Развитие ГИС-технологий - Использование геоинформационной системы в экологии
В современной литературе по геоинформационным технологиям выделяют три основных периода развития программно-аппаратных средств ГИС: пионерный, государственных инициатив, пользовательский (коммерческий).
Пионерный период: конец 50-х - начало 70-х годов прошлого столтия. В этот период в сфере информационных технологий выполняются работы по изучению новых возможностей картографии с использованием электронной вычислительной техники. Данный период характеризуется развитием картографии в связи с бурным развитием компьютерных технологий: создание и использование электронных вычислительных машин в 50-х гг, принтеров, крупных графических дисплеев, анализаторов поверхности и других периферийных устройств.
Важные значения имели научные и теоретические работы в области географии и картографии по оценке пространственных взаимосвязей между геообъектами, а также изучение количественных методов в географии в странах - США, Канаде, Англии, Швеции (работы У. Гаррисона, Т. Хагерстранда, Г. Маккарти, Я. Макхарга).
Прорывом в области создания геоинформационных систем и началом развития геоинформатики является разработка и создание Географической Информационной Системы Канады (Canada Geographic Information System, CGIS). История которой начинается с 60-х годов прошлого века и по сей день эта крупномасштабная геоинформационная система развивается и поддерживается. Ведущим разработчиком ГИС Канады, или как называют его на родине "Отцом" ГИС считается Роджер Томлинсон, идеи и концептуальные и технологические разработки которого были успешно реализованы в ГИС.
ГИС Канады предназначалась:
- 1. В первую очередь, для изучения и анализа большого количества данных, которые имелись в Канадской службе земельного учета (Canada Land Inventory); 2. Во вторую очередь, для получения статистических данных о земле в целях дальнейшего применения этих данных при разработке планов землеустройства больших земельных площадей, предназначенных в основном для сельского и лесного хозяйства.
Для решения данных задач перед разработчиками ГИС требовалось создать классификацию земельных территорий, которые культивируются сельскохозяйственной, рекреационной, экологической, лесохозяйственной отрасли, и отобразить использования этих земель, с учетом их принадлежности к пользователям и владельцам.
На данном этапе от разработчиков требовалось найти решение ввода в систему исходных картографических и тематических геоданных. В связи с этим требовалось разработать и исследовать совершенно новую технологию, которая бы позволяла пользователям работать с большими массивами картографических и пользовательских данных. При этом пользователи должны были иметь возможность управлять данными и проводить расчеты.
Работа с широкоформатными планами (земельными и гидрографическими) проводилась с использованием специально спроектированным и созданным сканирующим прибором (устройством).
Разработчиками было принято совершенно новое решение о разделении картографической информации на тематические слои, с записью информации в "таблицах атрибутивных данных". Данная концепция заложила основы разделения геоинформации о местоположении объектов и информации об этих объектах, с созданием логически связанной файловой системой. Канадские ученые разработали функции и алгоритмы оверлейных операций с полигонами, расчет площадей и других показателей необходимых при работе с картографической информацией.
Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics &; Spatial Analysis) Массачусетского технологического института с 60 годов, также занималась исследованиями в области ГИС и имела большие концептуальные и практические наработки в области развития геоинформационных технологий, что позволило их использовать до 80-х годов прошлого столетия. Программные продукты ГИС Гарвардской лаборатории получили широкое распространение в мире и помогли заложить платформу для развития различных ГИС приложений. В этот период в лаборатории Дана Томлин разработала основы картографической алгебры, параллельно разработала и обосновала возможность применения программных средств Map Analysis Package - MAP, PMAP, aMAP. Созданный учеными и исследователями Гарвардской лаборатории OSU-MAP является свободно распространяемым программным продуктом ГИС.
Упорство и большие результаты в исследовании ГИС позволили Гарвардской лаборатории быть лидером области информационной картографирования и предложенные ими картографические модели данных, картографический метод исследований, картографические способы работы с картографической и пользовательской информации находят применения и в настоящее время при разработка современных ГИС.
Период государственных инициатив: характерен для периода с 70-х годов по начало 80-х годов. Данный период характеризуется созданием и развитием крупных геоинформационных проектов под покровительством государства, что соответствует названию периода.
Увеличивается количество государственных институтов в области геоинформационных технологий, при снижении роли и заслуг отдельных исследователей и небольших групп.
В США, в научных кругах того времени, активно обсуждались вопросы применения ГИС при обработке и представлении данных Национальных переписей населения (U. S. Census Data).
Была поставлена задача перед специалистами о разработки методики, позволяющей вести географическую "привязку" данных переписи. Главной концептуальной проблемой была задача перевода адресов проживания граждан, указанных в их анкетах, в географические координаты, для последующего формирования электронной карты страны с учетом данных переписи населения.
В связи с этим перед Национальным бюро переписи США (U. S. Census Bureau) ставиться вопрос о разработке совершенно нового подхода к переписи населения, с учетом географического проживания граждан страны.
