56. Геоинформационные системы (ГИС).
Понятие о геоинформационных системах
Геоинформационные системы (ГИС) – это автоматизированные системы, основными функциями которых являются сбор, хранение, интеграция, анализ и графическая визуализация в виде карт или схем пространственно-временных данных, а также связанной с ними атрибутивной информации о представленных в ГИС объектах.
ГИС возникли в 1960–70 гг. на стыке технологий обработки информации в системах управления базами данных и визуализации графических данных в системах автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированного производства карт, управления сетями. Интенсивное использование ГИС началось в середине 90-х гг. ХХ в. В это время появляются мощные и относительно дешевые персональные компьютеры, становится более доступным и понятным программное обеспечение.
В качестве источников данных для создания ГИС служат:
Картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и др.). Так как получаемые с карт данные имеют пространственную привязку, они используются в качестве базового слоя ГИС;
Данные дистанционного зондирования (ДДЗ), прежде всего, материалы, получаемые с космических аппаратов и спутников. При дистанционном зондировании изображения получают и передают на Землю с носителей съемочной аппаратуры, размещенных на разных орбитах. Полученные снимки отличаются разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в нескольких диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон). Благодаря этому с применением ДДЗ решают широкий спектр экологических задач. К методам дистанционного зондирования относятся также аэро- и наземные съемки, и другие неконтактные методы, например гидроакустические съемки рельефа морского дна. Материалы таких съемок обеспечивают получение как количественной, так и качественной информации о различных объектах природной среды;
Результаты геодезических измерений на местности, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками и т. д.; - данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и т. д).
Литературные данные (справочные издания, книги, монографии и статьи, содержащие разнообразные сведения по отдельным типам географических объектов). В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.
Классификация геоинформационных систем.
ГИС системы разрабатывают и применяют для решения научных и прикладных задач инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, рационального использования природных ресурсов, мониторинга экологических ситуаций, а также для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций и др. Множество задач, возникающих в жизни, привело к созданию различных ГИС, которые могут классифицироваться по следующим признакам:
По функциональным возможностям: - полнофункциональные ГИС общего назначения;
Специализированные ГИС, ориентированные на решение конкретной задачи в какой либо предметной области;
Информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования. Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:
Закрытые системы не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки; - открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).
По пространственному (территориальному) охвату ГИС подразделяются на глобальные (планетарные), общенациональные, региональные, локальные (в том числе муниципальные).
По проблемно-тематической ориентации – общегеографические, экологические и природопользовательские, отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т. д.).
По способу организации географических данных – векторные, растровые, векторно-растровые ГИС.
Основные компоненты геоинформационных систем.
К основным компонентам ГИС относят: технические (аппаратные) и программные средства, информационное обеспечение.
Технические средства – это комплекс аппаратных средств, применяемых при функционировании ГИС. К ним относятся рабочая станция (персональный компьютер), устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и хранения данных, средства телекоммуникации.
Рабочая станция используется для управления работой ГИС и выполнения процессов обработки данных, основанных на вычислительных и логических операциях. Современные ГИС способны оперативно обрабатывать огромные массивы информации и визуализировать результаты.
Ввод данных реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные системы. Пространственные данные могут быть получены с электронных геодезических приборов, с помощью дигитайзера или сканера, либо с использованием фотограмметрических приборов.
Устройства для обработки и хранения данных интегрированы в системном блоке компьютера, включающем в себя центральный процессор, оперативную память, запоминающие устройства (жесткие диски, переносные магнитные и оптические носители информации, карты памяти, флеш-накопители и др.). Устройства вывода данных – монитор, графопостроитель, плоттер, принтер, с помощью которых обеспечивается наглядное представление результатов обработки пространственно-временных данных.
Программные средства – программное обеспечение (ПО) для реализации функциональных возможностей ГИС. Оно подразделяется на базовое и прикладное ПО.
Базовые программные средства включают: операционные системы (ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение, системы управления базами данных, а также модули управления средствами ввода и вывода данных, систему визуализации данных и модули для выполнения пространственного анализа.
К прикладному ПО относятся программные средства, предназначенные для решения специализированных задач в конкретной предметной области. Они реализуются в виде отдельных модулей (приложений) и утилит (вспомогательных средств).
Информационное обеспечение – совокупность массивов информации, систем кодирования и классификации информации. Особенность хранения пространственных данных в ГИС – их разделение на слои. Многослойная организация электронной карты, при наличии гибкого механизма управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте.
(Тут всё обычно. По пунктам.)
ГИС (расшифровывается как «Географические Информационные Системы») - компьютерные системы, дающие возможность вывода данных на экран в электронном виде. Изображения, получаемые посредством ГИС, относятся к картам нового поколения.
География на экране
Такие карты могут быть снабжены помимо географических и другими данными из области статистики, демографии и т. п. С ними возможны разные виды аналитических операций, недоступные для старых бумажных носителей.
Техническая поддержка электронных карт существует в виде огромного количества аналитики, инструментов редактирования, обширных баз данных. При их создании и использовании задействовано множество современных средств - от сканеров до космических спутников, делающих снимки земной поверхности.
Полученная с помощью новых технологий информация находит применение не только у географов, но и в среде бизнеса, строительства, маркетинга, государственного управления. Даже домохозяйкам известно, что такое геоинформационные системы. И они вполне успешно пользуются электронными картами!
ГИС - определение и основные понятия
Что же конкретно обозначает этот термин? Геоинформационные системы (ГИС) - название систем, назначением которых является сбор, хранение и анализ данных пространственного характера, а также их графическая визуализация. ГИС относится к компьютерным технологиям нового поколения. Наука, изучающая прикладные и технические аспекты работы с ГИС, - геоинформатика.
ГИС - это удачное сочетание возможности работы с базами данных (запросы, аналитика) и пространственной визуализации, характерной для карт. Хранение данных в такой системе ведется по тематическим слоям, привязанным к географическому местоположению. ГИС работают и с растровыми, и с векторными данными, благодаря чему любая задача, связанная с пространственной информацией, может быть с их помощью эффективно решена.
Что их отличает
К характерным особенностям, которыми обладает геоинформационная система, можно отнести развитую аналитику, работу с огромными массивами сведений, наличие специальных инструментов для обработки данных пространственного характера.
Их основные преимущества - удобство для пользователя (данные в трехмерном измерении наиболее легки для восприятия), возможность интегрировать информацию, накопленную различными источниками, создавать единый массив для коллективного использования.
Затем - автоматический анализ геопространственных данных и отчет, использование расшифровки аэро- и космической съемки, ранее созданных схем и планов местности, что на порядок повышает эффективность применения. Значительная экономия временных ресурсов и возможность создания трехмерных моделей географических объектов.
