БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет прикладной математики и информатики
Выпускная работа по
«Основам информационных технологий»
Магистрант
кафедры информационного и
программно-математического
обеспечения автоматизированных
производств
Сергиенко Екатерина Юрьевна
Руководители:
док. физ.-мат. н., профессор
Таранчук Валерий Борисович
ст. преп. Кожич Павел Павлович
Минск – 2008 г.
Список обозначений ко всей выпускной работе
ГИС – геоинформационные системы
ДЗЗ – данные дистанционного зондирования Земли
САПР – системы автоматизированного проектирования и машинной графики
GBF-DIME
– Geographic Base File, Dual Independent Map Encoding, формат данных
SYMAP –
система многоцелевого картографирования
CALFORM
– программа вывода картографического изображения на плоттер
SYMVU
– программа просмотра перспективных (трехмерных) изображений
Оглавление
Список обозначений ко всей выпускной работе. 2
Оглавление. 3
Реферат на тему «Развитие геоинформационных систем». 4
Введение. 4
Глава 1. Основные термины.. 5
Глава 2. История ГИС.. 7
Глава 3. Применение ГИС.. 9
Заключение. 10
Список литературы к реферату. 11
Предметный указатель к реферату. 12
Действующий личный сайт в WWW... 13
Действующий личный сайт в WWW... 13
Граф научных интересов. 14
Презентация магистерской диссертации. 15
Список литературы к выпускной работе. 16
Приложения. 17
Приложение А. Выдачи презентации. 17
Реферат на тему «Развитие геоинформационных систем»
Введение
Геоинформационные системы и технологии – бурно развивающееся направление современных информационных технологий.
ГИС, как дисциплина, являются новой, в связи с чем, в этой области знания не так много методических наработок и специализированной литературы. Из-за стремительного развития информационных технологий литературные данные зачастую являются устаревшими. Данная современная компьютерная технология обеспечивает интеграцию баз данных и операций над ними, таких как их запрос и статистический анализ, с мощными средствами представления данных, результатов запросов, выборок и аналитических расчетов в наглядной легко читаемой картографической форме. Предметом исследования в ГИС могут являться как объекты и явления окружающего нас мира, так и данные, полученные в результате наблюдений и измерений в разных научных областях.
Геоинформационные системы, функции которых включают в себя анализ информации и визуализацию в виде карт и схем, возникли на стыке технологий обработки информации, использовавшихся в системах управления базами данных, и визуализации графических данных в системах автоматизированного проектирования и машинной графики (САПР), автоматизированного производства карт, системах управления сетями. Необходимость использования компьютерных мощностей для обработки географической информации была осознана в 60–70-е гг. ХХ в.
ГИС-технологии могут быть объединены с другой мощной системой получения и представления географической информации — данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса, с самолетов и любых других летательных аппаратов. Космическая информация в сегодняшнем мире становится все более разнообразной и точной. Возможность ее получения и обновления — все более легкой и доступной. Десятки орбитальных систем передают высокоточные космические снимки любой территории нашей планеты. За рубежом и в России сформированы архивы и банки данных цифровых снимков очень высокого разрешения на огромную территорию земного шара.
С одной стороны, применение ГИС для обработки и анализа пространственной информации в различных областях жизнедеятельности способствует возникновению междисциплинарных понятий и методов. С другой стороны, развитие самой геоинформатики приводит к организации внутренних (собственных) требований к объектам изучения, что приводит к определенным ограничениям методов, используемых в конкретных дисциплинах (строительстве, геологии, биологии и т.д.). Такая ситуация создает атмосферу живого общения людей, которые занимаются различной деятельностью (как правило, довольно разной), но объединенных геоинформационным подходом к работе или исследованиям.
Глава 1. Основные термины
Геоинформатика — наука, сочетающая теорию, методы и традиции классической картографии и географии с возможностями и аппаратом прикладной математики, информатики и компьютерной техники.
Геоинформационные технологии – бурно развивающееся направление современных информационных технологий. По этой причине пока нельзя говорить о существовании общепринятой терминологии в этой отрасли знаний. Достаточно привести многочисленные определения ГИС, предложенные разными авторами, чтобы понять, насколько еще молода эта сфера деятельности.