Результатом работы является перепись населения США в 1970 г, которая была проведена с учетом применения геоинформационной системы.
Для этого специалисты разработали специальный формат представления картографических данных DIME (Dual Independent Map Encoding), который включил прямоугольные координаты перекрестков, разбивающих улицы на отдельные области картографических полей. Алгоритмы обработки и представления картографических данных были взяты с ГИС Канады и Гарвардской лаборатории и представлены в виде программного продукта POLYVRT, позволяющий провести перевод (конвертирование) адресов граждан в координаты, представленным графическим сегментом улицы.
Разработка и апробация результатов при государственной поддержки и обновление DIME-файлов позволило увеличить рост исследовательских работ в области использования ГИС, которые основывалась на базах данных уличных сетей.
По мимо применения ГИС в землепользовании и переписи населения исследуются вопросы работы систем навигации с картографической поддержкой при управлении городском транспортом и в других целях, где необходима точна привязка объекта к картографическим данным.
Использование ГИС при переписи населения в США позволили создать атласы нескольких крупных городов США и упрощенных электронных карт для торговых и транспортных компаний.
Пользовательский (коммерческий) период: Начиная с 1981 года и по настоящее время.
Для этого периода характерно массовая коммерческая эксплуатация программных продуктов и приложений ГИС.
Использование ГИС и баз данных с учетом применения сетевых технологий, систем навигации позволило выпустить на пользовательский рынок большое количество программных продуктов ГИС поддерживающих индивидуальную работу с картографическими данными на ПЭВМ и при применении в государственных и коммерческих организациях. Бурное развитее средств вычисления и персональных ЭВМ сделало доступными программные и аппаратные средства, сетевые информационные ресурсы широкому кругу специалистов-прикладников.
Ярким примером, является разработка программного продукта ГИС ARC/INFO исследовательского института экологических систем (Environmental Systems Research Institute, ESRI Inc).
В программе ARC/INFO были применены правила раздельного представления геометрической (картографической) и атрибутивной информации, при этом хранение и работа с атрибутивной информацией осуществлялась в виде таблиц (INFO), а для хранения и работы с графическими объектами в виде дуг (ARC).
Разработчикам ARC/INFO удалось создать первый программный продукт с ГИС, который эффективно применяется на ПЭВМ и доступен для разных технических платформ и операционных систем.
Еще одним примером отличной коммерческой реализации в области производства аппаратно-программных средств для ГИС стал и до сих пор является Intergraph Corp. Успехи фирмы в области применения ГИС были связаны были связаны с реализацией в интересах вооруженных сил США систем управления ракетами в реальном времени. Заслугой фирмы Intergraph Corp. Является также создание системы интерактивного картографирования для управления территориями.
В настоящее время период пользовательского (коммерческого) развития ГИС очень активно продолжается. Общемировой объем продаж в области ГИС оценивается более 9 млрд. долларов США в год. ГИС-технологии являются незаменимыми инструментами проводимых исследований в области в различных областях деятельности человека.
За уникальную способность ГИС работать с данными о географической поверхности даже стали использоваться при изучении космического пространства.
Похожие статьи
-
Понятие о геоинформационных системах - Использование геоинформационной системы в экологии
Геоинформационная система (ГИС) - система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними...
-
Экологические информационные системы Информационные системы - это системы хранения, обработки, преобразования, передачи и обновления информации с...
-
Классификация ГИС - Использование геоинформационной системы в экологии
ГИС системы разрабатываются с целью решения научных и прикладных задач по мониторингу экологических ситуаций, рациональному использованию природных...
-
Под Данными Понимается совокупность фактов, известных об объектах, либо результаты измерения этих объектов. Данные, используемые в ГИС, отличаются...
-
Источники данных и их типы - Использование геоинформационной системы в экологии
В качестве и Сточников данных Для формирования ГИС служат: - Картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты...
-
Факельные установки предназначены для сжигания некондиционных газов, образующихся при пуске, продувке оборудования или в процессе работы, дальнейшая...
-
Предмет и объекты изучения экологии Экология и история ее развития. Место экологии в системе естественных и социальных наук. Методы экологических...
-
Находясь в постоянном взаимодействии с природой, человек все острее ощущает необходимость налаживания таких взаимосвязей с окружающей средой, при которых...
-
ЗАВОДНЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМРЕАГЕНТОВ - Экология нефтегазодобывающих комплексов
По ориентировочным данным с применением щелочного заводнения могут разрабатываться 15-20% месторождений России. Основными противопоказаниями для этого...
-
В свое время нефть потеснила уголь и вышла на первое место в мировом энергетическом балансе. Однако это чревато определенными экологическими проблемами....
-
Развитие экологии как науки С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. В текущем столетии он...
-
Сопряженная эволюция (коэволюция) на внутривидовом и межвидовом уровнях характеризуется тем, что при ней обмен генетической информацией минимален. На...
