Презентация на тему геоинформационные технологии. Геоинформационная система (ГИС). Базовые компоненты ГИС

Слайд 2

  • 1. Что такое ГИС?
  • ГИС – это набор компьютерного оборудования, географических данных и программного обеспечения для сбора, обработки, хранения, моделирования, анализа и отображения всех видов пространственно привязанной информации.
  • ГИС – это среда, которая связывает географическую информацию (где что находится) с описательной (что собой это представляет). В отличие от обычных бумажных карт (даже отсканированных), на которых «что вы видите, то и получите», ГИС предоставляет в ваше распоряжение множество слоев разнообразной общегеографической и тематической информации.
  • Слайд 3

    Как хранится информация в ГИС

    Вся исходная информация – где расположены точки, какова длина дорог или площадь озера – хранится в отдельных слоях в цифровом виде на компьютере. И все эти географические данные рассортированы по слоям, причем каждый слой представляет свой тип объектов (тему). Одна из таких тем может содержать все дороги на определенной территории, другая – озера, а третья – все города и другие населенные пункты на той же территории.

    Слайд 4

    ГИС можно рассматривать в трех видах

    • ГИС можно рассматривать в трех Видах:
    • Вид базы данных: ГИС является уникальным типом базы данных о нашем мире – географической базы данных. Это «Информационная система для географии». В основе ГИС лежит структурированная БД, описывающая мир в географических терминах, с точки зрения пространственного расположения его объектов и явлений.
    • Вид карты: ГИС – это набор интеллектуальных карт и других графических видов, которые показывают объекты и их взаимоотношения на земной поверхности. Карты можно сформировать и использовать как «окно в базу данных» для поддержки запросов, анализа и редактирования информации. Эти действия называются геовизуализацией.
    • Вид модели: ГИС – это набор инструментов для преобразования информации. Они позволяют формировать новые географические наборы данных из уже существующих, применяя к ним специальные аналитические функции – инструменты геообработки. Другими словами, путем объединения данных и применения некоторых правил вы можете создать модель, помогающую найти ответы на поставленные вопросы.
  • Слайд 5

    Что можно делать с помощью ГИС

    • Делать пространственные запросы и проводить анализ
    • проводить поиск в базах данных и осуществлять пространственные запросы
    • выявлять территории подходящие для требуемых мероприятий; выявлять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью с/х культур); выявлять места разрывов электросетей
  • Слайд 6

    Где применяются ГИС

    • Риэлторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех домов на определенной территории
    • Компания, занимающаяся инженерными коммуникациями
    • ГИС служат для графического построения карт и получения информации как об отдельных объектах
    • 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.
  • Слайд 7

    Что такое GPS

    GPS - спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe.

    Слайд 8

    GPS имеет ряд применение на земле, в море и в воздухе. В основном их можно применять везде,где можно получить сигнал со спутника, за исключением внутри зданий, в шахтах и пещерах, под землей и под водой.

    Слайд 9

    GPS-приёмник - радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR. В России с развитием системы ГЛОНАСС начался серийный выпуск ГЛОНАСС-приёмников рядом конструкторских бюро и организаций.

    Слайд 10

    • Наличие карты существенно улучшает пользовательские характеристики приёмника. Приёмники с картами показывают положение не только самого приёмника, но и объектов вокруг него.
    • Все электронные GPS-карты можно поделить на два основных типа - векторные и растровые.
  • Слайд 11

    Что такое геокешиг

    Геокэшинг (geocaching отгреч.γεο- - Земля иангл.cache - тайник) - туристическая игра с применениемспутниковых навигационных систем, состоящая в нахождениитайников, спрятанных другими участниками игры.

    Слайд 12

    • В неё можно играть семьёй, компанией или в одиночку
    • Геокэшинг активно применяется в качестве корпоративного развлечения. Сотрудники обеспечивающей фирмы прячут тайники, инструктируют участников, обеспечивают их экипировкой и GPS-навигаторами.
  • Слайд 13

    • Проект компании Google, в рамках которого в сети Интернет были размещены спутниковые фотографии всей земной поверхности. Фотографии некоторых регионов имеют беспрецедентно высокое разрешение.
    • Во многих случаях русская версия Google Earth называется Google Планета Земля, например, в главном меню или на официальном сайте.
  • Слайд 17

    Задание 1: С помощью инструмента Каталог (в верхнем левом углу программы) посмотрите каталог организаций города Саратова.Задание 2: Воспользуйтесь системой «Поиск». Введите адрес (по вашему желанию), район. Программа автоматически укажет необходимый адрес.Задание 3: Для построения проезда на городском транспорте или автомобиле между любыми точками на карте воспользуйтесь блоком «Как проехать?» на вкладке Поиск.

