Организация связи пространственных и атрибутивных данных

Географическая информационная система или геоинформационная система (ГИС, geographic(al) information system, GIS) – это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, анализ и отображение пространственных и связанных с ними непространственных данных, а также получение на их основе информации и знаний о географическом пространстве. Геоинформационная система хранит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений. Считается, что географические или пространственные данные составляют более половины объема всей циркулирующей информации, используемой предприятиями, занимающимися разными видами деятельности, в которых необходим учет и анализ пространственного размещения объектов. Географическая информационная система в первую очередь ориентирована на обеспечение возможности принятия оптимальных управленческих решений на основе глубокого анализа пространственных данных. [1] ГИС поддерживается аппаратным, программным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечениями. С точки зрения теории информационных систем ГИС – это большой класс информационных систем, позволяющих работать с пространственными данными. В современных географических информационных системах происходит обработка информации в комплексе: начиная сбором и хранением, заканчивая обновлением и представлением. В связи с этим ГИС можно рассматривать с различных ракурсов. Как системы управления ГИС предназначены для обеспечения принятия управленческих решений по оптимальному использованию землями и ресурсами, городским хозяйством, транспортом и торговлей, океанов или другими пространственными объектами. При этом для принятия решений, в числе других, всегда используют значения картографических данных. Ключевыми понятиями в определении геоинформационных систем являются – анализ пространственных данных или пространственный анализ. ГИС помогает ответить на следующие вопросы: – что находится в заданной области? – где находится область, удовлетворяющая заданному набору условий? Современные географические информационные системы расширили использование карт за счет хранения значений графических данных в виде отдельных тематических слоев, а качественных и количественных характеристик объектов в виде баз данных. Такая организация данных при наличии гибких механизмов управления ими, обеспечивает и открывает принципиально новые аналитические возможности. Под данными понимается совокупность фактов и характеристик, известных об объектах, либо результаты измерения этих объектов. Данные – это как строительный элемент в процессе создания информации, поскольку она получается в процессе обработки данных. В геоинформационных системах используются 4 вида данных: • пространственные данные; • атрибутивные данные; • библиотека условных знаков; • метаданные. Пространственные данные содержат известную информацию о пространственном положении объектов и описывают их геометрию. [1] Атрибутивные данные описывают количественные и качественные свойства пространственных объектов. Библиотеки условных знаков содержат наборы стандартных условных знаков, символов и принятых обозначений для отображения пространственных объектов в конкретной предметной области. Метаданные содержат информацию о самих данных, то есть о всех источниках и методах получения данных, конкретных ответственных исполнителях получивших данные и т.п. В рамках данной работы рассмотрим более подробно организацию связи пространственных и атрибутивных данных.

Таким образом, в данной работе рассмотрены понятия географической информационной системы, пространственных и атрибутивных данных, их структура и модели, а также организация их связи. Выяснилось, что пространственные данные в геоинформационных системах представлены описывающими пространственное месторасположение объектов (координаты, элементы графического оформления) и служат для визуализации картины в той или иной модели данных, а атрибутивные данные в географических информационных системах – это данные, описывающие качественные или количественные параметры пространственно соотнесенных объектов. По атрибутам в ГИС можно своевременно и качественно построить картограммы, на которых будет показано пространственное размещение географических объектов по заданному атрибуту. Модели данных ГИС представляют в цифровом виде географические объекты и их взаимосвязи между собой. Логическим описанием выбранных объектов реального мира является модель данных. При построении модели данных описывается процесс отбора и представления этих объектов в компьютере. В течении последних десятилетий в ГИС с разной степенью успеха использовались на практике различные модели данных. Множество моделей (например, растровые модели данных, TIN модели) ориентированы на определенные области применения. Внутри каждой модели данных могут быть варианты, отличающиеся по организации связей между пространственными и атрибутивными характеристиками и по типу взаимодействия с базами данных в рамках информационных систем. Из всего этого следует, что конкретных вариантов набирается очень много, а конкретных реализаций в разных пакетах – еще больше. Говорить какая из них однозначно лучше без анализа конкретной ситуации и поставленной задачи не имеет смысла. Выбор метода организации данных в геоинформационной системе, и, в первую очередь, модели данных для ее реализации, то есть способа цифрового описания пространственных объектов, на порядок важнее, чем выбор программного обеспечения для написания самой информационной системы. Это обусловлено тем, что модель данных напрямую определяет многие функциональные возможности создаваемой географической информационной системы и применимость тех или иных технологий ввода. От модели зависит пространственная точность представления визуальной части информации и возможность получения качественного картографического материала и организации контроля цифровых карт. От способа организации данных в ГИС очень сильно зависит производительность системы, например, при выполнении запроса к базе данных или визуализации на экране монитора для пользователя. Ошибки в выборе модели данных могут сказаться решающим образом на возможности реализации в ГИС необходимых функций и требований, предъявляемые к ней и расширения их списка в будущем, эффективности выполнения проекта с экономической точки зрения. От выбора модели данных напрямую зависит ценность формируемых баз данных географической и атрибутивной информации.

