Требования к геоинформационным системам и содержанию баз данных (стр. 1 из 4)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Волгоградский Государственный Университет
Факультет Управления и Региональной Экономики
Кафедра экономики природопользования
Реферат
По дисциплине: "Географические информационные системы"
на тему: "Требования к ГИС и содержанию баз данных"
Волгоград 2008
Оглавление
Введение. 3
1. Требования к ГИС.. 5
1.1 Принципы организации ГИС.. 5
1.2 Структура ГИС и ее основные функции. 8
2. Базы данных. 13
2.1 Понятие о базе данных. 13
2.2 Файловые базы данных. 19
2.3 Взаимодействие баз геолого-геофизических данных. 24
Литература. 28
Геоэкологический прогноз, а также создание системы мониторинга в районах интенсивного техногенного воздействия требуют привлечения и комплексного анализа разнообразной информации как природного, так и социально-экономического характера. Для этого необходима организация системы автоматизированного сбора, обработки и анализа природной информации, построенной на базе современных ЭВМ и автоматических устройствах ввода–вывода информации. Возможность оперативной обработки больших объемов геоэкологической информации, включая картографическую, наиболее существенна при оценке состояния геосистем регионального уровня, а также для территориального планирования и управления ресурсами окружающей среды. В современных условиях планирования народного хозяйства с обязательным проведением геоэкологических экспертиз природоохранная информация приобретает качество особого вида ресурса (информационного) со всеми специфическими требованиями к методам ее получения и обработки. Такая оценка информации требует принципиально нового подхода к организационным структурам производства и переработки данных об окружающей среде на базе современной промышленной технологии.
Этой цели служат геоинформационные системы (ГИС).
ГИС – это компьютерные системы сбора, хранения, выборки, анализа и отображения пространственных данных. Создание автоматизированных систем природной информации входит в круг задач геоэкоинформатики – научного направления, разрабатывающего теорию, методы и технологию информационного обеспечения и автоматизации биосферных и геоэкологических исследований в целях рационализации природопользования и охраны природы.
ГИС является эффективным средством для изучения интегральных эффектов антропогенного воздействия на окружающую среду, поскольку она аккумулирует и обрабатывает данные за длительный период времени для крупных географических регионов.
Одна из важнейших проблем создания ГИС – это информационное обеспечение региональных геоэкологических моделей, включающее как выбор источников для формирования базы данных, определение точности поступающей информации, так и определения набора параметров, необходимых и достаточных для изучения динамики геосистем различного иерархического уровня.
1. Требования к ГИС
1.1 Принципы организации ГИС
Геоинформационная технология зародилась в начале 60-х годов для автоматизации ряда операций по обработке географических данных. Первые системы создавались при отсутствии программного обеспечения, наличии примитивной вычислительной техники и устройств ввода–вывода графических данных.
Развитие информационных систем шло как по пути увеличения обрабатываемых объемов данных, так и усложнения структуры хранящейся информации. Поэтому информационные массивы, предназначенные для обработки на ЭВМ, организуются в базы данных (БД). Для обеспечения достаточно сложных операций по поиску и выборке данных в БД, их объединению в информационные массивы требуемой структуры разрабатываются системы управления базами данных.
В настоящий момент ГИС представляют собой сложную информационную систему, включающую мощную операционную систему, интерфейс пользователя, системы ведения без данных, отображения графической информации.
Наряду с ГИС широкое распространение получила организация проблемно-ориентированных БД, предназначенных для картографирования природных и социально-экономических явлений. Такие БД называются картографическими банками данных (КБД).
Важнейшая функция КБД заключается в автоматизированном картопостроении, выполняемой автоматизированной картографической системой (АКС), которая является неотъемлемой частью также ГИС.
В последние годы при создании информационных систем (ИС) в географии повышенное внимание уделяется построению экспертных систем (ЭС). Под ЭС понимается система логического вывода, основывающаяся на фактах (знаниях) и эвристических приемах (эмпирических правилах) обработки данных. Основные составляющие части ЭС: 1) база знаний (БЗ) – организованные наборы фактов и 2) механизм логического решения поставленной задачи.