    Слайд 18

    Посмотреть все слайды


    Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. –М.: ООО «Библион», с. Де Мерс М., Географические информационные системы. М.: «Дата+», Королёв Ю.К. Общая геоинформатика. –М.: СП «Дата+», с. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. –М.: «Финансы и статистика», с. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Справочное пособие. М.: с. Кошкарёв А.В. Геоинформатика. Толкование основных терминов. –М.: ГИС-ассоциация,


    ГИС-ассоциация, Электронная библиотека ГАГУ, Компания DATA+, Geodesy.Org.Ru, Тема ГИС на портале report.ru, GIS-Lab.info, Open Geospatial Consortium (OGC), 3


    Системы глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС, Gallileo) Системы спутников, которые позволяют определять координаты объектов с точностью до сантиметров Системы геосъемки Спутники или самолеты с фотоаппаратурой высокого разрешения Геоинформационные системы Программные системы с возможностями ввода, управления, анализа и отображения географических данных Первые два пункта – системы для ввода данных в ГИС. ГИС обеспечивает управление данными с этих систем 4




    Хранителей карт. ГИС - система поиска и выдачи на экран монитора карт определенной территории, а также их легенд, объяснительных текстов, табличных данных, графиков, диаграмм и др. Создателей карт. ГИС должна быть скорее исследовательской или проектной средой, нежели просто справочным инструментом 6


    Внутренне позиционированная автоматизированная пространственная информационная система, создаваемая для управления данными, их картографического отображения и анализа Интегрированная компьютерная система, которая осуществляет сбор, хранение, манипулирование, анализ, моделирование и отображение пространственно соотнесенных данных 7


    8


    В основе – сцена – то, что подлежит картированию Сцена описывается значениями признаков – свойств пространственных структур. Способ картирования – измерение и оценка данных признаков Классифицированные и определенным образом организованные значения признаков образуют легенду карты – жесткий каркас из ранее заданных свойств 9


    ГИС – открытая система, включающая: набор данных о каких-либо пространственных объектах, инструкции по получению этих данных, инструменты для их обработки, инструменты для преобразования их в изображение хорошо организованные правила получения нужной информации из системы 10


    11


    80% деятельности правительственных организаций имеет отношение к геоданным управление земельными ресурсами, уборка мусора, размещение пожарных и милиции, размещение объектов жизнеобеспечения Активное использование в бизнесе анализ потребителей, управление маршрутами эксплуатация естественных ресурсов (нефть, газ, …) управление объектами сельского хозяйства, строительство В армии управление военными операциями интерпретация данных со спутников В научных исследованиях география, геология, ботаника, социология, экономика, эпидемиология, криминология 12


    Автоматизация деятельности, связанной с геоданными Интеграция данных из независимых источников Взаимодействие сложных геоинформационных паттернов Сложные геоинформационные запросы Комплексное геоинформационное моделирование (моделирование природных катаклизмов, управление ресурсами) 13


    ГИС-технологии – технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать их функциональные возможности Геоинформационный анализ – анализ размещения, структуры, взаимосвязей объектов и явлений с использованием методов пространственного анализа Цифровое покрытие – семейство однотипных пространственных объектов в пределах некоторой территории 14




    Ввод данных в машинную среду при помощи импорта из существующих наборов цифровых данных или с помощью оцифровки источников Преобразование данных, конвертация между форматами, изменение систем координат Хранение, манипулирование и управление данными во внутренних и внешних базах данных Картометрические операции Средства персональных настроек пользователей 16






    Гг. «Новаторский период» Исследование принципиальных возможностей ГИС, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, теоретические работы гг. «Период государственного влияния» Развитие крупных ГИС-проектов под эгидой государства, формирование геоинформационных госструктур, снижение роли отдельных групп исследователей 19


    1980-… гг. «Период коммерческого развития» Широкий рынок разнообразных ГИС, расширение области их применения путем интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей Конец 1980-… гг. «Пользовательский период» Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей ГИС, появление пользовательских «клубов», связанных единой тематикой возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры. 20


    Стратегическое планирование, прогнозирование и выявление потребностей в проектировании Анализ деятельности действующих предприятий Мониторинг состояния окружающей среды Оперативное реагирование на аварийные ситуации Информационное обеспечение профилактических и аварийных ремонтных работ. 21


    22 ГИС Информатика (Computer Science) компьютерная графика визуализация базы данных администрирование защита баз данных География и смежные науки: картография геодезия фотография геостатистика Область использования: администрирование геология планирование полезные ископаемые управление лесами маркетинг строительство криминология








    26




    28


    29


    30 Цифровые фотографии Улицы Гидрография Земельные участки Строения Зонирование Утилиты Администрирование Данные организованы в виде слоёв. Каждый слой содержит некоторый класс объектов Слои интегрируются при помощи единой системы координат на земной поверхности


    Три слоя: дороги водные ресурсы топография Их можно изучать совместно, поскольку они заданы в единой системе координат Слои содержат два типа данных: географические атрибутивные Два типа слоёв: векторный растровый 4 свойства географических данных: проекция, масштаб, разрешение и точность 31 дороги гидросистема топография долгота широта долгота широта


    Географическая информация – описывает месторасположение объектов и служит для отображения информации (хранится в shapefile, «Таблица данных векторного изображения») атрибутивная информация – данные, описывающие качественные и количественные параметры объектов («Таблица внутренних атрибутов», «Таблица внешних атрибутов») 32


    33


    Растровая модель Растровое изображение (raster) – изображение содержит сетку, у каждого элемента которой есть дополнительные атрибуты Картинка (image) – простое изображение, состоящее из пикселей Векторная модель (vector) Любой географический объект в реальном мире может быть представлен в векторной форме одной из фигур: точки, линии, многоугольники 34