1. Ананьев Ю. С. Геоинформационные системы. Учеб. пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2003. 2. Баранов Ю. Б. [и др.] Геоинформатика: Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. — стр. 204. 3. Берлянт А. М. Геоиконика. М.: изд. Фирма «Астрея», 1996. - 208с. 4. Берлянт А. М. Картография: М.: Аспект Пресс, 2002. - 336с. 5. Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование. – М.: 1997. -64 с. 6. Берлянт А.М. Картография. Толкование основных терминов – М.: ГИС-Ассоциация, 1998. Стр. 91–104. 7. Гурьянова Л. В. Введение в ГИС. Учеб. пособие. – Минск: Изд-во БГУ, 2008. – стр. 135. 8. ДеМерс М. Н. Географические информационные системы. Основы. Пер. с англ. - М.: Дата+, 1999. - 490с. 9. Зейлер М. Моделирование нашего мира (руководство ESRI по проектированию базы геоданных). – М.: МГУ, 2001. – стр. 255. 10. Иванников А. Д. [и др.] Геоинформатика М.: МАКС Пресс, 2001. — стр. 309. 11. Картография с основами топографии: Учеб. пособие для студентов педагогических институтов по специальности “География”. Под ред. Г.Ю.Грюнберга. – М.: Просвещение, 1991. – стр. 368. 12. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. Изд-е 2-е исправленное и дополненное. – М.: ООО “Библион”, 1997. Стр. 160. 13. Королев Ю. К. Общая геоинформатика. ч. I. Теоретическая геоинформатика. М.: Дата+, 1998. Стр. 118 14. Коротаев М.В., Правикова Н.В. Применение геоинформационных систем в геологии: учебное пособие. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ), Геологический факультет. – 2-е изд. – М.: КДУ, 2010. – стр. 172. 15. Кошкарев А.В. Геоинформатика. Толкование основных терминов – М.: ГИС-Ассоциация, 1998. Стр. 81–90. 16. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. М.: Картгеоцентр-Геоиздат, 1993. - 213с. 17. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Справочное пособие. М.: 1997. Стр 197. 18. Марков Н.Г. Базы данных. Уч. пособие. -Томск: Изд. ТПУ, 2001. – стр. 108 19. Самардак А. С. Геоинформационные системы. Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2015. – стр. 145. 20. Свентэк Ю.В. Теоретические и прикладные аспекты современной картографии. – М.: Эдиториал, УРСС, 1997. – стр. 80. 21. Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. – стр.286-288. 22. Шайтура С.В. Геоинформационные системы и методы их создания. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 1997. 253 с. 23. Шаши Ш., Санжей Ч. Основы пространственных баз данных. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004. — 366 с. Интернет-источники 24. Сайт ГИС-Ассоциации, http://gisa.ru/ 25. http://www.geokniga.org 26. Геоинформационные системы, http://www.dataplus.ru/ 27. Академия САПР и ГИС, http://www.cadacademy.ru/ 28. https://studopedia.org/8–187501.html 29. http://3ys.ru/obshchie-metody-i-podkhody-k-sozdaniyu-i-upravleniyu-gis/printsipy-organizatsii-modelej-prostranstvennykh-dannykh.html 30. Нижегородские Географические Информационные Системы и технологии, http://www.gis.nnov.ru/ 31. Информационный сервер объединённого научного совета по проблемам геоинформатики, http://www.scgis.ru/