НаУКМА
Кафедра екології
Реферат з курсу
“Моніторинг навколишнього середовища”
на тему :
“Роль Геоінформаційних систем (ГІС)
у системах екологічного моніторингу .”
Написано студентом ФПН-3
Викладач
Доц. Кафедри екології
Київ 1999 р.
План :
1. Що таке ГІС (визначення ).……………………………ст. 3
2. Короткий екскурс в історію …………………………...ст.3
3. Можливості ГІС ………………………………………..ст.5
4. Реалізація ГІС проектів ( приклади )………………….ст.7
5. Майбутнє ГІС …………………………………………..ст.8
6. Висновки ………………………………………………..ст.9
7. Список літератури ……………………………………..ст.10
Геоінформаційна система або скорочено ГІС є похідною баз данних , а скоріше системи керування базами даних ( СКБД ) , але з розширеною концепцією яка дозволяє працювати з просторово – розподіленою інформацією та вирішувати задачі , що пов’язані з просторовим аналізом .
Інакше кажучи :ГІС – це система апаратно програмних засобів та алгоритмічних процедур , що зроблена для цифрової підтримки , поповнення , маніпулювання , аналізу , математико-картографічного моделювання та образного відображення темпорально—географічно координованих даних .
Звідси виникає питання : що таке геграфічно координовані дані ?
· Географічна широта та довгота ;
· Прямокутні координати X та Y ;
· Поштові адреси ;
· Поштові індекси та інші коди , що ідентифікують попередньо розмежовані участки території ;
· Місцеположення , зафіксоване на карті ;
Гіс будь якої складності та будь-якого рівня в загальному випадку уяаляє з себе наступний набір функціональних компонент : підсистем збору інформації , база данних (БД) ; підсистема представлення , генерації та обробки картографічних даних ; підсистема аналізу даних та інтерфейс користувача .
Тепер давайте подивимось на історію ГІС щоб побачити з чого все починалося і чому сформувалося саме так .
Одна з найбільш цікавих рис раннього розвитку ГІС , особливо у 60-ті роки , полягає в тому що перщі ініціативні проекти та дослідження були ГЕОГРАФІЧНО РОЗДІЛЕНІ по багтьом місцям , причому ці роботи виконувалися незалежно , часто без згадування , а іноді з ігноруванням собі подібних робіт .
Передувало виникненню ,та бурному розвитку ГІС богатійший опит топографічного та , особливо тематичного картогорафування , вдилими спробами автоматизувати картографування , революційними досягненнями у області комп’ютерних технологій , інформатики та комп’ютерної графіки . Особливо тереба відмітити ідеї та опит комплексного тематичного картографування , що блискуче продемонстрували ефект системного використання різнохарактерних даних для отримання нових знань про географічні об’єкти . Саме комплексність та інтегрованість потім було закладено у саму концепцію ГІС .
Прешиа дійсно реальна ГІС народилася у Канаді ще у 60-х роках вона називалася Географічна Інформаційна Система Канади (Canada Geographic Information System – CGIS ) вона і до цих пір існує , поповнюється та розвивається . Батьком ГІС Канади вважається Роджер томлінсон (Roger Tomlinson) , під керівництвом котрого було зроблено багато цікавих концептуальних технологічних та програмних вирішень. Канадську ГІС було створена для Канадської Служби Земельного Обліку (Canada Land Inventory) мета створення – облік земель , отримання по ним статистичних даних для подальшого проектування землеустрою земельних площин переважно сільськогосподарського призначення . Вже тоді , в ній використовувалася інтегрована класифікація земель по сільськогосподарській , рекреаційній , екологічній , лісогосподарській властиврстям земель ; відображалася структура використання земель , що склалося , включаючи землекористувачів та землевласників . Таким чином вже можно розмовляти про систему спостережень та оцінки стану природного середовища .
Саме на канадському ГІС була вироблена технологія розмежування картографічної інформації по темах та розробка концептуального рішення о “таблицях атрібутивних даних” , що дозволило розділити файли плавної (геометричної) інформації та файли , що містили тематичну інформацію про ці об’єкти . Окрім того тоді було розроблено математичний аппарат для обрахування картометричних показників .
Не можно не розмовляючи про піонерний період розвитку ГІС не апригадати Гарвардську лабораторію комп’ютерної графіки та просторового аналізу ( Harvard Laboratory for Computer Graphics & Spatial Analysis) Массачусетського технологічного інституту , яку заснував Говард Фішер . Ця лабораторія розробила алгоритми що стали суттєвим кроком у алгоритмічному вдосконаленні ГІС . Саме ця лабораторія заклала традицію картографічного представлення інформації у сучасних ГІС . У 1969 році Джек Денджмонд організував Дослідницький інститут екологічних систем ESRI Inc. діяльність якого базувалася на методах , технологіях та ідеях , що були розроблені у Гарвардській лабораторії .
Ще одним серйозним кроком вперед було використання ГІС технологій про перепису населення у 1970 році у США , основною проблемою , що була тоді вирішена це методіка корректної геграфічної прив’язки даних перепису , тобто існувала необхідність конвертації адрес проживання населення , що були присутні в анкетах у географічні координати ; це було необхідно для того щоб результати перепису можно було б оформлювати у вигляді карт по теріторіальним ділянкам та зонам національного перепису . Що у свою чергу давало змогу аналізувати та прогнозувати антропогенне навантаження на довкілля у різних регіонах . В цьому проекті був вперше реалізован ТОПОЛОГІЧНИЙ підхід до организації керування геграфічною інформацією , що містив математичний спосіб опису просторових взаємозв’язків між об’єктами .
На початку 80-х років ESRI реалізувало славетний ARC/INFO . Він став першою ластівкою розширення ринку ГІС та розвитку настольних ГІС , бо міг працювати не на суперкомп’ютерах а на персональних комп’ютерах та робочих станціях . ARC/INFO , окрім того міг успішно працювати з форматми стандартної реляіційної СКБД .
Іншим успішним підприємством у галузі виробництва апаратно-програмних засобів для ГІС став Intergraph,Corp.
Гіс дає нам можливість накопичувати та аналізувати подробну інформацію , оперативно знаходити потрібну інформацію , та відображувати її у зручному для нас вигляді , використання ГІС дає можливість різко збільшити оперативність та якість роботи з просторово—розподіленою інформацією у порівнянні з традиційними паперовими методами ( і в цьому я бачу потрійний зиск : витрачається набагато меньше часу на роботу , використовується набагато меньше місця для зберігання інформації , [так , наприклад ГІС Комплексного територіального кадастру площею 3 тис. км , в котру ввійшли різноманітні матеріали по лісоустройству , геології , екології , іхтіології та ін. , в неї ввійшли 245 карт у масштабах від 1:10 000 до 1:200 000 , об’єм цієї бази данних був всього 100 Мб !!! . А тепер уявіть те ж саме тількі в паперовому варіанті …] окрім того економіться папір , а значить ліси – легені нашої планети … ) . Неможно не зазначити , що найефективнійшим методом екологічного моніторингу є використання дистанційних систем моніторингу – супутникові та аерофотозйомки у поєднанні з локальними системами моніторингу , а більш зручного інструменту для цього ніж ГІС людство покищо не винайшло .
Гіс використовується там , де потребуються оперативне керування ресурсами та швидке прийняття рішень . По деяким оцінкам 80-90% всієї інформації можно представити у вигляді ГІС . ГІС дає можливість накопичувати інформацію , видавати вам її у зручному для вас вигляді , та маніпулювати цими даними , що мають просторову прив’язку .
Уявити собі роботу з ГІС можно так : уявіть собі , що у вас є велика кількість прозорих плівок , на кожній з котрих позначені якісь тематичні об’єкти ( наприклад корисні копалини , річкова сітка , шляхи транспорту і т. д.) і ви компонуючи ці пластинки , так , як вам треба будете бачити тільки об’єкти що цікавлять вас . Але в такому разі комп’ютер сильно не потрібен , справа в тім , що ви можете не тільки продивлюватися об’єкти , що цікавлять вас , не тільки збільшувати та зменьшувати зображення , не тільки точно вимірювати ряд геометричних характеристик об’єктів ( длина вулиці , відстань між містами , площу лісового масиву ) , а й показавши на об’кт отримати інформацію про нього ( наприклад : обравши промислове підприємство , ви отримуєте інформацію о його профілі , характері забруднень , впливу на навколишнє середовище , а може й моніторингові данні за декілька років по цьому підприємству ) , ви можете використовувати ГІС як пошукову систему ( в цьому випадку ви робите запрос в якому перелічуєте всі властивості , що цікавлять вас [наприклад : заводи харчової промисловості , що були збудовані до 1986 року , щоб вони знаходилися не далі ніж на 5 км від Дніпра ] ; ГІС дозволяє проводити аналітичну обробку інформації , при чому як внутрішнього хаврактеру ( та що мічтиться в базах данних ) , так і зовнішнього ( аналіз супутникових знімків , їх дешифрування , виділення інформації та об’єктів що цікавять за допомогою потужного математичного апарату ) , а в більш складних ситуаціях – моделювання реальних подій ( наприклад : ви можете оперативно прогнозувати можливі місця розривів на трасі трубопроводу , відслідкувати шляхи розповсюдження забруднень та оцінити можливу шкоду природному середовищу , обчислити об’єм коштів , потрібних для ліквідації цієї аварії і , навіть підготувати дві платіжки : одну – для ліквідації шкоди , іншу – для ремонту трубопроводу [ якщо , звичайно ваш гіс зінтегрован з 1С:Предприятие -] ) ; найбільш складні технологічні рішення включають в себе експертну підтримку , тобто не просто є системою підтримки рішень , а дозволяють отримувати на виході обгрунтоване рішення ; ГІС дає можливість використовувати для введення інформації та її оновлення сучасні електронні засоби геодезії та системи глобального позиціювання ( GPS ) , тобто мати завжди точну та свіжу інформацію ( це озночає , що всі зміни в рельєфі досить швидко будуть передавтися на ваш комп’ютер , що дасть можливість з максимальним наближенням робити прогнози ) ; ГІС дозволяє заручитися високою компетенцією спеціалістів , що розробляли програмне забезпечення для ГІС систем ( для того щоб використовувати програми обрахунку поширення забруднеь не треба буде бути професором математики ) .