Появление в последние годы массового интереса к построению ГИС требует выработки принципов оценки создаваемых информационных систем, их классификации, определения потенциальных возможностей. В определенной мере это возможно при выработке требований к идеальной ГИС:
1. Возможность обработки массивов покомпонентной гетерогенной пространственно-координированной информации.
2. Способность поддерживать базы данных для широкого класса географических объектов.
3. Возможность диалогового режима работы пользователя.
4. Гибкая конфигурация системы, возможность быстрой настройки системы на решение разнообразных задач.
5. Способность «воспринимать» и обрабатывать пространственные особенности геоэкологических ситуаций.
Разработка ГИС включает этап проектирования структуры, определения целей и задач, потенциальных пользователей. Проектирование ГИС, как сложной информационной системы, требует использования методов системного анализа, с помощью которых решаются следующие задачи:
– построение концептуальной модели ГИС, определение ее подсистем, характера взаимосвязи между ними;
– структуризация географической информации с учетом специфики обработки, хранения и представления на ЭВМ и автоматических устройствах;
– определение этапов преобразования и обработки поступающей природной и социально-экономической информации;
– создание человеко-машинных систем для математического моделирования природных и социально-экономических процессов в структуре ГИС.
Использование информационной технологии в геоэкологии предполагает автоматизацию процессов сбора и анализа параметров геосистем. Получение и обработка информации рассматриваются как единый процесс, включающий ряд последовательных этапов (табл. 1).
Этапы информационной технологии в создании и эксплуатации ГИС включают следующие стадии: сбор первичных данных, ввод и хранение данных, анализ данных, анализ сценариев и принятие решений. Необходимо отметить, что выделенные этапы являются наиболее общими и повторяются при создании конкретных ГИС, различаясь в деталях, связанных с целями и задачами ГИС, а также техническими возможностями системы.
Очевидно, что источники информации, процедура ее получения, методы анализа должны рассматриваться как этапы единого технологического процесса, объединяемого общностью целей и задач построения и эксплуатации ГИС. Это означает, что в основу проектирования и создания ГИС должна быть положена единая методология. Поскольку ГИС можно рассматривать как средство машинного представления данных и знаний комплекса наук о Земле, то в качестве методологической основы ГИС должно быть выбрано направление их построения как инструментария познания закономерностей структуры и организации геосистем при помощи средств информатики, включающего математическое моделирование и машинную графику.
1.2 Структура ГИС и ее основные функции
В самом общем виде структура ГИС может быть представлена следующим образом (рис. 1): диалоговая система пользователя программно-технический комплекс, базы данных, блок моделей,
блок оценки и принятия решений. Построение ГИС выполняется по блочному (модельному) принципу. Это дает возможность расширять систему за счет добавления новых блоков (программ) или работать только с определенной частью (модулем) ГИС.
Рис. 1. Структура ГИС
Многоцелевые ГИС могут быть использованы для решения различных задач. Выполнение решаемых задач связано с осуществлением определенных функций. Так, наряду с другими, ГИС выполняет следующие основные функции: подготовку и ведение банков данных; информационно-справочные; имитационного моделирования; экспертного моделирования; автоматизированного картографирования.
ГИС может рассматриваться как информационная основа (база данных) для изучения природных особенностей региона и как инструмент исследования динамики или прогноза явлений и процессов (система моделей).
Кроме этого, ГИС может использоваться как информационно-справочная система, по определенному запросу выполняющая поиск и выборку данных. Следующий момент работы ГИС связан с разработкой математических моделей или системы экспертных оценок с целью анализа динамики геосистем.
Для решения каждой из перечисленных задач необходима разработка алгоритмического и программного обеспечения, а также создание диалоговых человеко-машинных систем, поддерживающих работу пользователя и представление результатов моделирования в традиционном картографическом виде.
Программно-технический комплекс. В настоящий момент ГИС комплектуются как графические станции, использующие разнообразные средства ввода–вывода графической информации. Для организации региональных ГИС требуется ЭВМ с достаточно большим объемом оперативной памяти и значительным быстродействием, работающая как в интерактивном, так и в пакетном режиме. С этой целью могут быть использованы как большие ЭВМ (для обработки космической информации), так и персональные компьютеры.