Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. Геоинформационные системы в экономике Анализ геоинформационных систем в экономике

, экономике , обороне .

По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS).

ГИС различаются предметной областью информационного моделирования, к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) Шаблон:Nobr ; среди них особое наименование, как особо широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС (multiscale GIS) основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов (multiple representation, multiscale representation), обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС (spatio-temporal GIS) оперируют пространственно-временными данными. Реализация геоинформационных проектов (GIS project), создание ГИС в широком смысле слова, включает этапы: предпроектных исследований (feasibility study), в том числе изучение требований пользователя (user requirements) и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС, технико-экономическое обоснование, оценку соотношения «затраты/прибыль» (costs/benefits); системное проектирование ГИС (GIS designing), включая стадию пилот-проекта (pilot-project), разработку ГИС (GIS development); её тестирование на небольшом территориальном фрагменте, или тестовом участке (test area), прототипирование, или создание опытного образца, или прототипа (prototype); внедрение ГИС (GIS implementation); эксплуатацию и использование. Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой .

Задачи ГИС

• Ввод данных. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат (оцифрованы). В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, либо, при небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью дигитайзера .
• 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.

Возможности ГИС

ГИС включают в себя возможности СУБД , редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне. ГИС позволяют решать широкий спектр задач - будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.

ГИС-система позволяет:

• определить какие объекты располагаются на заданной территории;
• определить местоположение объекта (пространственный анализ);
• дать анализ плотности распределения по территории како-то явления(например плотность расселения);
• определить временные изменения на определенной площади);
• смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).

Классификация ГИС

По территориальному охвату:

• глобальные ГИС;
• субконтинентальные ГИС;
• национальные ГИС;
• региональные ГИС;
• субрегиональные ГИС;
• локальные или местные ГИС.

По уровню управления:

• федеральные ГИС;
• региональные ГИС;
• муниципальные ГИС;
• корпоративные ГИС.

По функциональности:

• полнофункциональные;
• ГИС для просмотра данных;
• ГИС для ввода и обработки данных;
• специализированные ГИС.

По предметной области:

• картографические;
• геологические;
• городские или муниципальные ГИС;
• природоохранные ГИС и т. п.

Если помимо функциональных возможностей ГИС в системе присутствуют возможности цифровой обработки изображений, то такие системы называются интегрированными ГИС (ИГИС). Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов, обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС оперируют пространственно-временными данными.

Области применения ГИС

• Управление земельными ресурсами, земельные кадастры. Для решения проблем, имеющих пространственную привязку и начали создавать ГИС. Типичные задачи - составление кадастров, классификационных карт, определение площадей участков и границ между ними и т. д.
• Инвентаризация, учет, планирование размещения объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими. Например, нефтегазодобывающие компании или компании, управляющие энергетической сетью, системой бензоколонок, магазинов и т. п.
• Проектирование, инженерные изыскания, планировка в строительстве, архитектуре. Такие ГИС позволяют решать полный комплекс задач по развитию территории, оптимизации инфраструктуры строящегося района, требующегося количества техники, сил и средств.
• Тематическое картографирование.
• Управление наземным, воздушным и водным транспортом. ГИС позволяет решать задачи управления движущимися объектами при условии выполнения заданной системы отношений между ними и неподвижными объектами. В любой момент можно узнать, где находится транспортное средство, рассчитать загрузку, оптимальную траекторию движения, время прибытия и т. п.
• Управление природными ресурсами, природоохранная деятельность и экология. ГИС помогает определить текущее состояние и запасы наблюдаемых ресурсов, моделирует процессы в природной среде, осуществляет экологический мониторинг местности.
• Геология, минерально-сырьевые ресурсы, горнодобывающая промышленность. ГИС осуществляет расчеты запасов полезных ископаемых по результатам проб (разведочное бурение, пробные шурфы) при известной модели процесса образования месторождения.
• Чрезвычайные ситуации. С помощью ГИС производится прогнозирование чрезвычайных ситуаций (пожаров, наводнений, землетрясений, селей, ураганов), расчет степени потенциальной опасности и принятие решений об оказании помощи, расчет требуемого количества сил и средств для ликвидации чрезвычайных ситуаций, расчет оптимальных маршрутов движения к месту бедствия, оценка нанесенного ущерба.
• Военное дело. Решение широкого круга специфических задач, связанных с расчетом зон видимости, оптимальных маршрутов движения по пересеченной местности с учетом противодействия и т. п.
• Сельское хозяйство. Прогнозирование урожайности и увеличения производства сельскохозяйственной продукции, оптимизация ее транспортировки и сбыта.

Сельское хозяйство

Перед началом каждого сельскохозяйственного сезона фермеры должны принять 50 важнейших решений: что выращивать, когда сеять, использовать ли удобрения и т. д. Любое из них может отразиться на урожайности и на конечном результате. Прежде фермеры принимали такие решения, основываясь на прошлом опыте, традиции или даже разговорах с соседями и другими знакомыми. Сегодня сельское хозяйство порождает больше данных с географической привязкой, чем большинство других отраслей. Данные поступают из различных источников: телеметрии машин, метеорологических станций, наземных датчиков, образцов почвы, наземного наблюдения, спутников и беспилотников. С помощью ГИС сельскохозяйственные компании могут собирать, обрабатывать и анализировать данные для максимизации ресурсов, мониторинга сохранности урожая и повышения урожайности .