Главные задачи
Функции ГИС - это ряд операций по:
- вводу данных (цифровые карты создаются в автоматическом режиме),
- управлению данными (все они сохраняются с возможностью последующей обработки и использования),
- их запросу и анализу путем сопоставления множества параметров,
- визуализации полученных и обработанных данных в форме интерактивных карт.
Отчеты о каждом объекте могут принимать вид графика, диаграммы или трехмерного изображения.
Возможности ГИС
С помощью системы ГИС становится возможным определение на заданной территории наличия, количества и взаимного расположения всех имеющихся объектов. Кроме того, с ее помощью проводят, например, анализ геопространственных данных, характеризующих плотность расселения и т. п. и определяют различные изменения во времени.
С помощью систем ГИС стало возможным смоделировать предполагаемую ситуацию, касающуюся, например, добавления нового объекта - дороги, жилого массива и т. п.
ГИС - классификация
Классификаций этих систем существует несколько. Если делить их по принципу охвата территории, то каждую ГИС можно будет отнести к глобальным, субконтинентальным, национальным, региональным, субрегиональным, а также местным или локальным системам.
Если отталкиваться от уровня управления, то данные системы состоят из федеральных, региональных, муниципальных и корпоративных.
Различают их и по функционалу. ГИС (расшифровка аббревиатуры понятна большому числу пользователей) могут быть как полнофункциональными, так и специализированными, предназначенными для решения определенных задач - например, просмотра данных, их ввода и обработки.
В зависимости от предметной области ГИС можно отнести к картографическим, геологическим, природоохранным, а также муниципальным или городским.
Интегрированные географические информационные системы - те, в которых, помимо стандартного функционала, имеется возможность подвергать изображения цифровой обработке. Полномасштабные ГИС воспроизводят данные в любом выбранном масштабе. Пространственно-временные системы дают возможность оперировать информацией в прошлом или будущем времени.
Где применяются ГИС
ГИС - это универсальный инструмент с обширной сферой применения. Какой же именно?
- Типичная область их использования - управление земельными ресурсами, составление кадастров, вычисление площадей и установка границ земельных участков. Как раз для решения таких проблем и создавались первые подобные системы.
- Другая сфера - управление объектами инфраструктуры производственного характера, их учет, планирование, инвентаризация. Создание и размещение сети объектов определенного назначения - магазинов, заправочных станций и т. п.
- Инженерные изыскания и планирование в сфере архитектуры и строительства, решение задач по развитию территории и оптимизации ее инфраструктуры.
- Создание тематических карт.
- Управление всеми видами транспорта - от наземного до водного и воздушного.
Иные сферы
Деятельность по охране природы, экологические мероприятия, планирование и управление природными ресурсами, экологический мониторинг, моделирование процессов окружающей среды.
Сфера геологии и горнодобывающей промышленности. С помощью ГИС стало возможным подсчитать запас полезных ископаемых на основе проб разведочного бурения и моделирования структуры месторождения.
Дальнейшее развитие
С 70-х гг. благодаря государственной поддержке появились экспериментальные проекты по применению ГИС в системах навигации и вывоза мусора, транспортном движении и пр.
С 80-х гг. начался период развития на коммерческой основе. Рынок наполнился массой программных средств, появились всевозможные приложения, количество пользователей, узнавших, что такое ГИС-технологии, превысило число специалистов-профессионалов.
В настоящий период, который можно назвать пользовательским, благодаря высокой конкуренции в среде производителей стало возможным создание тематических групп потребителей, проведение телеконференций, формирование единой мировой геоструктуры.
О перспективах ГИС
Новым этапом эволюции в развитии ГИС можно считать появление геодизайна, который требуется сейчас везде - от сферы землепользования и природной охраны до планирования новой инфраструктуры и объектов строительства, а также при обслуживании коммунальных сетей и т. д.
Будущее принадлежит ГИС-технологиям, содержащим начала искусственного интеллекта. Современные ГИС - это новейшие компьютерные разработки, основанные на применении космической и аэрофотосъемки, служащие для реализации глобальных государственных программ.
Сейчас ГИС-системы развиваются невиданными темпами и относятся к числу наиболее интересных в коммерческом плане решений. В России в наши дни их разработкой и внедрением заняты около 200 различных организаций, что позволяет говорить о конкуренции с западными производителями. Уже ни для кого не секрет, что за новыми технологиями - огромные перспективы, основанные на дальнейшем развитии компьютерных средств обработки информации.
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Предмет: информатика и ИКТ.
Раздел программы: Построение и исследование информационных моделей.
Тип урока: изучение нового материала, урок-исследование.
Вид урока: комбинированный.
Оборудование: компьютерный класс, проектор, цифровая доска, конспект урока, описание практической работы, авиа- и космоснимки города Смоленска, района школы, школы, космический снимок смоленской области.
Программное обеспечение: операционная система Windows, Opera, программа Microsoft Power Point, Delphi, программа «Улицы города Смоленска», презентация к уроку Геоинформационные системы.pps , подготовленная учителем.
Цели урока:
- Образовательная – познакомить учащихся сгеоинформационными системами,с приемами поиска и средствами навигации геоинформационных систем, со значением космических снимков в создании ГИС, сформировать умения учащихся работать с космическими снимками.
- Развивающая – развивать познавательный интерес учащихся, умения применять полученные знания на практике, прививать навыки исследовательской работы.
- Воспитательная – повысить уровень информационной культуры и социальной адаптации учащихся, воспитывать интерес и любовь к малой Родине – Смоленщине.
План урока:
Часть I (1час)
- Организационный момент.
- Подготовительная самостоятельная работа.
- Актуализация опорных заний.
- Объяснение нового материала и первичное закрепление знаний.
- Выполнение практической работы.
Часть II (2 часа)
- Практическая работа:
– создание ГИС;
– заполнение ГИС. - Задание на дом.
ХОД I УРОКА
1. Организационный момент
Учитель. Тема урока «Геоинформационные системы». На первом уроке вы познакомитесь геоинформационными системами, приемами поиска и средствами навигации в геоинформационных системах, на следующем сами создадите простую ГИС.
Слайд 1.
2. Подготовительная самостоятельная работа
– Сначала каждый из вас 5 минут работает самостоятельно.
1 учащийся готовится к ответу по вопросу «Информационные модели». Остальные учащиеся разбиваются на группы и, используя поисковые системы, готовятся к ответам на вопросы:
1 группа – «Что такое геоинформационные
системы»;
2 группа – «Типы геоинформационных систем»;
3 группа – «Структура ГИС»;
4 группа – «Применение ГИС».
3. Актуализация опорных знаний
Слайд 2. Заполнив схему, рассказать об информационных моделях.
Ученик отвечает на вопрос слайда.
Учитель. Приведите примеры информационных моделей для Смоленской области.
