Западные гис. Геоинформационные системы в россии ГИС-звезда на уфимском горизонте

Ключевые слова

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ / ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ / АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ГИС / ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ / GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEMS / IMPORT SUBSTITUTION / ANALYSIS OF DOMESTIC GIS / SOFTWARE PRODUCTS

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы - Яроцкая Елена Вадимовна, Патов Али Мухаммедович

В настоящее время экономика страны в своем развитии взяла направление в сторону импортозамещения . Развитие отечественных информационных технологий и программного обеспечения является одним из приоритетных направлений. В статье анализируется состояние отечественного рынка разработчиков географических информационных систем (ГИС). Рассматривается возможность импортозамещения зарубежных программных продуктов обработки пространственных данных аналогами российского производства. В качестве объектов анализа выступили такие программные продукты как ГеоГраф, ИнГео, GeoMixer, ZuluGIS, IndorGIS, Панорама. В результате анализа выяснилось, что существует множество проблем на пути полного импортозамещения зарубежных ГИС, такие как узкая специализация отечественных ГИС, слабая маркетинговая политика по распространению на рынок программных продуктов , непродуманность интерфейса. Но потенциал развития отечественных ГИС очень велик. Одним из главных преимуществ российских информационных технологий в обработке пространственных данных это то, что разработчики более гибко могут реагировать на изменение конъюнктуры рынка

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы - Яроцкая Елена Вадимовна, Патов Али Мухаммедович

  • Применение геоинформационных систем в землеустройстве и кадастре для управления земельными ресурсами на муниципальном уровне в Карачаево-Черкесской Республике

    2017 / Яроцкая Е.В., Патов А.М.
  • Визуально-интерактивная технология интеграции САПР и ГИС

    2010 / Дорофеев Сергей Юрьевич, Зайцева Мария Александровна
  • Организация пространственных данных на основе стандартов и свободно распространяемых программных продуктов

    2013 / Комоско Владимир, Серебряков Сергей
  • Анализ программ ГИС класса в транспортной логистике

    2013 / Плотко К.О., Долгова Т.Г.
  • Инновации и информационные технологии в бизнесе: основные тенденции и перспективы развития

    2012 / Бутенко Яна Андреевна
  • Программный модуль построения и анализа векторных полей

    2017 / Коробков Виктор Николаевич
  • ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА СЕГМЕНТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В Quantum GIS В РАМКАХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ЭТАПА ПРОВЕДЕНИЯ КАДАСТРОВОЙ ОЦЕНКИ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

    2019 / Перов А. Ю., Шумаева К. В., Ярыш С. С.
  • Реализация подсистемы ГИС в среде МСВС информационно-телекоммуникационного комплекса оповещения и связи

    2011 / Пономарев Андрей Александровичв, Игумнов Артем Олегович
  • Проект интегрированной геоинформационной системы ИНЦ со РАН для поддержки фундаментальных исследований

    1998 / Бычков И. В., Васильев С. Н., Кузьмин В. А., Ступин Г. В.
  • Анализ существующих программных комплексов для построения геоинформационной системы управления работой структурных подразделений ОАО «РЖД»

    2017 / Никитчин Андрей Андреевич, Богданов Николай Александрович, Рыбкин Владимир Сергеевич

DEVELOPMENT OF DOMESTIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEMS IN THE CONDITIONS OF IMPORT SUBSTITUTION

Nowadays, the economy of the country has taken a direction towards import substitution in its development. The development of the domestic information technology and software is one of the priorities. The article analyzes the state of the domestic market, development of geographic information systems developers. The possibility of import substitution of foreign software products by spatial data analogues in Russia is considered. As objects of analysis became programs such as GeoGraf, InGeo, GeoMixer, ZuluGIS, IndorGIS, Panorama. As a result of the analysis we revealed that there are a lot of problems in the way of the full import substitution of foreign GIS, such as the specialization of domestic GIS, a weak marketing strategy for the distribution to market of software products , crudity of interface. However, the potential of development of domestic GIS is very large. One of the main advantages of the Russian information technology in the processing of spatial data is that developers can respond more flexibly to changing market conditions

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Геоинформациооные технологии и системы…..……..…………………..4

2. Структура и функции ГИС………………………………………………...7

Заключение………………………………………………………………………...9

Список использованных источников…………………………………………...10


ВВЕДЕНИЕ

Появление географических информационных систем относят к началу 60-х годов XX в. Именно тогда появились предпосылки и условия для информатизации и компьютеризации сфер деятельности, связанных с моделированием географического пространства и решением пространственных задач. Их разработка связана с исследованиями, проведенными университетами, академическими учреждениями, оборонными ведомствами и картографическими службами.
Впервые термин «географическая информационная система» появился в англоязычной литературе и использовался в двух вариантах, таких, как geographic information system иgeographical information system, очень скоро он также получил сокращенное наименование (аббревиатуру) GIS. Чуть позже этот термин проник в российский научный лексикон, где существует в двух равнозначных формах: исходной полной в виде «географической информационной системы» и редуцированной в виде «геоинформационной системы». Первая из них очень скоро стала официально-парадной, а вполне разумное стремление к краткости в речи и текстах сократило последнюю из них до аббревиатуры «ГИС» .

Геоинформационные системы и технологии

Геоинформационная система (ГИС) - это многофункциональная информационная система, предназначенная для сбора, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основное назначение ГИС заключается в формировании знаний о Земле, отдельных территориях, местности, а также своевременном доведении необходимых и достаточных пространственных данных до пользователей с целью достижения наибольшей эффективности их работы.
Геоинформационные технологии (ГИТ) - это информационные технологии обработки географически организованной информации.
Основной особенностью ГИС, определяющей ее преимущества в сравнении с другими АИС, является наличие геоинформационной основы, т.е. цифровых карт (ЦК), дающих необходимую информацию о земной поверхности. При этом ЦК должны обеспечивать:
точную привязку, систематизацию, отбор и интеграцию всей поступающей и хранимой информации (единое адресное пространство);
комплексность и наглядность информации для принятия решений;
возможность динамического моделирования процессов и явлений;
возможность автоматизированного решения задач, связанных с анализом особенностей территории;
возможность оперативного анализа ситуации в экстренных случаях.
История развития ГИТ восходит к работам Р. Томлисона по созданию Канадской ГИС (CGIS), проводившимся в 1963-1971 гг.
В широком смысле ГИТ - это наборы данных и аналитические средства для работы с координатно-привязанной информацией. ГИТ - это не информационные технологии в географии, а информационные технологии обработки географически организованной информации.
Существо ГИТ проявляется в ее способности связывать с картографическими (графическими) объектами некоторую описательную (атрибутивную) информацию (в первую очередь алфавитно-цифровую и иную графическую, звуковую и видеоинформацию). Как правило, алфавитно-цифровая информация организуется в виде таблиц реляционной БД. В простейшем случае каждому графическому объекту (а обычно выделяют точечные, линейные и площадные объекты) ставится в соответствие строка таблицы - запись в БД. Использование такой связи, собственно, и открывает столь богатые функциональные возможности перед ГИТ. Эти возможности, естественно, различаются у разных систем, но есть базовый набор функций, обычно имеющийся в любой реализации ГИТ, например, возможность ответа на вопросы "что это?" указанием объекта на карте и "где это находится?" выделением на карте объектов, отобранных по некоторому условию в БД. К базовым можно также отнести ответ на вопрос "что рядом?" и его различные модификации. Исторически первое и наиболее универсальное использование ГИТ - это информационно-поисковые, справочные системы. Таким образом, ГИТ можно рассматривать как некое расширение технологии БД для координатно привязанной информации. Но даже в этом смысле она представляет собой новый способ интеграции и структурирования информации. Это обусловлено тем, что в реальном мире большая часть информации относится к объектам, для которых важную роль играет их пространственное положение, форма и взаиморасположение, а следовательно, ГИТ во многих приложениях значительно расширяют возможности обычных СУБД, так как ГИТ более удобны и наглядны в использовании и предоставляют ДЛ свой "картографический интерфейс" для организации запроса к базе данных вместе со средствами генерации "графического" отчета. И, наконец, ГИТ добавляет обычным СУБД совершенно новую функциональность - использование пространственных взаимоотношений между объектами . Сущность ГИТ проявляется в ее способности связывать с картографически­ми (графическими) объектами некоторую описательную (атрибутивную) ин­формацию (в первую очередь алфавитно-цифровую и иную графическую, зву­ковую и видеоинформацию). Как правило, алфавитно-цифровая информация организуется в виде таблиц реляционной БД. В простейшем случае каждому графическому объекту (точечному, линейному или площадному) ставится в со­ответствие строка таблицы - запись в БД. Использование такой связи и обеспе­чивает богатые функциональные возможности ГИТ. Эти возможности, естест­венно, различаются у разных систем, но есть базовый набор функций, обычно имеющийся в любой реализации ГИТ, например, возможность ответа на вопро­сы "что это?" указанием объекта на карте и "где это находится?" выделением на карте объектов, отобранных по некоторому условию в БД. К базовым можно также отнести ответ на вопрос "что рядом?" и его различные модификации. Ис­торически первое и наиболее универсальное использование ГИТ - это инфор­мационно-поисковые, справочные системы.

Таким образом, ГИТ можно рассматривать как некое расширение техноло­гии БД для координатно привязанной информации. Но даже в этом смысле она представляет собой новый способ интеграции и структурирования информации. Это обусловлено тем, что в реальном мире большая часть информации относит­ся к объектам, для которых важную роль играет их пространственное положе­ние, форма и взаиморасположение. Следовательно, ГИТ во многих приложени­ях значительно расширяют возможности обычных СУБД.