    Точность (accuracy) – точность с которой информация из базы данных отражает реальный мир Позиционирование Согласованность Полнота Разрешение (resolution) – размер наименьшего элемента, который может соответствовать растровым данным Для растровых данных измеряется в пикселях 37


    Площадная зона – набор соседствующих местоположений одинакового свойства Значение – единица информации, хранящаяся в слое для каждого пикселя объекта Местоположение – наименьшая единица картографического пространства, для которого могут быть определены характеристики или свойства 38


    39


    Карты со сложным содержимым (Corel Draw, InDesign, Publisher) – не ГИС В ГИС – географическая привязка объектов и единое координатное пространство В ГИС – аналитическая обработка (буферизация, объединение, вырезание, наложение) В ГИС – возможность задавать вопросы (с помощью запросов) 40


    41 ПризнакКарта ГИСПростая карта Форма хранения и обработкиНабор файловОдин файл Координаты объектовРеальные пространственные или местные Условные (в пределах изображения) Графические примитивыточки, линии, полигоны точки, линии, полигоны, текст… Подписиатрибут граф. примитива графический объект Пространственные запросыДаНет Возможность соединения соседних изображений Стандартная операцияТрудоемкая ручная операция Проекционные преобразованияДаНет


    21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>Т" title="Простые ГИС Персональный компьютер, ОС Windows, Linux Профессиональные ГИС Рабочая станция на RISC-процессорах, монитор>21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>Т" class="link_thumb"> 42 Простые ГИС Персональный компьютер, ОС Windows, Linux Профессиональные ГИС Рабочая станция на RISC-процессорах, монитор>21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>ТБ) 42 21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>Т"> 21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>ТБ) 42"> 21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>Т" title="Простые ГИС Персональный компьютер, ОС Windows, Linux Профессиональные ГИС Рабочая станция на RISC-процессорах, монитор>21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>Т"> title="Простые ГИС Персональный компьютер, ОС Windows, Linux Профессиональные ГИС Рабочая станция на RISC-процессорах, монитор>21, многозадачная ОС Unix, Solaris, VMS Зачем мощные машины? Векторизаторы Высокая детализация карт Значительные объемы данных (>Т">


    43


    44


    Профессиональные – руководство крупными отраслями и территориями (ESRI, Autodesk, Simens) Настольные – прикладные научные задачи, оперативного управления и планирования (MAP Info, ArcView, Atlas) Вьюверы, электронные атласы – системы информационно-справочного использования. Нет возможности редактирования 45





    Лекция 1. Введение

    Геоинформационные системы

    Литература

    Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. –М.: ООО
    «Библион», 1997. 160 с.
    Де Мерс М., Географические информационные системы.
    М.: «Дата+», 2000.
    Королёв Ю.К. Общая геоинформатика. –М.: СП «Дата+»,
    1998. -118 с.
    Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии.
    –М.: «Финансы и статистика», 1998. -286 с.
    Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Справочное
    пособие. М.: 1997. 213 с.
    Кошкарёв А.В. Геоинформатика. Толкование основных
    терминов. –М.: ГИС-ассоциация, 1998.
    2

    Web-ресурсы

    ГИС-ассоциация, http://gisa.ru
    Электронная библиотека ГАГУ,
    http://e-lib.gasu.ru
    Компания DATA+, http://dataplus.ru
    Geodesy.Org.Ru, http://www.geodesy.org.ru/
    Тема ГИС на портале report.ru,
    http://gis.report.ru/
    GIS-Lab.info, http://www.gis-lab.info/
    Open Geospatial Consortium (OGC),
    http://www.opengeospatial.org/
    3

    Географические информационные технологии

    Системы глобального позиционирования (GPS,
    ГЛОНАСС, Gallileo)
    Системы спутников, которые позволяют определять
    координаты объектов с точностью до сантиметров
    Системы геосъемки
    Спутники или самолеты с фотоаппаратурой высокого
    разрешения
    Геоинформационные системы
    Программные системы с возможностями ввода,
    управления, анализа и отображения географических
    данных
    Первые два пункта – системы для ввода данных в ГИС. ГИС обеспечивает
    управление данными с этих систем
    4

    Четыре шага к ГИС

    Графический редактор (Corel Draw, Photoshop)
    Дополнительные данные из других источников
    Запросы по атрибутивной информации
    Сложные запросы
    5

    Точки зрения

    Хранителей карт. ГИС - система поиска и
    выдачи на экран монитора карт
    определенной территории, а также их
    легенд, объяснительных текстов, табличных
    данных, графиков, диаграмм и др.
    Создателей карт. ГИС должна быть скорее
    исследовательской или проектной средой,
    нежели просто справочным инструментом
    6

    Определение ГИС (географическая информационная система)

    Внутренне позиционированная
    автоматизированная пространственная
    информационная система, создаваемая для
    управления данными, их картографического
    отображения и анализа
    Интегрированная компьютерная система, которая
    осуществляет сбор, хранение, манипулирование,
    анализ, моделирование и отображение
    пространственно соотнесенных данных
    7

    Процесс создания ГИС

    8

    Упрощенная структурная схема

    В основе – сцена – то, что подлежит
    картированию
    Сцена описывается значениями признаков –
    свойств пространственных структур.
    Способ картирования – измерение и оценка
    данных признаков
    Классифицированные и определенным
    образом организованные значения
    признаков образуют легенду карты –
    жесткий каркас из ранее заданных свойств
    9

    Состав ГИС

    ГИС – открытая система, включающая:
    набор данных о каких-либо
    пространственных объектах,
    инструкции по получению этих данных,
    инструменты для их обработки,
    инструменты для преобразования их в
    изображение
    хорошо организованные правила
    получения нужной информации из системы
    10

    Зачем нужны ГИС?