Учащиеся (возможные варианты ответов). Слайд 3.
- Графические:
- физическая карта, карта административного деления Смоленской области и др.;
- графики среднемесячных температур, трудоустройства населения и др.;
- схема газопровода, электрических сетей и др.;
- дерево административного деления области.
- Табличные:
- базы данных выпускников;
- результаты сдачи ЕГЭ и др.
- Математические:
- расчет заработной палаты;
- расчет оплаты коммунальных услуг и др.
- Вербальная
После ответов учащихся учитель зачитывает: Смоленская область (Смоленщина )
- субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа.
- Граничит с Московской, Калужской, Брянской, Псковской и Тверской областями России, а также с Могилёвской и Витебской областями Белоруссии.
- Площадь – 49 778 км?.
- Население – 0,966 млн. человек (на 2010 год).
- Областной центр – город Смоленск, расстояние до Москвы – 365 км по автодороге.
- Образована – 27 сентября 1937 года на территории Западной области. Награждена орденом Ленина (1958), в 1985 году присвоено звание город-герой.
4. Объяснение нового материала
Учитель. Мы с вами уже говорили о том, что одним из видов графических информационных моделей являются географические карты. Настоящее время невозможно представить без компьютера, который дал новую жизнь картам – карты стали цифровыми. Геоинформационное моделирование базируется на создании многослойных электронных карт, в которых опорный слой описывает географию определенной территории, а каждый из остальных – один из аспектов состояния этой территории. На географическую карту могут быть выведены различные слои объектов: города, дороги, аэропорты и др. Геоинформационное моделирование связано с
Географическими Информационными Системами или ГИС.
Предоставим слово учащимся группы, работавшей над вопросом «Что такое ГИС».
Слайд 4. Что такое ГИС?
Учитель. Однозначное краткое определение этому явлению дать достаточно сложно. Ребята привели не одно определение.
Географическая информационная система (ГИС) – это возможность нового взгляда на окружающий нас мир.
Геоинформационная система
– это
система, предназначенная для сбора, хранения,
анализа пространственных данных и связанной с
ними информации.
Термин также используется в более узком
смысле – ГИС как инструмент (программный
продукт), позволяющий пользователям искать,
анализировать и редактировать цифровые карты, а
также дополнительную информацию об объектах,
например высоту здания, адрес, количество
жильцов.
ГИС (географическая информационная
система) –
это современная компьютерная
технология для картографирования и анализа
объектов реального мира, а также событий,
происходящих на нашей планете, в нашей жизни и
деятельности.
Эта технология объединяет традиционные операции
работы с базами данных, такими как запрос и
статистический анализ, с преимуществами
полноценной визуализации и географического
(пространственного) анализа, которые
предоставляет карта. На карты ГИС можно нанести
не только географические, но и статистические,
демографические, технические и многие другие
виды данных и применять к ним разнообразные
аналитические операции.
Эти возможности отличают ГИС от других
информационных систем и обеспечивают уникальные
возможности для ее применения в широком спектре
задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и
событий окружающего мира, с осмыслением и
выделением главных факторов и причин, а также их
возможных последствий, с планированием
стратегических решений и текущих последствий
предпринимаемых действий. ,
Предоставим слово учащимся группы, работавшей
над вопросом «Типы геоинформационных
систем».
Учащиеся отвечают, учитель дополняет.
Слайд 5. Типы геоинформационных систем.
Общие геоданные используются при создании и в работе различных типов геоинформационных систем:
- профессиональных (для государственных и отраслевых структур);
- открытых ГИС, которые доступны на автоматизированных рабочих местах разных специалистов внутри региона и страны;
- встроенных ГИС – системах, установленных на автомобилях, водном транспорте, подводных лодках, современном железнодорожном транспорте;
- GPS (Geo Position System) – система навигации с помощью спутниковой информации.
- Интернет-ГИС – в различных сетевых порталах, предоставляющих электронные карты;
- САПР-ГИС – в системах автоматического проектирования в строительстве зданий и коммуникаций, ландшафтном дизайне;
- настольных ГИС – тех системах, которые устанавливаются на рабочих и домашних компьютерах.
Учитель. Из каких частей состоит ГИС, нам ответит следующая группа.
Учащиеся отвечают, учитель дополняет.
Слайд 6. Структура ГИС
Аппаратное обеспечение . Компьютер для работы с ГИС может быть от простейших ПК до мощнейших суперкомпьютеров. Компьютер является основой оборудования ГИС и получает данные через сканер или из баз данных. Наблюдать и анализировать данные ГИС позволит монитор. Принтеры и плоттеры – наиболее распространенные средства для выведения конечных результатов проделанной на компьютере работы с ГИС.
Программа . Программное обеспечение ГИС выполняет хранение, анализ и представление географической информации. Наиболее широко используемые программы ГИС-MapInfo, ARC/Info, AutoCADMap и другие.
Данные. Выбор данных зависит от задачи и возможностей получения информации. Данные могут быть использованы из различных источников – базы данных организаций, Интернет, коммерческие базы данных и т.д.
Пользователи. Люди, пользующиеся ГИС, условно могут быть разделены следующие группы: операторы ГИС, чья работа заключается в размещении данных на карте, инженеров/пользователей ГИС, чья функция заключается в анализе и дальнейшей работе с этими данными и теми, кому на основании полученных результатов нужно принять решение. Кроме того, ГИС могут пользоваться широкие слои населения через готовые программные приложения или Интернет.
Метод. Существует много способов создания карт в ГИС и методов дальнейшей работы с ними. Наиболее продуктивной будет та ГИС, которая работает в соответствии с хорошо продуманным планом и операционными подходами, соответствующими задачам пользователя.
Учитель. Возникает вопрос, как работает ГИС?
Слайд 7
В отличие от обычной бумажной карты,
электронная карта, созданная в ГИС, содержит
скрытую информацию, которую можно
«активизировать» по необходимости. ГИС хранит
информацию о реальном мире в виде набора
тематических слоев, которые объединены на основе
географического положения. Каждый слой состоит
из данных на определенную тему. Например,
сведения о пространственном положении, привязка
к географическим координатам или ссылки на адрес
и табличные данные. В ГИС используются
картографический материал, имеющий привязку в
заданной системе координат. При использовании
подобных ссылок для автоматического определения
местоположения объекта применяется процедура,
называемая геокодированием
. С ее помощью
можно быстро определить и посмотреть на карте,
где находится интересующий объект и его
характеристики. ГИС позволяет быстро
производить пространственный анализ данных и на
его основе принимать эффективные управленческие
решения.
Например, если вы изучаете определенную
территорию, то один слой карты может содержать
данные о дорогах, второй – о водоемах, третий – о
больницах и так далее. Вы можете просматривать
каждый слой-карту по отдельности, а можете
совмещать сразу несколько слоев, или выбирать
отдельную информацию из различных слоев и
создавать на основе выборки тематические карты.