ГИТ, так же как и любая другая технология, ориентирована на решение оп­ределенного круга задач. Поскольку области применения ГИС достаточно ши­роки (военное дело, картография, география, градостроительство, организация транспортных диспетчерских служб, и т.д.), то ввиду специфики проблем, ре­шаемых в каждой из них, и особенностей, связанных с конкретным классом ре­шаемых задач и с требованиями, предъявляемыми к исходным и выходным данным, точности, техническим средствам и прочее, говорить о какой-то еди­ной ГИС-технологии достаточно проблематично.

Вместе с тем любая ГИТ включает в себя ряд операций, которые можно рас­сматривать как базовые. Они различаются в конкретных реализациях только де­талями, например, программным сервисом сканирования и постсканерной обра­ботки, возможностями геометрического преобразования исходного изображе­ния в зависимости от исходных требований и качества материала и т.д .

Структура и функции ГИС

Геоинформационные системы включают в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

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.

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 и функциям.

Данные – это, вероятно, наиболее важный компонент. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем либо приобретаться у поставщиков. В процессе управления пространственными данными географическая информационная система объединяет (а лучше сказать – совмещает) географическую информацию с данными других типов. Например, с конкретным кусочком электронной карты могут быть связаны уже накопленные данные о населении, характере почв, близости опасных объектов и т. д. (в зависимости от задачи, которую придется решать при помощи ГИС). Причем в сложных, распределенных системах сбора и обработки информации часто с объектом на карте связывают не существующие данные, а их источник, что позволяет в реальном времени отслеживать состояние этих объектов. Такой подход применяется, например, для борьбы с чрезвычайными ситуациями вроде лесных пожаров или эпидемий.

Исполнителями именуют людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Может показаться странным, что люди, работающие с программным обеспечением, рассматриваются как составная часть ГИС, однако в этом есть свой смысл. Дело в том, что для эффективной работы географической информационной системы необходимо соблюдение методов, предусмотренных разработчиками, поэтому без подготовленных исполнителей даже самая удачная разработка может утратить всякий смысл.

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.

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.

Структура ГИС, как правило, включает четыре обязательные подсистемы:

1) Ввода данных, обеспечивающую ввод и/или обработку пространственных данных, полученных с карт, материалов дистанционного зондирования и т.д.;

2) Хранения и поиска, позволяющую оперативно получать данные для соответствующего анализа, актуализировать и корректировать их;

3) Обработки и анализа, которая дает возможность оценивать параметры, решать расчетно-аналитические задачи;

4) Представления (выдачи) данных в различном виде (карты, таблицы, изображения, блок-диаграммы, цифровые модели местности и т.д.)

Таким образом, создание карт в круге «обязанностей» ГИС занимает далеко не первое место, ведь чтобы получить твердую копию карты совершенно не нужна большая часть функций ГИС, или они применяются опосредованно. Тем не менее, как в мировой, так и в отечественной практике, ГИС широко используются именно для подготовки карт к изданию и, в меньшей степени, для аналитической обработки пространственных данных или управления потоками товаров и услуг .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование геоинформационных систем не только видоизменяет наши представления о способах познания действительности, но и вносит существенные коррективы в теоретические основы картографирования. Как образно пишет А.М. Берлянт, «:электронные карты уже не пахнут типографской краской, а подмигивают с экрана яркими огоньками значков и хамелионисто меняют окраску в зависимости от нашего желания и настроения». Синтез геоинформационных технологий и Интернет-пространства дает основание говорить об особом геоинформационном пространстве.

В принципе основные этапы компьютерного картографирования совпадают с этапами обычного исторического исследования, однако следует подчеркнуть и некоторые специфические моменты. Прежде всего, они связаны с поиском источников и подготовкой их для анализа. Пространственный анализ требует помимо создания уже привычных для историка баз данных (преимущественно, статистических) подбора картографических источников, а это, в свою очередь, невозможно без понимания традиционных методов изготовления карт, знания истории картографии, представления о проекциях и т.д. Принципиально новым для компьютерного источниковедения является процесс создания источника для анализа, поскольку он предполагает .


Похожая информация.


Геоинформационные системы и технологии

Геоинформационная система (ГИС) - это многофункциональная информационная система, предназначенная для сбора, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основное назначение ГИС заключается в формировании знаний о Земле, отдельных территориях, местности, а также своевременном доведении необходимых и достаточных пространственных данных до пользователей с целью достижения наибольшей эффективности их работы.

Геоинформационные технологии (ГИТ) - это информационные технологии обработки географически организованной информации.
Основной особенностью ГИС, определяющей ее преимущества в сравнении с другими АИС, является наличие геоинформационной основы, т.е. цифровых карт (ЦК), дающих необходимую информацию о земной поверхности. При этом ЦК должны обеспечивать:
точную привязку, систематизацию, отбор и интеграцию всей поступаю¬щей и хранимой информации (единое адресное пространство);
комплексность и наглядность информации для принятия решений;
возможность динамического моделирования процессов и явлений;
возможность автоматизированного решения задач, связанных с анализом особенностей территории;
возможность оперативного анализа ситуации в экстренных случаях.
История развития ГИТ восходит к работам Р. Томлисона по созданию Канадской ГИС (CGIS), проводившимся в 1963-1971 гг.
В широком смысле ГИТ - это наборы данных и аналитические средства для работы с координатно привязанной информацией. ГИТ - это не информационные технологии в географии, а информационные технологии обработки географически организованной информации.
Существо ГИТ проявляется в ее способности связывать с картографическими (графическими) объектами некоторую описательную (атрибутивную) информацию (в первую очередь алфавитно-цифровую и иную графическую, звуковую и видеоинформацию). Как правило, алфавитно-цифровая информация организуется в виде таблиц реляционной БД. В простейшем случае каждому графическому объекту (а обычно выделяют точечные, линейные и площадные объекты) ставится в соответствие строка таблицы - запись в БД. Использование такой связи, собственно, и открывает столь богатые функциональные возможности перед ГИТ. Эти возможности, естественно, различаются у разных систем, но есть базовый набор функций, обычно имеющийся в любой реализации ГИТ, например, возможность ответа на вопросы "что это?" указанием объекта на кар¬те и "где это находится?" выделением на карте объектов, отобранных по некоторому условию в БД. К базовым можно также отнести ответ на вопрос "что рядом?" и его различные модификации. Исторически первое и наиболее универсальное использование ГИТ - это информационно-поисковые, справочные системы.
Таким образом, ГИТ можно рассматривать как некое расширение технологии БД для координатно привязанной информации. Но даже в этом смысле она представляет собой новый способ интеграции и структурирования информации. Это обусловлено тем, что в реальном мире большая часть информации относится к объектам, для которых важную роль играет их пространственное положение, форма и взаиморасположение, а следовательно, ГИТ во многих приложениях значительно расширяют возможности обычных СУБД, так как ГИТ более удобны и наглядны в использовании и предоставляют ДЛ свой "картографический интерфейс" для организации запроса к базе данных вместе со средствами генерации "графического" отчета. И, наконец, ГИТ добавляет обычным СУБД совершенно новую функциональность - использование пространственных взаимоотношений между объектами.
ГИТ позволяет выполнять над множествами картографических объектов операции, подобные обычным реляционным (JOIN, UNION, INTERSECTION). Операции этой группы называются оверлейными, так как используют в разных вариантах пространственное наложение одного множества объектов на другое. Фактически оверлейные операции обладают большим аналитическим потенциалом, и для многих сфер применения ГИТ являются основными, обеспечивая решение прикладных задач (землепользования, комплексной оценки территорий и другие).
ГИТ предлагает совершенно новый путь развития картографии. Прежде всего, преодолеваются основные недостатки обычных карт: статичность данных и ограниченность емкости "бумаги" как носителя информации. В последние десятилетия не только сложные специализированные карты типа экологических, но и ряд обычных бумажных карт из-за перегруженности информацией становятся "нечитаемыми". ГИТ решает эту проблему путем управления визуализацией информации. Появляется возможность выводить на экран или на твердую копию только те объекты или их множества, которые необходимы пользователю в данный момент. То есть фактически осуществляется переход от сложных комплексных карт к серии взаимоувязанных частных карт. При этом обеспечивается лучшая структурированность информации, что позволяет ее эффективно использовать (манипулирование, анализ данных и т.п.). Очевидно, что наблюдается тенденция возрастания роли ГИТ в процессе активизации информационных ресурсов, т.к. огромные массивы картографической информации эффективно переводимы в активную машиночитаемую форму только с помощью ГИТ. Кроме того, в ГИТ карта становится действительно динамическим объектом.


