2гис

ГИС данные¶

Теперь, когда мы знаем что такое ГИС и что такое ГИС-приложение, поговорим о ГИС-данных. Данные это синоним слова информация. Информация, используемая в ГИС, как правило имеет географическую составляющую. Вспомните приводившийся пример о медицинском работнике. Он создал таблицу с заболеваниями, которая выглядит так:

Долгота

Широта

Заболевание

Дата

26.870436 -31.909519

Свинка

13/12/2008

Столбцы с широтой и долготой содержат географические данные. Столбцы с названием болезни и датой содержат не географические данные.

Общей для всех ГИС возможностью является «связывание» информации (не географических данных) с местами (географическими данными). Само собой, ГИС-приложение может хранить разную информацию, которая привязанна к одному и тому же месту, что невозможно при использовании бумажных карт. Например, наш медицинский работник может в своей таблице хранить сведения о возрасте и поле пациентов. Когда ГИС-приложение отображает слой, мы можем выполнить отрисовку на основе информации о поле, или о типе заболевания и т.д. Таким образом, при помощи ГИС-приложения мы можем легко изменять внешний вид карты в зависимости от не географических данных, связанных с местами.

ГИС работают с данными различных видов. Векторные данные хранятся как последовательности пар координат X, Y. Векторные данные используются для отображения точек, линий и площадных объектов (полигонов). На рисунке показаны различные типы векторных данных в ГИС-приложении. В последующих разделах векторные данные рассматриваются подробнее.

Figure Vector Data 1:

Векторные данные используются для отображения точек (например, городов), линий (например, рек) и полигонов (например, административных границ).

Растровые данные хранятся в виде таблицы значений. Вокруг Земли вращается множество различных спутников и снимки, которые они делают являются примером растровых данных, используемых в ГИС. Важным отличием между растровыми и векторными данными является то, что при сильном увеличении растров они становятся «зернистыми» (см. рисунки и ). Эти блоки являются отдельными ячейками таблицы, которая и формирует растр. Мы рассмотрим растровые данные в деталях чуть позже.

Figure Raster Data 1:

Растровые данные это чаще всего спутниковые изображения. Здесь показаны горы Восточно-Капской провинции.

Figure Raster Data 2:

Подключение местных систем координат

В зависимости от версии QGIS  подключение параметров местной системы координат (МСК) производится через следующие форматы:

  • PROJ4 — для версий QGIS 3.8 и ниже;
  • WKT — для версий QGIS 3.9 и выше.

Добавление местных систем координат в QGIS производится через меню «Установки / Пользовательские проекции…». Добавляем пользовательскую систему координат через нажатие на кнопку «+», затем прописываем название проекции в каталоге по строке «Имя». Далее выбираем необходимый формат описания проекции WKT или PROJ4.

Формирование пользовательской системы координат в QGIS версии 3.14

Прописываем параметры проекции в зависимости от выбранного формата и проверяем его на правильность оформления через кнопку «Validate».

Для общего примера возьмем универсальные параметры местных систем координат для MapInfo. Ниже приведен пример строки проекции МСК-12 зоны 1 в формате для прописывания в файле проекций MapInfo:

МСК в формате PROJ4

На основе примера строки проекций для MapInfo в QGIS эта строка будет выглядеть следующим образом (смотрите внимательно некоторые параметры меняются знаки с «-» на «+»):

Структура файла PROJ4

https://youtube.com/watch?v=jW-aAfINj34%3F

МСК в формате WKT

Вот честно не могу сказать с какой версии произошел переход от proj4 к wkt по прописыванию параметров пользовательских проекций. Но тенденция к переходу к описанию проекций или систем координат через wkt-формат прослеживалась давно и рекомендовалась разработчиками данной программы. Покажем пример формирования такого файла в версии QGIS 3.14.