Графическая информация в ГИС хранится в
векторном формате. В векторной модели информация
о точках, линиях и полилиниях (дома, дороги, реки,
здания и т.п.) кодируется и хранится в виде набора
координат X,Y (Z, T), что позволяет манипулировать
изображением. Исходная картинка вводится со
сканера в растровом формате, а затем
подвергается векторизации –
установке
формульных соотношений между линиями и точками.
Учитель. Как вы думаете, в каких областях применяется ГИС?
Учащиеся (следующая группа) называют области применения ГИС.
Слайд 8. Применение ГИС.
Учитель. В настоящее время ГИС – это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности – будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи и др. , .
Слайд 9. Работа с ГИС.
Учащиеся работают за компьютерами. По компьютерной сети на всех компьютерах открыта презентация.
Программа «Улицы города Смоленска»
Учитель. Что позволяет сделать данная ГИС?
Учащиеся отвечают, учитель дополняет.
Программа содержит информацию об улицах города Смоленска: карта улицы, история и описание улицы, фотографии; информация о городе Смоленске. Поиск проводится по улицам, имеющим имя.
Практическая работа. Поиск улиц города и информации о них.
- Найдите на карте улицу Твардовского.
- Каков топоним и история улицы?
- Найдите фото улицы (http://www.smoladmin.ru/map)
Учитель. В процессе выполнения практической работы ответьте на вопрос: «Что позволяет сделать данная ГИС?»
Практическая работа. Работа с открытой геоинформационной системой города Смоленска.
- Установив соответствующие флажки и обновив карту, на основной карте найдите все объекты «Образование».
- Выберите карту «Адресный план». Осуществляя поиск по адресу, найдите дом, в котором вы живете.
- Выберите карту «Кадастр города». Определите кадастровую стоимость земли в месте расположения вашего дома.
Учащиеся отвечают на вопрос, поставленный учителем перед выполнением практической работы.
Учитель. Сервис Google Maps предлагает карту и спутниковые снимки всего мира (а также Луны и Марса). В карту интегрирован бизнес-справочник и схема автомобильных дорог с поиском маршрутов в США, Канаде, Японии, Гонконге, Китае, Великобритании, Ирландии, районов Европы, а также российских городов.
Практическая работа. Окрестности Нью-Йорка.
- Начните с общей карты Северной Америки.
- Измените масштаб, чтобы на карте появились обозначения американских штатов.
- Выполните дальнейшее увеличение карты. Чтобы не потеряться на карте, рекомендуется выполнять увеличение двойным щелчком на нужном географическом объекте.
- Рассмотрите фото того же самого района, сделанное со спутника.
Практическая работа. Достопримечательности Смоленской области.
- В строку «Поиск на карте» введите названия усадьбы Хмелита.
- Выполните увеличение карты.
- Рассмотрите космические снимки того же самого района, сделанное со спутника.
- Посмотрите фото к этому району.
Это государственный историко-культурный и природный музей-заповедник. На его территории находятся уникальные мемориальные, архитектурные, исторические и природные памятники федерального значения, связанные с именами А.С. Грибоедова, А.С. Хомякова, П.С. Нахимова, С.С. Уварова, М.А. Булгакова.
Слайд 10. Космическая съемка.
Учитель. Как смогли увидеть во время практической работы, электронная карта, созданная в ГИС, поддерживается средствами Интернет и даже космическими снимками и информацией со спутников.
Космическая съемка
– съемка земной
поверхности с космических летательных аппаратов
при помощи специальной аппаратуры (фотосъемка,
сканерная съемка, тепловая съемка и др.).
Раньше, изучая землю, картографы затрачивали
целые столетия для того, чтобы нанести на карту
различные географические объекты. Теперь это
можно сделать за считанное количество
околоземных витков космических аппаратов. Всего
за 10 минут космический корабль может
сфотографировать до 1 млн. кв. км земной
поверхности, в то время как из самолета такую
площадь снимают за 4 года, а геологам и топографам
потребовалось бы для этого приблизительно 80 лет.
С помощью космической съемки, удалось стереть
многие «белые пятна» в труднодоступных районах
земли.
Историческая справка
I. Первые снимки из космоса были сделаны
- с ракет в 1946,
- с искусственных спутников Земли – в 1960,
- с пилотируемых космических кораблей – в 1961 (Ю. А. Гагариным).
Первая фотография из космоса сделана чуть больше года спустя после окончания Второй мировой войны. 24 октября 1946 года ракета V-2, запущенная со стартовой площадки полигона White Sands в штате Нью-Мехико, поднялась на высоту 104.6 км. Фотокамера, установленная на борту, делала по снимку каждые полторы секунды полета. После нескольких минут пребывания в космическом пространстве ракета вернулась на землю. Посадка не планировалась мягкой, и ракета разбилась вдребезги, а вместе с ней и камера. Стальная кассета с пленкой осталась цела, и ученые получили в свои руки уникальный фотоматериал. До 1946 года самыми "высотными" снимками Земли считались фотографии, сделанные с воздушного шара Explorer II (22 км) в 1935 году.
II. В 1987 г., находясь в космосе на станции «Мир», космонавты Юрий Романенко, Александр Лавейкин и Александр Александров провели съемки значительной части Антарктиды. Все это помогло в создании подробной карты этого материка в масштабе 1:200000 (2 км в см). Другими методами такие карты, да еще и в таком масштабе, просто не сделать.
5. Выполнение практической работы
Практическая работа. Район, в котором я учусь.
- Открыть ресурс http://kosmosnimki.ru
- В строку поиска ввести Смоленск.
- Изменяя масштаб, найти МБОУ СОШ № 29.
- Найти географические координаты школы.
- Найти улицы-границы района школы и, используя маркеры, подписать их.
- Найти в районе школы детскую поликлинику, библиотеку, спортивную школу, детский сад и подписать их.
(В п.п. 3-5 учащиеся по очереди работают и с цифровой доской, отмечая найденные объекты.)
Учитель. В каких областях используются космоснимки?
Учащиеся (возможные ответы) : в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, строительстве, картографии, кадастровой деятельности, туристической деятельности, страховании.
Слайд 16. Использование космической съемки и ГИС-технологий.
Учитель. Как вы думаете, как используются космоснимки в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, строительстве, картографии, кадастровой деятельности, туристической деятельности, страховании.
Слайды 17-24.
ХОД II УРОКА
Компьютерный практикум «Создание геоинформационной системы Смоленской области»
1. Создание программы для работы с космическим снимком Смоленской области. Компьютерный практикум по предложенному алгоритму и коду.
2. Внесение названий географических
объектов на космический снимок Смоленской
области.