Последнее обусловлено следующими новыми возможностями ГИТ:
изменяемостью масштаба;
преобразованием картографических проекций:
варьированием объектным составом карты;
"опросом" через карту в режиме реального времени многочисленных БД, содержащих изменяемую информацию;
варьированием символогией, то есть способом отображения объектов (цвет, тип линии и т.п.), в том числе определение символогии через значения атрибутивных признаков объектов, что позволяет синхронизировать визуализацию с изменениями в БД.
В настоящее время широко распространено понимание того, что ГИТ - это не класс или тип программных систем, а базовая технология {umbrella technology) для многих компьютерных приложений (методов и программ), работающих с пространственной информацией.
Поскольку ЦКМ являются наборами данных сложной структуры, то их целесообразно представлять в различных форматах. Под форматом ЦКМ понимается специально введенная система классификации и кодирования данных о местности. От принятого формата ЦКМ во многом зависит оперативность решения функциональных задач (ФЗ) в системах управления военного назначения. Так, например, в случае представления рельефа местности горизонталями вычисление профиля местности занимает в тысячи раз больше времени, чем при представлении рельефа в форме матрицы высот.
Одним из важнейших и наиболее часто встречающихся типов информационной потребности в геоинформации является построение изображения участка карты на экране АРМ {визуализация карты). Но средства отображения ЦКМ на экране АРМ, наряду с приведенными выше требованиями к средствам доступа, должны отвечать еще ряду специфических требований, обусловленных необходимостью восприятия информации человеком. По существу - это следующие эргономические требования, которые целесообразно рассматривать в комплексе с другими:
по "читабельности" обстановки (т.е. обладать достаточно высокими характеристиками скорости и достоверности восприятия человеком информации оперативной обстановки на фоне карты);
по "читабельности" карты, (т.е. обладать достаточно высокими характеристиками скорости и достоверности восприятия человеком собственно картографической информации);
по "комфортности" восприятия, (т.е. форма отображения данных не должна вызывать чрезмерных напряжения человека при восприятии ин¬формации и раздражения его органов чувств в целях обеспечения требуемой продолжительности сохранения его работоспособности).
ФЗ требует для своего решения различные данные о местности. По мнению авторов, все множество этих задач по характеру использования ЦКМ можно разделить на четыре основных класса:
задачи, требующие выдачу изображения карты на устройства ввода- вывода средств автоматизации и использующие ее в качестве фона для вывода оперативной обстановки (ОКФ);
задачи, использующие информацию о характере и профилях местности (ОХПМ);
задачи, использующие информацию о дорожной сети (РДС);
задачи, использующие информацию о местоположении объекта в пределах территории государства, зоны ответственности или нейтральной территории (ОМП).
Задачами ОКФ являются все задачи, отображающие оперативную обстановку на местности в процессе диалога с пользователем. Данные задачи могут отображать "поверх карты" информацию о группировках своих войск и войск противника, зонах радиоактивного, химического, биологического заражения, сплошных разрушений, пожаров, затоплений, о направлениях и рубежах действий, районах сосредоточения и др. Общая для задач ОКФ особенность использования ЦКМ заключается в необходимости быстрого вывода изображения карты на экран АРМ в различных масштабах.
К задачам ОХПМ относятся задачи выбора места развертывания радиорелейных станций (РРС), тропосферных станций (ТРС), радиолокационных станций (PJIC), средств радиотехнической разведки, радиоэлектронной борьбы и т.д. Задачи оценки защитных свойств местности в районах развертывания пунк¬тов управления (ПУ) и узлов связи (УС), планирования огневого воздействия и т.п. также относятся к классу ОХПМ. Особенностью задач ОХПМ является необходимость определения с высокой скоростью характеристик местности в окрестностях точки с произвольными координатами.
К задачам РДС относятся, в частности, задачи определения маршрута и планирования порядка перемещения воинских формирований, оптимального пла-нирования перевозок средств снабжения или почты и некоторые другие. Данные задачи используют данные ЦКМ о дорожной сети, которые должны быть представлены в специальной форме - в виде графа, в котором все пересекающиеся дороги имеют общую вершину в перекрестках.
Задачи ОМП используют в ЦКМ данные о государственных (сухопутных и морских) и иных границах, заданные в специальной форме - в виде замкнутых контуров.
По типу информационных потребностей многие ФЗ можно отнести сразу к нескольким различным классам. В частности, задача определения оптимального района развертывания РРС может обладать свойствами классов ОХПМ и РДС, а в процессе решения для организации диалога с пользователем - свойствами класса ОКФ.

В связи с глубоким взаимопроникновением ГИС и других информационных технологий целесообразно рассмотреть взаимосвязь ГИТ с другими техноло­гиями.

Прежде всего, это графические технологии систем автоматизированного проектирования (САПР), векторных графических редакторов, и с другой сторо­ны - технологии реляционных СУБД. Большинство реализаций современных ГИТ в своей основе и представляет собой интеграцию этих двух типов инфор­мационных технологий. Следующий тип родственных информационных техно­логий - технологии обработки изображений растровых графических редакто­ров. Некоторые реализации ГИТ базируются на растровом представлении гра­фических данных. Поэтому очень многие современные ГИС общего назначения интегрируют возможности как векторного, так и растрового представления. В свою очередь, ряд технологий обработки изображений, предназначенных для работы с данными аэро- и космических съемок, очень близко примыкают к ГИТ, а иногда частично выполняют и их функции. Но обычно они к ГИТ ком­плементарны и имеют специальные средства для взаимодействия с ними (ERDAS LiveLink to ARC/INFO)

Близкородственны к ГИТ картографические (геодезические) технологии, применяющиеся при обработке данных полевых геодезических съемок и по­строении по ним карт (при построении карт по аэроснимкам с использованием фотограмметрических методик и при работах с цифровой моделью рельефа ме­стности). Здесь также наблюдается тенденция к интеграции, т.к. подавляющее число современных ГИС включают в себя средства координатной геометрии (COGO), которые позволяют непосредственно использовать данные полевых геодезических наблюдений, в том числе прямо с приборов с цифровой регист­рацией или с приемников спутниковой глобальной системы позиционирования (GPS). Фотограмметрические пакеты обычно ориентируются на совместную работу с ГИС и в ряде случаев включаются в ГИС как модули.

Сущность ГИТ проявляется в ее способности связывать с картографически­ми (графическими) объектами некоторую описательную (атрибутивную) ин­формацию (в первую очередь алфавитно-цифровую и иную графическую, зву­ковую и видеоинформацию). Как правило, алфавитно-цифровая информация организуется в виде таблиц реляционной БД. В простейшем случае каждому графическому объекту (точечному, линейному или площадному) ставится в со­ответствие строка таблицы - запись в БД. Использование такой связи и обеспе­чивает богатые функциональные возможности ГИТ. Эти возможности, естест­венно, различаются у разных систем, но есть базовый набор функций, обычно имеющийся в любой реализации ГИТ, например, возможность ответа на вопро­сы "что это?" указанием объекта на карте и "где это находится?" выделением на карте объектов, отобранных по некоторому условию в БД. К базовым можно также отнести ответ на вопрос "что рядом?" и его различные модификации. Ис­торически первое и наиболее универсальное использование ГИТ - это инфор­мационно-поисковые, справочные системы.

Таким образом, ГИТ можно рассматривать как некое расширение техноло­гии БД для координатно привязанной информации. Но даже в этом смысле она представляет собой новый способ интеграции и структурирования информации. Это обусловлено тем, что в реальном мире большая часть информации относит­ся к объектам, для которых важную роль играет их пространственное положе­ние, форма и взаиморасположение. Следовательно, ГИТ во многих приложени­ях значительно расширяют возможности обычных СУБД.

ГИТ, так же как и любая другая технология, ориентирована на решение оп­ределенного круга задач. Поскольку области применения ГИС достаточно ши­роки (военное дело, картография, география, градостроительство, организация транспортных диспетчерских служб, и т.д.), то ввиду специфики проблем, ре­шаемых в каждой из них, и особенностей, связанных с конкретным классом ре­шаемых задач и с требованиями, предъявляемыми к исходным и выходным данным, точности, техническим средствам и прочее, говорить о какой-то еди­ной ГИС-технологии достаточно проблематично.

Вместе с тем любая ГИТ включает в себя ряд операций, которые можно рас­сматривать как базовые. Они различаются в конкретных реализациях только де­талями, например, программным сервисом сканирования и постсканерной обра­ботки, возможностями геометрического преобразования исходного изображе­ния в зависимости от исходных требований и качества материала и т.д.

Поскольку приведенная модель является обобщенной, то естественно, что она либо не содержит отдельных блоков, свойственных какой-либо конкретной технологии, либо наоборот имеет в своем составе те блоки, которые в ряде слу­чаев могут отсутствовать.

По результатам анализа обобщенной модели ГИС-технологии можно выде­лить следующие базовые операции ГИТ:

  • редакционно-подготовительные работы, т. е. сбор, анализ и подготовка исходной информации (картографические данные, аэрофотоснимки, дан­ные дистанционного зондирования, результаты наземных наблюдений, статистическая информация и т.д.) для автоматизированной обработки;
  • проектирование геодезической и математической основ карт;
  • проектирование карт;
  • построение проекта цифровой тематической карты;
  • преобразование исходных данных в цифровую форму;
  • разработка макета тематического содержания карты;
  • определение методов автоматизированного построения тематического содержания;
  • формирование цифровой общегеографической основы создаваемой кар­ты;
  • создание цифровой тематической карты в соответствии с разработанным проектом;
  • получение выходной картографической продукции.

Для ввода исходной информации используются растровые сканирующие устройства, дигитайзеры, полутоновые сканеры аэрофотонегативов. Получен­ные цифровые массивы данных поступают в комплекс технических средств об­работки растровых и векторных данных, построенный на базе рабочих станций и персональных профессиональных ЭВМ. На этой же инструментальной базе осуществляются все этапы проектирования, преобразования исходной инфор­мации и создания цифровой тематической карты.

Сформированная цифровая картографическая модель поступает в комплекс технических средств формирования выходной картографической продукции, включающей в себя плоттеры, принтеры, специализированные устройства вы­вода на фотоноситель и т.д.

Исходные и обработанные цифровые данные хранятся в подсистеме архив­ного хранения данных, базирующейся в настоящее время на стримерах или на оптических дисках.

Области применения ГИТ в настоящее время чрезвычайно многообразны.

