позволит в дальнейшем построить функциональные и модифицируемые решения. Функции, которые будет выполнять ваша ГИС, не останутся неизменными. Со временем появятся новые формы отчетов, более удобные аналитические инструменты, но работа с данными, скорее всего, значительно не изменится. Можно ли уже на первом этапе построить фундамент так, чтобы по мере развития системы нам не пришлось бы заниматься преобразованием и реструктурированием огромных массивов накопленной информации? С помощью идеологии, заложенной в MapGuide, это возможно.

Несмотря на достаточно длительную историю развития ГИС, одной из основных проблем остается проблема разнообразия способов хранения пространственных данных. В результате, выбирая то или иное ГИС-решение, мы оказываемся своего рода заложниками: использование других систем и программных средств становится в этом случае затруднительным.

Приходится осуществлять преобразование данных, использовать системы, в которых предусмотрены драйверы для доступа к различным форматам хранения карт, но и здесь мы неизбежно сталкиваемся с проблемами нестыковки всевозможных mif’ов, dgn’ов, dxf’ов. Кроме того, ряд индустриальных ГИС уходит от файловых хранилищ к СУБД, что является вполне естественным. Лидерство здесь, несомненно, принадлежит пространственному картриджу Oracle. Существуют и другие хранилища, построенные на базе различных СУБД и реализующие различные модели хранения данных.

По мере плавного перетекания картографии из файлов в СУБД появлялись и характерные для СУБД решения по преодолению проблем, вызванных «войной форматов». Действительно, рядом с СУБД существовали сначала ODBC-драйверы, затем OLE-DB-провайдеры данных и, наконец, механизмы ADO. При этом драйверы создаются непосредственно производителями хранилищ, а потребители получают четко обозначенный набор интерфейсов для извлечения и записи информации в хранилища.

Не так давно в области ГИС также появились спецификации на интерфейсы провайдеров данных для доступа к пространственной информации. Эти спецификации носят название OpenGIS (http://www.opengis.org). В разработке стандартов и спецификаций сегодня принимает участие более 230 организаций.

К сожалению, OpenGIS в настоящее время достаточно редко используются производителями ГИС-решений. Одним из немногих продуктов, построенных на базе этого стандарта, является Autodesk MapGuide.

MapGuide, созданный для публикации пространственных данных в Интернет/интранет-сетях, для доступа к информации использует именно механизм провайдеров данных.

Несмотря на то что создание провайдеров является достаточно сложной задачей, компания TENAX SOFT разработала несколько провайдеров данных для Autodesk MapGuide. Один из них служит для доступа к данным, хранящимся в Oracle Spatial Cartridge, и позволяет работать как с реляционной, так и с объектной моделью (рис. 1).

Другой интересный пример использования провайдеров связан с сочетанием различных, несовместимых друг с другом программных продуктов в рамках одного ГИС-решения. Предположим, что в одной из организаций в качестве средства для создания и редактирования карт используется ГИС Intergraph Geomedia.

По мере роста архивов цифровых данных потребовалось предоставить доступ к этой информации в режиме просмотра и анализа широкому кругу сотрудников. Типичное решение, которое предлагает в подобном случае компания Intergraph, связано с использованием Intergraph WebMap. Однако для пользователя такое решение является слишком дорогостоящим. В то же время удобный и в несколько раз более дешевый MapGuide не совместим с уже созданными другой системой хранилищами данных. Это означает, что для использования MapGuide придется постоянно осуществлять конвертацию и ни о каком режиме реального времени говорить не приходится.

В данном случае задачу удалось решить, разработав универсальный провайдер данных, который обеспечил прямой доступ MapGuide к Access Warehouse, «родным» хранилищам GeoMedia. Таким образом, доступное по цене решение оказалось вдобавок качественным: те сотрудники, кто работал с хранилищами Intergraph, могут продолжать работать с ними, а те, кто присоединился к этому процессу, с удовольствием и без каких-либо дополнительных затрат просматривают данные с помощью MapGuide практически в реальном времени.

Опыт создания провайдеров данных для Autodesk MapGuide может применяться для «сращивания» решений, построенных на основе MapGuide, с любыми другими геоинформационными системами, используемыми в вашей организации. Кроме того, в стандартный «джентльменский набор» самого MapGuide входят провайдеры для работы со многими стандартными форматами данных различных ГИС (MapInfo, ArcView, Autodesk Map).

Подобная схема организации подразумевает, что:

• все данные (и пространственные, и семантические) будут «сложены» в общей базе данных, что обеспечивает общие права доступа, создание резервных копий, целостность и непротиворечивость данных, избавляя таким образом от недостатков классических ГИС, где данные о картографии отделены от данных семантических;

• легкий переход от одного хранилища данных к другому по мере роста объемов вашей системы. На первом этапе для хранения информации можно использовать небольшие базы данных, например Microsoft Access или самых маленьких представителей семейства Oracle. По мере роста объемов данных и количества пользователей есть возможность буквально на лету перейти на новые хранилища информации, такие как Oracle Enterprise, Microsoft SQL Server и т.п. Этот переход можно осуществлять поэтапно, сохраняя части информации в разных хранилищах;

• в одном проекте можно интегрировать данные из разных источников без их преобразования. Все, что получено вами из других организаций в форматах ArcView, MapInfo, Intergraph GeoMedia, AutoCAD, Microstation и т.п., будет незамедлительно интегрировано в ваш проект соответствующим провайдером данных.

Остается добавить, что в арсенале наших «кубиков» для строительства ГИС существует множество различных провайдеров данных для организации любых хранилищ, а для критических случаев предусмотрена возможность создания новых провайдеров для тех хранилищ и форматов данных, которые приняты в вашей организации.