Используя карты Смоленской области, ресурсы
Интернет http://kosmosnimki.ru и http://maps.google.com нанести на
космический снимок города, реки, озера
Смоленской области.
ГИС - это современные геоинформационные мобильные системы, которые обладают возможностью отображать свое местоположение на карте. В основе этого важного свойства лежит использование двух технологий: геоинформационной и Если мобильное устройство имеет встроенный GPS-приемник, то с помощью такого прибора можно определить его местоположение и, следовательно, точные координаты самой ГИС. К сожалению, геоинформационные технологии и системы в русскоязычной научной литературе представлены небольшим количеством публикаций, вследствие этого практически полностью отсутствует информация об алгоритмах, лежащих в основе их функциональных возможностей.
Классификация ГИС
Подразделение геоинформационных систем происходит по территориальному принципу:
- Глобальная ГИС используется для предотвращения техногенных и природных катаклизмов с 1997 года. Благодаря этим данным можно за относительно короткое время спрогнозировать масштабы катастрофы, составить план ликвидации последствий, оценить нанесенный ущерб и людские потери, а также организовать гуманитарные акции.
- Региональная геоинформационная система разработана на муниципальном уровне. Она позволяет местным властям прогнозировать развитие определенного региона. Данная система отражает практически все важные сферы, например инвестиционные, имущественные, навигационно-информационные, правовые и др. Также стоит отметить, что благодаря использованию данных технологий появилась возможность выступать гарантом безопасности жизнедеятельности всего населения. Региональная геоинформационная система в настоящее время используется достаточно эффективно, способствуя привлечению инвестиций и стремительному росту экономики района.
Каждая из вышеописанных групп имеет определенные подвиды:
- В глобальную ГИС входят национальные и субконтинентальные системы, как правило, с государственным статусом.
- В региональную - локальные, субрегиональные, местные.
Сведения о данных информационных системах можно найти в специальных разделах сети, которые называются геопорталами. Они размещаются в открытом доступе для ознакомления без каких-либо ограничений.
Принцип работы
Географические информационные системы работают по принципу составления и разработки алгоритма. Именно он позволяет отображать движение объекта на карте ГИС, включая перемещение мобильного устройства в пределах локальной системы. Чтобы изобразить данную точку на чертеже местности, необходимо знать, по крайней мере, две координаты - X и Y. При отображении движения объекта на карте потребуется определить последовательность координат (Xk и Yk). Их показатели должны соответствовать разным моментам времени локальной системы ГИС. Это является основой для определения местонахождения объекта.
Данную последовательность координат можно извлечь из стандартного NMEA-файла GPS-приемника, выполнившего реальное движение на местности. Таким образом, в основе рассматриваемого здесь алгоритма лежит использование данных NMEA-файла с координатами траектории объекта по определенной территории. Необходимые данные можно получить также в результате моделирования процесса движения на основе компьютерных экспериментов.
Алгоритмы ГИС
Геоинформационные системы построены на исходных данных, которые берутся для разработки алгоритма. Как правило, это набор координат (Xk и Yk), соответствующий некоторой траектории объекта в виде NMEA-файла и цифровой карты ГИС на выбранном участке местности. Задача заключается в разработке алгоритма, отображающего движение точечного объекта. В ходе данной работы были проанализированы три алгоритма, лежащих в основе решения поставленной задачи.
- Первый алгоритм ГИС - это анализ данных NMEA-файла с целью извлечения из него последовательности координат (Xk и Yk),
- Второй алгоритм используется для вычисления путевого угла объекта, при этом отсчет параметра выполняется от направления на восток.
- Третий алгоритм - для определения курса объекта относительно стран света.
Обобщенный алгоритм: общее понятие
Обобщенный алгоритм отображения движения точечного объекта на карте ГИС включает три указанных ранее алгоритма:
- анализ данных NMEA;
- вычисление путевого угла объекта;
- определение курса объекта относительно стран всего земного шара.
Географические информационные системы с обобщенным алгоритмом оснащены основным управляющим элементом - таймером (Timer). Стандартная задача его заключается в том, что он позволяет программе генерировать события через определенные промежутки времени. С помощью такого объекта можно устанавливать требуемый период для выполнения набора процедур или функций. Например, для многократно выполняемого отсчета интервала времени в одну секунду надо установить следующие свойства таймера:
- Timer.Interval = 1000;
- Timer.Enabled = True.
В результате каждую секунду будет запускаться процедура считывания координат X, Y объекта из NMEA-файла, вследствие чего данная точка с полученными координатами отображается на карте ГИС.
Принцип работы таймера
Использование геоинформационных систем происходит следующим образом:
- На цифровой карте отмечаются три точки (условное обозначение - 1, 2, 3), которые соответствуют траектории движения объекта в различные моменты времени tk2, tk1, tk. Они обязательно соединены сплошной линией.
- Включение и выключение таймера, управляющего отображением передвижения объекта на карте, осуществляется с помощью кнопок, нажимаемых пользователем. Их значение и определенную комбинацию можно изучить по схеме.
NMEA-файл
Опишем кратко состав NMEA-файла ГИС. Это документ, записанный в формате ASCII. По сути, он представляет собой протокол для обмена информацией между GPS-приемником и другими устройствами, например ПК или КПК. Каждое сообщение NMEA начинается со знака $, за которым следует двухсимвольное обозначение устройства (для GPS-приемника — GP) и заканчивается последовательностью \r\n — символом перевода каретки и перехода на новую строку. Точность данных в уведомлении зависит от вида сообщения. Вся информация содержится в одной строке, причем поля разделяются запятыми.
Для того чтобы разобраться, как работают геоинформационные системы, вполне достаточно изучить широко используемое сообщение типа $GPRMC, которое содержит минимальный, но основной набор данных: местоположение объекта, его скорость и время.
Рассмотрим на определенном примере, какая информация в нем закодирована:
- дата определения координат объекта — 7 января 2015 г.;
- всемирное время UTC определения координат — 10h 54m 52s;
- координаты объекта — 55°22.4271" с.ш. и 36°44.1610" в.д.
Подчеркнем, что координаты объекта представлены в градусах и минутах, причем последний показатель дается с точностью до четырех знаков после запятой (или точки как разделителя целой и дробной частей вещественного числа в формате USA). В дальнейшем понадобится то, что в NMEA-файле широта местоположения объекта находится в позиции после третьей запятой, а долгота — после пятой. В конце сообщения передается после символа "*" в виде двух шестнадцатеричных цифр — 6C.
Геоинформационные системы: примеры составления алгоритма
Рассмотрим алгоритм анализа NMEA-файла с целью извлечения набора координат (X и Yk), соответствующих объекта. Он составляется из нескольких последовательных шагов.