Прежде всего, это различные кадастры, системы управления распределен­ным хозяйством и инфраструктурой. Здесь развиты специализированные при­ложения, например, для систем: электрических сетей энергетической компании, кабельной сети телефонной или телевизионной компании, сложного трубопро­водного хозяйства большого химического завода, земельного кадастра, опери­рующие недвижимостью, а также такие приложения, как комплексные системы, обслуживающие многие составляющие инфраструктуры города или территории

и способные решать сложные задачи управления и планирования. Конкретные цели и задачи в таких системах очень разнообразны: от задач инвентаризации и учета, справочных систем общего пользования до налогообложения, градо- строительно-планировочных задач, планирования новых транспортных мар­шрутов и оптимизации перевозок, распределения сети ресурсов и услуг (скла­дов, магазинов, станций скорой помощи, пунктов проката автомобилей).

Еще одной развитой областью применения ГИТ является учет, изучение и использование природных ресурсов, включая сюда и охрану окружающей сре­ды. Здесь также встречаются как комплексные системы, так и специализиро­ванные: для лесного хозяйства, водного хозяйства, изучения и охраны дикой фауны и флоры и т.д. К этой области применения непосредственно примыкает использование ГИТ в геологии, как в научных, так и в практических ее задачах. Это не только задачи информационного обеспечения, но и, например, задача прогнозирования месторождений полезных ископаемых, контроль экологиче­ских последствий разработок и т.п. В геологических применениях, как и в эко­логических, велика роль приложений, требующих сложного программирования или комплексирования ГИТ со специфическими системами обработки и моде­лирования. Особенно в этом плане выделяются приложения в области нефти и газа. Здесь на стадии поисков и разведки широко используются данные сейсмо­разведки и весьма специфическое и развитое ПО по их обработке и анализу. Ве­лика потребность в комплексных решениях, увязывающих собственно геологи­ческие и иные проблемы, что невозможно решить без привлечения универсаль­ных ГИС.

Отдельно следует выделить сугубо транспортные задачи. Среди них: плани­рование новых маршрутов транспорта и оптимизация процесса перевозок с воз­можностью учета распределения ресурсов и меняющейся транспортной обста­новки (ремонты, пробки, таможенные барьеры). Особенно перспективными в стратегическом плане предполагаются навигационные системы, особенно бази­рующиеся на спутниковых системах навигации с использованием цифровой картографии.

Характерной чертой внедрения ГИТ в настоящее время является интеграция систем и баз данных в национальные, международные и глобальные информа­ционные структуры. К глобальным проектам относится, например, GDPP - "Проект глобальной базы данных", разрабатываемый в рамках Международной геосферно-биосферной программы. На национальном уровне существуют ГИС в США, Канаде, Франции, Швеции, Финляндии и других странах. В России в настоящее время разрабатываются региональные ГИС, в частности, для ведения земельного кадастра и муниципального управления, а также ведомственные ГИС, например, в Министерстве внутренних дел.

Анализ существующего на сегодняшний день опыта применения ГИТ пока­зывает, что основной формой применения ГИТ является различные по целям, сложности, составу и возможностям ГИС.

Современные ГИС представляют собой новый тип интегрированных систем, которые, с одной стороны, включают методы обработки данных существующих автоматизированных систем, а с другой - обладают спецификой в организации и обработке данных

Так как в ГИС осуществляется комплексная обработка информации (от ее сбора до хранения, обновления и предоставления), их можно рассматривать со следующих различных точек зрения:

  • ГИС как система управления - предназначена для обеспечения поддерж­ки принятия решений на основе использования картографических дан­ных;
  • ГИС как автоматизированная информационная система - объединяет ряд технологий известных информационных систем (САПР и других);
  • ГИС как геосистема - включает технологии фотометрии, картографии;
  • ГИС как система, использующая БД, - характеризуется широким набо­ром данных, собираемых с помощью разных методов и технологий;
  • ГИС как система моделирования, система предоставления информации - является развитием систем документального оборота, систем мультиме­диа и т.д.

ГИС с развитыми аналитическими возможностями близки к системам стати­стического анализа и обработки данных, причем в ряде случаев они интегриро­ваны в единые системы, например:

имплантация в современную ГИС ARC/INFO мощного статистического пакета S-PLUS;

добавление некоторых возможностей пространственной статистики и картографической визуализации в массовые статистические пакеты (SYSTATfor Windows);

развитие собственной ГИС в рамках пакета SAS - лидера среди систем обработки числовой информации.

Наиболее развитые ГИС (обычно с сильной поддержкой и растровой моде­ли), имеющие хорошие средства программирования, широко используются для моделирования природных и техногенных процессов, в том числе распростра­нения загрязнений, лесных пожаров и др. Некоторые обычные СУБД, рабо­тающие в графических средах типа MS Windows, также включают в себя про­стейшие средства картографической визуализации.

Наличие широкого спектра тенденций развития в разных областях информа­ционных технологий, интересы которых сходятся в области ГИТ, а также появ­ление универсальных пакетов широкого применения привело к тому, что гра­ницы определения ГИТ становятся менее четкими. Поэтому в настоящее время сложилось понятие полнофункциональная ГИС (full GIS).

Современная полнофункциональная ГИС - это многофункциональная ин­формационная система, предназначенная для сбора, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования при ре­шении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основное назначение полнофункциональной ГИС заключается в формировании знаний о Земле, от­дельных территориях, местности, а также своевременном доведении необходимых и достаточных пространственных данных до пользователей с целью дос­тижения наибольшей эффективности их работы.

Полнофункциональная ГИС должна обеспечивать:

  • двустороннюю связь между картографическими объектами и записями табличной базы данных;
  • управление визуализацией объектов, обеспечивающее выбор состава и формы отображения;
  • работу с точечными, линейными и площадными объектами;
  • ввод карт с дигитайзера или сканера и их редактирование;
  • поддержку топологических взаимоотношений между объектами и про­верку с их помощью геометрической корректности карты, в т.ч. замкну­тости площадных объектов, связности, прилегания и др.;
  • поддержку различных картографических проекций;
  • геометрические измерения на карте длины, периметра, площади и др.;построение буферных зон вокруг объектов и реализацию других овер­лейных операций;
  • создание собственных обозначений, в том числе новых типов маркерных знаков, типов линий, типов штриховок и др.;создание дополнительных элементов оформления карты, в частности подписей, рамок, легенд;
  • вывод высококачественных твердых копий карт;решение транспортных и других задач на графах, например, определение кратчайшего пути и т.п.;
  • работу с топографической поверхностью.

Помимо полнофункциональных ГИС общего назначения, выделяют специа­лизированные, которые часто имеют нечеткие границы со специализированны­ми пакетами, не являющимися в этом смысле ГИС. Например, ГИС, ориентиро­ванные на задачи планирования связи, транспортные и навигационные задачи, задачи инженерных изысканий и проектирования сооружений.

Неспециализированные ГИС более низкого уровня, чем полнофункциональ­ные системы общего назначения, обычно называют "персональными системами картографической визуализации" {desktop mapping systems, desktop GIS), иногда даже отделяя этот класс систем от собственно ГИС. Отличительной их чертой являются, прежде всего, ограниченные аналитические возможности (например, отсутствуют оверлейные операции для площадных объектов) и слабые возмож­ности ввода и редактирования картографической основы. Типичным примером такой системы является ГИС Maplnfo, в которой за счет своей меньшей сложно­сти более проста в обучении и использовании и более доступна массовому пользователю.

К настоящему времени число ГИС-пакетов, предлагаемых на рынке, исчис­ляется несколькими тысячами. Однако в большинстве это специализированные системы. Реальных полнофункциональных ГИС-пакетов общего назначения на рынке несколько десятков. В основном программное обеспечение для ГИС раз­рабатывают специализированные фирмы, только в некоторых случаях это про­дукты крупных фирм, для которых ГИС - не основной продукт (IBM, Intergraph, Computervision, Westinghouse Electric Corp., McDonnel Douglas, Siemens Nixdorf). По числу известных пакетов и по числу инсталляций преобладают ПК (MS DOS, MS Windows) и UNIX- рабочие станции.

Следует отметить, что в настоящее время полнофункциональные ГИС обще­го назначения в основном ориентированы на рабочие станции с операционной системой UNIX. На ПК, как правило, функционируют системы с редуцирован­ными возможностями. Отчасти это определяется спецификой пользователей ПК, для многих из которых простая ГИС нужна только как дополнение к обыч­ному офисному ПО. Но главная причина - в требованиях, которые мощная ГИС предъявляет к аппаратным средствам компьютера.

Топологические векторные структуры данных по своей природе сложны, а процессы их использования требуют интенсивных расчетов, существенно боль­ших, чем работа с обычной векторной графикой, в том числе и в части операций с плавающей точкой. Серьезные приложения часто требуют работы с длинными целыми и действительными числами двойной точности. Для работы с ГИС ну­жны дисплеи высокого разрешения и быстрый графический адаптер или акселе­ратор, причем требования к палитре жестче, чем в САПР. Они скорее аналогич­ны требованиям к издательским системам профессиональной полиграфии. Осо­бенно высокие требования к скорости отрисовки предъявляет типичная для ГИС (и менее типичная для САПР) задача заливки штриховками большого чис­ла замкнутых многоугольников (полигонов) сложной формы.