    11

    Зачем изучать ГИС?

    80% деятельности правительственных организаций имеет
    отношение к геоданным
    управление земельными ресурсами, уборка мусора, размещение
    пожарных и милиции, размещение объектов жизнеобеспечения
    Активное использование в бизнесе
    анализ потребителей, управление маршрутами
    эксплуатация естественных ресурсов (нефть, газ, …)
    управление объектами сельского хозяйства, строительство
    В армии
    управление военными операциями
    интерпретация данных со спутников
    В научных исследованиях
    география, геология, ботаника, социология, экономика,
    эпидемиология, криминология
    12

    Что особенного дают ГИС?

    Автоматизация деятельности, связанной с
    геоданными
    Интеграция данных из независимых
    источников
    Взаимодействие сложных
    геоинформационных паттернов
    Сложные геоинформационные запросы
    Комплексное геоинформационное
    моделирование (моделирование природных
    катаклизмов, управление ресурсами)
    13

    Базовые понятия

    ГИС-технологии – технологическая основа
    создания географических информационных
    систем, позволяющая реализовать их
    функциональные возможности
    Геоинформационный анализ – анализ
    размещения, структуры, взаимосвязей объектов и
    явлений с использованием методов
    пространственного анализа
    Цифровое покрытие – семейство однотипных
    пространственных объектов в пределах некоторой
    территории
    14

    Пространственный объект

    - цифровое представление объекта
    реальности, содержащее его
    местоуказание и набор свойств.
    Точечные
    Линейные
    Полигональные
    Поверхности
    15

    Функциональные возможности ГИС

    Ввод данных в машинную среду при помощи
    импорта из существующих наборов цифровых
    данных или с помощью оцифровки источников
    Преобразование данных, конвертация между
    форматами, изменение систем координат
    Хранение, манипулирование и управление
    данными во внутренних и внешних базах
    данных
    Картометрические операции
    Средства персональных настроек
    пользователей
    16

    Геоинформатика

    - наука, технология и производственная
    деятельность:
    по научному обоснованию, проектированию,
    созданию, эксплуатации и использованию
    ГИС
    по разработке ГИС-технологий
    по прикладным аспектам или приложениям
    ГИС для практических или геонаучных
    целей
    17

    Что интересует нас?

    Позиционирование и навигация
    Координаты. Навигационные системы
    Пространственная информация в
    геоинформационных системах
    Картографические и геоинформационные
    структуры данных
    Программирование ГИС
    Нормативно-правовые аспекты ГИС
    18

    История ГИС

    1950-70 гг. «Новаторский период»
    Исследование принципиальных возможностей
    ГИС, пограничных областей знаний и технологий,
    наработка эмпирического опыта, теоретические
    работы
    1970-80 гг. «Период государственного
    влияния»
    Развитие крупных ГИС-проектов под эгидой
    государства, формирование
    геоинформационных госструктур, снижение роли
    отдельных групп исследователей
    19

    История ГИС

    1980-… гг. «Период коммерческого развития»
    Широкий рынок разнообразных ГИС, расширение
    области их применения путем интеграции с базами
    непространственных данных, появление сетевых
    приложений, появление значительного числа
    непрофессиональных пользователей
    Конец 1980-… гг. «Пользовательский период»
    Повышенная конкуренция среди коммерческих
    производителей ГИС, появление пользовательских
    «клубов», связанных единой тематикой возросшая
    потребность в геоданных, начало формирования
    мировой геоинформационной инфраструктуры.
    20

    Задачи ГИС

    Стратегическое планирование,
    прогнозирование и выявление потребностей
    в проектировании
    Анализ деятельности действующих
    предприятий
    Мониторинг состояния окружающей среды
    Оперативное реагирование на аварийные
    ситуации
    Информационное обеспечение
    профилактических и аварийных ремонтных
    работ.
    21

    Области знаний ГИС-инженера

    Информатика
    (Computer Science)
    компьютерная
    графика
    визуализация
    базы данных
    администрирование
    защита баз данных
    ГИС
    Область использования:
    администрирование
    геология
    планирование
    полезные ископаемые
    управление лесами
    маркетинг
    строительство
    криминология
    География и смежные науки:
    картография
    геодезия
    фотография
    геостатистика
    22

    ГИС-специализации

    Накопление первичных данных
    Проектирование баз данных
    Проектирование ГИС
    Планирование, администрирование,
    управление ГИС-проектами
    Разработка и поддержка ГИС
    Маркетинг и распространение ГИСпродукции
    Образование и обучение ГИС-технологиям
    23