Определение координаты Y объекта
Алгоритм анализа данных NMEA
Шаг 2. Найти позицию третьей запятой в строке (q).
Шаг 3. Найти позицию четвертой запятой в строке (r).
Шаг 4. Найти, начиная с позиции q, символ десятичной точки (t).
Шаг 5. Извлечь один символ из строки, находящийся в позиции (r+1).
Шаг 6. Если этот символ равен W, то переменная NorthernHemisphere получает значение 1, иначе -1.
Шаг 7. Извлечь (г—+2) символов строки, начиная с позиции (t-2).
Шаг 8. Извлечь (t-q-3) символов строки, начиная с позиции (q+1).
Шаг 9. Преобразовать строки в вещественные числа и вычислить координату Y объекта в радианной мере.
Определение координаты X объекта
Шаг 10. Найти позицию пятой запятой в строке (n).
Шаг 11. Найти позицию шестой запятой в строке (m).
Шаг 12. Найти, начиная с позиции n, символ десятичной точки (p).
Шаг 13. Извлечь один символ из строки, находящийся в позиции (m+1).
Шаг 14. Если этот символ равен "E", то переменная EasternHemisphere получает значение 1, иначе -1.
Шаг 15. Извлечь (m-p+2) символов строки, начиная с позиции (p-2).
Шаг 16. Извлечь (p-n+2) символов строки, начиная с позиции (n+1).
Шаг 17. Преобразовать строки в вещественные числа и вычислить координату X объекта в радианной мере.
Шаг 18. Если NMEA-файл не прочитан до конца, то перейти к шагу 1, иначе перейти к шагу 19.
Шаг 19. Закончить алгоритм.
На шаге 6 и 16 данного алгоритма используются переменные NorthernHemisphere и EasternHemisphere для численного кодирования местоположения объекта на Земле. В северном (южном) полушарии переменная NorthernHemisphere принимает значение 1 (-1) соответственно, аналогично в восточном EasternHemisphere - 1 (-1).
Применение ГИС
Применение геоинформационных систем широко распространено во многих областях:
- геологии и картографии;
- торговли и услугах;
- кадастре;
- экономике и управлении;
- обороны;
- инженерии;
- образовании и др.
QGIS – это свободная бесплатная десктопная географическая информационная система с открытым кодом. С ее помощью можно создавать, редактировать, визуализировать, анализировать и публиковать геопространственную информацию в Windows, Mac, Linux, BSD (а вскоре и на Android). Система хорошо документирована на русском языке, плюс у нее обширное русскоязычное сообщество пользователей и разработчиков.
Функциональность QGIS определяется большим количеством устанавливаемых расширений, загружаемых через меню «Управление модулями». Можно найти модули под самые разнообразные задачи, от геокодинга, до упрощения геометрии, интеграции с картографическими веб-сервисами и 3D-моделирования ландшафта.
Задача настоящей статьи – дать общее представление о возможностях QGIS. Как то или иное исполнить на практике – предлагаю гуглить и сразу пробовать по ходу статьи. Интерфейс приложения дружественен и понятен новичку, особенно если иметь представление об общих принципах работы ГИС которым во многом посвящена эта статья.
Файл проекта и файлы слоев QGIS
Основные объекты, с которыми пользователь работает в ГИС – это слои. Обычный слой представляет собой таблицу, каждой строке которой соответствуют по одному объекту на карте. В отличие от привычных каждому таблиц в стиле Microsoft Excel кроме атрибутивных данных, таких как, например, наименование объекта недвижимости, арендатора, адреса, площади и т.д., в таблице QGIS есть столбец, по умолчанию скрытый, с так называемой «геометрией» объекта – пространственными данными, позволяющими отобразить на карте объект, описанный в соответствующей строке этой таблицы.
В зависимости от типа слоя объектами, которые могут быть разнесены по карте, являются растровые объекты (изображения, например, куски спутниковых снимков) или векторные данные, которые описываются координатам вершин. Существуют три основных типа векторных объектов:
- точки;
- линии, в том числе ломаные;
- полигоны (замкнутые линии площадных объектов).
В простейшем варианте пользователь создает свои слои в табличных файлах с расширением «.shp» (от англ. Shape – форма, облик) – родном формате QGIS. Один слой (таблица) содержится в одном файле.shp. Если необходимо передать кому-то картографическую информацию для дальнейшей работы, то можно отправить один файл «.shp», хотя во многих случаях целесообразнее запаковать в архив и передать всю папку проекта.
Как уже было сказано, для хранения геометрии отводится отдельное поле в таблице слоя. Если его нет в источнике (файле, базе данных, внешнем приложении), то QGIS поможет его создать. Это значит, что можно, например, присоединить в проект выгруженный из Microsoft Excel файл с адресами контрагентов в формате CSV, создать в нем поля геометрии или конвертировать в полноценный слой «.shp» для отображения этих адресов на карте.
QGIS позволяет присоединять в проект файлы таблиц слоев во множестве форматов, например MapInfo, ArcGIS или даже CSV, но как правило, после присоединения я их сразу конвертирую в формат QGIS (.shp), так как при этом появляются дополнительные возможности, особенно в части стилизации. Иногда присоединенные файлы слоев имеют неверную кодировку текста. В этом случае правильную можно выбрать в свойствах слоя.
Поскольку файлы не импортируются, а присоединяются в проект, то изменения, которые вносятся в строки таблицы будут сохраняться в эти же самые файлы. То есть, они станут видны во всех приложениях, использующих эту таблицу, и наоборот.
Что немного сбивает с толку новичка? Загруженные в проект слои по умолчанию защищены от записи и не редактируются, на них нельзя наносить новые объекты, передвигать их, изменять атрибуты и добавлять поля в таблице. Для всего этого необходимо выделить нужный слой и нажать кнопку редактирования. После этого станут доступны соответствующие другие кнопки и опции.
Не забывайте, что ваши правки распространяются на выделенный слой и если вы переключились на другой - прежний хотя и останется в режиме редактирования, но нанести на карту новый объект у вас не получится до тех пор, пока вы не выберите редактируемый слой вновь. Излишне напоминать, что надо периодически сохранять изменения редактируемого слоя (или целиком проекта), чтобы их не потерять.
Стили
Таблицы с данными и правила их отображения на карте (стили) хранятся и обрабатываются QGIS раздельно. Что такое таблицы мы поняли, теперь необходимо разобраться с тем, что такое стили.Стиль устанавливается для каждой таблицы. Самое простое, что описывает стиль – это цвета, маркеры и изображения, используемые для отображения объектов таблицы на карте, форматирование и расположение подписей и поля таблицы из которых эти подписи формируются, масштаб при котором отображается слой или подписи. В том числе, с помощью стиля можно легко поставить оформление слоя на карте в зависимость от каких-нибудь полей этой или связанных таблиц. Например, отображать должников и кредиторов на карте разными символами.