Серьезные проекты с использованием ГИС требуют работы с большими объемами данных, от сотен мегабайт до нескольких десятков гигабайт. Особен­но высокие требования к объемам дисковой и основной памяти, а также к быст­родействию компьютера, предъявляют ГИС с обработкой изображения в виде растровых структур, например, в задачах геометрической коррекции аэросним­ков, моделирования природных процессов и при работе с рельефом земной по­верхности. Один цветной аэроснимок высокого разрешения стандартного фор­мата, если перевести его в цифровую форму без потери "точности" (24 bit, 1200 dpi) занимает около 200 Мб. Во многих задачах регионального характера требу­ется использовать совмещенную и геометрически откорректированную мозаику из мйогих таких снимков, тем более, что признано целесообразным использо­вать растровую подложку из такой мозаики аэро- или космических снимков (digital orthophoto) в качестве базового слоя для векторных карт, т.е. фотосним­ки "впечатываются" в изображение карты. То же замечание справедливо и для работы с аэрокосмическими снимками, которые, как правило, должны обраба­тываться различными способами, чтобы избирательно выделить на них различ­ную информацию (операции различного рода фильтрации, преобразования кон­траста, операции с использованием быстрого преобразования Фурье, классифи­кационные алгоритмы, дискриминантный, кластерный и факторный анализ, а также метод главных компонент). Поэтому вместо того, чтобы хранить десятки версий обработки, что потребовало бы до сотен Гбайт на 1 кадр, рациональнее

выполнять их по требованию. Современные специализированные рабочие стан­ции справляются с такой задачей, для ПК же она еще трудна. Иногда операция с одним кадром на ПК длится несколько минут. Когда необходимо моделировать сложные природные процессы, в частности распространение загрязнения, лес­ных пожаров, либо применять данные аэрокосмических съемок, использование специализированной рабочей станции неизбежно.

Следует отметить, что скорость накопления объемов аэрокосмических (осо­бенно космических) данных пока идет в том же темпе или даже опережает тем­пы роста вычислительных мощностей ПК и рабочих станций. Действительно, ежемесячно над каждым участком Земли размером с большой город собирается не менее 800-1000 Мбайт спутниковых изображений. И если даже учесть, что половина их по условиям облачности непригодна для использования в ГИТ- приложениях, все равно это составляет огромный поток. И еще одно замечание: разрешение систем сбора дистанционной информации постоянно растет, а уве­личение геометрического разрешения на местности с 20 до 10 м увеличивает объем данных в 4 раза. Так что каждые 2-4 года компьютерная система должна в несколько раз увеличивать свою производительность, чтобы не отстать от темпов развития устройств сбора информации. Отсюда ясно, что еще длитель­ное время технической основой мощных полнофункциональных ГИС с анали­тическими функциями будут оставаться специализированные рабочие станции.

Еще одним моментом, который обуславливает необходимость обращения существенного внимания к рабочим WVZY-станциям является тот факт, что се­годня основные пакеты наиболее "серьезных" ГИС еще не переведены на ПК.

Основными направлениями использования ПК при работе с ГИС в настоя­щее время являются:

  • использование ПК в качестве терминалов совместно с рабочими стан­циями для работы с большими ГИС (ARC/INFO);
  • использование ПК в качестве станций ввода и модификации цифровых карт местности с дигитайзера или сканера (PC ARC!INFO, ArcCAD);
  • использование ПК для ГИТ-проектов с небольшим объемом единовре­менно активной информации (PC ARC/INFO, ArcCAD, ArcView);
  • использование ПК в учебных целях, для знакомства с методологией ГИТ;
  • использование ПК на начальных стадиях больших проектов, когда объем базы данных еще не вырос, не требуется полная функциональность на больших объемах и требуется еще доказывать полезность использования ГИТ и необходимость вложения серьезных средств.

Так как современные ГИС представляют собой, как правило, сложные про­граммно-информационные комплексы, разработанные специально для приме­нения в конкретных областях информационной деятельности или для решения специализированных задач, то в их состав входят:

  • операционная система;
  • ядро прикладного программного обеспечения;
  • модули тематической обработки данных;
  • интерактивный интерфейс пользователя.

К модулям тематической обработки данных относятся:

  • программное обеспечение ввода-вывода данных;
  • прикладное программное обеспечение анализа векторной и растровой информации;
  • СУБД;
  • программное обеспечение распознавания образов;
  • программное обеспечение выбора картографической проекции;
  • программное обеспечение для преобразования изображений;
  • программное обеспечение картографической генерализации;
  • программное обеспечение генерации условных знаков и т.д..

Геоинформатика (GIS tehnology, geo-informatics) - наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, или ГИС-технологий (GIS tehnology), по прикладным аспектам, или приложениям ГИС (GIS application) для практических или геонаучных целей.

Геоинформационные технологии - (GIS tehnology) - син. ГИС-технологии - технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать функциональные возможности ГИС.

Географическая информационная система (geographic(al) information system, GIS, spatial information system) - син. геоинформационная система, ГИС - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).

ГИС могут использоваться:

а) как информационные системы (визуальные базы данных), задачей которых является хранение информации о пространственных объектах и выдача ее по запросам с визуализацией объектов;

б) как информационные система с элементами обработки результатов топографо-геодезических съемок с дальнейшим занесением их в базу данных;

в) как комплексы, обслуживающие полный цикл по производству картографической продукции, начиная со сбора и обработки исходной информации и заканчивая подготовкой оригинал-макетов карт.

Для работы ГИС требуются мощные аппаратные средства: запоминающие устройства большой емкости, подсистемы отображения, оборудование высокоскоростных сетей.

В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: стране, континенте или городе. База данных организуется в виде набора слоев информации. Основной слой содержит географически привязанную карту местности (топооснова). На него накладываются другие слои, несущие информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, промышленные объекты, земельные участки, почвы, коммунальное хозяйство, землепользование и другие. В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними устанавливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллектуальной обработки данных. Как правило, информация представляется графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координационная привязка к карте местности, видеоизображения, аудиокомментарии, база данных с описанием объектов и их характеристик. ГИС позволяет извлечь любые типы данных, визуализировать их. Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации.


Основные сферы применения ГИС:

Геодезические, астрономо-геодезические и гравиметрические работы;

Топологические работы;

Картографические и картоиздательские работы;

Аэросъемочные работы;

Формирование и ведение банков данных перечисленных выше работ для всех уровней управления Российской Федерации, для отображения политического устройства мира, атласа автомобильных и железных дорог, границ РФ и зарубежных стран, экономических зон и т.д.

Но какими бы сложными не были функции, выполняемые той или иной ГИС, в любом случае информационная система работает с пространственными объектами и различными видами их представления. Поэтому можно говорить: данные, обрабатываемые ГИС, есть ни что иное как электронные карты. Электронная карта организована как множество слоев, функциональным назначением которых является объединение пространственных объектов (точнее набора данных характеризующих их в визуальной базе данных), имеющих какие-либо общие свойства. Такими свойствами могут быть:

Принадлежность к одному типу пространственных объектов (слой зданий, слой гидрообъектов, слой административных границ и т.д.);

Отображение на карте одним цветом;

Представление на карте одинаковыми графическими примитивами (линиями, точками, полигонами) и т.д.

Кроме того, слой может добавлять свойства объектам. Например, объекты, принадлежащие слою, не могут быть отредактированы, удалены, показаны и т.д.

Многослойная организация электронной карты при наличии гибкого механизма управления слоями позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте. В качестве отдельных слоев можно также представить исходные данные, в процессе обработки которых получается карта. Данные на этих слоях, как правило, могут обрабатываться как в интерактивном режиме так в полуавтоматическом и автоматическом.

ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных), включает соответствующий задачам набор функциональных возможностей ГИС, в которых реализуются операции геоинформационных технологий, или ГИС-технологий (GIS tehnology), поддерживается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.

Векторная графика - самая ранняя форма компьютерной графики. Ее основные примитивы - точка (узел), линия (край) и плоскость. Поскольку точка и плоскость представляют собой особые случаи линии, часто говорят о векторной графике как о линейной графике.

Растровая графика - новейшая форма компьютерной графики. Центральный элемент - пиксель. В настоящее время благодаря высокой степени разрешения экранов растрового изображения различают пассивную и интерактивную визуализацию. Распределение растровых точек представляет собой иерархический метод обращения в пространственном хранении данных, при этом область, подлежащая обработки, делится на растровые ячейки одинаковой величины. Обращение дано через индексы строк и столбцов, которые можно организовать как матрицы.

По территориальному охвату различают глобальные или планетарные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные или местные ГИС (lokal GIS).

ГИС различаются предметной областью информационного моделирования , к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) и т.п.; среди них особое наименование, как особо широко распространенные, получили земельные информационные системы.

Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений.

Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (материалов дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Полимасштабные или масштабно-независимые ГИС (multiscale GIS) основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов (multiple representation, multiscale representation), обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением.

Пространственно-временные ГИС (spatio-temporal GIS) оперируют пространственно-временными данными.

Реализация геоинформационных проектов (GIS project), создание ГИС в широком смысле слова, включает следующие этапы:

Предпроектное исследование (feasibility stady), в том числе изучение требований пользователя (user requirements) и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС,

Технико-экономическое обоснование, оценка соотношения "затраты/прибыль" (costs/benefits);

Системное проектирование ГИС (GIS designing), включая стадию пилот-проекта (pilot-project), разработка ГИС (GIS development);

Тестирование на небольшом территориальном фрагменте, или тестовом участке (test area),

Прототипирование или создание опытного образца, прототипа (prototype);

Внедрение ГИС (GIS implementation), эксплуатация и использование.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

Программное ядро ГИС можно разделить на части: инструментальные геоинформационные системы, вьюеры, векторизаторы, средства пространственного моделирования, средства дистанционного зондирования.