Перевозки и логистика

Перемещение людей и вещей часто сопряжено с огромными логистическими трудностями. Представьте себе больницу, которая хочет предоставить своим пациентам в определенное время лучший и самый быстрый маршрут до дома, или орган местного самоуправления, который хочет организовать оптимальные маршруты автобусов и скоростных трамваев, или производителя, который хочет как можно эффективнее и экономичнее доставлять свои продукты, или нефтяную компанию, которая планирует прокладку трубопроводов. В каждом из этих случаев для принятия бизнес-решений на основе полной информации необходим анализ данных о местополождении.

Энергетика

В разведке запасов энергоносителей для определения экономической целесообразности добычи в той или иной местности используются спутниковые фотографии, геологические карты поверхности земли и дистанционное зондирование пластов. Энергетические компании используют огромный объем географических данных, поскольку промышленные сенсоры сейчас устанавливаются везде: лазерные сенсоры на самолетах, датчики на поверхности земли при бурении скважин, мониторы трубопроводов и т. д. Картографирование и пространственный анализ дают необходимые знания для принятия решений с соблюдением требований регуляторов о выборе площадок и локализации ресурсов.

Розничная торговля

В связи с тем, что потребители все шире используют смартфоны и носимые устройства, традиционные продавцы могут использовать геопространственную технологию для получения более полной картины поведения покупателей в прошлом и настоящем. Потому что геопространственные данные не сводятся к определению местоположения, а охватывают связанные с этим положением данные, такие как демографические характеристики покупателей или информацию о том, где в магазине люди проводят больше всего времени. Все эти данные можно использовать при выборе места для магазина, определении набора товаров и их размещении и т. д.

Оборона и разведка

Геопространственная технология изменила военные и разведывательные операции в любой части мира, где размещены воинские контингенты. Командование, аналитики и другие специалисты нуждаются в точных данных ГИС для решения своих задач. ГИС помогает оценивать ситуацию (создает полное визуальное представление тактической информации), 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, дает целеуказание) и на море (показывает течения, высоту волн, приливы и погоду).

Федеральное правительство

Своевременная и точная геопространственная разведка имеет важнейшее значение для принятия решений федеральными агентствами, которые отвечают за охрану и безопасность, инфраструктуру, управление ресурсами и качество жизни. ГИС позволяет организовать охрану и безопасность с операционной поддержкой, координировать оборону, реагирование на природные катастрофы, действия правоохранительных органов, органов национальной безопасности и экстренных служб. Что касается инфраструктуры, то ГИС помогает управлять ресурсами и активами, предназначенными для автомагистралей, портов, общественного транспорта и аэропортов. Федеральные агентства также используют ГИС для лучшего понимания актуальных и исторических данных, необходимых для управления сельским и лесным хозяйством, горнодобывающей промышленностью, водными и другими природными ресурсами.

Местные органы власти

Местные органы ежедневно принимают решения, напрямую затрагивающие жителей и приезжих. Начиная с ремонта дорог и коммунальных услуг и заканчивая оценкой стоимости земли и развитием территорий - везде картографические приложения применяются для анализа и интерпретации данных ГИС. Кроме того, население и ландшафт городов и поселков может сильно измениться за сравнительно короткое время. Чтобы адаптироваться к этим изменениям и обеспечить людям тот уровень обслуживания, которого они ожидают, местные органы власти широко применяют современную технологию ГИС для наблюдения за дорожным движением и дорожными условиями, качеством окружающей среды, распространением заболеваний, распределением предприятий коммунального хозяйства (например, электро- и водоснабжения и канализации), для управления парками и другими общественными участками земли, а также для выдачи разрешений на создание кемпингов, на охоту, рыбалку и т. д.

Структура ГИС

ГИС-система включает в себя пять ключевых составляющих:

• аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров;
• программное обеспечение. Cодержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. К таким программным продуктам относятся: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации;
• данные. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД , применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных;
• исполнители. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники, которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы;
• методы.

История ГИС

Пионерский период (поздние 1950е - ранние 1970е гг.)

Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.

• Появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах.
• Появление цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х.
• Создание программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров.
• Создание формальных методов пространственного анализа.
• Создание программных средств управления базами данных.

Период государственных инициатив (нач. 1970е - нач. 1980е гг.)

Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:

• Автоматизированные системы навигации.
• Системы вывоза городских отходов и мусора.
• Движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т. д.

Период коммерческого развития (ранние 1980е - настоящее время)

Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.

Пользовательский период (поздние 1980е - настоящее время)

Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Структура ГИС

1. Данные (пространственные данные):
   • позиционные (географические): местоположение объекта на земной поверхности.
   • непозиционные (атрибутивные): описательные.
2. Аппаратное обеспечение (ЭВМ, сети, накопители, сканер, дигитайзеры и т. д.).
3. Программное обеспечение (ПО).
4. Технологии (методы, порядок действий и т. д.).