После того как фундамент нашей ГИС будет построен, можно переходить к строительству стен и к формированию «внутренней планировки» нашей ГИС. Здесь важно найти удобное решение для каждого из пользователей, то есть подружиться с пользователями.

Как создать решение, доступное для каждого потребителя

Получение бюджетного и эффективного средства просмотра картографических данных — всего лишь первый шаг на пути к созданию сетевых ГИС’овских решений. Обычно пользователей, работающих с картами через MapGuide Viewer, быстро перестает устраивать роль наблюдателей. Народная мудрость об аппетите, который приходит во время еды, справедлива и в случае программных технологий. Каждому из сотрудников обычно приходится решать свои уникальные задачи, связанные с ведением баз данных в привязке к картам, расчетам на местности, анализом рельефов, подсчетом объемов, запасов и… (список можно продолжать до бесконечности).

Решение этой проблемы лежит на поверхности. Еще несколько десятилетий назад в эпоху крупногабаритных компьютеров каждый сотрудник организации получал свою специализированную систему, которая называлась «автоматизированным рабочим местом» (АРМ). Почему бы не использовать этот многолетний опыт? Ведь в этом случае именно MapGuide вместе с провайдерами данных стал бы основой для создания единой корпоративной системы, имеющей множество специализированных АРМ’ов, большинство из которых необходимо делать «на вырост».

Идея реализации масштабируемых рабочих мест несложна: поскольку MapGuide Viewer является не более чем компонентом, который необходимо «завернуть» в оболочку АРМ’а, снабдив всеми необходимыми функциями, то значит, и функции эти надо изготавливать в виде отдельных компонентов. Приведем примеры трех подобных решений.

Первое решение, несмотря на свою простоту, достаточно универсально: в задачах экономического и экологического анализа, в задачах ландшафтного проектирования и нефтеразведки встречается проблема построения изолиний по данным каких-либо измерений и исследований. Для решения этой проблемы достаточно «пристыковать» к MapGuide Viewer специальный модуль TENAX WEBLandTool (рис. 2).

Теперь любые поверхности, изолинии и даже трехмерные изображения можно строить на рабочих местах пользователей в Интернет- и интранет-сетях.

Показательно то, что модуль, несмотря на простоту использования, оказался полезным при решении самых разных задач, в том числе задач экологии (например, при анализе загрязненности Калининградской области тяжелыми металлами — рис. 3), при решении задачи анализа данных сейсморазведки (поиск нефти и газа) и даже при построении распределения продажи газет на территории города.

Другое, не менее показательное решение — модуль TENAX PathGuide — позволяет отыскать самый оптимальный путь в сети городских улиц (рис. 4).

Еще одна задача — оценка параметров сетей водо-, тепло-, газо- и энергоснабжения. Лежащие в основе расчета законы Кирхгофа позволяют практически мгновенно получать оценки параметров инженерной сети при ее изменении (рис. 5).

Какие функции нужны пользователям, как лучше организовать интерфейс для доступа к этим функциям и какая форма отчета предпочтительней — все эти вопросы теперь могут решать сами пользователи. Но самое главное, что при этом удается действительно сэкономить не только на создании системы, но и на ее вводе в эксплуатацию — обучение практически не требует времени! Критерием правильности решения является простота инструкции по его применению. В идеальном случае описание АРМ’а занимает не более одной страницы формата А4.

Безусловно, MapGuide предназначен для просмотра и картографического анализа информации. Для того чтобы модифицировать картографию, необходимо использовать инженерные системы, стоимость которых достаточно высока. Традиционно считается, что MapGuide в этом случае мало эффективен. Однако здесь вполне уместно процитировать одну известную рекламу: «Забудьте о правилах!» С помощью MapGuide можно решать задачи, связанные с обновлением пространственной информации, — в противном случае наше сооружение будет напоминать дом без дверей.

Как построить инструментальную систему

Действительно, было бы очень жаль, если бы построенный нами дом имел исключительно окна (туда, конечно, можно заглянуть, но зайти нельзя), а двери бы отсутствовали. В реальных проектах очень часто бывает необходимо добавить к карте, демонстрируемой при помощи MapGuide Viewer, нужный объект (провести границу земельного участка, наметить площадь для земляных работ и т.п.).

Это вполне осуществимо с помощью комплекта модулей Master+ для MapGuide. Так же как и функции анализа данных, обсуждавшиеся выше, функции редактирования реализованы как отдельные модули, которые добавляют и модифицируют данные, находящиеся в хранилищах, и позволяют создавать/удалять/модифицировать графические примитивы. Схема работы в этом случае достаточно проста (единственное ее ограничение — она не работает в сети Интернет, как большинство других модулей, зато прекрасно решает свои задачи в интранет-сетях предприятий) (рис. 6).

Итак, мы достаточно подробно обсудили технологию построения корпоративной ГИС на базе Autodesk MapGuide. Такая «рецептура» строительства ГИС достаточно проста и эффективна, остается вернуться к заголовку статьи, добавив к нему знак вопроса: что нам стоит ГИС построить?

Затраты на создание системы

Конечно, оценить затраты на создание системы, не держа в руках соответствующего проекта, практически невозможно, но мы позволим себе сделать несколько приблизительных оценок, основываясь на ценовой политике Autodesk (рис. 7).

Вышеприведенные графики можно существенно оптимизировать в плане стоимости инженерных рабочих мест, построив решения более гибко и с использованием других инструментальных средств, но об этом мы расскажем в следующих публикациях, посвященных строительству менее масштабных ГИС-решений для малого, среднего бизнеса и небольших муниципалитетов.