ГИС – это “внутренне позиционированная автоматизированная пространственная информационная система, создаваемая для управления данными, их картографического отображения и анализа”. (Berry J.)
Хочу отметить, что данное определение не совсем полное, поскольку не учитывает человека, как элемент информационной системы. Человек в любой информационной системе занимает важное место – это и наблюдатель, и эксперт, и аналитик. Очень часто исследователи в области геоинформатики для акцентирования роли человека в ГИС используют словосочетание “человеко-машинный комплекс”.
ГИС – это “аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию данных и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и прикладных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества". (Кошкарев А.В.)
ГИС – это “система, состоящая из людей, а также технических и организационных средств, которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выработки информации, удобной для дальнейшего использования в географическом исследовании и для ее практического применения”. (Konecny M.)
ГИС – это “комплекс аппаратно-программных средств и деятельности человека по хранению, манипулированию и отображению географических (пространственно соотнесенных) данных”. (Abler R.)
ГИС – это “динамически организованное множество данных (динамическая база данных или банк данных), соединенное с множеством моделей, реализованных на ЭВМ для расчетных, графических и картографических преобразований этих данных в пространственную информацию в целях удовлетворения специфических потребностей определенных пользователей в пределах структуры точно определенных концепций и технологий”. (Degani A.)
ГИС – это: "система, включающая базу данных, аппаратуру, специализированное матобеспечение и пакеты программ, предназначенных для расширения базы данных, для манипулирования данными, их визуализации в виде карт или таблиц и, в конечном итоге, для принятия решений о том или ином варианте хозяйственной деятельности". (Lillesand T.)
ГИС – это: "реализованное с помощью автоматических средств (ЭВМ) хранилище системы знаний о территориальном аспекте взаимодействия природы и общества, а также программного обеспечения, моделирующего функции поиска, ввода, моделирования и др." (Трофимов А.М., Панасюк М.В.)
Считаю, что наиболее простое, и в тоже время полное определение дает американский ученый D.P. Lusch:
ГИС
– это интегрированная компьютерная система, находящаяся под управлением специалистов-аналитиков, которая осуществляет сбор, хранение, манипулирование, анализ, моделирование и отображение пространственно соотнесенных данных.
Геоматика
— это совокупность применений информационных технологий, мультимедиа и средств телекоммуникации для обработки данных, анализа геосистем, автоматизированного картографирования; также этот термин употребляется как синоним геоинформатики или геоинформационного картографирования.
Пространственный объект (графический примитив)
– цифровое представление объекта реальности (цифровая модель местности), содержащее его местоуказание и набор свойств, характеристик, атрибутов или сам этот объект. Выделяют четыре основных типа пространственных объектов: точечные, линейные, площадные (полигональные), контурные и поверхности.
Глава 2. История ГИС
История ГИС берет своё начало с конца пятидесятых годов прошлого столетия. За пятьдесят лет пройдено несколько этапов, позволивших создать самостоятельно функционирующую сферу – сферу геоинформационных технологий. Основные достижения в геоинформационной картографии были, получены в США, Канаде и Европе. Россия и бывший СССР не участвовали в мировом процессе создания и развития геоинформационных технологий вплоть до середины 1980-х годов.
В истории развития геоинформационных систем многие авторы выделяют четыре периода:
Новаторский период
(поздние 1950е - ранние 1970е гг.)
Проводилось исследование принципиальных возможностей информационных систем, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.
Период государственного влияния
(ранние 1970е - ранние 1980е гг.)
Развитие крупных геоинформационных проектов, финансируемых государством, формирование государственных институтов в области геоинформатики, снижение роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп.
Период коммерциализации
(ранние 1980е - настоящее время)
Характерен широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных инструментальных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами атрибутивных данных, создание сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, организация систем, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах и поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.
Период потребления
(поздние 1980е - настоящее время)
Повышенная конкурентная борьба среди коммерческих производителей геоинформационных технологий и услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и “открытость” программных средств позволяет пользователям самим настраивать, адаптировать, использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских “клубов”, телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в географических данных, начало формирования геоинформационной инфраструктуры планетарного масштаба.