    Архитектура ГИС

    сбор данных
    Запросы
    Представление и
    отчеты
    Геоинформационная
    база данных
    Преобразования и
    анализ
    24

    Базовые компоненты ГИС

    Аппаратная платформа
    Программное обеспечение
    Данные
    Аналитик (человек)
    Затраты на оборудование – малая часть
    от затрат на приобретение о обработку
    данных
    25

    Модель данных ГИС

    26

    Назначение модели данных

    Представить географические
    особенности реального мира в
    цифровом формате в виде базы данных
    таким образом, чтобы они были
    представлены в абстрактной форме в
    виде карты и позволяли
    манипулировать данными для решения
    некоторых проблем
    27

    28

    Слои модели данных

    29

    Реализация модели данных

    Администрирование
    Утилиты
    Зонирование
    Строения
    Земельные участки
    Гидрография
    Улицы
    Цифровые фотографии
    Данные организованы в виде слоёв. Каждый слой содержит
    некоторый класс объектов
    Слои интегрируются при помощи единой системы
    30
    координат на земной поверхности

    Модель данных ГИС (пример)

    Три слоя:
    дороги
    дороги
    водные ресурсы
    долгота
    топография
    Их можно изучать совместно, поскольку
    они заданы в единой системе координат
    Слои содержат два типа данных:
    географические
    гидросистема
    атрибутивные
    долгота
    Два типа слоёв:
    векторный
    растровый
    топография
    4 свойства географических данных:
    проекция, масштаб, разрешение и
    точность
    долгота
    31

    Внутренняя база данных

    географическая информация – описывает
    месторасположение объектов и служит для
    отображения информации (хранится в
    shapefile, «Таблица данных векторного
    изображения»)
    атрибутивная информация – данные,
    описывающие качественные и
    количественные параметры объектов
    («Таблица внутренних атрибутов», «Таблица
    внешних атрибутов»)
    32

    Географические и атрибутивные данные?

    33

    Представление данных в растровом и векторном форматах

    Растровая модель
    Растровое изображение (raster) – изображение
    содержит сетку, у каждого элемента которой есть
    дополнительные атрибуты
    Картинка (image) – простое изображение,
    состоящее из пикселей
    Векторная модель (vector)
    Любой географический объект в реальном мире
    может быть представлен в векторной форме
    одной из фигур: точки, линии, многоугольники
    34

    Вектор и растр

    Реальный мир
    Растровое представление
    0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    R T
    R
    T
    H
    R
    R
    R R
    R
    R
    T T
    H
    R
    T T
    R
    R
    Векторное представление
    point
    line
    polygon
    35

    Проекция (projection) – метод, с помощью
    которого двумерные координаты карты
    будут отображаться на трехмерную
    поверхность земли
    Масштаб (scale) – параметр, который
    ставит в соответствие расстояние на карте
    расстоянию на земной поверхности
    36

    Проекция, масштаб, точность и разрешение

    Точность (accuracy) – точность с которой
    информация из базы данных отражает
    реальный мир
    Позиционирование
    Согласованность
    Полнота
    Разрешение (resolution) – размер
    наименьшего элемента, который может
    соответствовать растровым данным
    Для растровых данных измеряется в пикселях
    37

    Термины растрового слоя

    Площадная зона – набор соседствующих
    местоположений одинакового свойства
    Значение – единица информации,
    хранящаяся в слое для каждого пикселя
    объекта
    Местоположение – наименьшая единица
    картографического пространства, для
    которого могут быть определены
    характеристики или свойства
    38

    Обозначения на векторных картах

    39

    ГИС и цифровая картография

    Карты со сложным содержимым (Corel Draw,
    InDesign, Publisher) – не ГИС
    В ГИС – географическая привязка объектов
    и единое координатное пространство
    В ГИС – аналитическая обработка
    (буферизация, объединение, вырезание,
    наложение)
    В ГИС – возможность задавать вопросы (с
    помощью запросов)
    40

    Отличие цифровой карты от ГИС-карты

    Признак
    Карта ГИС
    Простая карта
    Набор файлов
    Один файл
    Реальные
    пространственные или
    местные
    Условные (в пределах
    изображения)
    Графические примитивы
    точки, линии,
    полигоны
    точки, линии,
    полигоны, текст…
    Подписи
    атрибут граф.
    примитива
    графический объект
    Да
    Нет
    Стандартная операция
    Трудоемкая ручная
    операция
    Да
    Нет
    Форма хранения и обработки
    Координаты объектов
    Пространственные запросы
    Возможность соединения соседних
    изображений
    Проекционные преобразования
    41

    Аппаратная платформа ГИС

    Простые ГИС
    Персональный компьютер, ОС Windows, Linux
    Профессиональные ГИС
    Рабочая станция на RISC-процессорах,
    монитор>21’, многозадачная ОС Unix, Solaris,
    VMS
    Зачем мощные машины?
    Векторизаторы
    Высокая детализация карт
    Значительные объемы данных (>ТБ)
    42

    Устройства ввода/вывода

    43

    Устройства ввода/вывода

    44

    Классификация ГИС (по функциональности)