1. ВВЕДЕНИЕ В ГИС 1. 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 1. 2. ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ ГИС 1. 3. ЧТО ГИС МОГУТ СДЕЛАТЬ ДЛЯ ЭКОНОМИСТОВ? 1. 4. ПРЕДШЕСТВЕННИКИ ГИС 1. 5. ЯДРО ГИС

Географическая Информационная Система (ГИС) – - это Автоматизированная Информационная Система (АИС), предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация (цифровые карты)

ГИС-технологии: - это совокупность методов и приемов практического использования достижений геоинформатики для манипулирования пространственными данными, их представления и анализа

ЭЛЕМЕНТЫ КАРТОГРАФИИ Номенклатура – способ обозначения (идентификации) листов (фрагментов) географической карты l Основные картографические проекции: Проекция Гаусса-Крюгера (СНГ) Проекция Меркатора, UTM (распространена на Западе) Топология – набор правил целостности и программных инструментов, определяющих поведение пространственно связанных географических объектов и классов объектов l

Особенности организации данных в ГИС Пространственная графическая информация (точечные, линейные и полигональные или площадные объекты) l Тематическая (атрибутивная) информация, характеризующая пространственные объекты l Послойная организация данных (тематические слои, временные срезы и уровни по вертикали) l Растровое и векторное представление данных (преимущества векторного представления: занимает меньше места в памяти ЭВМ, обладает свойством масштабируемости) l

1. 2. ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ ГИС Земля и недвижимость Территориальное управление и муниципальные ГИС Природопользование Инженерные коммуникации и сети Изыскания, проектирование, строительство Навигация, связь, транспорт Образование Геодезия Картография, ГИС Дистанционное зондирование Земли Оборона, правопорядок, чрезвычайные ситуации, защита данных Технологии Здравоохранение Демография и статистика

1. 3. ЧТО ГИС МОГУТ СДЕЛАТЬ ДЛЯ ЭКОНОМИСТОВ? Делать пространственные запросы и проводить анализ Улучшить интеграцию внутри организации Принимать более обоснованные решения Предоставлять разнообразную информацию по запросам органов планирования Создавать разноплановые электронные карты

ПРИМЕНЕНИЕ ГИС В ЭКОНОМИКЕ Анализ и отслеживание текущего состояния Планирование деловой активности Оптимизация по разным критериям выбора Поддержка принятия решений Выбор наиболее безопасных маршрутов Анализ риска материальных вложений Демографические исследования Определение привязанного к территории спроса на продукцию Геокодирование ГИС и пространственный анализ данных Географическая привязка БД по земельным кадастрам, недвижимости … Оценка экономического риска и ущерба ЧС Прогноз экономической эффективности для отраслей народного хозяйства Мобильные ГИС ГИС и логистика (процессы товародвижения) ГИС в туристском бизнесе и др.

ГИС и банковские услуги оптимальное расположение филиалов инкассация эффективное оперирование ресурсами ГИС и образование ГИС учебного учреждения Дистанционные методы обучения Экономическая геоинформатика

Муниципальные ГИС l l l l Планирование развития Управление ресурсами Социально-экономическая деятельность ГИС В ТУРБИЗНЕСЕ Поиск тура (вид и место отдыха, заказ билетов, визы, экскурсии …) Турфирмы Маршруты путешествий (Европа, Азия, Африка, …) ГИС-сервис (погода в мире, валюта мира …)

ПРИЛОЖЕНИЯ ГИС В СФЕРЕ БИЗНЕСА ГИС для демографического анализа ГИС для связи с клиентами и партнерами ГИС для доставки товаров и маршрутизации ГИС для выбора и анализа местоположений ГИС для маркетингового анализа и планирования Предоставление услуг через Интернет (Web-картирование) Данные для ГИС Программное ГИС-обеспечение для деловых людей: Arc. View Gis с дополнительными модулями - Arc. View Business Analyst; Business Map PRO; Atlas Gis; Arc. Logistics Route

1. 4. ПРЕДШЕСТВЕННИКИ ГИС l Цифровая картография l Геосъемка l СУБД l САПР l Дистанционное Зондирование Земли l Фотограмметрия (методы обработки аэрокосмических изображений)

1. 5. ЯДРО ГИС ВКЛЮЧАЕТ: l l l Средства ввода данных в машинную среду Программно-технологические средства преобразования систем координат и трансформации картографических проекций Средства хранения и манипулирования позиционными (метрическими и топологическими) и непозиционными (тематическими, семантическими) атрибутами в БД с помощью СУБД Растрово-векторные операции Измерительные операции, включая вычисление длин отрезков, вычисление площадей, периметров и т. п.

ЯДРО ГИС ВКЛЮЧАЕТ: (продолжение) Полигональные операции (наложение полигонов, определение принадлежности точки полигону, линии полигону…) l Аналитические и моделирующие операции (поиск ближайшего соседа, выбор оптимального маршрута, анализ сетей, построение буферных зон) l Анализ поверхностей (создание и обработка ЦМР, вычисление углов наклона и экспозиций склонов, определение зон видимости …) l

ЯДРО ГИС ВКЛЮЧАЕТ: (окончание) Вывод данных и документирование результатов с использованием различных устройств l Картографическая графика монохромного и цветного воспроизведения карт (выбор и изменение палитры цветовых заливок, штриховок, редактирование легенды карты) l Цифровая обработка дистанционных изображений (фильтрация, сводка листов, привязка к географической основе, тематическая классификация изображений) l