Структура файла WKT

13.5. ОПЕРАТИВНОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Оперативное картографирование – одна из ветвей геоинформационного картографирования, суть его составляют создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабах времени с целью быстрого (своевременного) информирования пользователей и воздействия на ход процесса.
Реальный масштаб времени характеризует скорость создания – использования карт, т.е. темп, обеспечивающий немедленную обработку поступающей информации, ее картографическую визуализацию для оценки, мониторинга и контроля каких-либо процессов и явлений, изменяющихся в том же темпе.
В практических ситуациях оперативное изготовление картографических произведений и доставка их потребителям становятся важным и даже решающим условием выполнения задачи. Оперативные карты предназначены для решения широкого спектра проблем, и прежде всего для предупреждения (сигнализации) о неблагоприятных или опасных процессах, слежения за их развитием, составления рекомендаций и прогнозов, выбора вариантов контроля, стабилизации или изменения хода процесса в самых разных сферах – от экологических ситуаций до политических событий.
Следует различать оперативные карты двух типов: одни рассчитаны на долговременное последующее использование и анализ (например, карты итогов голосования избирателей), а другие – на кратковременное применение для незамедлительной оценки какой-либо ситуации (например, карты стадий созревания сельскохозяйственных посевов).
Исходными данными для оперативного картографирования служат материалы аэрокосмической съемки, непосредственные наблюдения и замеры, статистические данные, результаты опросов, переписей, референдумов, кадастровая информация. А эффективность оперативного картографирования определяется тремя факторами:

  • надежностью автоматической системы, скоростью ввода и обработки данных, удобством доступа к базам данных;
  • хорошей читаемостью самих оперативных карт, простотой их внешнего оформления, что обеспечивает эффективное зрительное восприятие в условиях оперативного анализа ситуаций;
  • оперативностью распространения карт и доставки их потребителям, в том числе с использованием для этого телекоммуникационных сетей.

Оперативное отображение состояния и изменения явлений теснейшим образом связано с автоматизированным изготовлением динамических карт

Они позволяют отразить не только структуру, но и существо явлений и процессов, происходящих в земной коре, атмосфере, гидросфере, биосфере и, что еще более важно, в зонах их контакта и взаимодействия. Динамическое картографирование, кроме того, является самым эффективным средством визуализации результатов мониторинга

Достоинства и недостатки

Используя 2ГИС как навигатор, можно перемещаться по городу пешком, на автомобиле или общественном транспорте. Приложение показывает светофоры, шлагбаумы, обнаруживает «лежачих полицейских». В программе имеется постоянно обновляемая карта пробок. Удобство для поклонников пеших прогулок заключается в обозначении путей между зданиями, отмечаются преграды на пути и пешеходные переходы через проезжую часть.

При помощи программы можно построить подробный маршрут к заданной цели, учитывая подходящий вид транспорта, будь то автобус, метро или личный автомобиль.

Приложение позволяет ориентироваться в городе. Оно может подсказать, где поблизости расположен банкомат или ресторан, а также отмечает, есть ли возможность воспользоваться безналичным расчетом в указанном заведении.

В 2ГИС имеется вкладка «Интересные места». Сюда внесены недавно появившиеся в городе заведения, построены пути для увлекательных прогулок, обозначены знаменитые места для знакомства с городом, что будет очень полезно для туристов.

В приложении имеются планы торговых центров с подробным описанием всех этажей.

С помощью программы можно вызвать такси, заказать столик в ресторане, приобрести билет на киносеанс, записаться к стоматологу.

Присутствует возможность отмечать любимые места, чтобы посетить их моментально и в любое время.

При помощи электронной почты или мессенджера можно поделиться своим местоположением, отметив его на карте.

2020

Совместимость с «Альт 8 СП»

АО КБ «Панорама» и компания «ИВК» обеспечили совместимость семейства российских геоинформационных систем «Панорама» с отечественной защищенной операционной системой «Альт 8 СП» на платформах «Эльбрус» с процессором «Эльбрус-8С». Об этом стало известно 21 октября 2020 года. Подробнее .

ГИС «Оператор» на базе «Эльбрус» для ОС Astra Linux

20 июля 2020 года ГК Astra Linux и конструкторское бюро «Панорама» сообщили о создании линейки программных продуктов для применения в среде ОС Astra Linux Special Edition релиз «Ленинград» на платформе «Эльбрус» с микропроцессором «Эльбрус-8С». В единую экосистему входят ГИС «Оператор» для силовых структур, серверные приложения GIS WebServer SE и Imagery Creator, картографический сервис GIS WebService SE, ГИС «Сервер», сервис для создания и обновления пирамид тайлов Imagery Service, а также Банк данных цифровых карт и ДЗЗ. Комплекс программ КБ «Панорама» позволяет создавать, хранить, обновлять и публиковать пространственные данные с автоматизированным формированием геопокрытий.

