Лекция по Географски и информационни системи

1
1
ГЕОГРАФСКИ
ИНФОРМАЦИОННИ
СИСТЕМИ
2
Въведение
�†Географската информационна
система(ГИС) е интегрирана
съвкупност от хардуер, софтуер,
геобази от данни(ГеоБД) и
специалисти, предназначена за
ефективно събиране, съхранение,
обработка, анализ и представяне в
различен вид на пространствена
информация за обекти,
разположени на, над и под земята.
3
Въведение
�†Хардуерът и софтуерът са
физическия компонент на ГИС , а
компонентите ГеоБД, хората и
организационната структура
осигуряват създаването,
поддържането и използването на
ГИС. С помощта на специалистите
чрез софтуера и хардуера се
създава абстрактен модел на
реалния свят.
4
Въведение
�†ГИС е компютърна технология , която по принцип не
се различава от други системи, които обработват
графична и атрибутна информация . Същественото
при тях е това, че обхващат данни за големи и
различни територии, процеси и хора, поддържат
релации, които съществуват между обекти , между
обекти и субекти, както и между отделни субекти
или групи субекти. Освен това с тях се
осъществяват пространствени анализи над данните
за обектите и изградените релационни връзки .
Така напр. ГИС“разпознават”графикатанапът
като граница между урбанизирани територии и
земеделски земи или като връзка между две улици ,
а не само като линия, изчертана на картата.
5
Въведение
�†Технологията ГИС осигурява различни
възможности, които логически могат да се сведат
до следните:
�„Дава отговор на въпроса какво има в модела за
дадена част от земната повърхност , над и под нея;
�„Къде се удовлетворяват определени условия
между обекти и какви релации съществуват между
тях?;
�„Каквосепроменявмоделанададеномястослед
период от време?;
�„Какво става, ако се прибавят нови данни за
обектите, нови обекти или релации в модела ?;
�„Други логически възможности .
6
Въведение
�†Очевидно може да се получи информация
за броя на населените места, дължината
на пътищата и техните атрибути , реките,
мостоветеитехнитехарактеристики ,
наличие на свободни легла в хотелите в
този район, броя на бензиностанциите
или списък на живеещите в тези райони ,
броя на жителите на тази територия или
на всяко от населените места и др.

2
7
Въведение
�†Наред с решаването на такива задачи ,
ГИС имат все по-голямо значение и
поради следните си преимущества :
�„Намалява се времето за създаване на
графичнаитекстоваБДнаголемиобласти ,
налице са условия за проверка на
информацията, създават се различни
приложения с БД, реализират се проучвания
ианализи, извършва се проектиране чрез
създадените ГеоБД;
�„В ГИС съществува сигурност на
информацията;
8
Въведение
�„Подобрява се качеството и бързината на
обслужването на населението с информация за
територията, подпомагат се управленските органи
за вземане на решения за процесите , които
протичат на дадена територия;
�„Имавъзможностзауправлениенадейноститепри
създаване на различни инфраструктури обекти
като магистрали, пътища, водопроводи,
канализация, управление на пътникопотоците в
градска среда и други;
�„Създават се условия за икономия на средства и
време при разработването и осъществяването на
големи инженерни проекти ;
�„Относително бързо се възвръщат средствата , които
са вложени за създаване на БД , закупуването на
софтуераихардуеранаГИС .
9
ТиповеТиповевъпросивъпроси, , нанакоитокоитоее
способнаспособнададаотговориотговориГИСГИС::
�†Къде се намира Х?
�†Как е разположено Х по отношение
наY?
�†Колко Х са разположение в област
на разстояниеD?
�†Каква е стойността на функцията Z
вточкаX?
�†Колко голямо(по размери) еХ?
10
ТиповеТиповевъпросивъпроси, , нанакоитокоитоее
способнаспособнададаотговориотговориГИСГИС::
�†Колко пресечни точки има между A
иB?
�†Какъв е оптималния маршут от X до
Y?
�†Какво се намира вX1, X2, ..., XN?
�†Какви обекти следват след тези, за
които се наблюдава определено
cъчетаване на определени
свойства?
11
ТиповеТиповевъпросивъпроси, , нанакоитокоитоее
способнаспособнададаотговориотговориГИСГИС::
�†Какщесепромени
пространственото разпределение на
обекти, ако променим
съществуващата класификация ?
�†Какво може да се случи с А, ако се
промени В и неговото
разположение?
12
ОБЛАСТИНАПРИЛОЖЕНИЕ
�†I. ГРАДОУСТРОЙСТВО
�„1. Кадастър-подържане на кадастралната
информация за населените места и райони .
�„2. Регулационни, застроителни планове.
�„3. Управление на държавни , общински и
частни недвижими имоти и жилищния фонд .
�„4. Регистрация на собствеността.
�„5. Топлоснабдяване, Електоснабдяване, ВиК,
Служби за чистота.
�„6. Поддържане на улична мрежа , паркове.
�„7. Планиране и управление на транспорта .
�„8. Градоустройствени анализи .