Что же касается MapGuide, то сравнение стоимости одного его рабочего места со стоимостью аналогичных решений позволяет сделать выбор в его пользу. При этом вы получаете решение, предназначенное именно для вас и решающее задачи именно вашей организации. В этом и есть залог успешной реализации проекта, ведь важно помнить, что готового решения не существует — его необходимо построить, интегрировав разнородные средства для решения конкретных задач, обеспечив максимальную экономическую эффективность и создав при этом открытую и масштабируемую систему.

Источник: sapr.ru

Основные направления использования геоинформациоиных систем в строительстве

ГИС в строительстве применяется на всех стадиях жизненного цикла создаваемых объектов недвижимости.

В программе «Цифровая экономика» можно выделить задачи непосредственно относящиеся к отрасли строительства:

• — на примере зарубежного опыта и положительных практик использования 5/М-технологий и цифровых моделей ориентироваться на эффективные автоматизированные системы многомерного проектирования в новой парадигме визуального информационного представления будущего объекта;
• — подготовить изменения в нормативные правовые и нормативнотехнические акты, обеспечивающие разработку и экспертизу проектов в области промышленного и гражданского строительства с использованием технологий информационного моделирования, в том числе BIM на всех стадиях жизненного цикла объектов строительства;
• — ориентация заказчиков, строителей, исполнителей подрядных работ к использованию методов цифрового моделирования и многомерных цифровых моделей для работы с проектами организации строительства (ПОС) и проектами производства работ (ППР) в реальном времени, эффективно решая задачи распределения и управления ресурсами в проекте.

ГИС — глобальная информационная система. ГИС содержит в своем составе базу данных и по этой причине может применяться и применяется как специализированная информационная система. Это дает основание при решении задач информационного хранения отнести ГИС к информационным системам (т. е. к системам АИС хранения информации), хотя по своему функциональному назначению как интегрированная система ГИС в большей степени может быть отнесена к классу систем обработки данных и управления (СОДУ).

Как информационная система современная ГИС рассчитана не просто на обработку данных, а на проведение во многих ситуациях экспертных оценок. Другими словами, ГИС может включать в свой состав экспертную систему или экспертную технологию.

Эффективность ГИС как экспертной системы определяется возможностью средств электронного офиса, позволяющего осуществлять поддержку принятия решений.

Интеграция в ГИС как и в большинстве других систем строится на создании взаимосвязанной системы (данных и технологий) и применении системы стандартов «де-юре» или «де факто». В сравнении с другими интегрированны ми информационными системами ГИС обладает возможностью глобальной интеграции.

Она позволяет устанавливать взаимосвязи между «большими», «средними», «малыми» объектами окружающего мира в любой последовательности, например, в соотношении: большой — большой; большой — средний; большой — малый; средний — средний; средний — малый; малый — малый. Этим идеология ГИС напоминает принцип взаимосвязи в Интернет. Например, имея информацию о государстве (большое) можно выделить экономический регион (среднее), а в нем выделить населенный пункт (малое). С помощью ГИС можно таким образом связать информацию о фирме и ее филиалах. Поскольку как информационная система ГИС хранит информацию и осуществляет информационное обслуживание на определенной территории, это определяет классификацию ГИС по территориальному признаку. Такая классификация представляет собой иерархическую модель, вследствие чего целесообразно введение понятия территориального уровня использования ГИС

В общем случае можно выделить следующие территориальные уровни использования ГИС: глобальный, континентальный, национальный, регионально-экономический, регионально-административный, муниципальный.

Глобальный уровень — Земной шар на глобальном фоне соответствует картам масштабов 1 : 45 000 000 — 1 : 100 000 000.

Континентальный уровень — отдельные континенты.

Национальный уровень — отдельные страны. Следует отметить, что Россия в силу особенностей ее расположения и размеров может быть представлена на всех уровнях: на глобальном и евразийском фоне масштаб 1: 45 000 000 -1 : 100 000 000 и на более мелких.

Всероссийский (национальный) уровень — вся территория страны, включая прибрежные акватории и приграничные районы, масштаб 1 : 2 500 000 -1 : 20 000 000. Регионально-экономический уровень — крупные и природные экономические регионы, ареалы больших кризисных ситуаций (для России крупные экономические регионы) соответствует картам масштабов 1 : 500 000 -1:4 000 000.

Регионально-административный уровень — области, районы, национальные парки, ареалы небольших кризисных ситуаций соответствует картам масштабов — 1:50 000 — 1 000 000 (для России субъекты федерации).

Муниципальный уровень — города, городские районы, пригородные зоны соответствует картам масштабов 1 : 50 000 и крупнее. Одним из важнейших свойств ГИС является возможность генерализации и детализации информации, что позволяет рассматривать явления и процессы окружающего мира в динамике, в частности, в разных масштабных рядах и связывать разномасштабные данные между собой, что проблематично для обычных специализированных информационных систем.

Генерализация обеспечивает обобщение информации при уменьшении масштаба изучаемой территории, а пошаговая детализация позволяет выделять необходимые подробности при укрупнении масштаба. При этом технология обработки данных в таких поисковых системах достаточно проста и для широкого круга пользователей не требует углубленных знаний ни в геодезии, ни в картографии.

Это позволяет организовывать запросы как в обычной базе данных, но получать результаты запросов не только в табличном виде как в обычной базе данных, но и в визуальном виде — тематических карты и деловая графика. Для массового пользователя ГИС появились именно как системы поддержки принятия решений с использованием методов деловой и компьютерной графики.

