Презентация на тему гис. Презентация "геоинформационные системы"

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

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

ГИС (географическая информационная система) - это набор компьютерного оборудования, географических данных и программного обеспечения для сбора, обработки, хранения, моделирования, анализа и отображения всех видов пространственно-привязанной информации. ГИС - это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности. ГИС - это компьютерная система, позволяющая показывать необходимые данные на электронной карте. Что такое ГИС?

3 слайд

Описание слайда:

Структура ГИС– это составные части ГИС и взаимосвязь между ними: данные (пространственные данные): географические (местоположение объекта на земной поверхности, фотоснимки из космоса, аэроснимки), табличные или описательные данные, связанные с географическими; аппаратное обеспечение (компьютер, компьютерные и телекоммуникационные сети, накопители внешней памяти, сканер, дигитайзеры и т. д.); программное обеспечение для хранения, ввода, анализа и визуализации географической информации; технологии (методы, порядок действий и т. д.); специалисты, которые работают с программными продуктами Структура ГИС

4 слайд

Описание слайда:

Классификация ГИС По территориальному охвату: глобальные ГИС; субконтинентальные ГИС; национальные ГИС; региональные ГИС; субрегиональные ГИС; локальные или местные ГИС. По функциональности: полнофункциональные; ГИС для просмотра данных; ГИС для ввода и обработки данных; специализированные ГИС.

5 слайд

Описание слайда:

По уровню управления: федеральные ГИС; региональные ГИС; муниципальные ГИС; корпоративные ГИС. По предметной области: картографические; геологические; городские или муниципальные ГИС; природоохранные ГИС и т. п. Классификация ГИС

6 слайд

Описание слайда:

По проблемно-тематической ориентации: общегеографические; экологические и природопользовательские; отраслевые (водных ресурсов, лесопользования,туризма, транспорта и т. д.). По способу организации географических данных: векторные; растровые; векторно-растровые. Классификация ГИС

7 слайд

Описание слайда:

Аппаратное обеспечение Методы (технологии) Специалисты Структура ГИС Данные географические и описательные Структура ГИС

8 слайд

Описание слайда:

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических карт-слоев и баз данных, связанных с этими картами. Как работает ГИС?

9 слайд

Описание слайда:

Векторизация – установка формульных соотношений между линиями и точками Векторизация карт - это преобразование бумажного экземпляра карты или растрового файла в векторный формат

10 слайд

Описание слайда:

11 слайд

Описание слайда:

Состав ГИС Аппаратные средства; Программное обеспечение Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Данные Данные могут быть представлены в виде готовых карт с требуемыми тематическими слоями, либо в виде снимков космической и аэрофотосъемки и пр.

12 слайд

Описание слайда:

Операции в ГИС Ввод данных В геоинформационных системах автоматизирован процесс создания цифровых карт, что кардинально сокращает сроки технологического цикла. Управление данными Геоинформационные системы хранят пространственные и атрибутивные данные для их дальнейшего анализа и обработки. Запрос и анализ данных Геоинформационные системы выполняют запросы о свойствах объектов, расположенных на карте, и автоматизируют процесс сложного анализа, сопоставляя множество параметров для получения сведений или прогнозирования явлений. Визуализация данных Удобное представление данных непосредственно влияет на качество и скорость их анализа. Пространственные данных на интерактивных картах. Отчеты о состоянии объектов могут быть построены в виде графиков, диаграмм, трехмерных изображений.

13 слайд

Описание слайда:

Административно-территориальное управление городское планирование и проектирование объектов; ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений; прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера; управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта; построение сетей экологического мониторинга; инженерно-геологическое районирование города. Телекоммуникации транковая и сотовая связь, традиционные сети; стратегическое планирование телекоммуникационных сетей; выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.; определение маршрутов прокладки кабеля; мониторинг состояния сетей; оперативное диспетчерское управление. Применение ГИС

14 слайд

Описание слайда:

Инженерные коммуникации оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации; моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций; проектирование инженерных сетей; мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций. Транспорт автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт; управление транспортной инфраструктурой и ее развитием; управление парком подвижных средств и логистика; управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков. Применение ГИС

15 слайд

Описание слайда:

нефтегазовый комплекс геологоразведка и полевые изыскательные работы; мониторинг технологических режимов работы нефте- и газопроводов; проектирование магистральных трубопроводов; моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций. силовые ведомства службы быстрого реагирования, вооруженные силы, милиция, пожарные службы; планирование спасательных операций и охранных мероприятий; моделирование чрезвычайных ситуаций; стратегическое и тактическое планирование военных операций; навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств. экология оценка и мониторинг состояния природной среды; моделирование экологических катастроф и анализ их последствий; планирование природоохранных мероприятий. Применение ГИС

16 слайд

Описание слайда:

Лесное хозяйство стратегическое управление лесным хозяйством; управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог; ведение лесных кадастров. Сельское хозяйство планирование обработки сельскохозяйственных угодий; учет землевладельцев и пахотных земель; оптимизация транспортировки сельскохозяйственных продуктов и минеральных удобрений. Применение ГИС

17 слайд

Описание слайда:

Спутниковая система навигации - система, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) наземных, водных и воздушных объектов. Спутниковая система навигации

18 слайд

Описание слайда:

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

19 слайд

Описание слайда:

Использование GPS/ГЛОНАСС GPS/ГЛОНАСС 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.

1 слайд

2 слайд

3 слайд

Географическая информационная система (ГИС) - это современная информационная технология для визуализации и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной 2D и 3D визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта.

4 слайд

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.

5 слайд

Составные части ГИС Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

6 слайд

Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

7 слайд

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам.

8 слайд

Данные. Это вероятно наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.

9 слайд

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

10 слайд

Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.

11 слайд

Задачи, которые решает ГИС ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняет пять процедур (задач) с данными - ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

12 слайд

Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов, либо, при небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью дигитайзера. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

13 слайд

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1: 100 000, границы округов переписи населения - в масштабе 1: 50 000, а жилые объекты - в масштабе 1: 10 000). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи.

14 слайд

Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД), то специальными компьютерными средствами для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих, как ГИС, так и не ГИС приложениях.

15 слайд

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации Вы сможете получать ответы простые вопросы (Кто владелец данного земельного участка?) и более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы (Где есть места для строительства нового дома?). С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу “что будет, если…”. Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

16 слайд

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками и таблицами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

17 слайд

Что ГИС могут сделать для Вас? Делать пространственные запросы и проводить анализ. Улучшить интеграцию внутри организации Принятие более обоснованных решений Создание карт

18 слайд

Делать пространственные запросы и проводить анализ. 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.

19 слайд

Улучшить интеграцию внутри организации 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.

20 слайд

Принятие более обоснованных решений ГИС, как и другие информационные технологии, подтверждает известную поговорку о том, что лучшая информированность помогает принять лучшее решение. ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Можно достаточно быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффектный и эффективный.

21 слайд

Создание карт Картам в ГИС отведено особое место. Процесс создания карт в ГИС прост и гибок. 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.

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

• с ракет в 1946,
• с искусственных спутников Земли – в 1960,
• с пилотируемых космических кораблей – в 1961 (Ю. А. Гагариным).

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.