Учебное пособие посвящено основам геоинформационных систем и технологий (ГИС-технологий). Рассмотрена история возникновения и развития ГИС-технологий, области применения, классификация и рынок ГИС, вопросы их использования для решения различных прикладных задач, связанных с управлением и бизнесом. Показана функциональная организация программного обеспечения инструментальных ГИС-платформ. В обзоре технологий ввода и обработки пространственной информации изложены наиболее важные источники данных, такие как: существующие карты, данные дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), данные систем глобального позиционирования (GPS), данные в обменных форматах других систем. Приведены распространенные обменные форматы пространственных данных. Рассмотрена структурная организация ГИС на основе тематических слоев, карт и проектов, а также модели данных, положенные в основу ГИС-технологий. Рассмотрена математическая основа карты: популярные географические системы координат и их проекции на плоскость, включая проекцию Гаусса-Крюгера и UTM. Показан круг задач пространственного анализа, методы работы с данными: SQL-запросы, тематическое картографирование, диаграммы, диалоговые формы и макросы (на примере ГИС GeoGraph). Пособие предназначено для студентов старших курсов бакалавриата, студентов магистратуры или аспирантов экономических вузов; оно может быть также полезно преподавателям высших учебных заведений, желающим познакомиться с основами геоинформационных технологий и применять их в своей деятельности.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.

