география fenykc

 

FENYKC ГЕОГРАФИЯ

(для детей)

 

ГЛАВА 97

КАРТЫ 21 ВЕКА

гис,компьютерные базы данных

Что делать в случае, если нужно довольно быстро решить сложную задачу: определить наиболее подходящее и безопасное место для строительства необходимого, но опасного для человека и природы предприятия? Для этого нужно посмотреть карту полезных ископаемых, найти место рядом с ресурсами, требующимися для производства, карту железных и автомобильных дорог, чтобы удобно было вывозить готовую продукцию, карту населения, чтобы предприятие располагалось подальше от больших населённых пунктов, оценить риск от вредных выбросов по климатической карте и карте растительности. Много карт и справочников придётся изучить для этого... А может, Вас пригласили в небольшой городок и Вы собираетесь поехать туда на автомобиле? Где находится городок, по каким дорогам туда лучше ехать? Вам нужно узнать самый короткий путь, выяснить, какое живописное место лучше выбрать для остановки, где встретятся самые опасные участки дороги. Герои русских народных сказок обращались в подобных случаях к волшебному зеркальцу: «Свет мой зеркальце, скажи да всю правду доложи...»

ЧТО ТАКОЕ ГЕОИНФОРМАДИОННЫЕ СИСТЕМЫ?

В настоящее время аналогичную работу выполняет современная ЭВМ, вернее, сложная компьютерная программа, которая называется геоинформационной системой (ГИС). Понять, что такое ГИС, можно, представив карту на экране компьютера. Компьютерные работы с картами и другой информацией о земной поверхности, называемые геоинформационными технологиями, начали развиваться в 70-х гг. XX в. Сейчас существует много компьютерных программ ГИС – одни используются только их авторами, другие получили широкое распространение во всём компьютерном мире. Опыт многих пользователей различных ГИС подсказывает требования к тому, что должны сейчас уметь геоинформадионные системы. Каждый автор – разработчик новой ГИС старается научить свою программу выполнять предъявляемые требования быстрее и рациональнее и осуществлять дополнительные функции, которые не реализуются другими ГИС.

БАЗА ДАННЫХ

Так что же должны уметь делать ГИС? Во-первых, ГИС – это географическая база данных. Тимур и его команда имели географическую базу данных. Помните, у Тимура были список семей красноармейцев и карта, на которой показано, где их дома, какая помощь требуется каждой семье. У него была база данных на бумаге, а иметь её в компьютере намного удобнее, интереснее и веселее. Базой данных называют список объектов, где о каждом объекте хранится всё, что о нём известно. Вы можете на своём школьном компьютере построить базу данных городских школ. Это список школ города, адрес каждой школы, фамилия директора, число учащихся, сведения об успеваемости, количество учащихся, занимающихся в спортивных секциях, музыкальных школах, технических кружках, сведения о здоровье школьников и многое другое. Директору заповедника можно посоветовать создать базу данных о заповеднике. Эго список всех участков заповедной территории, сведения о каждом участке: флора и фауна, почва, гнёзда и норы, которые там находятся, имена сотрудников заповедника, отвечающих за каждый участок, опыты и наблюдения, ведущиеся на нём, и т.д. Если в базе данных для каждого объекта хранятся сведения о его географическом положении, о месте, занимаемом им на Земле, то можно нарисовать карту расположения объектов базы данных. Баш школьный компьютер может нарисовать для базы данных городских школ карту численности учащихся в разных районах города – и будет ясно, где надо строить новые детские театры, площадки для игр. Можно построить карту занятий учащихся по интересам – и будет видно, в каком районе города больше любят спорт, а в каком – музыку. О такой базе данных с ЭВМ мечтает Баба Яга, чтобы знать, куда посылать гусей-лебедей воровать детей, а также злые волшебники из «Сказки о потерянном времени», чтобы определять, где в городе больше всего школьников-лентяев, и собирать там потерянное ими время. Вот такая база данных с картами и называется географической. Карты в географической базе данных отличаются от всех других изображений земной поверхности, например от пейзажа художника или даже от фотоснимка с самолёта, тем, что имеют «географическую привязку». Каждая точка на них имеет географические координаты – широту и долготу. Поэтому, благодаря единым географическим координатам, мы знаем расположение участков относительно друг друга: какие из них соседствуют, какие севернее, какие западнее и на сколько. Отдельные карты разных фрагментов земной поверхности, выполненные в разных масштабах, связываются в единую информационную систему. Без «географической привязки» это была бы не единая система, а набор несвязанных друг с другом изображений вроде альбома с рисунками. Кроме того, карты в базе данных располагаются горизонтально» относительно друг друга, как участки земной поверхности, и на одну и ту же территорию можно сделать много карт. (Например, можно сделать несколько карт одного заповедника: карты почв, растительности, рельефа, карту рек и туристских троп.) Поэтому говорят, что географическая база данных имеет «вертикальную» структуру – разные карты одной территории, и «горизонтальную» структуру – пространственное расположение участков на земной поверхности, и представляют это как слоёный пирог.

