Реферат на тему :
Роль Геоінформаційних систем (ГІС) у системах екологічного моніторингу
.”
План :
Що таке ГІС (визначення ).……………………………ст. 3
Короткий екскурс в історію ……………………………ст.3
Можливості ГІС ………………………………………..ст.5
Реалізація ГІС проектів ( приклади )………………….ст.7
Майбутнє ГІС …………………………………………..ст.8
Висновки ………………………………………………..ст.9
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 ) .
Реалізувати ГІС проект зараз не так вже і дорого як ранійше . В принципі
все залежить від того на якому рівні ви це збираєтесь реалізовувати :
аппаратура , , програмне забезпечення , вартість інформації та її якість
, витрати на оплату роботи персоналу і т.д. Хоча , треба зазначити , що
програмне забезпечення для ГІС можно взяти абсолютно безкоштовно в
мережі ІНТЕРНЕТ ( наприклад ARC/INFO ) , інші програмні продукти теж
коштують не дуже дорого . Для прикладу реалізації ГІС в плані витрат
людських ресурсів візьмемо Кадастр природних ресурсів північного
європейського регіону Росії про який я вже пригадував – площа території
3000 км2 , реалізували проект протягом 16 місяців , трудовитрати на
роботу з інформацією склали 8,1 людино-рік , програмування 4,8
людино-роки , польові роботи 1 людино-рік ( ітого 13,9 людино-років ) ;
ввійшло 245 карт масштаби 1:10000—1:200000 , обсяг інформації 100 Мб .
Ще одним цікавим прикладом реалізації ГІС став наш київський проект
“екоГІС-КИЇВ” , який почав створюватися з кінця 1996 року .
“екоГІС-КИЇВ” створений базі пакету ARCVIEW GIS , про який я вже
згадував та пакету розрахунку забруднення приземного шару атмосфери
“ЕОЛ 2000” української компанії “Софт Фонд” . В цьому ГІСі будуть
охоплені такі сфери екологічного управління , як економіка , атмосферне
повітря , водні ресурси , тверді відходи , біота . В рамках дослідження
теми “Атмосферне повітря” виконується комплекс науково—практичних робіт
спрямованих на створення “Реєстру стаціонарних джерел викидів в
атмосферне повітря забруднюючих речовин” , який дозволить реалізувати
підсистему обліку і разом з тим забезпечить необхідними інформаційними
системами аналітичну підсистему оцінки забруднення атмосферного повітря
. По прогнозам за 5 років цей реєстр буде охоплювати ніж 2000 об’єктів
техногенного екологічного ризику , що мають більш ніж 200000
стаціонарних джерел викидів та 5 млн. складів викидів забруднюючих
речовин . Поповнення БД буде відбуватися пакетним вводом ( імпортом ) з
інших програмних пакетів . Цілісність БД підримується спеціальними
довідковими словниками . За допомогою цього ГІСу спеціаліст-оператор
може вирішувати цілий комплекс аналітичних задач , від оцінки та
експертизи впливу окремого джерела викидів якогось підприємства до
розробки зведеного проекту нормативно-допустимих викидів . Таким чином
“екрГІС-КИЇВ” є не просто системою збору моніторингових досліджень , а й
системою підтримки рішень , тобто перекидається за юрисдикцію
моніторингу .
Тепер давайте спробуємо подивитись у майбутнє . Що буде далі у розвитку
ГІСів . На данний момент ці системи розбиті та локальні , вони можуть
досить богато : видати вам інформацію про об’єкт , що цікавить вас ;
показати зміни деяких факторів у просторі та часі ; показати чи
спргнозувати шляхи міграції речовин ; показати ландшафт під тим кутом ,
який вас цікавить у прямому та переносному значенні ; бути вашим
радником у багтьох питаннях . Подальший розвиток ГІСів , на мою думку
буде спрямований на самонавчання , самовдосконалення ( вбудова у ГІСи
штучного інтелекту ) , розширення баз данних , глобалізацію та
інтеграцію ГІСів . Інакше кажучи об’єднання всіх ГІСів у єдину систему
завдяки мережі ІНТЕРНЕТ у планетарну ГІС систему .
Є звичайно проблема , що поки не дає реалізуватися глобалізації – справа
в тім , що до цих пір не розроблена єдина система протоколів та форматів
по обміну даними між ГІСами . Інформація , що накопичується дуже часто
не може бути порівняна , різнорідна , та розмежована ; в деяких регіонах
використовуються несертифіковані програмні засоби ; використовуються
різні картографічні основи , які погано порівнюються між собою , багато
інформації дублюється . На жаль в нашій країні ГІСи розвиваються слабо ,
так в Росії , ще у 1996 році об’єм заказів на ГІСи стрибнув за 1000000 $
і це при тому , що майже ніхто не платив за програмне забезпечення !
В Росії дуже багато ВУЗів займаються розробкою ГІСів ось список
найбільш відомих ГІСів різних ВУЗів :Пущинскоий ЦНИТ (Пущинский
госуниверситет), Петрозаводский РЦИ и Северный РЦ НИТ (Петрозаводский
госуниверситет), Калининградский ОЦНИТ (Калининградский госуниверситет)
та багато інших . Але я сподіваюсь на те , що в найближчому майбутньому
наша країна теж почне бурно розвиватися в цьому напрямку , бо ринок
ГІСів у нас майже не заповнений .
Застосування ГІС-технологій , як я сподіваюсь я довів вам , в практиці
екологічного моніторингу та екологічного управління дає змогу дійсно по
новому подивитись на проблему , комплексно її проаналізувати та зробити
висококваліфіковані висновки та прогнози , попередити надзвичайні
екологічні ситуації антропогенного походження . Приклади реалізації ГІС
показує , що навіть “настільні” ГІС пакети сучасного рівня для РС
комп’ютерів дозволяють оперувати значними обсягами інформаційних
ресурсів та вирішувати складні аналітичні задачі . Впровадження цих
систем на різних рівнях дозволить підняти рівень , оперативність та
ефективність рішення задач у галузі керування якістю навколишнього
середовища до світового рівня .
Список джерел :
“Україна з космосу” Київ-1997 .
С.В. Зорін , О.М. Картавцев , А.Д. Сенченко “Приклад створення
інформаційно-аналітичної системи підтримки прийняття управлінських
рішень у галузі охорони атмосферного повітря на базі ГІС-технологій”
Еколого-медичне науково-виробниче підприємство “ЕКОМЕДСЕРВИС” .
HYPERLINK http://cnit.pgu.srpukhov.su http://cnit.pgu.srpukhov.su
HYPERLINK http://www.karelia.ru http://www.karelia.ru
HYPERLINK http://kstu.koenig.su http://kstu.koenig.su
HYPERLINK http://www.ispu.ivanovo.su http://www.ispu.ivanovo.su
HYPERLINK http://www.tversu.ac.ru http://www.tversu.ac.ru
HYPERLINK http://rcnit.cctpu.edu.ru http://rcnit.cctpu.edu.ru
пошук по слову “ГИС”
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