Научно-учебная лаборатория количественного анализа и моделирования экономики В.Е.Турлапов ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭКОНОМИКЕ Учебно-методическое пособие Нижний Новгород НФ ГУ-ВШЭ 2007 УДК 332.1 ББК 65.04 Т 61 Турлапов В.Е. Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. – Нижний Новгород: НФ ГУ-ВШЭ, 2007. – 118 с. Учебное пособие посвящено основам геоинформационных систем и технологий (ГИС- технологий). Рассмотрена история возникновения и развития ГИС-технологий, области применения, классификация и рынок ГИС, вопросы их использования для решения различных прикладных задач, связанных с управлением и бизнесом. Показана функциональная организация программного обеспечения инструментальных ГИС-платформ. В обзоре технологий ввода и обработки пространственной информации изложены наиболее важные источники данных, такие как: существующие карты, данные дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), данные систем глобального позиционирования (GPS), данные в обменных форматах других систем. Приведены распространенные обменные форматы пространственных данных. Рассмотрена структурная организация ГИС на основе тематических слоев, карт и проектов, а также модели данных, положенные в основу ГИС- технологий. Рассмотрена математическая основа карты: популярные географические системы координат и их проекции на плоскость, включая проекцию Гаусса-Крюгера и UTM. Показан круг задач пространственного анализа, методы работы с данными: SQL-запросы, тематическое картографирование, диаграммы, диалоговые формы и макросы (на примере ГИС GeoGraph). Пособие предназначено для студентов старших курсов бакалавриата, студентов магистратуры или аспирантов экономических вузов; оно может быть также полезно преподавателям высших учебных заведений, желающим познакомиться с основами геоинформационных технологий и применять их в своей деятельности. УДК 332.1 ББК 65.04 © В.Е. Турлапов, 2007 © НФ ГУ-ВШЭ, 2007 2 Содержание 1.Появление и развитие ГИС-технологий.......................................................................5 1.1. История появления ГИС..............................................................................................5 1.2. Сферы применения и примеры применения ГИС-технологий...............................7 1.3. Общие функциональные компоненты ГИС............................................................11 1.4.Программное обеспечение современных ГИС-платформ......................................13 2.Рынок геоинформатики России: состояние, проблемы, перспективы................15 2.1.Состояние рынка геоинформатики РФ в 2006 .........................................................15 2.2. Основные тенденции и проблемы развития рынка................................................21 3.Принципы организации ГИС.......................................................................................23 3.1. Слой, карта и проект, как основа организация информации в ГИС.....................23 3.2.Пространственные объекты слоев и их модели.......................................................25 3.2.1.Векторные модели............................................................................................................ 26 3.2.2.Векторные топологические модели................................................................................ 27 3.2.3.Растровые модели............................................................................................................. 29 3.2.4.Модели TIN....................................................................................................................... 31 3.3. Задачи пространственного анализа, решаемые современными ГИС...................31 4.Математическая основа карты....................................................................................33 4.1. Карта, ее значение и информационная сложность.................................................33 4.2. Понятие о картографических проекциях. Классификация проекций по искажениям и способам проецирования.........................................................................34 4.2.1.Проецирование эллипсоида на плоскость и связанные с ним искажения.................. 35 Соотношения между искажениями и распределение искажений на карте......................... 37 4.2.2.Классификация проекций по виду меридианов и параллелей нормальной сетки..... 37 4.3. Выбор системы координат........................................................................................41 4.3.1.Географическая система координат............................................................................... 41 4.3.2.Распространенные географические системы координат и картографические проекции..................................................................................................................................... 42 4.3.3.Сравнение проекции Гаусса-Крюгера с UTM ............................................................... 45 4.4. Разграфка и номенклатура топографических карт.................................................47 5. Преобразования систем координат для слоев и карт.............................................49 5.1.Преобразования плоскости......................................................................................52 5.1.1.Сдвиг и поворот по двум точкам.................................................................................... 52 5.1.2.Аффинное преобразование........................................................................................... 53 5.1.3.Проективное преобразование.......................................................................................... 53 5.1.4.Квадратичное преобразование........................................................................................ 54 5.1.5.Преобразование полиномами 5-й степени..................................................................... 54 5.1.6. Локально-аффинное преобразование............................................................................ 55 5.2. Преобразование картографических проекций....................................................55 6.Источники и средства ввода/вывода пространственной информации................58 6.1. Данные дистанционного зондирования (ДДЗ)........................................................59 6.2.Данные GPS-приемников...........................................................................................59 6.2.1.Принцип работы GPS-приемников................................................................................. 59 6.2.2.Протокол NMEA для обмена данными GPS.................................................................. 63 6.2.3.Использование устройств GPS в ГИС............................................................................ 66 6.3.Форматы исходных данных в ГИС GeoGraph.......................................................68 3 7.Создание проекта и базы геоданных. Запросы, тематические карты, формы, диаграммы, макросы.........................................................................................................71 7.1.Проект и база геоданных............................................................................................71 7.2.Формирование базы данных слоя..............................................................................77 7.2.1.Таблицы............................................................................................................................. 77 7.2.2.Запросы.............................................................................................................................. 80 7.2.3.Темы. Тематическое картографирование...................................................................... 80 7.2.4.Формы................................................................................................................................ 81 7.2.4. Макросы........................................................................................................................... 83 7.2.5. Диаграммы....................................................................................................................... 85 8. Средства работы с базами данных..............................................................................87 8.1.ЗАПРОСЫ как реализация отношения "пространственный объект - атрибуты объекта"..............................................................................................................................87 8.2. QBE-ЗАПРОСЫ.........................................................................................................89 8.2.SQL-ЗАПРОСЫ...........................................................................................................98 8.3.Примеры задач пространственного анализа...........................................................104 8.3.1.Построение буферных зон........................................................................................... 104 8.3.2.Логический оверлей слоев............................................................................................. 107 9. Форматы обмена данными в ГИС............................................................................109 9.1. Обменный формат VEC (ГИС IDRISI) ..................................................................109 9.2. Обменный формат MOSS (Map Overlay and Statistic System) .............................109 9.3. Обменный формат GEN (ARC/INFO GENERATE FORMAT – ГИС ARCI/NFO) ...........................................................................................................................................110 9.4. Обменный формат MIF (MapInfo Interchange Format – ГИС MAPINFO) ..........111 Вопросы для самоконтроля............................................................................................115 Литература.........................................................................................................................116 4 1.