Ключевую роль в развитии ГИС сыграли следующие организации, проекты и исследователи:
В конце 60-х Бюро переписи США разработало формат GBF-DIME (Geographic Base File, Dual Independent Map Encoding). В этом формате впервые была реализована схема определения пространственных отношений между объектами, называемая топологией, которая описывает, как линейные объекты на карте взаимосвязаны между собой, какие площадные объекты граничат друг с другом, а какие объекты состоят из соседствующих элементов. Впервые были пронумерованы узловые точки, впервые были присвоены идентификаторы площадям по разные стороны линий. Это было революционное нововведение. Формат GBF-DIME позже трансформировался в TIGER. Важными лицами этого процесса явились математик Джеймс Корбетт (James Corbett), программисты Дональд Кук (Donald Cooke) и Максфилд (Maxfield). Карты в формате GBF-DIME в течение 70х годов были сформированы для всех городов Соединенных Штатов. Эту технологию по сегодняшний день использует множество современных ГИС.
Многие важные идеи, касающиеся ГИС, возникли в стенах Лаборатории компьютерной графики и пространственного анализа Гарварда. Из этой лаборатории вышло несколько ключевых фигур ГИС индустрии: это Говард Фишер (Howard Fisher) – основатель лаборатории и программист Дана Томлин (Dana Tomlin), заложившая основы картографической алгебры, создав знаменитое семейство растровых программных средств Map Analysis Package - MAP, PMAP, aMAP.
Наиболее известными и хорошо зарекомендовавшими себя программными продуктами Гарвардской лаборатории являются
SYMAP (система многоцелевого картографирования);
CALFORM (программа вывода картографического изображения на плоттер);
SYMVU (просмотр перспективных (трехмерных) изображений);
ODYSSEY (предшественник ARC/INFO).
Большое влияние на развитие ГИС-технологий оказали теоретические разработки в области географии и пространственных взаимоотношений, а также в развитие количественных методов в географии в США, Канаде, Франции, Англии, Швеции (работы У.Гаррисона (William Garrison), .Хагерстранда (Torsten Hagerstrand), Г.Маккарти (Harold McCarty), Я.Макхарга (Ian McHarg).
В завершении отмечу старейшие компании, основанные в 1969 году, которые являются и по сей день крупнейшими разработчиками ГИС – это ESRI и Intergraph. Эти две компании являются производителями самых популярных в США и в мире геоинформационных систем – так, вдвоем они производят ровно половину ГИС, используемых в США. Начиная с 90-х гг. прошлого столетия, эти фирмы активно осваивают российский рынок ГИС.
Глава 3. Применение ГИС
В настоящее время геоинформационные технологии проникли практически во все сферы жизни:
- Экология и природопользование
- Земельный кадастр и землеустройство
- Морская, авиационная и автомобильная навигация
- Управление городским хозяйством
- Региональное планирование
- Маркетинг
- Демография и исследование трудовых ресурсов
- Управление дорожным движением
- Оперативное управление и планирование в чрезвычайных ситуациях
- Социология и политология
Кроме того, ГИС используются для решения разнородных задач, таких как:
- обеспечение комплексного и отраслевого кадастра;
- поиск и эффективное использование природных ресурсов;
- территориальное и отраслевое планирование;
- контроль условий жизни населения, здравоохранение, социальное обслуживание, трудовая занятость;
- обеспечение деятельности правоохранительных органов и силовых структур;
- наука и образование;
- картографирование.
Специалисты, работающие в области ГИС и геоинформационных технологий работают в следующих областях:
- накопление первичных данных;
- проектирование баз данных;
- проектирование ГИС;
- планирование, управление и администрирование геоинформационных проектов;
- разработка и поддержка ГИС;
- маркетинг и распространение ГИС-продукции и геоданных;
- профессиональное геоинформационное образование и обучение ГИС-технологиям.
Заключение
В современной жизни, чем большее количество информации имеется в вашем распоряжении, тем проще будет принять обоснованные решения и эффективные действия. Но недостаточно просто накопить информацию, нужен инструмент, обеспечивающий ее полноценное использование. Таким универсальным инструментом и является ГИС- технология.
Известно, что львиная доля информации, с которой мы имеем дело, включает пространственную компоненту - будь то данные о населении, экономическом развитии, природных ресурсах, управлении городами и территориями, чрезвычайных ситуациях, типах лесов или почв, производственной деятельности компаний или другая информация об объектах, явлениях и событиях на нашей планете. ГИС позволяет получить наибольшую отдачу от информации.