    Профессиональные – руководство крупными
    отраслями и территориями (ESRI, Autodesk,
    Simens)
    Настольные – прикладные научные задачи,
    оперативного управления и планирования
    (MAP Info, ArcView, Atlas)
    Вьюверы, электронные атласы – системы
    информационно-справочного
    использования. Нет возможности
    редактирования
    45

    Классификация ГИС (по типам представления графической информации)

    ГИС на основе растровой модели
    цифровое представление графических объектов
    – совокупность ячеек растра
    ГИС на основе векторной модели
    Объект как набор координатных чисел
    46

    Словарь

    Accuracy – точность
    GIS – Geographic Information Systems
    Image – простое изображение
    Projection – проекция
    Raster – изображение с сеткой и атрибутами
    Resolution – разрешение
    Scale – масштаб
    Shapefile – файл, содержащий векторные
    данные


























    Назад Вперёд

    Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

    Предмет: информатика и ИКТ.

    Раздел программы: Построение и исследование информационных моделей.

    Тип урока: изучение нового материала, урок-исследование.

    Вид урока: комбинированный.

    Оборудование: компьютерный класс, проектор, цифровая доска, конспект урока, описание практической работы, авиа- и космоснимки города Смоленска, района школы, школы, космический снимок смоленской области.

    Программное обеспечение: операционная система Windows, Opera, программа Microsoft Power Point, Delphi, программа «Улицы города Смоленска», презентация к уроку Геоинформационные системы.pps , подготовленная учителем.

    Цели урока:

    • Образовательная – познакомить учащихся сгеоинформационными системами,с приемами поиска и средствами навигации геоинформационных систем, со значением космических снимков в создании ГИС, сформировать умения учащихся работать с космическими снимками.
    • Развивающая – развивать познавательный интерес учащихся, умения применять полученные знания на практике, прививать навыки исследовательской работы.
    • Воспитательная – повысить уровень информационной культуры и социальной адаптации учащихся, воспитывать интерес и любовь к малой Родине – Смоленщине.

    План урока:

    Часть I (1час)

    1. Организационный момент.
    2. Подготовительная самостоятельная работа.
    3. Актуализация опорных заний.
    4. Объяснение нового материала и первичное закрепление знаний.
    5. Выполнение практической работы.

    Часть II (2 часа)

    1. Практическая работа:

      – создание ГИС;
      – заполнение ГИС.

    2. Задание на дом.

    ХОД I УРОКА

    1. Организационный момент

    Учитель. Тема урока «Геоинформационные системы». На первом уроке вы познакомитесь геоинформационными системами, приемами поиска и средствами навигации в геоинформационных системах, на следующем сами создадите простую ГИС.

    Слайд 1.

    2. Подготовительная самостоятельная работа

    – Сначала каждый из вас 5 минут работает самостоятельно.

    1 учащийся готовится к ответу по вопросу «Информационные модели». Остальные учащиеся разбиваются на группы и, используя поисковые системы, готовятся к ответам на вопросы:

    1 группа – «Что такое геоинформационные системы»;
    2 группа – «Типы геоинформационных систем»;
    3 группа – «Структура ГИС»;
    4 группа – «Применение ГИС».

    3. Актуализация опорных знаний

    Слайд 2. Заполнив схему, рассказать об информационных моделях.

    Ученик отвечает на вопрос слайда.

    Учитель. Приведите примеры информационных моделей для Смоленской области.

    Учащиеся (возможные варианты ответов). Слайд 3.

    • Графические:
      • физическая карта, карта административного деления Смоленской области и др.;
      • графики среднемесячных температур, трудоустройства населения и др.;
      • схема газопровода, электрических сетей и др.;
      • дерево административного деления области.
    • Табличные:
      • базы данных выпускников;
      • результаты сдачи ЕГЭ и др.
    • Математические:
      • расчет заработной палаты;
      • расчет оплаты коммунальных услуг и др.
    • Вербальная

    После ответов учащихся учитель зачитывает: Смоленская область (Смоленщина )

    • субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа.
    • Граничит с Московской, Калужской, Брянской, Псковской и Тверской областями России, а также с Могилёвской и Витебской областями Белоруссии.
    • Площадь – 49 778 км?.
    • Население – 0,966 млн. человек (на 2010 год).
    • Областной центр – город Смоленск, расстояние до Москвы – 365 км по автодороге.
    • Образована – 27 сентября 1937 года на территории Западной области. Награждена орденом Ленина (1958), в 1985 году присвоено звание город-герой.

    4. Объяснение нового материала

    Учитель. Мы с вами уже говорили о том, что одним из видов графических информационных моделей являются географические карты. Настоящее время невозможно представить без компьютера, который дал новую жизнь картам – карты стали цифровыми. Геоинформационное моделирование базируется на создании многослойных электронных карт, в которых опорный слой описывает географию определенной территории, а каждый из остальных – один из аспектов состояния этой территории. На географическую карту могут быть выведены различные слои объектов: города, дороги, аэропорты и др. Геоинформационное моделирование связано с

    Географическими Информационными Системами или ГИС.

    Предоставим слово учащимся группы, работавшей над вопросом «Что такое ГИС».

    Слайд 4. Что такое ГИС?

    Учитель. Однозначное краткое определение этому явлению дать достаточно сложно. Ребята привели не одно определение.

    Географическая информационная система (ГИС) – это возможность нового взгляда на окружающий нас мир.