Появление и развитие ГИС-технологий 1.1. История появления ГИС Аббревиатура ГИС расшифровывается буквально как географическая информационная система или геоинформационная система. Можно рассматривать ГИС как набор аппаратных и программных инструментов, используемых для ввода, хранения, манипулирования, анализа и отображения пространственной (первоначально географической) информации. Термин геоинформационная стал сегодня обозначать уже нечто большее, чем его развернутый вариант. Почему, – нам станет понятно далее. Первой ГИС принято считать систему, созданную в 1962 году в Канаде Аланом Томлинсоном, которая так и называлась Канадская Географическая Информационная Система. Первые ГИС представляли собой целые комнаты, занятые вычислительной аппаратурой и множеством полок, заполненных перфокартами с пространственной и описательной информацией об объектах (координатами). Из-за высокой стоимости такие ГИС были немногочисленны и доступны только крупным государственным организациям, а также организациям, управляющим эксплуатацией природных ресурсов. Развитие ГИС в современном их понимании и роли как технологии, несомненно, связано с бурным развитием информационных технологий в целом и, в первую очередь, с развитием аппаратной базы. Три источника рождения ГИС-технологий. ГИС-технологии предназначены для работы с любыми данными, имеющими пространственно-временную привязку, что обусловило их быстрое распространение и широкое использование во многих отраслях науки и техники, и прежде всего, в областях связанных с применением карт и планов. Значение карты трудно переоценить в различных сферах деятельности человека и общества в целом. Цифровая геодезия и цифровая картография (Automated Mapping, AM) стали естественным продолжением традиционных наук и первым из трех источников ГИС-технологий. Они научились хорошо описывать, структурировать, хранить и обрабатывать пространственную геодезическую и картографическую информацию, решать задачи картографической алгебры. Вторым источником стало развитие систем управления базами данных (СУБД), обеспечившее рациональные методы хранения всех видов информации и реальное время доступа к данным даже при условии их распределенного хранения, а иногда благодаря ему. Обычные (непространственные) данные, как-либо связанные с пространственными данными, называются в ГИС атрибутивной информацией. Уже эти два компонента имеют мощный потенциал, позволивший эффективно развиваться цифровой картографии и автоматизации управления инженерными сетями и коммуникациями (Facilities Management, FM). Пространственная информация FM-систем, во многом 5 строилась на информации о проектах инженерных сетей, построенных в системах автоматизированного проектирования (CAD). В конце 80-х в США появились первые природоохранные ГИС. В это время Wilderness Society и Sierra Biodiversity Institute провели первое картирование старовозрастных лесов с использованием ГИС- технологий, аэро- и космической съемки. В начале 90-х, Служба Рыбы и Дичи США (U.S. Fish and Wildlife Service) начала проект анализа системы охраняемых природных территорий с применением ГИС (GAP-анализ), ее соответствия разнообразию экосистем по всем штатам США. Однако, и эти ГИС все еще требовали довольно дорогих программных и аппаратных средств (высокопроизводительных рабочих станций), и не выходили на уровень массовых технологий. Сделать третий последний шаг для выхода на уровень массовой технологии позволило развитие вычислительных и сетевых возможностей массового персонального компьютера до уровня возможностей рабочей станции. Первые общедоступные, полнофункциональные ГИС, способные работать на персональных компьютерах, появились в 1994 (ArcView 2.0). С этого времени и началось бурное развитие ГИС как массовой технологии. ГИС-технологии широко шагнули в жизнь и различные массовые задачи: управления; торговли, транспорта и складского хозяйства; сельского хозяйства; экологии и природопользования; здравоохранения; туризма; строительства; оптимального инвестирования и т.д. Основу привлекательности ГИС-технологий составляют: наглядность пространственного представления результатов анализа баз данных; мощные возможности интергации данных, в том числе, возможности совместного исследования факторов атрибутивной информации, которые имеют пространственное пересечение; возможности изменения пространственной информации по результатам совместного анализа баз атрибутивных и пространственных данных. Если же говорить о началах цифровой картографии, то первая в мире цифровая модель местности (ЦММ, DTM – Digital Terrain Model) была создана в 1957 профессором Массачусетского технологического института Миллером. Она представляла собой цифровую модель рельефа и предназначалась для проектирования автодорог. В дальнейшем ЦММ стали применяться в других областях. Картографы и геодезисты осознали, что они могут служить основой автоматизации картографирования . В СССР первые попытки создания ЦММ были предприняты в 1960-х годах. Но уже в начале 70-х и в 84 были запущены спутники, обеспечившие глобальное покрытие земного шара стерео съемкой для создания карт масштаба 1:50000 непревзойденного качества. 6 По мере того, как мы входим во второе десятилетие информационной революции в ГИС, одно из самых простых требований пользователей к пространственным данным - получение высококачественных трехмерных данных – все еще остается наиболее сложной проблемой. Людям, занимающимся трехмерным моделированием и разработкой программного обеспечения для имитации движения объектов в пространстве, необходимы цифровые модели рельефа и местности (ЦМР и ЦММ), все большее число специалистов рассматривают вариант перехода от двухмерных к трехмерным геоинформационным системам . 1.2. Сферы применения и примеры применения ГИС-технологий Сфера применения ГИС-технологий распространяется на решение задач, в которых используется картографическая и пространственная информация. На сегодняшний день вполне сложились следующие сферы применения: 1. картография и инженерная геодезия (создание и обновление карт и планов); 2. управление инженерными сетями и коммуникациями; 3. управление охраной (экология) и разработкой природных ресурсов; 4. управление предприятиями и бизнесом (в том числе, транспортом и грузоперевозками, территориально-экономический анализ и т.д.); 5. управление территориями (в том числе землепользованием, собственностью); 6. пространственная навигация; 7. информационная коммуникация в социуме. Первая сфера применения обслуживает как собственные нужды, так и дает пространственную основу для всех остальных сфер. Пространственная навигация и информационная коммуникация являются сферами доступными сегодня практически любому желающему, остальные сферы обслуживают управление. Навигация и информационная коммуникация в социуме. Использование ГИС-web-сервисов подобных сайту Google (www.maps.google.com) Рис.1.1. Измерение в Google длины пути по улицам на карте Н.Новгорода. 7 Рис.1.2. Центр Н.Новгорода в виде спутникового снимка в системе Google Earth Рис.1.3. Участок города с точными координатами его топопривязки в Google Earth Управление бизнесом. Западные коммерческие фирмы используют ГИС для выбора места расположения новых супермаркетов: расположение склада и зона обслуживания определяются путем моделирования доставки и влияния конкурирующих складов. ГИС используют также и для управления поставками. 8 Управление территориями. Задачи управления окружным, областным или муниципальным хозяйст- вом – одна из крупнейших областей приложений ГИС. В любой сфере деятельно- сти администрации (обсле- дование земель, управление землепользованием, замена технологии делопроизвод- ства, управление ресурсами, учёт состояния собственно- Рис.1.5. Пример анализа динамики доходов с сти и недвижимости, доро- применением отрицательного и положительного цветового диапазона (ГИС MapInfo) жных магистралей) приме- нимы ГИС-технологии. Они используются на командных пунктах управления центров мониторинга и МЧС. ГИС – сегодня неотъемлемый компонент любой муниципальной или региональной информационной системы управления. Для охраны окружающей среды в субъектах федерации были созданы специальные центры экологической безопа- сности (ЦЭБ), оснащенные современными ГИС-технологиями. ГИС этих служб использовали цифровые карты, созданные аэрогеодезическими предприятиями Роскарто- графии, а иногда сами готовили такие карты на основе имеющихся бумажных. Особенно эффективен в экологических Рис.1.6. ГИС (на базе GeoGraph) центра экологической безопасности ГИС аппарат построения буферных зон и задач Нижегородской области: более 80 картографической алгебры. Экологические общегеографических и более чем 60 экологических слоев; объём постоянно ГИС сегодня умеют решать множество задач обновляемой информации более 30 файлов, включающих около 500 полей жизненно важных для региона, в том числе задач с использованием трехмерного рельефа. Так же продвинутыми в области ГИС являются лесоустроительные службы РФ, ведомства геологоразведки и природопользования. 9 Инженерные сети. Организации, обеспечивающие коммунальные услуги, наиболее активно используют ГИС для управления инженерными коммуникациями (трубопроводы, кабели, транс- форматоры, подстанции и т.п.). Аналогичные задачи решаются и инженерными службами круп- ных предприятий. В задачи ГИС этой сферы применения часто входит прогноз поведения инже- нерных сетей в ответ на отклоне- Рис.1.7. ГИС для управления инженерными коммуникациями на базе AutoCAD Map ния от нормы, а также средства проектирования сетей на рельефе и картографирования прокладки коммуникаций. Признанными лидерами инженерных ГИС являются мощные инструментальные системы AutoCAD Map и AutoCAD Civil фирмы Autodesk. Задачи градостроения и его инвестиционной привлекательности. Оценка возможности строи- тельства, обременений, зон загрязнения, зон отдыха, стоимости строительства и цены продажи жилья на основе интегрированной в ГИС информации о терри- тории - построение зон сочетания факторов и регламентов на основе буферных зон и оверлея. Транспорт. ГИС имеют огромный потенциал для планирования и поддержки транспортной инфраструктуры. Сегодня это особенно эффективно, так как есть возможность использовать GPS-приемники для контроля за движением большегрузных автомобилей и другого транспорта. Очевидно, что для всех современных организаций, особенно для организаций, непосредственно управляющих территориями, ГИС является лучшим способом хранить информацию об участке суши или моря, над ним и под ним. 10