-
Предприятия угольной промышленности оказывают существенное отрицательное влияние на водные и земельные ресурсы. Основные источники выброса вредных...
-
Создание информационно-аналитической системы управления общественным транспортом обусловлено необходимостью повышения экологической эффективности...
-
Обезвреживание и очистка сточных вод. Рациональное использование водных ресурсов - Основы экологии
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,...
-
Внешний аудит цен - Экология атмосферного воздуха. Система экологического менеджмента
Обязательный аудит можно определить как ежегодную (или с иной периодичностью) аудиторскую проверку. Проводится для организаций и видов деятельности,...
-
Еще одним из возможных путей интенсификации процесса биологической очистки сточных вод может быть использование специальных штаммов бактерий и...
-
Территориально общественное самоуправление может служить своего рода платформой для внедрения системы раздельного сбора мусора. Я провела интервью с...
-
КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ - модель развития цивилизации, которая исходит из необходимости обеспечить мировой баланс между решением...
-
Принцип устойчивого развития Ресурсосбережение как необходимость в постиндустриальном обществе На сегодняшний день рациональное использование ресурсов...
-
КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ МИРОВОГО СООБЩЕСТВА - Основы экологии
Концепция устойчивого развития вошла в природоохранный лексикон после Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.). По...
-
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧНСКОМ НОРМИРОВАНИИ. КАДАСТРЫ - Основы экологии
Экологическое нормирование - это деятельность по установлению качества окружающей природной среды, объема использования природных ресурсов и других...
-
Основы учения о биосфере Определение понятия "биосфера" Биосфера (греч. bios - жизнь, sphaira - шар, сфера) - сложная наружная оболочка Земли, населенная...
-
Сфера применения орграфов еще больше расширяется, если использовать не знаковые, а взвешенные орграфы. Во взвешенном орграфе каждой дуге присваивается не...
-
ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ, Исторический путь развития экологии как науки - Современная экология
Исторический путь развития экологии как науки В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа. Первый этап - зарождение и...
-
Развитие пляжной инфраструктуры По климатическим условиям в Чукотском автономном округе водоемы не используются для рекреационных целей. Исторические...
-
Органические отбросы, биогенные вещества и тепло становятся помехой для нормального развития пресноводных экологических систем только тогда, когда они...
-
Для того чтобы проанализировать положительный и отрицательный опыт гражданского общества, выявить основные эффективные механизмы влияния и оценить роль...
-
Использование мутагенеза - Инженерная экология и охрана окружающей среды
Применение метода химического мутагенеза позволило сформировать популяции микроорганизмов, хорошо адаптированных к повышенным содержаниям субстратов и...
-
Экология (от греч. жилище, местопребывание и понятие, учение) -- наука, изучающая взаимоотношения организмов друг с другом и со средой их обитания....
-
Сертификация систем менеджмента качества в Российской Федерации носит добровольный характер. Нормативную основу сертификации таких систем составляют...
-
Развитие экосистемных исследований - Экология как наука: история становления
Термин "экосистема" был предложен в 1935 году видным английским экологом-ботаником Артуром Тенсли (1871-1955) для обозначения естественного комплекса...
-
Этапы развития экологии как науки - Экология как наука: история становления
Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих "отношение живого к окружающей его органической и неорганической...
-
Геоинформационные системы - Математические методы в экологии
Пожалуй, одно из самых главных и, зачастую, достаточно трудных и дорогостоящий дел в начале любой серьезной работы - собрать как можно больше информации...
-
ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ - Экология нефтегазодобывающих комплексов
Буровые работы, проведенные без учета возможных негативных последствий, в настоящее время очень сильно влияют на загрязнение окружающей среды...
-
Развитие популяционного подхода - Экология как наука: история становления
Одной из важнейших задач популяционной экологии было выявление общих закономерностей динамики численности популяций - как отдельно взятых, так и...
-
Использование технического кислорода для аэрации - Инженерная экология и охрана окружающей среды
Недостатки аэрационных систем аэротенков (расход воздуха достигает нескольких десятков м3 на 1м3 сточных вод; расход энергии на 1кг снятой БПК составляет...
-
Вывод. Рациональное использование экосистем - Экосистема и экосистемный метод в экологии
"Получение урожая" означает изъятие из экосистемы тех организмов или их частей, которые используются в пищу (или для иных целей). При этом желательно,...
-
Экологические проблемы использования природных ресурсов - Характеристика социальной экологии
Природные ресурсы - компоненты природы, которые при данном уровне развития производительных сил используются или могут быть использованы как средства...
-
Рациональное использование земель - Развитие природных ресурсов на Дальнем Востоке
Почвенные методы очистки проводят на полях орошения. При почвенной очистке помимо бактерий в очистке участвуют простейшие беспозвоночные микроорганизмы....
Развитие ГИС-технологий - Использование геоинформационной системы в экологии