Понятие о геоинформатике. Современное использование ГИС

Текст:

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

Кафедра физической географии мира и геоэкологии

РЕФЕРАТ

на тему : Понятие о геоинформатике. Современное использование ГИС

Выполнил: с-т 3 курса

Чудеев.Н.З

Проверил: Медведев.А.А

Москва – 2012

Содержание:

Введение

1. Понятие о геоинформатике……………………………………………………………….......2

2. Понятие о ГИС…………………………………………………………………………...........3

3. Современное использование ГИС………………………………………………………........7

Литература…………………………………………………………………………………........14

Введение

"Современные экологические проблемы, заставившие обратить на себя внимание и вызвавшие к жизни концепцию устойчивого развития, в определенной степени порождены отставанием экономической мысли. Ни классики экономической науки, начиная с А. Смита, ни последующие экономические школы, в том числе марксистская, не придавали значения экологическим ограничениям в экономическом развитии. И лишь в 70-е годы XX века, когда во всем мире резко обострились экологические проблемы, перед экономической наукой встала задача осмыслить сложившиеся тенденции эколого-экономического развития и разработки принципиально новых концепций развития."

Современные геоинформационные технологии в силах помочь обществу достичь устойчивого развития при анализе собранных данных о территориях, странах, континентах и т.д.

1. Понятие о геоинформатике

"Геоинформатика изучает и разрабатывает принципы, методы и технологии сбора, накопления, передачи, обработки и представления данных для получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-временных явлениях в геосистемах.

Сегодня проблема получения, хранения, обработки и использования информации о территориях выделилась в отдельную научно-технологическую дисциплину – геоинформатику. На этой науке базируются и совершенствуются картографические и новые геоинформационные методы исследований."

По С.Н. Сербенюку: "геоинформатика – область деятельности в географии, геологии и др. науках о Земле, в рамках которой решаются задачи сбора, хранения и обработки информации (геоданных) о природных и социально-экономических системах. Это понятие, обозначающее автоматическую переработку пространственно-временной информации о геосистемах различного иерархического уровня и территориального охвата."

Берлянт А.М. увязал задачи геоинформатики с моделированием геосистем. По его мнению: "геоинформатика – научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические геосистемы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве-времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и географических знаний.

Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охватывающей науку, технику и производство. Учитывая особенности геоинформатики с точки зрения этих трех систем, трактовка геоинформатики и самих геоинформационных систем сводится к следующим дефинициям:

1) Научно-познавательный подход. Геоинформатика – научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические системы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве и во времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и географических знаний. Основная цель геоинформатики как науки — это управление подобными системами в широком понимании, включая их инвентаризацию, оценку, прогнозирование, оптимизацию. ГИС – средство моделирования и познания таких систем.

2) Технологический подход. Геоинформатика – это технология сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной информации, имеющая цель обеспечить решение задач инвентаризации, оптимизации, управления геосистемами. ГИС - техническое средство накопления и анализа информации в процессе принятия решений.

3) Производственный подход. Геоинформатика – производство (геоинформационная индустрия), имеющее цель изготовления аппаратных средств и программных продуктов, включая создание баз и банков данных, систем управления, стандартных (коммерческих) ГИС разного целевого назначения и проблемной ориентации, формирование ГИС-инфраструктуры и организация маркетинга. ГИС – программная оболочка, реализующая геоинформационные технологии."

"Геинформатика использует язык и методы картографии, дистанционного зондирования, однако трансформирует его на новом технологическом уровне развития в язык электронно-цифровых карт, увязанных в единую систему с таблицами и базами данных, в которых хранится количественная и качественная информация о геосистемах.

Предмет геоинформатики – пространственно-временные информационные потоки естественно-географической среды.

Метод геоинформатики – пространственно-временное моделирование территориально-распределенных (географических) эмпирических (объективно существующих) систем любой природы с использованием соответствующих ГИС-технологий в различных научных и практических целях.

Геоинформатика как область деятельности появилась во второй половине XX века в связи с развитием электронно-вычислительной техники и появлением первых геоинформационных систем.