гис,компьютерные базы данных

ВОЗМОЖНОСТИ ГИС

Быстрый поиск необходимых сведений. Базы данных, конечно, создают не столько для хранения информации, сколько для быстрого поиска необходимых сведений, для ответов на различные вопросы. Существуют компьютерные атласы мира – это географическая база данных всех государств на Земле. Представим себе на экране компьютера карту мира. Вы указываете курсором место на карте, на экран выводится ответ на запрос: какое здесь государство находится, каковы его площадь, численность населения и некоторые другие общие сведения о стране. Можно запросить более подробные сведения об экономике, культуре, населении с выводом на экран разных карт этого государства. Возможен и обратный запрос: сообщаете сведения о стране, например наличие в ней кофейных плантаций, и на экране ярким цветом выделяются все государства, где выращивают кофе. Так же оперативно мы можем получить любые сведения, не роясь в толстых томах, не разворачивая рулоны карт. Но, чтобы создать такую удобную базу данных, требуется немалый труд программистов и других специалистов.

Картографическая способность ГИС.

В школе на уроках географии ученики раскрашивают контурные карты – в результате получается, например, карта природных зон с тундрой, тайгой, степью. Надо нарисовать границы зон, подобрать цвета, сделать легенду и надписи так, чтобы карта получилась понятной, читаемой. Из-за небольших ошибок приходится иногда перерисовывать всю карту. И в этом Вам поможет ГИС. Программа ГИС может подправлять карты, обновлять надписи, перерисовывать некоторые линии без перерисовки других, расставлять условные знаки, составлять легенды, подбирать различные цветовые палитры раскраски карты, «сшивать» соседние фрагменты в одну карту, «собирать» разные карты из частей: накладывать на карту долин, гор, впадин карту рек, изолинии рельефа и получать физическую карту; накладывать на карту административного деления карту рек, карту железных дорог городов и получать политическую карту страны. Тем самым ГИС способна освободить картографа от рутинной работы и выпускать качественные карты, показывать их на экране или делать на принтере бумажные копии. Геоинформационные технологии включают в себя не только работу с картами, но и с изображениями реальной земной поверности - аэрофотоснимками и космическими снимками. На снимках они убирают искажения, определяют географические координаты, распознают объекты: где дорога, где вода, где городская территория. Распознавание объектов ведётся обычно с помощью человека – оператора-дешифровщика. Конечно, хотелось бы, чтобы ГИС делала карту местности из снимка полностью автоматически, как современный фотоаппарат: показываете ему снимок, а на выходе получаете карту. Кажется, не трудно отличить на снимке дорогу от реки, но не трудно для человека, а научить этому программу ЭВМ – сложная задача искусственного интеллекта. Знания и опыт дешифровщика, умело работающего с программой ГИС, делают эту работу. Важнейшая способность ГИС – моделирование явлений на земной поверхности. Это – «думающие» карты. Вот на экране компьютера карта Аральского моря. Вы набираете на клавиа- туре вопрос: «Как будет меняться море, если сохранить современные нормы воды, забираемой из впадающих рек на орошение?»

Думает.

Через некоторое время появляются новые карты, показывающие изменения глубины и площади моря. Конечно, думает не карта, и даже не компьютер. Думает программа ГИС, а ещё вернее, думает программист, автор этой программы. Это он делает вывод, что при существующем климате Аральское море будет высыхать по таким-то законам природы. Он вывел формулы этих законов и написал программу для ЭВМ, которая рассчитывает эти формулы и рисует новые карты. Данные, необходимые для расчётов, программа берёт из географи- ческой базы данных ГИС. Данные в базе разнообразны, поэтому можно рассчитывать «поведение» Арала в разных ситуациях: если убрать оросительные системы в реке Амударье, впадающей в Аральское море, если «повернуть» сибирские реки и перебросить их воды в Арал. Разыгрывание таких сценариев помогает людям принять решение в своей хозяйственной деятельности.

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ГИС?