Инструментальные Геоинформационные системы обеспечивают ввод геопространственных данных, хранение в структурированных базах данных, реализацию сложных запросов, пространственный анализ, вывод твердых копий.

Вьюеры предназначены для просмотра введенной ранее и структурированной по правам доступа информации, позволяя при этом выполнять информационные запросы из сформированных с помощью инструментальных ГИС баз данных, в том числе выводить картографические данные на твердый носитель.

Векторизаторы растровых картографических изображений предназначены для ввода пространственной информации со сканера, включая полуавтоматические средства преобразования растровых изo6ражений в векторную форму.

Средства пространственного моделирования оперируют с пространственной информацией ориентированной на частные задачи типа моделирования процесса распространения загрязнений, моделирование геологических явлений, анализ рельефа местности.

Средства дистанционного зондирования предназначены для обработки и дешифрования цифровых изображений земной поверхности, полученных с борта самолета и искусственных спутников.

Лучшим продуктом в мире профессиональных ГИС считается Arc/Info for Windows NT.

Из множества программ, которые можно назвать ГИС-обеспечением можно рекомендовать следующие: Map Objects v.1.2; Map Objects Internet Server; Spatial Data Engine v.2.1.1.

ГИС-вьюеры - это программы, выполняющие функции только просмотра и конвертирования различных форматов, используемых для ГИС. Наиболее часто используются два таких продукта: WinGIS v.3.2 (PROGIS); BusinessMap Pro (ESRI).

К настольным ГИС относятся MapInfo Professional (MapInfo); PC ARC/INFO v.3.5.1 (ESRI); ArcView GIS v.3.0a (ESRI); Spatial Analyst (ESRI); Network Analyst (ESRI).

К системам пространственной обработки относятся Surfer v.6.0 (Golden Software, Inc.) и авторские разработки НРЦГИТ.

Геоинформационная система MapInfo была разработана в конце 80-х годов фирмой Mapping Information Systems Corporation (U.S.A.). ГИС MapInfo работает на платформах РС (Windows 3.x/95/98/NT), PowerPC (MacOS), Alpha, RISC (Unix). Файлы данных и программы MapBasic переносимы с платформы на платформу без конвертации.

Пакет MapInfo специально спроектирован для обработки и анализа информации, имеющей адресную или пространственную привязку. Операции, поддерживающие общение с базой данных, настолько просты, что достаточно небольшого опыта работы с любой базой данных, чтобы сразу использовать возможности компьютерной картографии в сфере Вашей деятельности. MapInfo - это картографическая база данных. Встроенный мощный язык запросов SQL MM, благодаря географическому расширению, позволяет организовать выборки с учетом пространственных отношений объектов, таких как удаленность, вложенность, перекрытие, пересечение, площадь и т.п. Запросы к базе данных можно сохранять в виде шаблонов для многократного использования. В MapInfo имеется возможность поиска и нанесения объектов на карту по координатам, адресу или системе индексов.

MapInfo позволяет редактировать и создавать электронные карты. Оцифровка возможна как с помощью дигитайзера (графического планшета), так и по сканированному изображению. MapInfo поддерживает растровые форматы GIF, JPEG, TIFF, PCX, BMP, TGA (Targa), BIL (SPOT- спутниковые фотографии). Универсальный транслятор MapInfo импортирует карты созданные в форматах других геоинформационных и САПР-систем: AutoCAD (DXF, DWG), Intergraph/MicroStation Design (DGN), ESRI Shape файл, AtlasGIS, ARC/INFO Export (E00). Цифровая информация с GPS (навигационных приборов глобального позиционирования) и других электронных приборов вводится в MapInfo без использования дополнительных программ.

В MapInfo можно работать с данными в форматах Excel, Access, xBASE, Lotus 1-2-3 и текстовом формате. Конвертация файлов данных не требуется. К записям в этих файлах добавляются картографические объекты. Данные разных форматов могут использоваться одновременно в одном сеансе работы. Из MapInfo имеется доступ к удаленным базам данных ORACLE, SYBASE, INFORMIX, INGRES, QE Lib, DB2, Microsoft SQL и др.

В MapInfo имеется 5 основных типов окон: Карта, Список, Легенда, График и Отчет. В окне Карта доступны инструменты редактирования и создания картографических объектов, масштабирования, изменения проекций и другие функции работы с картой. Связанная с картографическими объектами информация может быть представлена в виде таблицы в окне Список . В окне График данные из таблиц можно показать в виде графиков и диаграмм различных типов. В окне Легенда отображены условные обозначения объектов на карте и тематических слоях. В окне Отчет предоставляются средства масштабирования, макетирования, а также сохранения шаблонов многолистных карт. Работая с MapInfo, можно формировать и распечатывать отчеты с фрагментами карт, списками, графиками и надписями. При выводе на печать MapInfo использует стандартные драйверы операционной системы.

Тематическая картография является мощным средством анализа и наглядного представления пространственных данных. На тематической карте легко понять связи между различными объектами и увидеть тенденции в развитии различных явлений. В MapInfo можно создавать тематические карты следующих основных типов: картограммы, столбчатые и круговые диаграммы, метод значков, плотность точек, метод качественного фона и непрерывной поверхности-грид. Сочетание тематических слоев и методов буферизации, районирования, слияния и разбиения объектов, пространственной и атрибутивной классификации позволяет создавать синтетические многокомпонентные карты с иерархической структурой легенды.

MapInfo - открытая система. Язык программирования MapBasic позволяет создавать на базе MapInfo собственные ГИС. MapBasic поддерживает обмен данными между процессами (DDE, DLL, RPC,XCMD,XFCN), интеграцию в программу SQL-запросов. Совместное использование MapInfo и среды разработки MapBasic дает возможность каждому создать свою собственную ГИС для решения конкретных прикладных задач.

Локализация пакета MapInfo/MapBasic Professional проведена так, чтобы он работал с русскими данными без проблем, т.е. сортировка и индексация проводится по правилам русского языка. В поставку Русской версии MapInfo включены библиотеки условных знаков, ряд утилит и CAD-функций, которые расширяют возможности пакета, согласно требованиям российского рынка геоинформационных систем.

Геоинформационные технологии. Отображение инф-ии на электронной карте.

Геоинф-ые с-мы;

С-мы федерального и муниципального управления;

С-мы проектирования

С-мы военного назначения

Графический образ состоит из подложки (фона) и самих объектов

Проблема реализации – трудность формализованного описания предметной области и отображение ее на электронной карте.

Основным классом данных геоинформационных систем (ГИС) являются координатные данные, содержащие геометрическую ин­формацию и отражающие пространственный аспект. Основные типы координатных данных: точка (узлы, вершины); линия (не­замкнутая); контур (замкнутая линия); полигон (ареал, район). Типы взаимосвязи:

Построение сложных элементов из простых объектов

Вычисляемые по координатам объектов

Определяются с помощью спец описания и семантики вводимых данных

Основу графической среды составляют векторные и растровые модели. Векторные – вектора, требуют меньшего объема памяти.

Растровые модели – ячеистые, каждой ячейке соответствует цвет и плотность.

Растровые модели делятся на регуляр­ные, нерегулярные и вложенные (рекурсивные или иерархические) мозаики. Плоские регулярные мозаики бывают трех типов: квадрат, треугольник и шестиугольник.


Вопрос № 13

Базовые информационные технологии: технологии защиты информации

В связи с внедрением ИТ возникла потребность защиты инф-ии.

Виды инф-ых угроз:

Отказы и нарушение работоспособности технических ср-в

Преднамеренные угрозы злоумышленников

Основные причины сбоев и отказов техники:

Старение и износ

Некорректное использование ресурсов

Программные нарушения

Устранение ошибок:

Избыточность компьютрных ресурсов

Защита от некорректного использования ресурсов

Выявление и своевременное устранение ошибок

Стр-ная избыточночть- резервирование ап-тных компонентов и машинных носителей.

Инф-ная избыточность – периодическое или постоянное резервирование данных на основных и резервных носителях

Функциональная избыточность- дублирование функций и внесение дополнительных функций в программно-ап-тные ресурсы.

Преднамеренные угрозы:

При постоянном участии человека

Вредоносные программы, работающие без участия человека

Защита от угроз:

Запрещение несанкционированного доступа

Невозможность несанкционированного использования ресурсов

Обнаружение факта несанкционированного доступа

Основной способ защиты от несанкционированного доступа:

Идентификация

Аутентификация

Определение полномочий

Пароли: простые – постоянные, сложные – динамически изменяющиеся:

Модификация простых паролей, одноразовые пароли

Метод “запрос-ответ” выбор пароля из списка массива

Функциональные методы

Программы;

Внешняя память (файлы, каталоги, логические диски);

Оперативная память;

Время (приоритет) использования процессора;

Порты ввода-вывода;

Внешние устройства.

Различают следующие виды прав пользователей по доступу к ресурсам:

Всеобщее (полное предоставление ресурса);

Функциональное или частичное;

Временное.

Наиболее распространенными способами разграничения досту­па являются:

Разграничение по спискам (пользователей или ресурсов);

Использование матрицы установления полномочий (строки - идентификаторы столбцы - ресурсы компьютерной системы);


Вопрос № 14

Базовые информационные технологии: CASE-технологии. Задачи концорциума OMG и спецификация OMA. Идеальное объектно-ориентированное CASE-средство. Критерии оценки и выбора CASE-средств.