    Геоинформационная система – это система, предназначенная для сбора, хранения, анализа пространственных данных и связанной с ними информации.
    Термин также используется в более узком смысле – ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

    ГИС (географическая информационная система) – это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.
    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. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции.

    Эти возможности 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. ,
    Предоставим слово учащимся группы, работавшей над вопросом «Типы геоинформационных систем».

    Учащиеся отвечают, учитель дополняет.

    Слайд 5. Типы геоинформационных систем.

    Общие геоданные используются при создании и в работе различных типов геоинформационных систем:

    • профессиональных (для государственных и отраслевых структур);
    • открытых ГИС, которые доступны на автоматизированных рабочих местах разных специалистов внутри региона и страны;
    • встроенных ГИС – системах, установленных на автомобилях, водном транспорте, подводных лодках, современном железнодорожном транспорте;
    • GPS (Geo Position System) – система навигации с помощью спутниковой информации.
    • Интернет-ГИС – в различных сетевых порталах, предоставляющих электронные карты;
    • САПР-ГИС – в системах автоматического проектирования в строительстве зданий и коммуникаций, ландшафтном дизайне;
    • настольных ГИС – тех системах, которые устанавливаются на рабочих и домашних компьютерах.

    Учитель. Из каких частей состоит ГИС, нам ответит следующая группа.

    Учащиеся отвечают, учитель дополняет.

    Слайд 6. Структура ГИС

    Аппаратное обеспечение . Компьютер для работы с ГИС может быть от простейших ПК до мощнейших суперкомпьютеров. Компьютер является основой оборудования ГИС и получает данные через сканер или из баз данных. Наблюдать и анализировать данные ГИС позволит монитор. Принтеры и плоттеры – наиболее распространенные средства для выведения конечных результатов проделанной на компьютере работы с ГИС.

    Программа . Программное обеспечение ГИС выполняет хранение, анализ и представление географической информации. Наиболее широко используемые программы ГИС-MapInfo, ARC/Info, AutoCADMap и другие.

    Данные. Выбор данных зависит от задачи и возможностей получения информации. Данные могут быть использованы из различных источников – базы данных организаций, Интернет, коммерческие базы данных и т.д.

    Пользователи. Люди, пользующиеся ГИС, условно могут быть разделены следующие группы: операторы ГИС, чья работа заключается в размещении данных на карте, инженеров/пользователей ГИС, чья функция заключается в анализе и дальнейшей работе с этими данными и теми, кому на основании полученных результатов нужно принять решение. Кроме того, ГИС могут пользоваться широкие слои населения через готовые программные приложения или Интернет.

    Метод. Существует много способов создания карт в ГИС и методов дальнейшей работы с ними. Наиболее продуктивной будет та ГИС, которая работает в соответствии с хорошо продуманным планом и операционными подходами, соответствующими задачам пользователя.

    Учитель. Возникает вопрос, как работает ГИС?

    Слайд 7

    В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему. Например, сведения о пространственном положении, привязка к географическим координатам или ссылки на адрес и табличные данные. В ГИС используются картографический материал, имеющий привязку в заданной системе координат. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием . С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект и его характеристики. ГИС позволяет быстро производить пространственный анализ данных и на его основе принимать эффективные управленческие решения.
    Например, если вы изучаете определенную территорию, то один слой карты может содержать данные о дорогах, второй – о водоемах, третий – о больницах и так далее. Вы можете просматривать каждый слой-карту по отдельности, а можете совмещать сразу несколько слоев, или выбирать отдельную информацию из различных слоев и создавать на основе выборки тематические карты.
    Графическая информация в ГИС хранится в векторном формате. В векторной модели информация о точках, линиях и полилиниях (дома, дороги, реки, здания и т.п.) кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (Z, T), что позволяет манипулировать изображением. Исходная картинка вводится со сканера в растровом формате, а затем подвергается векторизации – установке формульных соотношений между линиями и точками.

    Учитель. Как вы думаете, в каких областях применяется ГИС?

    Учащиеся (следующая группа) называют области применения ГИС.

    Слайд 8. Применение ГИС.

    Учитель. В настоящее время ГИС – это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности – 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 и др. , .

    Слайд 9. Работа с ГИС.

    Учащиеся работают за компьютерами. По компьютерной сети на всех компьютерах открыта презентация.

    Программа «Улицы города Смоленска»

    Учитель. Что позволяет сделать данная ГИС?

    Учащиеся отвечают, учитель дополняет.

    Программа содержит информацию об улицах города Смоленска: карта улицы, история и описание улицы, фотографии; информация о городе Смоленске. Поиск проводится по улицам, имеющим имя.

    Практическая работа. Поиск улиц города и информации о них.

    1. Найдите на карте улицу Твардовского.
    2. Каков топоним и история улицы?
    3. Найдите фото улицы (http://www.smoladmin.ru/map)

    Учитель. В процессе выполнения практической работы ответьте на вопрос: «Что позволяет сделать данная ГИС?»

    Практическая работа. Работа с открытой геоинформационной системой города Смоленска.