Фундаментальными понятиями геоинформатики являются пространственные данные и пространственный объект, с которыми неразрывно связано понятие "модель".

Геопространственные данные (геоданные) – это понятие означает информацию, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей) дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок."

2. Понятие о ГИС

"Понятие "географические информационные системы" (ГИС) появилось в 60-х годах двадцатого века в Канаде и в США, когда достижения техники и возросший объем запросов к географической информации обусловили переворот в средствах накопления, обработки и выдачи информации. Однозначное и краткое определение ГИС дать невозможно, так как термин трудноопределим и представляет собой объединение многих предметных областей".

"Географическая информационная система или геоинформационная система (ГИС) - это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, анализ и отображение пространственных данных и связанных с ними непространственных, а также получение на их основе информации и знаний о географическом пространстве".

"ГИС — это возможность нового взгляда на окружающий нас мир".

"ГИС — это инструменты для обработки и управления пространственной информацией, привязанной к некоторой части земной поверхности". "ГИС — информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственных данных. ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных)".

"Если обойтись без обобщений и образов, то ГИС — это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими, как запрос и статистический анализ с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти особенности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий. ГИС включает в себя пять основных составляющих:

1) технические средства;

2) программное обеспечение;

3) данные;

4) пользователи;

5) методы и алгоритмы манипулирования данными.

Основным назначением ГИС считается формирование знаний о процессах и явлениях на земной поверхности и применение этих знаний для решения практических задач во всех сферах человеческой деятельности.

Концептуальная схема организации данных в ГИС

Существующие области использования ГИС".

"Географические информационные системы – это компьютерная технология исследования пространственных отношений. Ее теоретические корни питает география, свои методы она заимствует у картографии, а перспективную область распространения многие усматривают в экологии.

Анализ специальной литературы показывает, что ГИС понимается как мониторинг, методология и программа. По мнению многих авторов, ГИС обладает организующей силой и часто рассматривается как комплекс мероприятий по организации мониторинга за состоянием территории (территориально-природного комплекса). На это указывает включение в число функций ГИС наблюдений, измерений, сбора, описаний, систематизации и оценки пространственно организованных данных, создание тематических карт и атласов, процедур принятия решений и организации контроля. Такой список задач стоит именно перед мониторингом, но собственно к ГИС имеет лишь косвенное отношение, хотя решение некоторых из этих задач возможно лишь с помощью электронной картографии.

ГИС правильнее рассматривать в качестве методологии обработки картографической информации и видеть ее основные функции в организации баз данных (т. е. ввода, хранения, расчета и обработки информации с пространственной привязкой), выполнении моделирования и прогнозирования пространственно-временных явлений.

ГИС – это компьютерная идеология и технология исследования и отображения пространственных отношений."

3. Современное использование ГИС

Конкурентоспособные провайдеры, занимающиеся созданием и обеспечением средств передачи данных, сегодня строят свою работу на создании слаженно функционирующего поточного процесса работы, который позволяет пользователю интегрировать информацию в маркетинговых и прогнозных целях, а также в целях оперативного принятия решений. Хотя провайдеры в большинстве своем имеют одну конечную цель – обеспечение пользователей данными, организация передачи данных существенно изменяется от компании к компании.

Исторически компании, занимающиеся передачей данных, использовали определенный набор информационных систем – некоторые своей собственной разработки, некоторые покупались, что создавало определенные проблемы в их совместной работе. Когда эти системы внедрялись, на рынке не существовало требований к совместному использованию данных. Сегодня провайдеры используют сети с оборудованием от различных производителей, а также арендуют каналы других компаний. Слияние компаний или их кооперация требует объединения, или, по крайней мере, взаимодействия сетей с различными характеристиками.

Потребность в совместном использовании информации в пределах компаний, а также в обеспечении взаимодействия между различными системами была признана индустрией телекоммуникаций очень давно. Первоначально основанный в 1865 году как Международное Телеграфное Объединение, Международный союз по телекоммуникациям (ITU) разработал стандарты на оборудование, которые гарантируют возможность совместной работы различных систем связи. Чтобы увеличить возможности взаимодействия, Международный союз по телекоммуникациям разработал сеть управления телекоммуникациями (TMN) метод стандартизации организации бизнес-процесса. Это иерархия систем обеспечения бизнес-процессов по способности к взаимодействию через стандартные промышленные протоколы. Для того, чтобы ГИС могла успешно работать в среде передачи данных, приложения, использующие географически распределенные данные, должны поддерживать такой же уровень взаимодействия, как и вся среда, соответствующая стандартам TMN.

