Географические информационные системы, дистанционное ландшафтное моделирование

Знание геоинформационных систем (ГИС), умение их использовать для решения научных и практических задач является необходимой составляющей частью современного спе­циалиста.

ГИС - Географическая Информационная Система

Г - география, т. е. местонахождение предмета исследования (что это и где находимся объект).

И - Информация о том, где находится объект исследования, а также характеристика об объекте.

С - система (это техническое оборудование + программное обеспечение + специалисты).

В последние годы современные методы ландшафтных исследований невозможно представить без компьютерных информационных технологий, среди которых ведущее место за­нимают географические информационные сис­темы (ГИС). Геоинформационные системы - это системы управления базами данных, пред­назначенные для работы с территориально-ориентированной информацией. Тесная взаимосвязь ГИС и наук о Земле показывает, что на современном этапе ГИС-технологии, используемые в различных областях деятельности человека, обеспечива­ют интеграцию между различными профессио­нальными знаниями.

Термин «геоинформационные системы» мо­жет использоваться в двух смыслах. Первый - ГИС как программное средство, программная оболочка, с помощью которой создается и экс­плуатируется некая информационно-справоч­ная или информационно-аналитическая сис­тема или система поддержки принятия решений в какой либо предметной области. В этом слу­чае часто (но не всегда) говорят: «инстру­ментальные ГИС». Аналогом такого толкования ГИС является система управления базами дан­ных (СУБД). Второй возможный смысл - ГИС как те самые информационно-справочные или геоинформационно-картографические системы, которые создаются и функционируют с помо­щью инструментальных ГИС. В этом случае в понятие ГИС входит программные средства, ко­торыми оснащены рабочие места, конкретные структуры данных, сами данные и т.д. В таком смысле ГИС близка понятию базы данных (БД). В последнее время ГИС определяют как ин­формационную систему, осуществляющую сбор, хранение, обработку и отображение про­странственно-распределенной информации.

Среди множества ГИС-пакетов наиболее широко используется ГИС-ARCVIEW, ARCVIEW, MAPINFO, IDRISI, ILWIS и ряд дру­гих. Работа с ГИС чрезвычайно важна в настоящее время для специалиста, работающего на «мировом уровне», т.к. именно данное направление сейчас занимает одно из ве­дущих мест в науке и практике. ГИС используется во многих отраслях геоинформатики, в том числе: управление зем­лями и строительство, районирование, топо­графия, изучение почвенного и растительного покрова, лесное хозяйство, экономико-со­циальный анализ территорий. ГИС позволяет работать с любыми вида­ми информации, имеющей пространственный аспект, т.е. «привязку» к территории. С помо­щью ГИС можно получить в цифровой форме карту, схему, видеоизобра­жение или рисунок, ввести табличные, стати­стические и другие тематические данные. ГИС позволяет работать с целой серией карт, накладывать одну карту на другую и про­водить их сопряженный анализ, создавать «твердые» копии необходимых карт, схем и других графических материалов.

ГИС обладает следующими качествами:

а) возможностью иметь необходимую базу данных на территорию интересующего района, включая все типы имеющейся картографической ин­формации;

б) возможностью постоянного внесения раз­нообразных изменений и коррекций в кар­тографическую информацию;

в) возможностью объединения в единой сис­теме картографической и некартографической информации и различных взаимосвязей между ними;

г) возможностью проведения любых обоб­щений (анализов), отслеживания динамики из­менения различных параметров (или объектов) с формированием необходимых справок, таб­лиц, диаграмм и т.д.;

д) возможностью создания любых требую­щихся карт (занесенных в ГИС в различные слои) с изменением масштаба, детальности изображения и насыщения карт, отображения только указанных пользователем типов объек­тов и информации о них.

Такой подход позволяет реа­лизовать архитектуру полнофункциональной ГИС, включающей все основные компоненты ввода, хранения, поиска и моделиро­вания данных в виде взаимосвязанных подсис­тем.

Основное назначение ГИС - формирование знаний о территориях с размещенными на них объектами и их фактологическими характери­стиками для своевременного получения необ­ходимых пространственно-размещенных дан­ных различными пользователями. Сущность ГИС заключается также в ее возможности мо­делирования и анализа при решении расчетных задач, при подготовке и принятии различных решений.

Все практические решения базируются на системе имеющихся теоретических знаний. С точки зрения географического содер­жания работа с ГИС должна быть всесторонней, предметно-географически охватывать все важ­нейшие компоненты географической оболочки и области географических исследований; обес­печивать решение комплексных задач.

В информационное обеспе­чение ГИС должны быть включены различные карты в цифровой форме, разно­масштабные (и может быть разновременные) аэрокосмические снимки, материалы наземных наблюдений с обязательной координатной при­вязкой, служащие базой данных о районе исследований. Важ­ным элементом ГИС являются аэро­космические снимки, используемые, во-первых, для пространственной привязки собранной ин­формации во время полевых исследований, во-вторых, для создания новых карто­графических слоев в базе данных, в-третьих, для получения разнообразной информации о районе исследования.

Задания в ГИС имеют практическое примене­ние и решают определенный круг задач:

1. Инвентаризационные - изучение текущего состояния природных ландшафтов;

2. Оценочно-диагностические - изучение ин­тенсивности антропогенного воздействия на природу, степени развития неблагоприятных процессов, эколого-географическая оценка территории;

3. Динамические - изучение динамики изме­нения природных компонентов и комплексов;

4. Прогнозные - составление прогноза на ос­нове географического моделирования, выяв­ление тенденций и темпов динамики природно-антропогенных процессов;

5. Планировочные - выработка рекомендаций по рациональному использованию территории и предотвращению опасных природно-антропогенных процессов.

ГИС - особая информационная система, ориентированная на пространственно органи­зованные данные, сочетание компьютерной техники и базы знаний о Земле. Как любая ин­формационная система, ГИС должна иметь весь спектр функциональных возможностей ра­боты с первоначальными данными с целью по­лучения информации, необходимой для ре­шения комплекса задач по управлению и пла­нированию. С другой стороны, ГИС является системой технических средств, программного обеспечения и процедур, предназначенных для сбора пространственных данных, хранения, управления и манипулирования ими, анализа их взаимосвязей, моделирования и ото­бражения. Эта техническая сторона является очень сложной, но необходимой составляющей в работе специалиста.

Можно выделить три основных блока, на ко­торых будет базироваться любая ГИС, неза­висимо от назначения и содержания.

Состав технического обеспечения ГИС

- блок технических средств - аппаратура, включающая электронно-вычислительную машину, устройства ввода вывода информации, другие периферийные устройства, предназначенные для выполнения узконаправленных задач;

- блок программного обеспечения - набор приложений, используемых для ввода информации, моделирования и анализа данных, вывода конечной информации, а также приложения, пред­назначенные для решения ряда технических задач.

- блок данных, используемых программным обеспечением. Эти данные представлены первич­ной информацией, полученной в ходе полевых исследований, а также вторичной информаци­ей, полученной на основе первичной.