Кроме того, можно настроить действия, которые производятся, например, при нажатии на маркер объекта на карте. Если вы желаете щелчком мыши по карте переходить на страницу объекта в закрытой корпоративной сети или запустить некое приложение для обработки объекта – нет проблем.
Использование слоев из публичных источников
Существуют специальные веб-сервисы WMS и WFS которые предназначены для передачи картографической информации. Пользователь использует специальную HTTP ссылку, по которой клиент пользователя (QGIS) запрашивает данные. Сервер отдает данные и они отображаются на мониторе пользователя. В некоторых случаях эти данные можно редактировать и возвращать на сервер.Принципиальная разница между протоколами WMS и WFS заключается в следующем:
- WMS - передает картографическую информацию в виде готовых изображений (растров), привязанных к координатам.
- WFS - позволяет запрашивать и при наличии полномочий редактировать на карте векторные пространственные данные, такие как дороги, береговые линии, земельные участки и т.д.
После установки модуля откройте в его настройках вкладку «Загрузить сервисы» и нажмите кнопку «Получить источники данных». Вам станут доступны публичная кадастровая карта, фотопланы от Google и Yandex, лицензионно чистая и, на мой взгляд, наиболее подробная из доступных карт OpenStreetMap (она же OSM), а также еще десятки полезных слоев, которые можно разместить в своем проекте.
Кроме того, некоторые сервисы предоставляют полезную информацию для автоматического анализа. Например, из OSM можно получить все региональные и федеральные дороги на карте с номерами, типами дорог, покрытием и т.д.
Геокодинг
Геокодинг – замечательное изобретение. Если под рукой есть таблица в Excel с адресами 10000 объектов (например, перечень контрагентов), почему бы их тоже не анализировать на карте.Для этого в QGIS конвертируем таблицу из CSV-файла в слой.shp (модуль «RuGeocoder»). При этом таблица слоя получит скрытый столбец с геометрией (координатами точек), но он пока будет пуст.
Теперь с помощью того же модуля используем процедуру геокодинга, указываем таблицу слоя и ее поле с адресами, выбираем поставщика услуги. Мой выбор Yandex, поскольку он справляется с адресами на русском языке лучше всех.
Итак, запускаем процедуру геокодинга, ждем в среднем по секунде на каждый из обрабатываемых объектов и получаем всех их, раскиданными по карте.
Системы координат
Полезно понимать, что существуют различные системы координат. Их сотни.В школе мы изучали только географические (WGS-84), представляющие точку на карте в виде градусов, минут, секунд широты и долготы. Однако в геоинформационных системах географические координаты хранятся в градусах и их десятичных долях, а минуты и секунды не используются (например, описание точки с координатами 45°34′55″ северной широты и 15°30′0″ западной долготы будут выглядеть так: 45.581944°, -15.5°).
Нередки случаи, когда из сторонних источников вы получаете слои, поля геометрии которых используют одну из прямоугольных систем координат. Прямоугольные системы активно используют геодезисты и проектировщики - это, так называемые, местные системы координат (МСК). Прямоугольные системы координат предполагают, что земля плоская и все измерения по осям абсцисс и ординат проводятся от конкретной нулевой точки в километрах от нее.
Зачем их так много? Дело в том, что допущение о плоской планете не позволяет использовать одну местную систему координат по всей Земле, так как уже через несколько сотен километров погрешность становится ощутимой. Зато они незаменимы в случае, когда требуется высокая точность на территории, ограниченной несколькими градусами широты и долготы. Так в Московской области геодезистами используются системы МСК-50 зоны 1 или 2.
QGIS позволяет выбрать систему координат для каждого слоя. То есть в одном проекте могут быть слои с разными системами координат, и они легко конвертируются из одной системы в другую – достаточно сохранить слой в shp-файл или базу данных, выбрав в качестве параметра новую систему. Кроме того в QGIS можно настроить систему координат в которую будут переводиться все слои проекта при их отображении на экране, а также системы которые будет устанавливаться по умолчанию для новых проектов и слоев в текущем проекте.
Информация о системе координат хранится вместе с таблицей в shp-файле QGIS, и передавая кому-либо файл слоя вместе с ним вы передаете соответствующие настройки. В других источниках слоев, включаемых в проект, информация о системе координат может отсутствовать. Поэтому, если вы получили от кого-либо слой с информацией, которая почему-то не отображается на карте, сделайте следующее – откройте таблицу объектов этого слоя, выделите любую строку и нажмите кнопку перехода к объекту. Если на экране отобразилась Африка или мировой океан, значит, QGIS систему координат распознал неправильно. Уточните у тех, от кого получен источник (файл), в какой системе координат хранятся данные, и установите ее для слоя в QGIS.
Если нужной системы координат нет в QGIS, то ее можно ввести самому (Пользовательская система координат). Для этого надо знать строку настроек. Google вам в помощь - попытайтесь использовать запрос с наименованием искомой системы плюс, например, «пользовательская система координат QGIS».
Для чего еще это может понадобиться? Пользователи публичной кадастровой карты хорошо знают о проблеме сдвига слоев кадастра относительно спутниковой подложки. Она сбивает с толку, мешает визуально оценивать границы земельных участков. Аналогичную картину мы видим при добавлении слоя публичной кадастровой карты в QGIS вместе со снимками Yandex или Google.
Чтобы исправить ситуацию я создал в QGIS собственную пользовательскую систему координат со следующими параметрами, подобранными эмпирическим путем, и установил ее для слоев кадастровой карты:
Proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=-11.0 +y_0=-6 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +wktext +no_defs
В результате проблема снята.
Немножко высшего пилотажа
Первое. Интересен вариант хранения пространственной информации в базе данных. Если есть база данных Microsoft SQL, Oracle или Postgres в которых, например, находится таблица с перечнем контрагентов с их адресами или таблица со списком оборудования, раскиданным по территории, то эту таблицу (запрос) полезно зацепить в QGIS.Надо только добавить поле геометрии, и в этом QGIS поможет. Не забудьте установить в базе данных права на редактирование таблицы пользователю, получающему к ней доступ из QGIS. Информация, внесенная в QGIS, будет храниться в базе данных, а при изменении в базе данных сторонними управленческими приложениями, сразу же отображаться в QGIS.
Второе. Если нет желания давать прямой доступ к изменениям в базе или другом источнике данных (например файле CSV), но хочется оперативно получать информацию на карте, то есть эффективный способ и для этого.
Например, у нас есть информация об арендаторах нашего имущества в базе данных 1С, мы желаем показывать арендаторов на карте, выделять разными цветами должников по арендной плате и выводить рядом их сумму долга или какой-нибудь график с тенденцией погашения.