При этом возможно использование не только карт, но и космических снимков, которые могут быть преобразованы в известную картографическую проекцию, что позволяет получать оперативно картографическую информацию для сравнения с существующей локализованной информацией или ее обновления. Следует подчеркнуть, что как поисковая система ГИС позволяет использовать известные методы поиска как в базе данных, а как информационная система, хранящая графические данные, позволяет проводить поиск и запросы путем графической обработки данных.

Технологически проблема объединения разных объектов и их свойств, хранимых в ГИС, в единую систему решается на основе позиционирования, т. е. привязки объектов к их географическому положению. При этом характеристики или свойства объекта могут образовывать иерархическую или гипертекстовую структуру. Следует отметить свойство глобализации информации, хранимой в ГИС. Это означает, что ГИС разного уровня локализации могут обмениваться информацией на основе ее привязки к единой системе координат. При этом допустимо использование разных картографических проекций, поскольку аппарат ГИС позволяет преобразовывать эти проекции.

Таким образом, ГИС как целевая информационная система хранит информацию определенного уровня локализации, но за счет свойства глобализации она может получать информацию из ГИС более высокого или более низкого уровня. Независимо от уровня использования ГИС результаты запросов могут быть представлены обобщенно на более высоком уровне или детализовано на более низком уровне. Такое свойство делает ГИС эффективным средством поиска и анализа хранимой в ней информации и несравнимой с другими информационными системами, рассчитанными на хранение и обработку табличных текстово-цифровых данных.

Особенностью ГИС является возможность хранения данных в двух качественно разных видах.

Первый основной вид хранения данных ГИС — цифровая карта. Он имеет все характеристики аналогичные обычной карте: математическую основу, базовый масштаб, базовую проекцию.

Второй вид цифровая модель. Она может иметь картографическую или пространственную формы. Преимущество ГИС как информационной системы проявляется при изучении объектов и окружающей их среды, а также изучением объектов с разной степенью детализации.

Как правило, при изучении поведения объекта в некой среде для его описания используют большее число характеристик пространство параметров размерности No. При изучении среды используют меньшее число характеристик, меньшее пространство параметров Ns. Ns No.

ГИС как информационная система за счет свойства глобализации и интеграции позволяет обрабатывать и связывать данные, имеющие разное пространство параметров. Это важно при мониторинге, многовариантном исследовании природных ресурсов, планировании, исследовании социально-экономических характеристик объектов и среды и т. д. Такая информация и форма ее обобщения является привлекательной и как средство поддержки принятия решений при управлении территориальными комплексами.

Источник: bstudy.net

Понятие ГИС

Кадастровые инженеры, проектировщики, геологи и другие специалисты часто сталкиваются с необходимостью использования картографических данных в работе. Современные разработки позволяют получать со спутника изображения местности в мельчайших деталях, а специально созданное программное обеспечение – использовать эти сведения для аналитических целей и выводить их в нужном формате.

Поговорим о структурах, позволяющих обобщать и исследовать географический материал для осуществления максимально обоснованных и оптимальных в каждом конкретном случае мер.

Определение ГИC (GIS): как расшифровывается аббревиатура и что это такое

Геоинформационные системы (ГИС) – это прогрессивные компьютерные технологии, которые используются для создания карт и оценки фактически существующих объектов, а также происшествий, происходящих в мире. При этом визуализация и пространственные обзоры сочетаются со стандартными процессами с базами данных: введением сведений и получением статистических результатов.

Именно обозначенные характеристики позволяют широко применять эти программы для решения многих проблем:

Анализ физических явлений и событий на планете.

Осмысление и обозначение их основных причин.

Изучение вопроса перенаселения.

Планирование перспективных решений в градостроительстве.

Оценка результатов текущей предпринимательской деятельности.

Экологические проблемы – загрязнение местностей, уменьшение размеров лесных массивов.

Кроме глобальных целей, с помощью такого обеспечения можно регулировать частные ситуации, например:

Поиск оптимального пути между точками.

Выбор удобного расположения для фирмы.

Нахождение нужного здания по адресу.

Географический анализ не только что появившееся направление. Но рассматриваемые нами технологии наиболее соответствуют требованиям современности. Это максимально эффективный, результативный и удобный процесс, автоматизирующий процедуру сбора соответствующего материала и его обработки.

Сегодня геоинформационные системы – это прибыльная область деятельности, в которой заняты миллионы людей в разных странах. Только в России более 200 различных компаний разрабатывают и внедряют такие технологии во все сферы хозяйствования.

Структура ГИС

Имеет несколько составных элементов.

Аппаратура. Это разнообразные виды компьютерных платформ, от персональных машин до глобальных централизованных серверов.

Программное обеспечение. Здесь присутствуют все нужные инструменты для получения, обработки и визуализации материала. Отдельными составными частями можно обозначить компоненты для:

— введения и манипулирования сведениями;

— управления базой данных (СУБД);

— отображения пространственных запросов;

Информация. Сообщения о географическом местоположении объектов и относящиеся к ним табличные параметры пользователь может собирать самостоятельно или приобретать их у других лиц. Кроме того, ГИС соотносит полученные данные с теми, которые есть в других источниках.

Исполнители. Пользователями сервиса являются как его разработчики, так и разнопрофильные инженеры, которые применяют эти технологии в своей ежедневной трудовой деятельности.

Методы. Исходя из особенностей функционирования каждой конкретной организации, использующей систему, составляется план и правила ее применения. Это определяет результативность работы с ней.