Со слов разработчика, ГИС «Оператор» обеспечивает наглядное представление, обработку и анализ разнородных данных для процессов принятия решений. ПО содержит средства создания и редактирования карт оперативной обстановки, позволяет выполнять измерения и расчеты, оверлейные операции, строить 3D-модели, обрабатывать растровые данные. В состав продукта входят средства подготовки графических документов в цифровом и печатном виде, а также инструментарий для работы с базами данных.

Как отметили в Astra Linux, в ГИС реализованы гибкая система классификации пространственных данных, «умные» условные знаки, поддержка открытых международных стандартов OGС, ISO 19100 для обмена информацией и ее отображения. Используется база данных параметров национальных систем координат по коду EPSG. Программа поддерживает международные стандарты отображения и хранения морских и аэронавигационных данных IHO и ICAO. Отображение в ГИС топографических, специальных карт и планов городов отвечает требованиям «Информационного картографического обеспечения ВС РФ» ИКО-2008, а специальные карты оперативной обстановки создаются и отображаются в соответствии с КЭУЗ, «Классификатором электронных условных знаков оперативной обстановки».

Интерфейс ГИС «Оператор»

Согласно заявлению Astra Linux, облачное приложение GIS WebServer SE для построения различных геопорталов доступно с любого компьютера. Решение позволяет автоматизировать публикацию изменяющихся пространственных данных, создавать и редактировать новые слои. Можно совмещать слои с различных сервисов и геопорталов, пересчитывать их координаты, выбирать прозрачность и порядок отображения. Предусмотрены создание тематических карт и картограмм, выполнение геодезических расчетов на местности, отображение 3D-моделей по открытым векторным картам, матрицам высот и снимкам местности без подготовки модели. Также приложение может находить оптимальные маршруты, получая информацию из GIS WebService SE. Обмен данными с сервисом выполняется по спецификации OGC WMTS, OGC WMS и расширенного интерфейса REST API по протоколу HTTP.

Imagery Creator обеспечивает создание и обновление пирамид тайлов в формате PNG или JPEG по пространственным данным, управляемым ГИС «Сервер». Основа для пирамид тайлов — комбинация цифровых векторных карт, космической и аэрофотосъемки, матриц высот, данных с геопорталов и т.д. Их можно публиковать по протоколу OGC WMTS с помощью GIS WebService SE или отображать в ГИС «Оператор».

Банк данных цифровых карт и дистанционного зондирования Земли предназначен для накопления, учета и выдачи карт, данных ДЗЗ, матриц высот, документов и точек планово-высотной основы. Возможности банка включают систематизацию архива ГПИ, коллективный доступ, отображение метаданных через браузер и т.д. Источник информации — сервис GIS WebService SE, для обращения к схемам метаданных и помещения материалов в хранилище используется ГИС «Сервер».

«Линейка продуктов, разработанных совместно ГК Astra Linux и КБ «Панорама» под отечественный процессор «Эльбрус» для ОС Astra Linux это шаг вперед в разработке и практическом применении доверенных аппаратно-программных стеков отечественного производства»,
отметил Роман Мылицын, директор по развитию ГК Astra Linux

Функции

                    Обработка данных инженерно-геодезических изысканий.

                    Векторизация растровых картографических материалов.

                    Построение и анализ карт и схем.

                    Ввод, хранение и выборка дополнительной атрибутивной информации по объектам на карте.

                    Оформление и распечатка топографических карт и схем.

IndorGIS поддерживает большое количество векторных и растровых форматов пространственных данных. Система имеет высокую скорость и широкий набор инструментов для редактирования и анализа данных. Система IndorGIS может быть оборудована большщй коллекцией различных надстроек, а также предусматривает создание пользовательских модулей расширения.

Программное обеспечение

Программное обеспечение – совокупность программных средств, реализующих
функциональные возможностей ГИС, и программных документов, необходимых при их
эксплуатации.