Функционально-модульный подход основан на принципе алгорит­мической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действий. «-» однонаправленность потока инф-ии, недостаточная обратная связь

Объектно-ориентированный подход основан на объектной де­композиции с описанием поведения системы в терминах взаимо­действия объектов.

Под CASE-технологией будем понимать комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения, включая анализ и формулировку тре­бований, проектирование, генерацию кода, тестирование, докумен­тирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом.

Из-за двух подходов к проектированию ПО, существуют CASE-технологии ориентиро­ванные на структурный подход, объектно-ориентированный под­ход, и комбинированные. Большое распространение получил ООП. Причины этого:

Возможностью сборки программной системы из готовых ком­понентов,

Возможностью накопления проектных решений в виде биб­лиотек

Простотой внесения изменений в проекты за счет инкапсуля­ции

Быстрой адаптацией приложений к изменяющимся условиям

Возможностью организации параллельной работы аналити­ков, проектировщиков и программистов.

Концепции объект­но-ориентированного подхода и распределенных вычислений стали базой для создания консорциума Object Management Group (OMG). Основным направле­нием деятельности консорциума является разработка специфика­ций и стандартов для создания распределенных объектных систем в разнородных средах. Базисом стали спецификации под названи­ем Object Management Architecture (ОМА).

ОМА состоит из четырех основных компонентов, представляю­щих спецификации различных уровней поддержки приложений.

Архитектура брокера запросов объектов (CORBA)определяет механизмы взаимодей­ствия объектов в разнородной сети;

Объектные сервисы являются основными системными сервисами, используемыми разработчиками для создания приложений;

Универсальные средства являются высо­коуровневыми системными сервисами, ориентированными на под­держку пользовательских приложений (электронная почта, средст­ва печати и др.);

Прикладные объекты предназначены для решения конкретных прикладных задач.

Концепция идеального объектно-ориентиро­ванного CASE-средства.

Ав­торами наиболее распространенных объектно-ориентированных методов являются Г.Буч, Д.Рамбо, И.Джекобсон (UML).

Классическая постановка задачи разработки программной сис­темы (инжиниринг) представляет собой спиральный цикл итера­тивного чередования этапов ОО анализа, проектирования и реализации.


Вопрос №15

«Базовые информационные технологии: телекоммуникационные технологии.»

архитектуры

Архитектуры копм. Сетей

1. одноранговая

2. клиен-сервер

3. клиент-сервер дляWeb-технологий

1. терминал – для отображения и ввода

MainFrame- все вычисления и данные

2. Локльные, корпоративные, глобальные сети объединяющие ПК клиентов использующие ресурсы и серверы предоставляющие ресурсы.

Компонент представления – интерфейс;

Прикладной компонент – отвечающий за выполнение ф-ий;

Компонент доступа к данным (менеджер ресурсов) – отвечает за определение и управление данными;

1.Доступ к удаленным данны

«-»низкая производительность

низкая скорость

2. Сервер управления данными

«+»Передается чатсть данных

Прикладные ф-ии унифицировны

«-»Отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом.

3. Комплексный сервер

«+»Высокая производительность

Централизованное администрирование

Экономия ресурсов

4. Тонкий клиент

«+»Организация разных прикладных компонентов при разных задачах, без перенастройки сервера и клиента.


Вопрос№16

«Базовые информационные технологии: технологии искусственного интеллекта.»

Система называется интеллектуаль­ной, если в ней реализованы следующие основные функции:

Накапливать знания об окружающем систему мире, класси­фицировать и оценивать их с точки зрения прагматической полез­ности и непротиворечивости, инициировать процессы получения
новых знаний, осуществлять соотнесение новых знаний с ранее хранимыми;

Пополнять поступившие знания с помощью логического вы­вода, отражающего закономерности в окружающем систему мире или в накопленных ею ранее знаниях, получать обобщенные зна­ния на основе более частных знаний и логически планировать свою деятельность;

Общаться с человеком на языке, максимально приближенном к естественному человеческому языку, и получать информацию от каналов, аналогичных тем, которые использует человек при вос­приятии окружающего мира, уметь формировать для себя или по просьбе человека (пользователя) объяснение собственной деятель­ности, оказывать пользователю помощь за счет тех знаний, кото­рые хранятся в памяти, и тех логических средств рассуждений, ко­торые присущи системе.

База знаний – совокупность сред, хранящих знания различных типов. База фактов – хранит конкретные данные. База правил – элементарные выражения. База процедур прикладные программы выполняющие преобразования и вычисления. База закономерностей – сведения, относящиеся к особеностям той среды, в которой действует система. База метазнаний – база знаний о себе. База целей – сценарии, для достижения целей, которые поступили от пользователя или самой системы. Блок планирования – планирование решений.

Интеллектуальные информационно-поисковые системы – взаимодействие с проблемно-ориентированными базами данных на естественном языке.

Экспертные системы – вычислительная система использующая знания эксперта и процедуры логического вывода для решения проблем.

Расчетно-логические системы – позволяют решать управленческие и проектные задачи по их постановке и исходным данным.

Гибридные системы

Модели представления знаний:

Семантические сети – граф, вершины – понятия, дуги – отношения между понятиями.


Вопрос№17

«Информационные технологии организационного управления (Корпоративные информационные технологии).»

Методы управления и ИТ:

1. Ресурсами - СУБД

2. Процессами - Workflow

3. Корпоративными знаниями (коммуникациями) - Интранет

1) MRP – методология планирования материальных ресурсов предприятия, используемая совместно с MPS - методологией объемно-календарного планирования. CRP - методология планирования производственных ресурсов (мощностей).

MRP2 – интегрированная методология планирования и управления всеми производственными ресурсами предприятия MRP/CRP и использующей MPS b FRP – планирование финансовых ресурсов.

ERP – интегрированное планирование всех бизнес-ресурсов предприятия. Для торговли, сферы услуг, финансов.

CSRP – планирование ресурсов, синхронизированное с потреблением.

Т.к. в производстве задействовано мн-во поставщиков и покупателей – новая концепция логистических цепочек – учет при анализе деятельности всей цепочки превращения товара из сырья в готовое изделие. Дальнейшее развитие логистических цепочек – виртуальный бизнес – распределенная система нескольких компаний и охватывающая полный жизненый цикл товара или разделение одной компании на несколько виртуальных бизнесов.

3) Итранет - корпоративные коммуникации. 3 уровня реализации телекоммуникационных технологий: аппаратный, программный и информационый. От Интернета отличается только информационным. 3 уровня этого аспекта: 1. Универсальный язык представления корпоративных знаний – не зависит от предметной обл. и определяет грамматику и синтаксис. Графическое описание моделей данных. Задачи: унификация представления знаний, однозначное толкование знаний, разбиение процессов обработки знаний на простые процедуры. 2. Модели представлений – определяют специфику деятельности организации. Описывают первичные данные. 3. Фактические знания – конкретная предметная обл. и являются первичными данными.

Архитектуры.

1. Централизованная архитектура на мэйнфреймах, где осуществляется хранение и обработка данных. «+» простота администрирования, защита информации.

2. Клиент – сервер.

На сервере данные, а не информаци

Для обмена данным – закрытый протокол

На клиентах данные интерпретируются и преобразуются в информацию

Фрагменты прикладных систем размещаются на клиентах

«+»низкая нагрузка сети, высокая надежность, гибкая настройка уровня прав пользователей, поддержка полей больших размеров.

«-»трудность администрирования(территориальная разобщенность), недостаточная степень защиты информации от несанкционированных действий, закрытый протокол (специфичен для данной ИС).

Архитектура Интранет – объединение предыдущих. Вся информация и процессы на центральном комп. На рабочих местах – простейшие устройства доступа, предоставляющие возможность управления процессами в ИС.

«+»на сервере информация, протокол открытого типа, прикладные программы на сервере, облегчено централихованное управление сервером и раб.


Вопрос№18

«Информационные технологии в промышленности и экономике»

При проектировании АСУП зачастую игнорировались вопрос совместимости, стандартизации, что затрудняло внедрение современных технологий и приводило к большим затратам на модернизацию. Широкое распространение получили корпоративные ин­формационные системы (КИС), базирующиеся на принципах корпоративных информационных технологий и со­временных стандартов.

Формирования отчетных показателей (налоговые службы, статистика, инвесторы и т.д.), получаемых на основе стандартной бухгалтерской и статистической отчетности;

Выработки стратегических управленческих решений по разви­тию бизнеса на основе базы высокоагрегированных показателей;

Выработки тактических решений, направленных на оперативное управление и решаемых на основе базы частных, высокодетализированных показателей, отражающих различные стороны ло­кальных характеристик функционирования структуры.

Основные трудности при диагностике:

Обследование, системный анализ и оценка существующей структуры и технологий управления

Разработка новых вариантов организационных структур и технологий управления на основе ИТ

Разработка положений по реорганизации управления, плана внедрения, регламента управленческого документооборота.

КИС: - тиражируемые – не требует доработки для малых предприятий.

Заказные – ненадежны, производства с очень большой спецификой

Полузаказные – гибкие, крупные предприятия

АСУТП принципы:

Совместимость програмно-аппаратных средств различных фирм-производителей

Комплексная проверка и отладка всей системы на стенде фирмы-интегратора на основе спецификаций заказчика. Технические языки релейно-контактных схем.

Нижний уровень АСУТП – контроллеры, обеспечивающие первичную обработку информации. Верхний уровень – мощные компы, выполняющие ф-ии серверов БД и рабочих станций, обеспечивающих хранение, анализ, обработку и взаимодействие с оператором. ПО – SCADA.