3D-моделирование и визуализация, поддержка внешних приложений, интерфейсов .Net/VBA/ZRX и все возможности стандартной версии

Какие возможны манипуляции в программах

Утилиты выполняют несколько процессов:

Ввод. При этом материал преобразуется в требуемый цифровой формат. Во время оцифровки за основу берутся бумажные карты, которые обрабатываются на сканерных аппаратах. Это актуально на крупных объектах, для маленьких задач можно вводить сведения через дигитайзер.

Манипулирование. Технологии имеют разные способы видоизменения материалов и обозначения определенных частей, необходимых для выполнения непосредственной задачи. Например, они позволяют приводить масштаб с разных элементов к единому значению для дальнейшей общей обработки.

Управление. При значительном объеме информации и большом числе пользователей рационально использовать системы управления базами данных для сбора и структурирования материала. Чаще всего применяют реляционную модель, когда сведения хранятся в таблицах.

Запрос и анализ. Программа позволяет получить ответы на многие примитивные и более детальные вопросы, начиная от личности владельца участка и заканчивая преимущественными видами почв под смешанным объектом. Также есть возможность создавать шаблоны для нахождения по определенному виду запроса. Для анализа используются такие инструменты как оценка близости и исследование наложения.

Визуализация. Это искомый результат большинства пространственных действий. Карты оснащены сопроводительной документацией, объемными изображениями, табличными значениями и графиками, мультимедийными и фотографическими отчетами.

Виды ГИС

Классификация географических информационных систем происходит по принципу охвата территории:

Глобальные (национальные и субконтинентальные) – дают возможность оценить ситуацию в масштабах планеты. Благодаря чему можно спрогнозировать и предотвратить природные и техногенные катаклизмы, оценить размер бедствия, спланировать ликвидацию последствий и организацию гуманитарной помощи. Применяются во всем мире с 1997 года.

Региональные (локальные, субрегиональные, местные) – действуют на муниципальном уровне. Такие технологии отражают многие ключевые сферы: инвестиционные, имущественные, навигационные, обеспечения безопасности населения и другие. Они помогают принимать решения при развитии определенного района, что способствует привлечению к нему капитала и росту его экономики.

Как функционирует система

ГИС хранит фактическую информацию о предметах в виде подборки тематических слоев, объединенных по принципу географического положения. Такой подход обеспечивает решение разноплановых задач по реорганизации местности и проведению мероприятий.

Для нахождения местоположения объекта используются координаты точки, ее адрес, индекс, номер земельного участка и т.п. Эти сведения наносятся на карты после процедуры геокодирования.

Технологии могут работать с растровыми и векторными моделями.

В векторной форме материал кодируется и сохраняется как набор координат. Она больше подходит для стабильных элементов с постоянными свойствами: реками, трубопроводами, полигоны.

Растровая схема включает блоки информации об отдельных составляющих. Она адаптирована для работы с переменными характеристиками, например, типы почв и доступность объектов.

Смежные инновации

ГИС тесно взаимодействует с другими приложениями. Рассмотрим связь и главные отличия со схожими информационными технологиями.

СУБД. Они служат для накопления, хранения и координирования разных материалов, поэтому часто входят в программную поддержку географических систем. В отличие от последних не имеют инструментов для оценки и пространственного изображения данных.

Средства настольного картографирования. В качестве сведений используют карты, но имеют ограниченные возможности для их управления и анализа.

Дистанционное зондирование и GPS. Здесь информация собирается с использованием специальных датчиков: бортовых камер летательных машин, сенсоров глобального позиционирования и прочих. При этом материал собирается в виде картинок с осуществлением их обработки и изучения. Однако из-за отсутствия некоторых инструментов их нельзя считать геоинформационным системами.

САПР. Это программы для составления различных чертежей, планов помещений и архитектурных разработок. Они применяют комплекс элементов с закрепленными параметрами. Многие из них имеют возможность импортировать значения из ГИС.

Среди подобных утилит стоит отметить продукцию компании ZWSOFT:

Spatial Manager — мощная и доступная по цене ГИС, предназначенная для импорта, экспорта и управления геопространственными данными. При выборе версии для использования совместно с ZWCAD/AutoCAD это приложение запускается внутри платформы CAD и позволяет пользователям осуществлять обмен геопространственными данными между чертежом платформы и файлами ГИС, серверами ГИС или хранилищами данных ГИС, подгружать векторные и растровые карты и подложки и управлять атрибутивными данными и таблицами данных.

GEONIUM – аналог GeoniCS. Позволяет автоматизировать проектно-изыскательные работы. При этом создаются чертежи, соответствующие действующим нормативам оформления и стандартам. Содержит шесть модулей, использование которых решает различные инженерные, в том числе и геологические, задачи.

GEODirect – аналог GeoniCS Изыскания. Осуществляет анализ и интерпретацию результатов лабораторных и полевых исследований, выполняет статистическую обработку по заданным параметрам, вычисляет различные нормативные и расчетные показатели,формирует отчетность по стандартам стран СНГ.

ПроГео – утилита для кадастровых инженеров с полным набором инструментов, автоматизирующих подготовку документов. Постоянное обновление позволяет всегда предоставлять актуальную информацию по оформлению бумаг согласно требованиям проверяющих органов.

ZWCAD – система автоматизированного проектирования для архитекторов, инженеров, конструкторов. Имеет новое ядро на базе гибридных технологий, сочетающее понятный интерфейс, поддержку Unicode, возможность создавать трехмерные модели на основе их сечений. Имеет встроенную возможность вставки растровых карт по файлам географической привязки (географической регистрации).