Структурно программное обеспечение ГИС  включает базовые
и прикладные программные средства.
 

Базовые программные средства включают: операционные системы
(ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение и системы управления
базами данных. Операционные системы предназначены для управления ресурсами ЭВМ
и процессами, использующими эти ресурсы. На настоящее время основные
ОС: Windows и  Unix.

Любая ГИС работает с данными двух типов данных — пространственными
и атрибутивными. Для их ведения программное обеспечение должно включить систему
управления базами тех и других данных  (СУБД), а также модули управления
средствами  ввода и вывода данных, систему визуализации данных и модули
для выполнения пространственного анализа.

 Прикладные программные средства предназначены для
решения специализированных задач в конкретной предметной области и реализуются
в виде отдельных приложений и утилит.

Информационное обеспечение

Информационное обеспечение —  совокупность массивов информации, систем кодирования и
классификации информации. Информационное обеспечение составляют реализованные
решения по видам, объемам, размещению и формам организации информации, включая
поиск и оценку источников данных, набор методов ввода данных, проектирование
баз данных, их ведение и метасопровождение.
Особенность хранения пространственных данных в ГИС – их разделение на слои.
Многослойная организация электронной карты, при наличии гибкого механизма
управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество
информации, чем на обычной карте. Данные о пространственном положении
(географические данные) и связанные с ними табличные могут подготавливаться
самим пользователем либо приобретаться. Для такого обмена данными важна
инфраструктура пространственных данных.

Инфраструктура пространственных данных определяется нормативно-правовыми документами, механизмами
организации и интеграции пространственных данных, а также их доступность разным
пользователям. Инфраструктура пространственных данных включает три необходимых
компонента: базовую пространственную информацию, стандартизацию
пространственных данных, базы метаданных и механизм обмена данными.

ГИС в России

Рынок ГИС России

В 2012 году рынок геоинформационных услуг в России сохранил динамику роста, увеличившись на 20%. Такой же показатель отмечался и в 2011 году; тогда в денежном выражении объем отечественного рынка геоинформатики составил 1,2 млрд. долларов США. В 2012 году эта цифра достигла $ 1,5 млрд; из них порядка 15% приходится на собственно разработку, внедрение и сопровождение информационных систем (в том числе, корпоративные ГИС), 40% – на сектор спутниковой навигации, еще 25% составляет сегмент, связанный со сбором, обработкой и генерированием пространственных данных. Оставшиеся 20% включают в себя геодезические/картографические услуги и специализированное оборудование.

Заместитель директора Esri CIS Сергей Щербина рассказал TAdviser, что существует два прогноза развития рынка ГИС в России на 2013 год: позитивный сценарий предполагает рост на 25%, негативный — рост на 15%.

«Разница в 10 процентных пунктов — это возможность государства внедрять ГИС-системы. Желание и понимание необходимости со стороны государства есть, однако все упирается в финансирование», — рассказал TAdviser Щербина. — Если существующие проекты не будут буксовать, а средства выделяться из бюджета, то оправдается позитивный сценарий. Если не оправдается, то возрастающий интерес со стороны коммерческих организаций позволит рынку вырасти примерно на 15%».

ArcGIS

ArcGIS – это система для построения ГИС любого уровня. ArcGIS дает возможность легко создавать данные, карты, глобусы и модели в настольных программных продуктах, затем публиковать их и использовать в настольных приложениях, в веб-браузерах и в поле, через мобильные устройства. Для разработчиков ArcGIS дает все необходимые инструменты для создания собственных приложений.

ArcGIS используются для улучшения рабочих процессов организации и решения разнообразных задач:

  • Управление активами и данными, включая интеграцию различных систем, управление территориями и услугами, управление филиалами и клиентской базой
  • Планирование и анализ, например, прогнозирование и оценка рисков
  • Бизнес-приложения для создания колл-центров/диспетчерских; мониторинга и слежения; сбора данных в поле; обходов, обслуживания и эксплуатации оборудования; маршрутизации
  • Ситуационные центры для поддержи принятия решений и предоставления доступа к информации заказчиков и общественности

ArcGIS – это система для людей, принимающих решения и имеющих дело с точной географической информацией. В ArcGIS удобно работать над совместными проектами. ArcGIS дает возможность быстро создавать данные, карты, глобусы и модели в настольных программных продуктах, затем публиковать их и использовать в настольных приложениях, в веб-браузерах и в поле, через мобильные устройства.