Основные аспекты применения геоинформационных систем в экономике РФ The main aspects of the application of geoinformation systems in the economy of the

Russian Federation

Ь А московский

■p ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

УДК 911.2 DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15096 Будикин Александр Евсеевич,

магистрант Горного института, направление: Техносферная безопасность (профиль: Управление безопасным развитием техносферы), кафедра «Техносферная безопасность», Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова

Андреев Дмитрий Васильевич, старший преподаватель Горного института, кафедра «Техносферная безопасность», Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова

Budikin A.E., [email protected]

Andreev D.V., [email protected]

Аннотация. В статье исследуется рассматривается особенности применения геоинформационных систем в экономике РФ. Приводятся примеры различных областей, где активно применяются геоинформационные технологии. Делается вывод об активном внедрении геоинформационных систем в экономику РФ с целью активного развития экономического потенциала страны.

Summary. The article examines the specific features of the use of geographic information systems in the russian economy. Examples of various references are given where geographic information technologies are actively used. The conclusion is made about the active implementation of geographic information systems in the russian economy. Ключевые слова: географические информационные системы, экономика, области применения.

Key words: geographic information systems, economics, applications.

Введение

Сегодняшние тенденции экономических изменений в РФ устанавливаются влиянием трудной комбинации процессов глобализации, обстоятельств регионального прогресса и инструментов макроэкономического регулирования. Одновременно разновекторность осуществляемого влияния во многом укрепляется из-за существенной дифференциации регионов РФ по этапу общественно-экономического развития. Определенная нестабильность существенно уменьшает результативность экономического и пространственного прогресса территорий государства, усложняет нахождение путей осуществления установленных экономических и общественных векторов.

Процесс глобализации, который корректирует в большинстве всю общественно-экономическую систему, регулярно создает новые условия во взаимодействии рыночной системы и страны. В связи с этим национальное экономическое регулирование ориентировано на ликвидацию сбоев рыночной экономики и достижение экономического равновесия.

Нельзя не согласиться с тем фактом, что в последние десятилетия появилось немало автоматизированных технических систем сбора, обработки и предварительного анализа информации. Но, как показывает опыт, ни одна из таких систем не в состоянии выдавать конечные аналитические продукты, которые по своему качеству удовлетворяли бы всем требованиям, предъявляемым к ним, на основе которых могут приниматься соответствующие экономические решения. В этой связи, вопрос о применении геоинформационных систем для целей экономического и пространственного регулирования вызывает повышенное внимание и рассматривается нами в качестве ключевого инструмента по разработке мер по совершенствованию системы экономического регулирования устойчивого пространственного развития России, максимально обеспечивающей интересы регионов и государства в целом .

Области применения геоинформационных систем в экономике РФ

Геоинформационные системы - многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических бизнес-данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации. Геоинформационные системы переносят информацию об окружающем нас мире на карту, позволяя не только анализировать всю информацию, находящуюся в системе, но и визуализировать ее. Такая система состоит из огромного множества детализированных слоев, объединенные по географическому признаку и привязанные к определенной системе координат. Важно, что данные в системе находятся в динамической связи с

картой, все изменения данных автоматически отображаются на карте. ГИС позволяет не только отслеживать изменения системы в режиме реального времени, но и переключаться между слоями, выделяя на карте блоки информации, связанные с конкретной оперативной задачей. Столь мощная технология позволяет решать огромное количество задач, как глобальных, так и частных. Геоинформационные технологии могут стоять на службе у всего человечества, предотвращая экологические катастрофы или помогая решать проблемы перенаселения отдельных регионов. Но ГИС может принести пользу и отдельным компаниям. Сейчас геоинформационные технологии активно используются в таких областях как управление природными ресурсами, сельское хозяйство, экология, кадастры, городское планирование, но также и в коммерческих структурах - от телекоммуникаций до розничной торговли.

Как показывает практика, ГИС достаточно давно зарекомендовали себя и используются повсеместно: в органах власти - для поддержки принятия решений, в территориальном планировании - для составления генеральных планов развития территорий, в картографоатласном обеспечении - для изготовления различной картографической продукции и во многих других направлениях.