Большое количество существующих ГИС-приложений в индустрии телекоммуникаций изначально разрабатывались как ведомственные инструментальные средства, которые работали в пределах четкого определенной сферы. Эти приложения помогли автоматизировать бизнес-процессы и увеличить их эффективность. Ниже представлены способы интеграции ГИС в рамках процесса передачи данных, использовавшиеся различными телекоммуникационными компаниями.

Маркетинговая/Рыночная Оценка

Провайдеры, занимающиеся средствами передачи данных, очень близко связаны с географией. Они работают в пределах сервисных зон и инфраструктура, которая обеспечивает услуги, связана непосредственно с местом расположения каждого заказчика. Телекоммуникационные компании при помощи ГИС оценивают с географической точки зрения различные характеристики и для абонентов, и для промышленных заказчиков. Этот не только позволяет им поставлять свои услуги более эффективно, но также помогает прогнозировать потребности в телекоммуникационных услугах. Прогнозирование роста клиентов основано на демографических данных, информации о проектах строительства, различных методиках моделирования и других обобщенных данных по территориям. Информация, полученная с помощью такого анализа, используется для разработки инвестиционных проектов и маркетинговых кампаний.

Системы поддержки операций (OSS)

Системы поддержки операций (OSS) обеспечивают должное выполнение всех операций, связанных с сетями. Системы поддержки операций выполняют такие действия, как мониторинг сетей, управление обрывами и восстановлением связи, выставление счетов и тестирование. С помощью общедоступной базы данных ГИС, пользователи системы поддержки операций имеют прямой доступ к текущему состоянию и истории по каждому клиенту, отчетам о сеансах связи и информации о качестве сигнала, что существенно облегчает техническое обслуживание клиентов.

Специальные объекты, смоделированные в ArcGIS, не только содержат настроенные правила, что ускоряет процесс проектирования, но также отражают состояние элементов сети. Запросы позволяют идентифицировать объекты в слое элементов сети, которые загружены более, чем на 80 процентов в течение половины времени их работы. Выключатели, базовые станции, и другие элементы, выбранные этими запросами, являются потенциальными кандидатами на модернизацию и увеличение их производительности. За предупреждение возникновения проблем в каналах связи и возможность предотвратить обрыв связи, прежде чем он произойдет, отвечает другой инструмент OSS, который позволяет провайдерам быть более конкурентоспособными и снижать свои затраты. Этот так называемый псевдо-онлайновый мониторинг сетей, который требует интегрирования нескольких систем, использующих стандартные протоколы.

Планирование пропускной способности каналов и их строительства

Информация, полученная на основе маркетинговых исследований, которая определяет текущие и будущие потребности в каналах связи, может быть использована для создания логической сети необходимых мощностей каналов связи, что позволит оценивать капиталовложения, требуемые для удовлетворения этой потребности. ГИС широко используется в поддержке принятия решений в области строительства каналов связи и прогнозирования их пропускной способности. Высокая эффективность здесь достигается за счет использования данных о существующих каналах связи, маркетинговой информации, а также информации о производительности существующих сетей, полученной от OSS.

Основанный на средствах ГИС анализ используется для поддержки принятия решений при долгосрочном и оперативном планировании.

Проектирование каналов связи

Системы проектирования каналов связи являются ГИС-приложениями, которые работают с географическими и конструкторскими данными (схемами) инфраструктуры линейных объектов какой-либо компании-провайдера. Системы проектирования позволяют быстро просматривать и моделировать местоположение каналов связи, полностью автоматизировать весь процесс проектирования, а также получать большие объемы картографического материала на твердых носителях, которые используются в работе на местности.