Примеры ГИС для новичков

Программ, созданных для целей такого географического анализа, очень много. Рассмотрим для примера некоторые из них.

Mapinfo

Основными функциональными возможностями является:

применение понятной и удобной обменной схемы для передачи данных другим структурам;

активное окно можно сохранять в разных форматах: bmp, tif, jpg и wmf;

поддержка значительного количества географических проекций и систем координат;

можно вводить материал через дигитайзер.

Используя утилиту можно и делать тематические карты, и строить 3D ландшафты.

DataGraf

Инструмент для пространственной визуализации, моделирования ситуаций, построения синтетических показателей. Оптимален для изучения основ компьютерной картографии в учебных учреждениях.

создавать векторные карты;

привязывать к каждому элементу неограниченное число тематических баз данных;

копировать данные в другой файл через буфер обмена;

вручную изменять характеристики объектов и их местоположения.

QuickMAP

Простое средство для освоения базового уровня. Решает преимущественно иллюстративные задачи. Позволяет создавать оцифрованные карты на основе обычной картинки и в любом графическом формате.

Применение ГИС

Возможности для использования географических технологий очень обширны. Среди областей, где наиболее применимы эти системы, можно выделить:

Землеустройство. Утилиты нужды для составление кадастров, вычисление площадей элементов, разметка границ земельных участков.

Управление размещением объектов. Здесь их применение актуально для построения архитектурного плана, согласование сети промышленных, торговых и других точек специального назначения.

Районное развитие. Инженерные изыскания конкретных мест, решения задач по оптимизации инфраструктуры и привлечению инвесторов в настоящее время невозможны без детального изучения с помощью подобных структур.

Охрана природы. Программы позволяют осуществлять проведение экологического мониторинга, планирование использования ресурсов.

Прогнозирование ЧС. Отслеживание изменений в разных геологических состояниях позволяет предсказать возможность катастроф, разрабатывать меры для их предотвращения и минимизации потерь от них.

Краткие итоги

Мы дали расшифровку понятия ГИС, подробно рассмотрели, что такое геоинформационные системы и где они применяются. В заключении скажем, что это очень перспективное направление, которые активно развивается. Без использования подобных технологий уже невозможно представить работу специалистов многих областей.

Источник: www.zwsoft.ru

Геоинформационные системы: что это за технология и как работает

Геоинформационные системы в наши дни помогают решать ряд важных задач — от определения оптимального маршрута и до анализа проблем экологии и перенаселения. РБК Тренды объясняют, что это за технологии, как они работают и где используются.

Что такое геоинформационные системы

Геоинформационные системы (ГИС, географическая информационная система) — это компьютерные технологии, которые применяют для создания карт и оценки фактически существующих объектов, а также происшествий. Такие системы собирают, хранят и анализируют информацию, а также обеспечивают ее графическую интерпретацию. Подобные инструменты позволяют пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также находить дополнительную информацию об объектах на них.

ГИС начали разрабатывать в 1960-х годах, когда появились компьютеры и пространственный анализ с визуализацией. Первой ГИС считается Канадская географическая информационная система, которая позволила стране запустить программу управления землепользованием. В 1970-е начали появляться ГИС, которые обеспечивали навигацию, вывоз городских отходов и мусора, движение транспорта в чрезвычайных ситуациях. В 1980-е годы ГИС начали применять в коммерческих сферах, так как их стали объединять с базами данных компаний. В настоящее время доступность программных средств позволяет модифицировать эти системы под самые разные задачи.

С помощью ГИС можно сравнивать и противопоставлять много разных типов информации. Система может включать данные о людях, такую как численность населения, доход или уровень образования. Она может также объединять информацию о ландшафте, например о местонахождении ручьев, различных видах растительности и почвах. ГИС может включать данные о местонахождении заводов, ферм и школ, ливневых канализаций, дорог и линий электропередач.

Данные в системах ГИС обычно отображаются на карте. Технология позволяет пользователям искать разные виды данных в определенной географической области. Например, ГИС-карта одного города или района может содержать такую информацию, как средний доход, уровень продаж книг или итоги голосования.

Любой слой данных можно как добавить, так и удалить, что делает обновление таких карт гораздо проще. Человек может указать место или объект на цифровой карте, чтобы найти информацию о нем. Например, пользователь может щелкнуть на значок школы, чтобы узнать, сколько учеников в ней занимается.

Существуют также ГИС-модели. С их помощью исследователи отслеживают изменения с течением времени. Так, они могут использовать спутниковые данные для изучения наступления и отступления льда в полярных регионах, а также оценивать, как объем этого покрова изменился с течением времени.

ГИС-модели позволяют создать покадровые снимки, которые показывают процессы, происходящие на больших площадях и в течение длительных периодов времени. Например, визуализация данных о течениях в океане помогает ученым лучше понять, как тепло перемещается по земному шару. ГИС-системы часто используются для создания трехмерных изображений. Это полезно, например, для геологов, изучающих сейсмические разломы.

Виды ГИС

Географические информационные системы классифицируют по-разному в зависимости от масштабности и функционала, а также других признаков.

По территориальному охвату ГИС бывают:

• глобальными;
• субконтинентальными;
• национальными;
• региональными;
• субрегиональными;
• локальными или местными.

По уровню управления:

• федеральными;
• региональными;
• муниципальными;
• корпоративными.

• полнофункциональными;
• для просмотра данных;
• для ввода и обработки данных;
• специализированными с дополнительными функциями.

По предметной области:

• картографическими;
• геологическими;
• городскими или муниципальными;
• природоохранными,
• туристическими.