Область применения ГИС-технологий распространяется на решение задач, где применяется картографическая и пространственная информация. На данный момент очевидно сформировались дальнейшие области применения:

1. Картография и инженерная геодезия (формирование и обновление карт и планов);

2. Руководство инженерными сетями и коммуникациями;

3. Руководство охраной (экология) и созданием природных ресурсов;

4. Руководство компаниями и бизнесом (в том числе, транспортом и грузоперевозками, территориально-экономическое исследование и т.д.);

5. Управление территориями (в том числе землепользованием, собственностью);

6. Пространственная навигация;

7. Информационная коммуникация в обществе.

Первая область применения осуществляет обслуживание как своих нужд, так и демонстрирует пространственную основу для всех других областей. Пространственная навигация и информационная коммуникация считаются областями доступными на данный момент абсолютно каждому, остальные области осуществляют обслуживание управления.

При управлении бизнесом современные коммерческие организации применяют ГИС для определения места расположения, например, новых супермаркетов, а именно расположение склада и зона обслуживания устанавливаются при помощи доставки и

влияния конкурирующих складов. Геоинформационные системы применяют также и для осуществления управления поставками. Кроме осуществления решения логистических задач, применение геоинформационных технологии дает осуществить переориентацию маркетинговых усилии с удовлетворением усредненных потребностей населения конкретных районов на быстрое реагирование на запросы любого человека, который живет в данном районе. Данное переориентирование сформировало новейшее направление в маркетинговой деятельности - геомаркетинг, хорошо демонстрирующее достоинства применения геоинформационных систем в предпринимательской деятельности. Заключительным результатом такой работы считается наилучшее удовлетворение запросов покупателей и клиентов, притом как в настоящем, так и в будущем и, как следствие, развитие компаний и ее стабильно большая конкурентоспособность. Следовательно, необходимо сказать, что без ГИС предпринимательство не будет иметь высоких инновационных позиции, поскольку предпринимательство тесно связано со средой, которая предполагает определенную экономическую, технологическую и географическую обстановку, без которой невозможен дальнейший прогресс .

В каждой области работы администрации допустимо применение геоинформационных технологии. Они применяются на командных пунктах управления центров мониторинга и МЧС. Геоинформационные системы на данный момент представляют собой ключевой компонент каждой муниципальной или региональной информационной системы управления .

Для охрану окружающей среды в субъектах РФ были сформированы определенные центры экологическое безопасности, которые оснащены современными геоинформационными технологиями. Устройства данных служб применяли цифровые карты, которые созданы аэрогеодезическими компаниями Роскартографии, а порой сами формировали данные карт на базе имеющихся бумажных.

Весьма эффективно в экологических геоинформационных системах применять аппарат формирования буферных зон и задач картографической алгебры. ГИС на данный момент могут решать большое число задач, которые являются жизненно важными для экономики страны, в том числе задач с применением трехмерного рельефа. Дополнительно стоит отметить, что в сфере геоинформационных технологии

продвинутыми считаются лесоустроительные службы РФ, а также ведомства геологоразведки и природопользования .

Следующим примером использования геоинформационных систем в экономике РФ стоит определить транспорт и градостроение в плане инвестиционной привлекательности. Оценка способности строительства, зон отдыха и загрязнения, а также цен по продаже жилья осуществляется на базе интегрированной в геоинформационной системе сведении о территории, где определяется формирование зон сочетания факторов и регламентов на базе буферных зон. В области транспорта геоинформационные системы имеют в наличии серьезный потенциал для осуществления планирования и поддержки в сфере транспортной инфраструктуры. На данный момент это весьма рационально, поскольку имеется в наличии способность применять ОРБ-приемники для создания определенного контроля за движением большегрузных автомобилей и иного транспорта. Понятно, что для сегодняшних компаний, в том числе организации, которые напрямую управляют территориями, геоинформационные системы считаются самым оптимальным средством хранения информации об участке местности. Также стоит отметить, что ГИС активно должен применяться в области управления государственной и муниципальной собственности. Без применения геоинформационных систем государство будет нерационально использовать данные виды собственности. В связи с этим может возникнуть ситуация, когда передача государственного имущества в частный сектор будет являться эффективной, но и иногда будет опасной для благополучия граждан страны .

Заключение

Таким образом, можно констатировать, что применение в практике экономического и пространственного регулирования развития России обширного аппарата экономико-математического моделирования процессов, событий, ситуаций, механизмов и процедур поведения экономических агентов рассматривается в последнее время в качестве эффективного инструмента исследования и прогнозирования вариантов их развития. Возможно, современная задача геоинформационных технологий состоит именно в повышении их доступности и универсальности, глубины их проникновения во все сферы и экономической деятельности страны. Потенциально такая интеграция национальной экономики в геоинформационное пространство может открыть огромное множество возможностей для развития экономического потенциала нашего государства.

Список литературы

1. Володина Е. Что такое ГИС / Е. Володина // АрхитектураСтроительствоДизайн. - 2009. - № 4. - С. 4-9.

2. Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. - М., «КУДИЦ-ПРЕСС», 2009.

3. Турлапов В.Е. Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: НФ ГУ-ВШЭ, 2007.

4. Борисов А.И. Зарубежная политика управления государственной и муниципальной собственностью // Проблемы и перспективы экономики и управления. : материалы III Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, декабрь 2014 г.). - Спб.: Сатис, 2014. - VI, 76 - 79 с.

5. Борисов А.И. Предпринимательство и его роль в развитии экономики // Мировая наука и современное общество: актуальные вопросы экономики, социологии и права. Материалы IV Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. 2014. с. 25-26.