Концепции открытых систем OMAC

Открытая архитектура, обеспечивающая интеграцию аппаратного О и ПО

Модульная архитектура

Масштабируемость, изменение конфигурации для конкретных задач

Экономичность

Легко обслуживаемая архитектура


Вопрос№19

«Информационные технологии в образовании»

В процессе информатизации образования необходимо выделить следующие аспекты:

Методологический. Здесь главной проблемой является выработка основных принципов образовательного процесса, соот­ветствующих современному уровню информационных технологий.

Экономический. Экономической основой информационного общества являются отрасли информационной индустрии. Происходит интенсивный процесс формирования мировой «информационной экономики», заключающийся в глобализация информационных, информационно-технологических и телекоммуникационных рынков.

Технический. В настоящее время создано и внедрено достаточно большое число программных и технических разработок, реализующих отдельные ИТ. Но при этом используются различные методические подходы, несовместимые технические и программные средства, что затрудняет тиражирование.

Технологический. Технологической основой информационного общества являются телекоммуникационные и информационные технологии, которые стали лидерами технологического прогресса, неотъемлемым элементом любых современных технологий они порождают экономический рост, создают условия для свобод­ного обращения в обществе больших массивов информации и зна­ний, приводят к существенным социально-экономическим преоб­разованиям и, в конечном счете, к становлению информационного общества.

Методический аспект. Основные преимущества современных информационных технологий (наглядность, возможность исполь­зования комбинированных форм представления информа­ции - данные, стереозвучание, графическое изображение, анима­ция, обработка и хранение больших объемов информации, доступ к мировым информационным ресурсам) должны стать основой поддержки процесса образования.

Основные факторы, влияющие на эффективность использова­ния информационных ресурсов в образовательном процессе:

1. Информационная перегрузка - это реальность. Избыток данных служит причиной снижения качества мышления прежде всего среди образованных членов современного общества;

2. Внедрение современных информационных технологий целе­сообразно в том случае, если это позволяет создать дополнитель­ные возможности в следующих направлениях:

Доступ к большому объему учебной информации;

Образная наглядная форма представления изучаемого материала;

Поддержка активных методов обучения;

Возможность вложенного модульного представления информации.

3. Выполнение следующих дидактических требований:

Целесообразность представления учебного материала;

Достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала;

Многослойность представления учебного материала по уровню сложности;

Своевременность и полнота контрольных вопросов и тестов;

Протоколирование действий во время работы;

Интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом;

Наличие в каждом предмете основной, инвариантной и ва­риативной частей, которые могут корректироваться.

4. Компьютерная поддержка каждого изучаемого предмета, и этот процесс нельзя подменить изучением единственного курса ин­форматики.


Вопрос№20

«Информационные технологии автоматизированного проектирования.»

Создание САПР-продуктов происходит в следующих направле­ниях:

Универсальный графический пакет для плоского черчения, объемного моделирования и фотореалистической визуализации;

Открытая графическая среда для создания приложений

Графический редактор и графическая среда приложений

Открытая среда конструкторского проектирования;

САПР для непрофессионалов (домашнего использования)

Наиболее полно возможности САПР-продукта на уровне универсального графического пакета можно проследить на примере AutoCAD 2000. Особенности:

Возможность работы с несколькими файлами чертежей в одном сеансе без потери производительности;

Контекстное всплывающее меню, включающее группу операций буферного обмена

Наличие средств моделирования, позволяющих редактировать твердотельные объекты на уровне ребер и граней;

Возможность обращения к свойствам объектов;

Возможность выбора, группировки и фильтрации объектов по типам и свойствам;

Наличие технологии создания и редактирования блоков;

Возможность вставки в чертеж гиперссылок;

Включение нового интерфейса технологии drag-and-drop для работы с блоками, внешними ссылками, файла­ми изображений и чертежей;

Управление толщиной (весом) линий напрямую с воспроиз­водством на экране;

Возможность работы со слоями без вывода на печать;

Наглядная работа с размерами и размерными стилями;

Наличие средств управления видами и системами координат;

Наличие нескольких режимов визуализации от проволочного каркаса до закраски;

Наличие средств обеспечения точности ввода при создании и редактировании;

Возможность компоновки чертежей и вывода на печать; работа с внешними базами данных;

Наиболее перспективным в области автоматизированного про­бирования является использование открытых сред, основной ценностью которых является автоматизация процесса проекти­рования: выбор структуры объекта проектирования; необходимые расчеты, включая геометрические и т.д. Примером реализации такого подхода является СПРУТ-технология, реализованная в виде графической оболочки со сменной проблемной ориентацией DiaCad .

Однако DiaCad является только составной частью СПРУТ-технологии и используется в тех случаях, когда удается формализовать процесс проектирования в данной предметной сре­де. Там, где это невозможно, используются средства интерактивного черчения, так же как в известных средствах графического редак­тирования.



Вопрос№21

«Системный подход к построению информационных систем»

Проектирование ИС подходы:

Каскадный

Спиральный – непрерывная разработка ИС

Системный

Система –совокупность объектов, свойства которой определяются отношением между объектами. Каждый объект – как система. Ф-ии объекта определяются его внутренним устройством. Ф-ии системы проявляются в процессе ее взаимодействия с внешней средой. Технические системы создаются с определенной целью. Цель является субъективной из-за разработчика, но исходит из объективных потребностей об-ва. ИТ как система. Возникновение проблемы порождает будущую систему.

Система – конечное мн-во функциональных элементов и отношений между ними, которые выделяются из окружающей среды в соответствии с поставленной целью в рамках определенного временного интервала ее реализации.

Системный подход реализуется путем изучения ф-ии или структуры системы.

Структурный подход – структура отображает всязи между элементами системы с учетом их взаимодействия в пространстве и во времени. Служит для изучения существующей системы.

Функциональный подход – отображает ф-ии системы, реализуемые в соответствии с поставленной перед ней целью.

Структура системы описывается на:

Концептуальном уровне – позволяет качественно определить основные подсистемы, элементы и связи между ними.

Логическом уровне – формирование модели, описывающей структуру отдельных подсистем и взаимодействие между ними.

Физический уровень – реализация структуры на известных программно-аппаратных средствах.

Принципы системного подхода:

1. Наличие сформулированной единой цели у ИТ в рамках разрабатываемой системы.

2. Согласование ИТ по входам и выходам с окружающей средой

3. Типизация структур ИТ

4. стандартизация и взаимная увязка средств ИТ

5. Открытость ИТ как системы

Основные принципы и закономерности проектирования определяются системотехникой.

Системотехника – направление кибернетики, изучающее вопросы планирования, проектирования, конструирования и поведения сложных ИС, основу которых составляют ЭВМ.

Проектирование можно представить как цикл, каждая итерация которого отличается большей детализацией и меньшей общностью.

Анализ->Синтез->Оценка->анализ …

Свойства проектирования:

Дивергенция – расширение границ проектной ситуации с целью обеспечения более обширного пространства поиска решения.

Трансформация – стадия создания принципов и концепций

Конвергенция – охватывает традиционное проектирование (программирование, отладка, проработка деталей)


Вопрос№22

«Анализ и формирование концептуальной модели предметной области.»

Вся информация, описывающая конкретную предметную область, должна быть определенным образом абстрагирована и формализована.

Основными направлениями формализации информации о предметной области являются:

Теория классификации, базирующаяся на таксономическом и мерономическом описании информации. Таксономическое описа­ние основано на идеологии множеств, а мерономическое осуществ­ляется через строго формализованное определение классов;

Теория измерений, предлагающая базу для качественных и количественных измерений через классификационные и порядко­вые шкалы;

Семиотика, изучающая знаковые системы с точки зрения синтактики, семантики и прагматики.

Предметная область - реальный мир, который должен быть отражен в информационной базе.

Факты - результат наблюдения за состоянием предметной об­ласти.

Данные - вид информации, отличающийся высокой степенью форматированности в отличие от более свободных структур, характерных для речевой, текстовой и визуальной информации

Информационная база (база данных) - совокупность данных, предназначенных для совместного применения.

Знания - итог теоретической и практической деятельности че­ловека, отражающий накопление предыдущего опыта и отличаю­щийся высокой степенью структуризации.

В знаниях можно выделить три основные составные части:

Декларативные, представляющие об­щее описание объекта, что не позволяет их использовать без пред­варительной структуризации в конкретной предметной области;

Понятийные (системные) знания, содержащие помимо пер­вой части, взаимосвязи между понятиями и свойства понятий;

Процедурные (алгоритмические) знания, позволяющие полу­чить алгоритм решения.

Предмет - всякая материальная вещь, объект познания.

Свойство - то, что присуще предметам, что отличает их от дру­гих предметов или делает их похожими на другие предметы. Свойст­ва проявляются в процессе взаимодействия предметов.

Признак - все то, в чем предметы, явления сходны друг с дру­гом или в чем они отличаются друг от друга; показатель, сторона предмета или явления, по которой можно узнать, определить или описать предмет или явление.

Атрибут - неотъемлемое, существенное, необходимое свойство, признак предмета или явления, без которого они не могут су­ществовать.

Таким образом, для современного состояния информационных технологий необходим переход от информационного описания предметной области к представлению на уровне данных, осуществ­ляемый на основе декомпозиции, абстракции, агрегирования.

Декомпозиция - это разбиение системы (программы, задачи) на компоненты, объединение которых позволяет решить данную задачу.

Абстракция позволяет правильно выбрать нужные компоненты для декомпозиции.

Агрегирование - процесс объединения предметов в некоторую группу не обязательно в целях классификации. Агрегирование вы­полняется с некоторой целью.