Если в ГИС присутствуют возможности цифровой обработки изображений, то такие системы называются интегрированными ГИС (ИГИС). Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС обеспечивают графическое или картографическое воспроизведение данных в любом масштабе с наибольшим разрешением. Пространственно-временные ГИС работают с данными во времени.

Назначение ГИС

В наши дни географические информационные системы применяются широко.

Окружающая среда

Экологи и предприятия используют ГИС для изучения изменений климата, подземных вод и оценки человеческого воздействия на природу. Так, в 2021 году «Росатом» разработал систему «Логос Гидрогеология», с помощью которой можно оценивать воздействие техногенных объектов на подземные воды и грунт как для штатного режима работы предприятий, так и для вероятных аварийных ситуаций. Модель прогнозирует уровень затопления территорий, риски прорыва плотин, подъем или понижение уровня воды от строительства плотин, дамб и каналов.

Военная сфера

ГИС помогает оценивать ситуацию в зоне тактической операции, проводить операции на суше (показывает условия местности, высоты, маршруты, растительный покров, объекты и населенные пункты), в воздухе (передает данные о погоде и видимости пилотам; направляет войска и снабжение) и на море (показывает течения, высоту волн, приливы и погоду). Российская компания КРЭТ в 2021 году представила навигационную систему для беспилотников, которая позволяет дронам летать автономно даже при отсутствии наземных, морских или космических ориентиров. Таким образом, она не требует работы GPS или «Глонасс».

Сельское хозяйство

Фермеры используют ГИС для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Данные поступают из различных источников: метеорологических станций, наземных датчиков, образцов почвы, спутников и беспилотников. В СПбГУ в 2021 году разработали геоинформационную систему для виноделов. Она позволяет оценить пригодность планируемых под посадки земель и соотнести ее с сортами винограда.

Лесное хозяйство

Лесники с помощью ГИС отслеживают вырубку и проводят инвентаризацию лесных насаждений. В 2020 году Минприроды и «Роскосмос» объявили о создании системы цифрового космического мониторинга. Она предназначена для эффективного контроля лесопользования, обращения с отходами и экологического контроля с помощью дистанционного зондирования Земли из космоса.

Бизнес

Геопространственные данные охватывают связанные с конкретным положением данные, такие как демографические характеристики покупателей или информацию о том, где в магазине люди проводят больше всего времени. Информацию можно использовать при выборе места для магазина, определении набора товаров и их выкладки и так далее. Так, группа компаний «МЫ!» развивает сеть гастрономов в формате «у дома», выбирая подходящие локации с помощью инструментов геоанализа ГИС Atlas и Geonet. А банк «Открытие» управляет продажами с помощью решения MLead российской компании-разработчика Marketing Logic. Новая платформа автоматизировала работу выездных сотрудников департамента корпоративных продаж банка: она ставит и контролирует задачи, предлагает оптимальные маршруты встреч, отправляет необходимую информацию клиентам и готовит отчеты.

Общественная безопасность

ГИС позволяют организовать охрану объектов, координировать оборону, реагировать на природные катастрофы, координировать действия правоохранительных органов, органов национальной безопасности и экстренных служб. В 2020 году Google разработала сервис по оповещению о землетрясениях Earthquake Alerts System. Она, по сути, превращает обычный смартфон на Android в мини-сейсмометр. Google получает данные с 700 сейсмометров и заранее предупреждает пользователей о толчках.

Здравоохранение

ГИС помогают выявить проблемы с медобслуживанием в конкретном регионе, а также спрогнозировать распространение эпидемий.

Промышленность

ГИС помогают отслеживать производительность предприятий и работы строек в реальном времени. В настоящее время «Терра Тех» (входит в госкорпорацию «Роскосмос») создает технологию мониторинга с использованием дистанционного зондирования Земли и беспилотников для контроля строительства на БАМе и ТрансСибе.

Федеральная и местная власть

ГИС помогает управлять транспортной инфраструктурой, сельским и лесным хозяйством, горнодобывающей промышленностью, водными ресурсами. Местные органы власти широко применяют ГИС для наблюдения за дорожным движением и условиями, качеством окружающей среды, распространением заболеваний, распределением предприятий коммунального хозяйства, чтобы своевременно реагировать на запросы населения. «Ростелеком» начал внедрять в Анапе геоинформационную платформу РусГИС, которая оцифрует и объединит в единую систему всю информацию о муниципальной собственности, транспорте, пляжных территориях и других социально и экономически значимых объектах. Это поможет оптимизировать издержки на эксплуатацию городской инфраструктуры, принимать эффективные управленческие решения и повысить инвестиционную привлекательность курорта.

Страхование и недвижимость

В данных сферах ГИС позволяют принимать решения о застройке площадей, выполнять их зонирование, а также выстраивать тарифную политику в зависимости от рисков. Росреестр в декабре 2021 года представил сервис «Умный Кадастр», который помогает вовлекать в оборот неиспользуемые объекты недвижимости. А «Росгосстрах» уже внедрил аналитическую геосистему с интерфейсом «умных карт» в помощь страховым агентам. Она отражает актуальную картину по страхованию объектов в масштабе отдельного населенного пункта.

Программы для ГИС

ГИС-приложения включают в себя как аппаратную, так и программную составляющие. Они объединяют различные типы информации, среди которых:

• картографические данные — представлены в виде карты и могут включать такую информацию, как расположение рек, дорог, жилых и нежилых строений;
• аэрофотоснимки и обычные фотографии и видео;
• данные со спутников;
• данные дистанционного зондирования (обычно с применением воздушных шаров и дронов);
• таблицы — могут варьироваться от возраста, дохода и этнической принадлежности людей и до недавних покупок и их предпочтений в Интернете,
• глобальные системы позиционирования (GPS);
• данные из Интернета;
• документы, включая архивные таблицы и каталоги координат;
• данные из других ГИС.