ГИС - это значительно больше, чем электронные карты на экране компьютера. Они обеспечивают создание, отображение и совместный анализ различных типов данных: описательных (табличных), векторных, растровых, САПР и других. Созданные по этим данным карты можно представить в любой стандартной системе координат и перевести их в любую картографическую проекцию.
В сфере образования и переподготовки кадров ГИС поможет не только студентам и школьникам, но также преподавателям, научным сотрудникам и администраторам.
Можно предполагать возникновение на базе современных ГИС новых типов, классов и даже поколений географических информационных систем, основанных на возможностях Интернета, телевидения и телекоммуникаций.
Именно поэтому, сегодня эта технология является одним из наиболее популярных и полезных инструментов, в том числе в учебном процессе и в научных исследованиях. ГИС помогает сформировать у людей новый взгляд на мир, обеспечивающий его комплексное восприятие и лучшее понимание взаимосвязей между его составляющими.
Список литературы к реферату
1 Аленичев В.М.: Суханов В.И., Хохряков В.С. Моделирование природносырьевых технологических комплексов (Горное производство). Под. ред. В.Л. Яковлева. Екатеринбург, УрО РАН, 1998.
2 Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / Под. ред. А.М. Берлянта и А.В. Кошкарева. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.
3 Жариков В.Н. Наука о твердой Земле // Горный вестник, № 2, 1995.
4 Королев Ю.К. Общая геоинформатика. Часть 1. Теоретическая геоинформатика. Выпуск 1. М.: СП ООО «Дата+», 1998.
5 Куприянова Т.П. Принципы и методы физико-географического районирования с применением ЭВМ. М.: Наука, 1993.
6 Лобанов А.Н., Журкин И.Г. Автоматизация фотограмметрических процессов. М.: Недра, 1980.
7 Панкрушин В.К. Математическое моделирование и идентификация геодинамических систем. Новосибирск: СГГА, 2002.
8 Рогачев А.В. Цифровая картография. Геоинформатика//География, № 4/99, с.
9 Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учеб. для ВУЗов. М.: Высш. шк., 1998.
10 Методы компьютерной обработки изображений. Под. ред. В.А.Сойфера, М.: Физматлит, 2001.
Предметный указатель к реферату
C
CALFORM, 8
G
GBF-DIME, 8
O
ODYSSEY, 8
S
SYMAP, 8
SYMVU, 8
Г
Геоинформатика, 5
Геоматика, 6
ГИС, 4, 6
Графический примитив, 6
О
Объект, 6
П
Пространственный объект, 6
С
САПР, 4
Действующий личный сайт в WWW
http://sergienkoej.narod.ru
Граф научных интересов
Специальность 05.13.17
| Смежные специальности
|
Основная специальность
|
сопутствующие
|
Презентация магистерской диссертации
presentmag.ppt
http://sergienkoej.narod.ru/referat.ppt Список литературы к выпускной работе
11 Блаттнер П.
Использование Microsoft Excel 2002. Специальное издание / Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002.
12 Виллет
Э.,
Кроудер
Д.,
Кроудер P.
Microsoft Office 2000. Библия пользователя / Пер. с англ.: Учебное пособие. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001.
13 Говорухин В., Цибулин В.
Компьютер в математическом исследовании: Учебный курс. – СПб.: Питер, 2001.
14 Дронов В.А.
JavaScript в wеb-дизайне. – СПб.: БХВ Петербург, 2002.
15 Карлберг К.
Бизнес-анализ с помощью Excel. – M.: Издательский дом “Вильямс”, 2000.
16 Корнеев В.В. Гареев А.Ф., Васютин СВ., Райх В.В.
Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. –М.: Нолидж, 2001.
17 Уокенбах Дж.
Microsoft Excel 2000. Библия пользователя / Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2001.
18 Праг К., Ирвин М.
Access 2000. Библия пользователя / Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2001.
19 Хислоп Б., Энжелл Д.
Microsoft Word 2000. Библия пользователя: Учебное пособие / Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2001.
20 Соколов А.В., Степанюк О.М.
Защита от компьютерного терроризма. – СПб.: БХВ – Петербург, Арлит, 2002.
Приложения
Приложение А. Выдачи презентации
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|