    1. Установив соответствующие флажки и обновив карту, на основной карте найдите все объекты «Образование».
    2. Выберите карту «Адресный план». Осуществляя поиск по адресу, найдите дом, в котором вы живете.
    3. Выберите карту «Кадастр города». Определите кадастровую стоимость земли в месте расположения вашего дома.

    Учащиеся отвечают на вопрос, поставленный учителем перед выполнением практической работы.

    Учитель. Сервис Google Maps предлагает карту и спутниковые снимки всего мира (а также Луны и Марса). В карту интегрирован бизнес-справочник и схема автомобильных дорог с поиском маршрутов в США, Канаде, Японии, Гонконге, Китае, Великобритании, Ирландии, районов Европы, а также российских городов.

    Практическая работа. Окрестности Нью-Йорка.

    1. Начните с общей карты Северной Америки.
    2. Измените масштаб, чтобы на карте появились обозначения американских штатов.
    3. Выполните дальнейшее увеличение карты. Чтобы не потеряться на карте, рекомендуется выполнять увеличение двойным щелчком на нужном географическом объекте.
    4. Рассмотрите фото того же самого района, сделанное со спутника.

    Практическая работа. Достопримечательности Смоленской области.

    1. В строку «Поиск на карте» введите названия усадьбы Хмелита.
    2. Выполните увеличение карты.
    3. Рассмотрите космические снимки того же самого района, сделанное со спутника.
    4. Посмотрите фото к этому району.

    Это государственный историко-культурный и природный музей-заповедник. На его территории находятся уникальные мемориальные, архитектурные, исторические и природные памятники федерального значения, связанные с именами А.С. Грибоедова, А.С. Хомякова, П.С. Нахимова, С.С. Уварова, М.А. Булгакова.

    Слайд 10. Космическая съемка.

    Учитель. Как смогли увидеть во время практической работы, электронная карта, созданная в ГИС, поддерживается средствами Интернет и даже космическими снимками и информацией со спутников.

    Космическая съемка – съемка земной поверхности с космических летательных аппаратов при помощи специальной аппаратуры (фотосъемка, сканерная съемка, тепловая съемка и др.).
    Раньше, изучая землю, картографы затрачивали целые столетия для того, чтобы нанести на карту различные географические объекты. Теперь это можно сделать за считанное количество околоземных витков космических аппаратов. Всего за 10 минут космический корабль может сфотографировать до 1 млн. кв. км земной поверхности, в то время как из самолета такую площадь снимают за 4 года, а геологам и топографам потребовалось бы для этого приблизительно 80 лет. С помощью космической съемки, удалось стереть многие «белые пятна» в труднодоступных районах земли.

    Историческая справка

    I. Первые снимки из космоса были сделаны

    Первая фотография из космоса сделана чуть больше года спустя после окончания Второй мировой войны. 24 октября 1946 года ракета V-2, запущенная со стартовой площадки полигона White Sands в штате Нью-Мехико, поднялась на высоту 104.6 км. Фотокамера, установленная на борту, делала по снимку каждые полторы секунды полета. После нескольких минут пребывания в космическом пространстве ракета вернулась на землю. Посадка не планировалась мягкой, и ракета разбилась вдребезги, а вместе с ней и камера. Стальная кассета с пленкой осталась цела, и ученые получили в свои руки уникальный фотоматериал. До 1946 года самыми "высотными" снимками Земли считались фотографии, сделанные с воздушного шара Explorer II (22 км) в 1935 году.

    II. В 1987 г., находясь в космосе на станции «Мир», космонавты Юрий Романенко, Александр Лавейкин и Александр Александров провели съемки значительной части Антарктиды. Все это помогло в создании подробной карты этого материка в масштабе 1:200000 (2 км в см). Другими методами такие карты, да еще и в таком масштабе, просто не сделать.

    5. Выполнение практической работы

    Практическая работа. Район, в котором я учусь.

    1. Открыть ресурс http://kosmosnimki.ru
    2. В строку поиска ввести Смоленск.
    3. Изменяя масштаб, найти МБОУ СОШ № 29.
    4. Найти географические координаты школы.
    5. Найти улицы-границы района школы и, используя маркеры, подписать их.
    6. Найти в районе школы детскую поликлинику, библиотеку, спортивную школу, детский сад и подписать их.

    (В п.п. 3-5 учащиеся по очереди работают и с цифровой доской, отмечая найденные объекты.)

    Учитель. В каких областях используются космоснимки?

    Учащиеся (возможные ответы) : в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, строительстве, картографии, кадастровой деятельности, туристической деятельности, страховании.

    Слайд 16. Использование космической съемки и ГИС-технологий.

    Учитель. Как вы думаете, как используются космоснимки в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, строительстве, картографии, кадастровой деятельности, туристической деятельности, страховании.

    Слайды 17-24.

    ХОД II УРОКА

    Компьютерный практикум «Создание геоинформационной системы Смоленской области»

    1. Создание программы для работы с космическим снимком Смоленской области. Компьютерный практикум по предложенному алгоритму и коду.

    2. Внесение названий географических объектов на космический снимок Смоленской области.
    Используя карты Смоленской области, ресурсы Интернет http://kosmosnimki.ru и http://maps.google.com нанести на космический снимок города, реки, озера Смоленской области.

  • Понравилось? Лайкни нас на Facebook