Технология ГИС позволяет накладывать все типы информации, независимо от их источника или исходного формата, поверх друг друга на одной карте. ГИС использует местоположение в качестве ключевой переменной, чтобы связать эти, казалось бы, несвязанные данные.

Ввод информации в ГИС называется сбором данных. Информацию, которая уже находится в цифровой форме, можно просто загрузить в систему. Однако сначала карту необходимо отсканировать или преобразовать в цифровой формат.

Географические информационные системы включают три компонента:

1. Данные: ГИС хранит данные о местоположении в виде слоев информации по разным темам. Каждый набор данных имеет таблицу атрибутов, в которой хранится информация об объекте. Два основных типа формата файлов ГИС — растровый и векторный. Растровый представляет собой сетки из ячеек или пикселей. Он полезен для хранения различных ГИС-данных. Векторный формат выглядит как многоугольник, в котором используются точки (называемые узлами) и линии. Векторные файлы нужны для хранения данных ГИС с четкими границами, такими как городские округа или улицы. В итоге технология позволяет отображать пространственные и линейные зависимости. Пространственные показывают топографию местности (поля, ручьи), а линейные представлены дорогами или коммунальными сетями.
2. Аппаратный компонент, который запускает программное обеспечение ГИС. Это может быть что угодно: мощные серверы, мобильные телефоны или персональные рабочие станции. Как правило, в работе с ГИС нужны два монитора, дополнительное хранилище данных и графические карты высокой четкости.
3. Программное обеспечение. Оно специализируется на пространственном анализе с использованием математики в картах. Такое ПО сочетает в себе географию с современными технологиями для измерения, количественной оценки и анализа. Самыми популярными программами считаются ArcGIS и QGIS.

ГИС-карты возраста жилой застройки в сельских районах США. По часовой стрелке от верхнего левого угла они отображают период до 1860 года, 1860-1879 гг., 1880-е, 1890-е, 1900-е, 1910-е, 1920-е и 1930-е годы. Карты созданы в QGIS (Фото: Christopher Riley / Flickr)

В ГИС информация со всех различных карт и источников должна соответствовать одному масштабу — соотношению между расстоянием на карте и фактическим расстоянием на Земле. При этом разные карты имеют разные проекции. Чтобы перенести изогнутую трехмерную форму на плоскую поверхность, неизбежно требуется растяжение одних частей и сжатие других. Так, на карте мира могут быть показаны либо страны правильного размера, либо их правильные формы, но нельзя отобразить эту информацию одновременно. ГИС берет данные с разных карт мира и объединяет ее, чтобы отобразить в одной общей проекции.

Примеры программ

Mapinfo. С помощью этой программы можно создавать тематические карты, а также строить 3D-ландшафты. Mapinfo включает инструмент оцифровки материала и его обмена с другими организациями. Рабочее окно можно сохранять в разных форматах: bmp, tif, jpg и wmf.

DataGraf. Данный инструмент предназначен для пространственной визуализации и моделирования ситуаций. Программа позволяет создавать векторные карты, привязывать к каждому их элементу неограниченное число данных, копировать эти данные в другой файл и вручную изменять характеристики объектов и их местоположения.

NextGIS. Бесплатный облачный продукт от российских разработчиков. С помощью него можно создавать веб-карты с произвольными настройками и стилями слоев, а также рассматривать и анализировать эти карты. Также можно встраивать карты в веб-сайты.

Работа в ГИС

Геоинформатика считается уже сложившейся отраслью, в которой работают крупные компании с миллиардными оборотами по всему миру, в том числе Яндекс и Google. Как правило, в наши дни во всех крупных компаниях, связанных с пространственной информацией, есть картографический и ГИС-отделы. В отрасли, помимо специалистов, востребованы сотрудники для базовых задач по сбору данных и оцифровке. На такие позиции часто берут студентов-практикантов.

Специалисты по ГИС-технологиям работают в разных направлениях. Выделяют несколько основных специальностей:

• Картографы. Эти специалисты создают цифровые карты.
• Менеджеры баз данных. Они хранят и извлекают информацию из структурированных наборов в пространственные базы данных.
• Программисты. Они пишут код и автоматизируют процессы в ГИС. В таких системах обычно используют языки программирования Python, SQL, C ++, Visual Basic и JavaScript.
• Специалисты по дистанционному зондированию. Они используют программное обеспечение для аэрофотосъемки, спутниковой съемки и дистанционного зондирования.
• Пространственные аналитики. Они обрабатывают, извлекают данные, определяют местоположения и анализируют геоданные.
• Землеустроители — специалисты по топографической съемке, измерениям и межеванию земельных угодий.

За рубежом средняя зарплата в ГИС составляет от $40 000 до $100 000 в год. Картографы обычно зарабатывают меньше всего, а самые большие заработки — у старших инженеров-программистов.

В России зарплаты специалистов сферы ГИС также варьируются. Картограф может претендовать на зарплату от ₽80 тыс., тогда как ведущие разработчики зарабатывают от ₽200 тыс. По направлениям, связанным с ГИС, специалистов обучают все ведущие и региональные российские вузы, в том числе Московский государственный университет геодезии и картографии, МИРЭА — Российский технологический университет, НИУ ВШЭ, Государственный университет по землеустройству и другие. Кроме того, в интернете есть онлайн-курсы по этому направлению.

Источник: trends.rbc.ru