Итак, геоинформационная система должна многое уметь, работая с информацией о земной поверхности. ГИС – это компьютерная система сбора, хранения, обновления, исправления, анализа и, непременно, показа на картах информации о земной поверхности. Кроме компьютера с дисплеем ГИС состоит из следующих частей:

дигитайзер – прибор для оцифрования карт,

на котором оператор специальным курсором обводит рисунок карты, он переводится в цифры и поступает в компьютер;

сканер – тоже прибор для ввода карт в компьютер

Образно можно сказать, что он делает «снимок» карты, который тоже в цифровом виде попадает в компьютер;

принтер – устройство для распечатывания карт, таблиц и прочего;

плотер – устройство для рисования карт на бумаге

НЕОБХОДИМОСТЬ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ. РАСТРОВЫЙ И ВЕКТОРНЫЙ ФОРМАТЫ

К ЭВМ могут быть подключены различные измерительные приборы, которые непосредственно без считывания с карты передают ей числовую информацию о территории, полученную при наблюдениях. Например, радиотехнический прибор дистанционного зондирования уставливается на борту самолёта и измеряет температуру земной поверхности. После полёта его подключают к ЭВМ, и он передает информацию о территории в ГИС. Поскольку ГИС работают с информацией о земной поверхности, остановимся на том, какая бывает информация о территории. Современные вычислительные машины – цифровые, т.е. вся информация, которая хранится и обрабатывается в них, закодирована в числах. Даже изображения, выводимые на дисплей, записаны в ЭВМ числовыми кодами. Как можно закодировать числами карту? Все цвета, которыми раскрашена карта, нуме- руются. На карте представляется сетка горизонтальных и вертикальных линий. Чем мельче ячейка сетки, тем точнее воспроизведётся карта. В каждой ячейке записывается номер её цвета. Получается цифровая матрица. Такой способ цифровой кодировки изображения называется растерным форматом. Можно сделать по-другому. Любой объект на карте – лес, море, река, дорога, город, республика и т.д. – это либо точка, либо линия, либо область (полигон) на плоскости. Для определения объекта на карте достаточно задать его контур. Именно так, в виде контуров, записывается карта в векторном формате. В ЭВМ лежит список точек и линий контуров всех объектов на карте. Точки задаются своими координатами, а линии – последовательностью своих точек. Векторный формат можно представить как контурную карту, а растровый – как раскрашенную карту. Конечно, векторный вид карты занимает меньше памяти в ЭВМ, но зато некоторые вопросы, имеющие простые ответы в растровом формате, требуют длительных расчётов на векторном. Например, растровой карте легко ответить на вопрос, какому объекту принадлежит интересующая нас точка и кто её соседи, достаточно посмотреть на соответствующую ячейку и её окрестности в матрице. Выделенная на рисунке ячейка принадлежит озеру, её сосед слева – луг и т.д. Чтобы ответить на этот вопрос, когда карта записана в векторном виде, придётся перебрать все линии в списке и произвести немалые вычисления для определения полигона, в котором лежит запрашиваемая точка. Оба формата используются в современных ГИС, одни задачи и функции ГИС лучше осуществлять в векторном, другие в растровом формате. Например, отвечать на вопросы в географической базе данных и рисовать карты лучше в векторном виде, а обрабатывать космические снимки и моделировать явления на земной поверхности лучше, если территория представлена в растровом формате. В зависимости от того, в каком формате ГИС выполняет свою основную работу, она называется векторной или растровой и вследствие этого приспособлена к тем или иным задачам. Так, векторные ГИС популярны в картографическом производстве и у пользователей баз данных, а растровые – у дешифровщиков космической информации со спутников. Сейчас программисты думают над тем, как в одной системе соединить лучшие возможности обоих форматов, чтобы ГИС брала сведения из векторной базы данных и разыгрывала явления на земной поверхности в растровом формате.

ПРЕИМУЩЕСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ КАРТ

Каждый вечер Вы смотрите программу новостей по телевидению, хотите знать, что произошло за день в мире. Идёт видеорепортаж. А где это происходит, далеко ли от Вашего дома, города, страны? Лучше всего это показать на карте с места события. Но сделать её надо быстро, в тот же день, и сделать «живой», чтобы по ходу рассказа диктора на карте происходили изменения, поясняющие событие. Так, даже обычные жители являются потребителями компьютерных карт. Компьютерные карты из занятия специалистов становятся полезными для многих пользователей персональных ЭВМ. Это разные компьютерные географические справочники (базы данных) для туристов, министров, менеджеров, учёных. ГИС – рабочий инструмент для картографических организаций, позволяющий быстро и качественно выпускать карты; это инструмент и для специалистов, работающих со всё увеличивающимся потоком спутниковой информации о Земле.

гис,компьютерные базы данных

 

 

 


 

ВВЕРХ

Auto Web Pinger

СОЗДАНО ©Zinorov 2003-2018 Fenykc.comсайт феникс

Besucherzahler
счетчик посещений