3
13
ОБЛАСТИНАПРИЛОЖЕНИЕ
�†II. СОЦИАЛНО УПРАВЛЕНИЕ
�„1. Демографски анализи .
�„2. Обслужване на населението : площи, телефони,
училища, болници, поликлиники, аптеки,
магазини, детскиградини, детски кухни,
промишленост и др.
�„3. Регистрация и провеждане на избори .
�„4. Планиране и анализ дългосрочни мероприятия .
�†III. АДМИНИСТРАЦИЯ
�„1. Бюджет, данъчни служби.
�„2. Отдаване под наем и управление на
недвижимата собственост .
�„3. Анализ на нуждите и развитието на отделни
райони.
14
ОБЛАСТИНАПРИЛОЖЕНИЕ
�†IV. ОБЩЕСТВЕНА СИГУРНОСТ И БЕЗОПАСНОСТ
�„1. Полиция-определяне на полицейски постове и
маршрути, зони с повишена престъпност , участъци
снатоварено движение и пътно -транспортни произшествия ,
охрана на банки и с пециални обекти , проследяване на
движещисеобективреалновременаекранана
компютъра.
�„2. Гражданска Защита -контрол на обекти с повишена
опасност за населението, обекти и маршрути за евакуация
на населението, оценка на зони на поражение , планиране в
реалновремеидр .
�„3. Противопожарна охрана -анализ на противопожарната
сигурност на сгради и райони, планиране на операциите .
�†V. ВОЕННО УПРАВЛЕНИЕ
15
ОБЛАСТИНАПРИЛОЖЕНИЕ
�†VI. ЗДРАВЕОПАЗВАНЕ
�„1. Санитарениепидемиологиченконтрол .
�„2. Бърза медицинска помощ .
�„3. Здравно осигуряване.
�†VII. ЕКОЛОГИЯ И ОПТИМАЛНО ИЗПОЛЗВАНЕ НА
ПРИРОДНИТЕ РЕСУРСИ
�„1. Анализ и контрол на замърсяване -почви, води, флора, фауна.
�„2. Оптимално използване на природните ресурси -геология,
минералниизвориидр .
�„3. Многокритериални анализи .
�†VIII. ПЪТНО УПРАВЛЕНИЕ -пътища, пътни съоръжения,
пътна сигнализация, маршрутизация и др.
�†IX. ЗЕМЕРАЗДЕЛЯНЕ И ЗЕМЕПОЛЗВАНЕ
�„1. Описание на собствеността и промените в нея .
�„2. Оценка на селскостопанските култури по райони u1080 идр.
�„3. Водоснабдяване и хидромелиоративни съоръжения .
16
ОБЛАСТИНАПРИЛОЖЕНИЕ
�†X. ЕНЕРГОСНАБДЯВАНЕ
�„1. Енергийна мрежа, далекопроводи и
съоръжения.
�„2. Анализ на потреблението.
�†XI. ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И
РАДИОПЛАНИРАНЕ
�„1. Автоматизация на дейностите по планиране
на радиопокритието.
�„2. Подпомагане маркетинга в
телекомуникациите.
�„3. Анализ на съоръженията и отказите .
�†X. ОБРАЗОВАНИЕ
17
Компоненти на ГИС
�†Хардуерътесъвкупността от
технически средства за
функционирането и решаване на
основните задачи на ГИС. Тези
системи са ориентирани към работа
вмрежаоттипа “клиент–сървър”.
Мрежата включва един или повече
мощни компютри, наречени
сървъри, които съхраняват базите с
данни.
18
Компоненти на ГИС
�†Софтуерът на ГИС е програмната среда,
с която се създава, редактира, обновява,
допълва и използва ГеоБД на ГИС . ГИС
използват компютърни системи , които не
се отличават съществено от използваните
системи в различни области. Предвид на
това, че ГИС създават, поддържат и
използват ГеоБД, както и семантична БД,
те са в състояние да изработват различни
приложения и на различни места .