ArcGIS может моделировать специальные объекты сетей связи и связывать с ними определенные правила. С помощью промышленно-ориентированных моделей данных, для этих специальных объектов могут быть введены поведенческие характеристики. [См. сопроводительную статью "Разработана Модель данных в сфере телекоммуникаций]. Например, объект «оптоволоконный кабель» может быть создан с правилами, которые не позволили бы этому объекту на карте иметь соединения с медными стыковочными узлами. Эта особенность значительно расширяет возможности проектирования. Поскольку в процессе проектирования используются определенные промышленные стандарты, системы проектирования, созданные на основе ArcGIS, легко интегрируемы с остальными системами поддержки принятия управленческих решений в сфере телекоммуникаций. В ArcGIS существует дополнительный модуль, который позволяет создавать схемы каналов связи, так что пользователи имеют возможность использовать и логическое, и физическое представление сети телекоммуникаций.

Проектирование беспроводных сетей связи

Нигде в телекоммуникационной индустрии конкуренция не была так высока, как в секторе беспроводных сетей связи. В то время, как большинство сетей второго поколения уходит в прошлое, новая технология беспроводных сетей вынуждает поставщиков услуг связи перепроектировать свои сети или их части. Проектирование и построение беспроводной сети - дорогостоящий процесс, который включает несколько итераций планирования и испытаний. Очень высокие цены, которые поставщики услуг телекоммуникационной связи платят за лицензии третьего поколения, заставляют их заботится о снижении стоимости проектирования новых сетей. Выполнение сложного интеллектуального ГИС-анализа на оптимизированных географических данных существенно снижает затраты на планирование и проектирование сетей. В некоторых случаях эффективное использование географических ресурсов привело к переходу компании-поставщиков средств передачи данных из разряда неудачников в разряд преуспевающих компаний. Предварительный ГИС-анализ, используя информацию о клиентах, ландшафте и существующих коммуникациях, обеспечивает планировщиков картами возможного положения антенн. Начальная конфигурация сети оценивается с помощью моделей распространения сигнала, которые позволяют моделировать зону покрытия по имеющейся конфигурации сети. Как только оптимальная модель получена, начинается проектирование конфигурации сети на местности. Процесс повторяется до тех пор, пока конфигурация не обеспечит оптимальную зону приема сигнала для заданной области. Приложения в области беспроводных телекоммуникаций, которые совместно используют информационные и географические данные на разных стадиях работы, позволяют существенно снизить избыточность данных при одновременном упрощении процессов. Использование ГИС ограничивает число итераций в процессе проектирования сетей и сокращает дорогостоящие испытания на местности, что приводит к существенной экономии средств поставщиков телекоммуникационных услуг.

Управление контактами с клиентами компании

На сегодняшнем высоко конкурентном рынке услуг передачи данных, задача номер один для компаний-поставщиков ? обеспечение соответствующего уровня сервиса. Приложения, отвечающие за контакты с пользователями (CRM), упорядочивают отношения между компанией-поставщиком телекоммуникационных услуг и ее клиентами. Задачами CRM являются своевременное сервисное обслуживание, обработка запросов пользователей и контроль производительности сетей. Используя ГИС, оператор сервисной службы может получить доступ ко всей информации о клиенте и связанной с ним сети с географической привязкой этой информации. Базы данных, содержащие информацию об инфраструктуре линейных сооружений, качестве сигнала и имеющемся оборудовании могут быть интегрированы посредством ГИС, что делает возможным использование корпоративных внутренних сетей (Intranet).

С помощью ГИС операторы могут получить полную информацию о клиенте и данные о сетях, проложенных в месте его нахождения или проживания.

CRM позволяют вести обработку данных на различных уровнях. Первый уровень обработки получение и обработка запроса пользователя, второй уровень ? инициализация сообщения о сбое в сети и получение дополнительной информации. Компании, успешно внедрившие ГИС в интеграции с CRM, более эффективно выполняют первый уровень обработки, и обслуживание клиентов сети выполняется быстрее и экономичнее. В секторе беспроводных сетей связи, клиенты часто переходят от одного поставщика услуг к другому. Такие скачки в количестве клиентов существенно сказываются на стоимости услуг, приводя к ее увеличению. ГИС позволяет улучшить быстродействие систем связи и качество связи, что привлекает клиентов и заставляет их быть верным выбранной компании- поставщику услуг связи.