Основные компоненты ГИС

К основным компонентам ГИС
относят
:
техническое, программное, информационное обеспечение. Требования к компонентам ГИС определяются, в первую
очередь, пользователем, перед которым стоит конкретная задача (учет природных
ресурсов, либо управление инфраструктурой города), которая должна быть решена
для определенной территории, отличающейся природными условиями и степенью ее
освоения.

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение – это комплекс аппаратных средств,
применяемых при функционировании ГИС: рабочая станция или персональный
компьютер (ПК), устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и
хранения данных, средства телекоммуникации.

Рабочая станция или ПК
являются ядром любой информационной системы и предназначены для управления
работой ГИС и выполнения процессов обработки данных, основанных на
вычислительных или логических операциях. Современные ГИС способны оперативно
обрабатывать огромные массивы информации и визуализировать результаты.

Ввод данных
реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с
клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные
системы. Пространственные данные могут быть получены электронными
геодезическими приборами, непосредственно с помощью дигитайзера и сканера, либо
по результатам обработки снимков на аналитических фотограмметрических приборах
или цифровых фотограмметрических станциях. 

Устройства для обработки и хранения данных сконцентрированы в системном блоке, включающем в
себя центральный процессор, оперативную память, внешние запоминающие устройства
и пользовательский интерфейс.

Устройства вывода данных должны обеспечивать
наглядное представление результатов, прежде всего на мониторе, а также в виде
графических оригиналов, получаемых на принтере или плоттере (графопостроителе),
кроме того, обязательна реализация экспорта данных во внешние системы.

Задачи, которые решают ГИС

ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняют пять процедур (задач)
с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы
в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт
в компьютерные файлы называется оцифровкой

В современных ГИС этот процесс может
быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно
при выполнении крупных проектов. При сравнительно небольшом объеме работ данные
можно вводить с помощью дигитайзера

Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы,
автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже
переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся
данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей
системы. Например, географическая информация может быть представлена в разных
масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1:100 000, границы округов переписи
населения — в масштабе 1:50 000, а жилые объекты — в масштабе 1:10 000). Для
совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином
масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет
разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных,
нужных для конкретной задачи.

Управление. В небольших проектах географическая информация может
храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте
числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее
применять системы управления базами данных (СУБД), специальные компьютерные
средства для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС
наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся
в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот
простой подход достаточно гибок и широко используется во многих ГИС- и «не ГИС»-приложениях.

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации
вы сможете получать ответы как на простые вопросы (кто владелец данного земельного
участка? на каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? где расположена
данная промзона?), так и на более сложные, требующие дополнительного анализа
(где есть место для строительства нового дома? каков основный тип почв под еловыми
лесами? как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Вопросы
можно задавать простым щелчком мыши на определенном объекте, а также посредством
развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны
для поиска, проигрывать сценарии по типу «что будет, если…». Современные ГИС
имеют множество мощных инструментов для анализа. Среди них наиболее значимы
два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов
относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией.
Он помогает ответить на вопросы следующих типов: сколько домов находится в пределах
100 м от этого водоема? сколько покупателей живет на расстоянии не более 1 км
от данного магазина? какова доля добытой нефти из скважин, находящихся в пределах
10 км от здания управления данного НГДУ? Процесс наложения включает интеграцию
данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция
отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются
физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например,
интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками
земельного налога.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным
результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта —
это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи
географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты
создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие
и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация
самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями,
графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например
мультимедийными.

Задачи ГИС

  • Манипулирование данными (например, масштабирование).
  • Управление данными. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов, а при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными применяются СУБД.
  • Запрос и анализ данных — получение ответов на различные вопросы (например, кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промышленная зона? Где есть места для строительства нового дома? Каков основный тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?).
  • Визуализация данных. Например, представление данных в виде карты или графика.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий