ГИС как средство обеспечения принятия решений

 

Информация, хранящаяся в ГИС, приносит практическую пользу только при решении прикладных задач. Любая ГИС должна обладать следующими функциями: арифметическими и геометрическими, сетевым анализом, анализом положений, выделением объектов в новый слой и утилитами работы с полями баз данных.

Функции работы с полями баз данных включают в себя поиск имени поля и его значения, поиск по маске, создание, редактирование и удаление поля, калькуляцию, классификацию и перегруппировку.

Геометрические утилиты используются для анализа пространственных данных и связей между ними. Очень часто в них создается буферная зона - район, граница которого отстоит на заданное расстояние от границы исходного объекта. А также геометрические утилиты используются для распознавания перекрытий и внутренних областей объектов, для объединения площадей, определения линии пересечения, поиска ближайшего объекта расчетом расстояний до объектов зоны и т.д.

К обязательным арифметическим функциям ГИС относятся расчеты площадей, длин, периметров и т.п.

Сетевой анализ позволяет пользователю проанализировать пространственные сети связанных линейных объектов.

Способность ГИС проводить поиск в базах данных и осуществлять пространственные запросы позволила многим компаниях сэкономить миллионы долларов. ГИС помогает сократить время получения ответов на запросы клиентов; выявлять территории подходящие для требуемых мероприятий; выявлять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью с/х культур); выявлять места разрывов электросетей. Риэлторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех домов на определенной территории, имеющих шиферные крыши, три комнаты и 10-метровые кухни, а затем выдать более подробное описание этих строений. Запрос может быть уточнен введением дополнительных параметров, например стоимостных. Можно получить список всех домов, находящих на определенном расстоянии от определенной магистрали, лесопаркового массива или места работы.

Многие применяющие ГИС организации обнаружили, что одно из основных ее преимуществ заключается в новых возможностях улучшения управления собственной организацией и ее ресурсами на основе географического объединения имеющихся данных и возможности их совместного использования и согласованной модификации разными подразделениями. Возможность совместного использования и постоянно наращиваемая и исправляемая разными структурными подразделениями база данных позволяет повысить эффективность работы как каждого подразделения, так и организации в целом. Так, компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, например водопровода, и заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, и уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.

ГИС, как и другие информационные технологии, подтверждает известную поговорку о том, что лучшая информированность помогает принять лучшее решение. Однако, ГИС - это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений, обеспечивающее ответы на запросы и функции анализа пространственных данных, представления результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде. ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволяет ответственным работникам сосредоточить свои усилия на поиске решения, не тратя значительного времени на сбор и осмысливание доступных разнородных данных. Можно достаточно быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффектный и эффективный.

Картам в ГИС отведено особое место. Процесс создания карт в ГИС намного более прост и гибок, чем в традиционных методах ручного или автоматического картографирования. Он начинается с создания базы данных. В качестве источника получения исходных данных можно пользоваться и оцифровкой обычных бумажных карт. Основанные на ГИС картографические базы данных могут быть непрерывными (без деления на отдельные листы и регионы) и не связанными с конкретным масштабом. На основе таких баз данных можно создавать карты (в электронном виде или как твердые копии) на любую территорию, любого масштаба, с нужной нагрузкой, с ее выделением и отображением требуемыми символами. В любое время база данных может пополняться новыми данными (например, из других баз данных), а имеющиеся в ней данные можно корректировать по мере необходимости. В крупных организациях созданная топографическая база данных может использоваться в качестве основы другими отделами и подразделениями, при этом возможно быстрое копирование данных и их пересылка по локальным и глобальным сетям.

 

Связанные технологии

ГИС тесно связана рядом других типов информационных систем. Ее основное отличие заключается в способности манипулировать и проводить анализ пространственных данных. Хотя и не существует единой общепринятой классификации информационных систем, приведенное ниже описание должно помочь дистанциировать ГИС от настольных картографических систем (desktop mapping), систем САПР (CAD), дистанционного зондирования (remote sensing), систем управления базами данных (СУБД или DBMS) и технологии глобального позиционирования (GPS).

Системы настольного картографирования используют картографическое представление для организации взаимодействия пользователя с данными. В таких системах все основано на картах, карта является базой данных. Большинство систем настольного картографирования имеет ограниченные возможности управления данными, пространственного анализа и настройки. Соответствующие пакеты работают на настольных компьютерах - PC, Macintosh и младших моделях UNIX рабочих станций.

Системы САПР способны создавать чертежи проектов и планы зданий и инфраструктуры. Для объединения в единую структуру они используют набор компонентов с фиксированными параметрами. Они основываются на небольшом числе правил объединения компонентов и имеют весьма ограниченные аналитические функции. Некоторые системы САПР расширены до поддержки картографического представления данных, но, как правило, имеющиеся в них утилиты не позволяют эффективно управлять и анализировать большие базы пространственных данных.

Дистанционное зондирование и GPS. Методы дистанционного зондирования - это искусство и научное направление для проведения измерений земной поверхности с использованием сенсоров, таких как различные камеры на борту летательных аппаратов, приемники системы глобального позиционирования или других устройств. Эти датчики собирают данные в виде изображений и обеспечивают специализированные возможности обработки, анализа и визуализации полученных изображений. Ввиду отсутствия достаточно мощных средств управления данными и их анализа, соответствующие системы вряд ли можно отнести к настоящим ГИС.

Системы управления базами данных предназначены для хранения и управления всеми типами данных, включая географические (пространственные) данные. СУБД оптимизированы для подобных задач, поэтому во многие ГИС встроена поддержка СУБД. Эти системы не имеют сходных с ГИС инструментов для анализа и визуализации.

 

Средства телекоммуникационного взаимодействия на основе локальных и глобальных вычислительных сетей.

Компьютерная сеть это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Объединение в стационарную сеть нескольких (от единиц до нескольких сотен) ПК осуществляется специалистами с помощью кабелей различного типа. Кабели подсоединяются к ПК через специальное устройство, называемое сетевой картой (сетевым адаптером).

Для построения сети используются и другие сетевые устройства различной сложности и стоимости. Компьютеры могут соединяться кабелями, образуя различную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.). Используемые технические средства и топология сети в совокупности определяют надежность и скорость передачи информации в такой сети, которая в настоящее время варьируется от 5 до 100 Мбит/с. Сеть, построенная указанным образом и связывающая ПК, размещенные на ограниченной территории (комнате, здании, в соседних зданиях), и функционирующая на единых программных принципах, называется локальной вычислительной сетью (ЛВС) или LAN (local Area Net).

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него в момент загрузки ОС.

Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем или оболочек, как: Lantastic, Windows, Novel Net Ware Lite. Указанные программы работают как с DOC, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем Windows (OSR2, Windows NT Workstation версии 4, OS/2) и некоторых других менее распространенных.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров-серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями. Понятие сервера в иерархических сетях нельзя путать с аналогичным термином для одноранговых сетей, в которых сервер понятие динамическое, т.е.  это ПК, ресурсы которого доступны, возможно временно, с другого компьютера. В одноранговых сетях сервер может быть одновременно и клиентом, в том числе клиентом своего клиента (т.е. использовать ресурсы того же ПК, которому он сам предоставляет ресурсы). Сервер в иерархических сетях это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети также иногда называются сетями с выделенным сервером.

Способ организации и хранения информации на сервере устанавливается специальным лицом администраторам сети.

В иерархических сетях возможны как режимы удаленного доступа, так и удаленного управления в зависимости от прав, предоставленных пользователю администратором.

Программное обеспечение, управляющее работой иерархических сетей, всегда состоит из двух частей:

·      сетевой операционной системы, устанавливаемой на сервере;

·      программного обеспечения на рабочей станции, представляющего набор программ, работающих под управлением операционной системы, которая установлена на рабочей станции. При этом на разных рабочих станциях в одной сети могут быть установлены различные операционные системы.

В больших иерархических сетях в качестве СОС использовалась UNIХ. Сети среднего масштаба до недавнего времени в подавляющем большинстве случаев строились на базе операционной системы Net Ware различных версий. Клиентская часть Net Ware на рабочих станциях, работающих под управлением DOS, требует небольших ресурсов, и ее работа инициируется вызовом определенной программы DOS. Современные версии Net Ware могут использовать  непосредственно в качестве клиента специальным образом настроенные Windows и Windows NT Workstation. Однако в  настоящее время серьезную конкуренцию Net Ware составляют следующие сетевые операционные системы:

Windows NT Server на рабочих станциях может быть DOS, Windows  или Windows NT Workstation;

OS|2 на рабочих станциях может быть DOS, OS|2, Windows.

Наряду с локальными сетями существуют распределенные сети,  или MAN (Metropolitan Area Net). По своей идеологии и назначению они близки к локальным, но отдельные компьютеры такой сети могут быть размещены на удаленном расстоянии и связываться специальными телефонными каналами. Существуют способы объединения локальных сетей с помощью радиоканалов. Распределенные сети используются, например, для связи центральных офисов или банков со своими филиалами.

Использование модема (факс-модема) расширило рамки понятия локальной сети. С его помощью стало возможным подключать по телефонному каналу удаленный ПК как к отдельному компьютеру, например, офиса, так и ко всей его локальной сети. При этом удаленный ПК становился полноправным компьютером этой сети, а модем одновременно выполнял функции сетевой карты.

Например, с помощью специальной коммутационной (терминальной) программы,  дозванивающейся с вызывающего компьютера до ПК абонента по телефонному номеру, к которому подключен компьютер абонента, и обеспечивающей дальнейшие действия в процессе сеанса связи. Помимо коммутационных программ, поставляемых в составе ОС  и имеющих минимальные возможности, существуют и специализированные коммутационные программы с широким набором дополнительных средств.

Связь и обмен информацией между ПК с помощью модема показан на рис. 12.1.

Подключение ПК через модем позволяет реализовать несколько информационных технологий и информационных услуг:

v              соединение с компьютером или локальной сетью посредника (провайдера), в функции которого входит последующее информационное обслуживание абонента. Компьютеры или локальные сети провайдеров представляют собой мощные информационные узлы (сайты), связанные высокоскоростными каналами обмена информацией с узлами других провайдеров во всем мире, в совокупности образуя глобальную сеть (WAN Wide Area Net) различного масштаба. Сеть, связывающая наиболее крупные сайты мира, называется опорной (backdont хребет) и обладает сверхскоростными характеристиками. В настоящее время скорость передачи по таким каналам достигает 45 Мбит/с, хотя в качестве реально достижимой цели рассматривается построение опорных каналов, работающих со скоростью 2 млрд бит/с. Провайдеры небольших сайтов связываются с опорной сетью через более мощные региональные сайты. Существует несколько глобальных сетей (CompuSesye, America On Line, MS Network и др.), но наиболее известной является сеть Интернет.

Интернет представляет собой глобальную компьютерную сеть, содержащую гигантский объем информации по любой тематике, доступной на коммерческой основе для всех желающих, и предоставляющую большой спектр информационных услуг. В настоящее время Интернет представляет собой объединение более 40 тыс. различных локальных сетей, за что она и получила название Сеть сетей. каждая локальная сеть называется узлом или сайтом, а юридическое лицо, обеспечивающее работу сайта, провайдером. Сайт состоит из нескольких компьютеров серверов, каждый из которых предназначен для хранения информации определенного типа и в определенном формате. Каждый сайт и сервер на сайте имеют уникальные имена, посредством которых они идентифицируются в Интернет.

В Internet имеется несколько видов информационных ресурсов, различающихся характером информации, способом ее организации, методами работы с ней. Каждый вид информации хранится на серверах соответствующего типа, называемых по типу хранимой информацию Для каждой информационной системы существуют свои средства поиска необходимой информации во всей сети Интернет по ключевым словам. В Интернете имеются следующие информационные системы:

v  World Wide Web (WWW) Всемирная информационная паутина. Эта система в настоящее время является наиболее популярной и динамично развивающейся. Информация в WWW состоит из страниц (документов). Страницы могут содержать графику, сопровождаться анимацией изображений и звуком, воспроизводимыми непосредственно в процессе поступления информации на экран пользователя. Информация в WWW организована в форме гипертекста. Это означает, что в документе существуют специальные элементы текст или рисунки, называемые  гипертекстовыми ссылками (или просто ссылками), щелчок мышью на которых выводит на экран другой документ, на который указывает данная ссылка. При этом новый документ может храниться на совершенно другом сайте, возможно, расположенном в другом конце земного шара.

v  Gopher-система. Эта система является предшественником WWW и сейчас утрачивает свое значение, хотя пока и поддерживается в Интернет. Просмотр информации на Gopher-сервере организуется с помощью древовидного меню, аналогичного меню в приложениях Windows или аналогичного дереву каталогов (папок) в файловой системе. Меню верхнего уровня состоит из перечня крупных тем, например Экономика, Культура, Медицина и др. Меню следующих уровней детализируют выбранный элемент меню предыдущего уровня. Конечным пунктом движения вниз по дереву (листом дерева) служит документ, аналогично тому, как конечным элементом в дереве каталогов является файл.

v  FTP-система (File Transfer Programme), служащая для пересылки файлов. Работа с системой аналогична работе с системой NC. Файлы становятся доступными для работы (чтения, исполнения) только после копирования на собственный компьютер. Хотя пересылка файлов может быть выполнена и с помощью WWW, FTR-системы продолжают оставаться весьма популярными ввиду их быстродействия и простоты использования.

 

Литература:

 

  1. В.П.Косарев Л.В.Еремин «Компьютерные системы и сети» Москва 1999г.

2.      Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы учебное  пособие Москва 1999

 


[ Назад ] [ Вперед ]

[ вернуться к содержанию ]