4
19
Компоненти на ГИС
�†Всяка ГИС решава задачите , за които е
предназначена чрез програмни модули , по-
съществените от които са:
�„Системата за създаване , редактиране и
обновяване на БДсе състои от модули за
създаване на работна среда, за въвеждане,
конвертиране и редактиране на графични данни в
различни формати. Има самостоятелни модули за
дигитализиране, сканиране и векторизиране на
графична, фотограметрична, фотографска и
текстова информация. Освен това включва модул
за въвеждане и обработка на семантична
информация и осигурява връзка с графичните
примитиви и обекти;
20
Компоненти на ГИС
�„СУБД(СистемазаУправлениенаБаза
Данни).БД на ГИС е от релационен тип и
систематазауправлениенаБДеотсъщия
тип. Основното предназначение на СУБД е
създаване и поддържане в актуално
състояние на релационната БД , както и
осигуряване на достъп до необходимите за
всички потребители данни и информация от
графичната и атрибутна БД . При
релационните БД е възможно използването на
запитващи езици, какъвто еSQL (Standart
computer Query Language);
21
Компоненти на ГИС
�„CAD (Computer - Aided Design) система за
проектиране, поддържане на векторна и
растерна БД и интегрираното им използване ;
�„Система за създаване на топологични
модели.Такава система създава и поддържа
топологиятанаграфичнатаинформацияи
логическо обвързване на графичните обекти и
атрибутните данни за тях.
�„Система за моделиране на повърхнини ,с
нея се моделират повърхнини , изработват се
различни приложения , вкл. итримерни
анализи на повърхнините в избрана област ;
22
Компоненти на ГИС
�„Система за мрежов и пространствен
анализна обекти, явления и процеси,
моделирани в БД. Стезисистемисе
анализира информацията по определени
трасета, напр. в ивица около съществуващ
или проектен път; проходимостта на
градската пътна мрежа в нормални и пикови
моменти; територия, ограничена от полигон и
други. Освен това създава връзка на
графичните обекти с адресната регистрация
на населението, както и линейна оптимизация
на маршрути, свързани с адреси, откриване
на обекти в ГеоБД по функционалния им код ;
23
Компоненти на ГИС
�„Система за създаване на приложения и
език за програмиране . Тези системи
осигуряват на потребителя възможност да
специализира ГИС за конкретни приложения и
да програмира свои алгоритми по -средством
език за програмиране. Това са обектно
ориентирани езици за работа с графична и
атрибутна база данни, които в ГИС са: Visual
BasicвIntergraph; МасгоBasicи варианти на
С++ иFortranвMicroStation; AutoLispиС++ в
софтуера наAutodesk.
24
Компоненти на ГИС
�†Бази от данни на ГИС
�„ГИС са системи, които могат да
обхващат различна по тип, формат и
обем информация. Компоненти на БД
на ГИС са ГеоБД, графични слоеве и
Shape файлове. По този начин се
реализира свойството полиморфизъм
на обектноориентираното моделиране .

5
25
Компоненти на ГИС
Компоненти на БД на ГИС
ГеоБД Графични
слоеве
Shape
файлове
26
Компоненти на ГИС
�†ГеоБДсе състои от векторни и
растерни графични данни , данни за
повърхнини, данни за геокодиране
на обекти, домени, координатни
системи, проекции, мерни единици
за ъгли, дължини, площииобеми .
27
Компоненти на ГИС
�†Съпоставяне на растерен и векторен модел на данните
28
Компоненти на ГИС
�†Данните в слоевеса основните данни на
ГИС, представени с графичните примитиви
точка, линия, полигон, пиксел, текст, етикет,
данни за топологията. Атрибутните данни са
разпределени в слоеве. Всеки слой
представлява съвкупност от данни за обекти
от реалния свят, групирани по общи
характеристики за обектите, напр.
еднотипно графично представяне -сгради.
пътища,ж.п. линии, хидрология и еднотипно
атрибутно описание за тези обекти . Това
показва, че всеки слой съдържа графична и
атрибутна информация за обектите в слоя .
29
Компоненти на ГИС
�†�†ПримериПримеризазаслоевеслоевесъставенисъставениототполигониполигони
30
Компоненти на ГИС
�†�†ТопологичноТопологичнопредставянепредставяненанавекторнивекторниобектиобекти

6
31
Компоненти на ГИС
�†�†КонцептуалнаКонцептуалнасхемасхемананаорганизациятаорганизациятананаданниданниввГИСГИС
32
Компоненти на ГИС
�†В зависимост от типа на графичните
обекти, ГИС поддържат следните типове
слоеве:
�„точкови-съдържат информация само за
точкови обекти;
�„линейни-съдържат информация само за
линейни обекти;
�„полигонови-съдържат информация само за
полигонови обекти.
За да се осъществи единство на
графичната информация за дадена
територия във всички слоеве, трябва да
са изпълнени следните изисквания :
33
Компоненти на ГИС
�„Координатната система и проекция за
всички слоеве трябва да бъде една и
съща.
�„Във всеки слой да има независимост на
инф