Управление служебным транспортом и диспетчеризация

Компании-поставщики услуг связи должны управлять и отслеживать автомобили обслуживающих бригад для устранения сбоев и обеспечения сервисного обслуживания. Эффективная диспетчеризация сетей определяется оптимальным транспортным путем от сервисного пункта к месту возникшей неполадки, а также профессионализмом технического персонала. ГИС приложения маршрутизации помогают в поиске оптимальных маршрутов с учетом всех факторов. Оптимизация диспетчерской службы и маршрутизация служебных транспортных средств приводит к значительной экономии стоимости и времени устранения неполадок, повышает качество обслуживания клиентов, что также является одним из решающих факторов маркетинговой политики компаний.

Интеграция: Корпоративная ГИС

Когда ГИС-приложения, обслуживающие различные стадии процесса работы, совместимы и взаимосвязаны, а ГИС по сети компании поставляет географические данные на настольные и мобильные компьютеры, ГИС становится не просто инструментом отдельного департамента, а всей компании в целом. Например, коммерческий представитель может сделать бизнес-отчет о продаже полосы частот корпоративному клиенту, показав местоположение клиента по отношению ко всей инфраструктуре компании-поставщика услуг связи. Данные по инфраструктуре сети используются в целях принятия решений в процессе сервисного обслуживания сетей. Техники на местности, используя те же самые данные, могут размещать элементы инфраструктуры сетей. Карты зон покрытия и тестовые данные для беспроводных сетей могут быть в режиме реального времени просмотрены операторами диспетчерского пункта, куда поступают заявки клиентов. Более сложные приложения включают обеспечение хранения геопространственной информации в хранилищах данных, и используются вместе с OLAP-приложениях (OnLine Analytical Processing), обеспечивая пространственную привязку всей имеющейся бизнес-информации.

ArcGIS является масштабируемой ГИС, которая может работать в неоднородной среде и поддерживает базы данных, инструментарий и сетевые модели, которые требуются поставщикам услуг связи. ESRI работает над тем, чтобы интегрировать приложения ГИС в общую иерархическую структуру TMN (Сеть управления телекоммуникациями). Это позволит решить проблемы взаимодействия и интеграции внутри компаний-поставщиков услуг связи. Руководство телекоммуникационных компаний, принимающее комплексные решения, находит, что ГИС необходима для поддержки процесса принятия решений. ГИС позволяет получать общую картину работы компании, а также отдельных ее производственных процессов. Кроме того, предоставление дополнительных услуг, связанных с определением ме6стоположения, в чем также задействована ГИС, обеспечивает добавочные прибыли для компаний, предоставляющих услуги связи и их бизнес-партнеров.

Компании, инвестирующие свои средства в развитие телекоммуникаций, делают ставку на геоинформационные технологии, которые позволяют повысить автоматизацию бизнес-процессов, оптимизировать процесс принятия управленческих решений, развить рынок дополнительных услуг.

Литература:

1) Геоинформатика: учебное пособие / Лайкин В.И., Упоров Г.А. – Комсомольск-на-Амуре: Изд-во АмГПГУ, 2010. – 162 с.

2) Техника ведения ГИС. Приложение в экологии: Учеб. пособие / А. В. Коросов, А. А. Коросов. ― Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2002. ― 188 с.

3) Тикунов В.С. Основы геоинформатики: В 2кн. Кн1: учебное пособие для вузов – М.: Академия, 2004. – 352с.

4) Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС: учебное пособие – М.: ГИС-Ассоциация, 1997. - 160с.

5) http://www.2gis.ru

6) http://www.lomonosov-fund.ru

7) Бобылев С.Н., Гирусов Э.В., Перелет Р.А. Экономика устойчивого развития. Учебное пособие. М.: изд-во Ступени, 2004. - 303 с.

8) Картография и геоинформатика – их взаимодействие / под ред. В.А. Садовничевого. - М.: Изд-во Московского университета, 1990. - 159 с.