Нужно, в точности как это делаем с обычными слоями, присоединить таблицы базы данных с интересующей нас информацией (например, о динамике задолженности, должнике, объектах недвижимости и т.д.) в проект QGIS с правами на чтение. Поскольку присоединенные таблицы изначально не имеют геометрии, и мы не даем QGIS возможности ее создавать и изменять, то, понятно, надо как-то по-другому дать ГИС отсутствующую информацию о месторасположении имущества.
Для этого создаем слой.shp, располагаем на нем объекты, занося в один из атрибутов уникальные номера, соответствующие идентификаторам этих объектов в 1С. То-есть в обеих таблицах должны быть поля с одинаковыми идентифицирующими данными по которым их можно связать между собой. Настраиваем в свойствах слоя.shp соответствующие связи. В результате мы не меняем из QGIS данные 1С, но их изменение со стороны 1С сразу влияет на отображение объектов и сопутствующей информации на карте в QGIS. Осталось настроить свойства слоя карты для красивого отображения информации и наслаждаться результатом в реальном времени.
Третье. Отображать данные на карте в QGIS можно не только точками, линиями и полигонами с надписями, но и диаграммами, формируемыми автоматически на основе представленных данных.
Четвертое. Можно получать из QGIS аналитику в виде таблиц и итоговых данных, рассчитанных с учетом геопространственной информации. Например, имея таблицу населенных пунктов с количеством жителей в каждом и таблицу дорог из OSM, быстро подсчитать население, проживающее на расстоянии более 3 километров от региональных и федеральных автодорог.
NextGIS.com
Еще одним открытием года для меня стал облачный продукт NextGIS.com. Молодая российская команда NextGIS активно участвует в развитии QGIS. В этом можно убедиться по количеству доступных в QGIS модулей их производства. В 2016 году они запустили упомянутый картографический веб-сервис и неустанно расширяют его возможности.Исходники проекта доступны на github . Так что если есть желание развернуть веб-сервис самостоятельно - нет проблем. Однако условия, которые предлагает команда NextGIS для доступа к своем облаку, без сомнения заслуживают внимания даже самых прижимистых пользователей.
Создать свою собственную веб-ГИС в облаке NextGIS можно бесплатно. Вы получите доменное имя в формате вашеимя.nextgis.com и можете почти без ограничений использовать все предоставляемые ими вкусности. Самое то, чтобы начать знакомиться с решением и использовать его на практике. Главное ограничение бесплатной подписки – невозможность ограничить доступ на чтение к информации. Любой может видеть то, что размещено вами.
Уже с бесплатной подпиской вы можете создавать сколько угодно веб-карт с произвольными настройками, компоновкой и стилями загруженных вами слоев, а также рассматривать, анализировать карты на рабочем компьютере и, в комплекте с NextGIS Mobile, собирать данные в поле, размещая их сразу в облако. Можно встраивать карты в веб-сайты или смотреть на сервисе.
Платная подписка снижает ограничения, в том числе по количеству пользователей, редактирующих слои (изначально один пользователь), разграничению их прав. Какие-то слои можно показать всем, а права доступа к другим ограничить. Плюс предоставляется возможность использовать собственное доменное имя, например gis.моякомпания.ru и получить разнообразие преднастроенных подложек (в бесплатной подписке есть только карта OpenStreetMap).
Со слов представителя компании сейчас условия подписки меняются. Ориентироваться нужно на информацию, размещенную на сайте сервиса по адресу nextgis.ru/pricing . Ранее платный тариф был единым и составлял 3000 руб.в месяц. Теперь платная подписка стоит от 600 рублей. Обещают, что за те же 3000 руб. в месяц клиент будет получать полный и актуальный комплекс программного обеспечения и сервисов, как и раньше.
Интеграция QGIS и NextGIS.com
Остановлюсь на нескольких не очевидных принципах интеграции QGIS и NextGIS.com. Работая в QGIS, вы создаете в своих проектах слои и их стили, как это уже рассматривалось выше. Теперь для того, чтобы разместить созданный слой на веб-карте у нас есть несколько способов. Рассмотрим сначала длинный путь, чтобы разобраться с идеологией NextGIS Web. Для размещения слоя необходимо:- зайти в QGIS в свойства слоя и из них сохранить стиль в файл;
- сохранить файл слоя в системе координат WGS 84 (EPSG:3857).
- войти в свой аккаунт на своем сайте в облаке NextGIS.com,
- создать новый слой через опцию «Создать ресурс - Векторный слой» и во вкладке «Векторный слой» загрузить файл с расширением.shp.
После сохранения ресурса в его настройках появится возможность загружать файлы стилей слоев. К каждому слою с данными можно сохранить несколько разных файлов стилей, которые по-разному будут отображать данные на веб-карте.
Наконец, настало время разместить слой на карте. Для этого откройте главную страницу своего сайта. Среди перечисленных объектов основной группы ресурсов будет как минимум одна существующая веб-карта. Войдите в ее настройки и выберите вкладку «Слои». Нажмите «Добавить слой» и отыщите в открывшейся таблице ваш слой и под ним стиль, в котором хотите, чтобы его данные отображались на Веб-карте. Нажмите «Сохранить» и «Веб-карта – Открыть». Слой перед вами на карте - включите его для отображения.
Действительно длинный путь, не так ли? Но есть маршрут, который решает все это и многое другое прямо из QGIS в несколько нажатий клавиш и которым пользуюсь я.
Модуль NextGIS Connect для QGIS
Установите через меню QGIS «Управление модулями» модуль NextGIS Connect. В интерфейсе появится виджет «Ресурсы NextGIS». В его настройках создайте подключение, указав данные вашего аккаунта, в том числе адрес своего сайта (в формате «http://мойсайт.nextgis.com»), имя пользователя «administrator» и полученный при регистрации пароль. Вместо ввода логина и пароля можете использовать учетную запись гостя, но с нею не удастся загружать данные из QGIS на веб-сайт - можно только получать информацию с сайта. После регистрации на экране отобразятся все ваши ресурсы на облачном сервисе.
Теперь для того, чтобы разместить слои QGIS на веб-карте есть два способа.
Поэтому есть второй способ более изящный, предназначенный для работы с уже созданными веб-картами. Для этого мы поднимаем из QGIS в облако NextGIS.com по одному новому или измененному слою:
- удаляем в окне NextGIS Connect слои, которые хотим поднять обновленными;
- выбираем в окне NextGIS Connect конечную папку ресурсов;
- выделяем слой в QGIS правой кнопкой мыши и в контекстном меню выбираем «NextGIS Connect – Импортировать выбранный слой». Выбранный слой копируется в облако вместе с его стилем;
- повторяем действия для всех слоев, которые хотим обновить на веб-карте;
- выделяем в окне NextGIS Connect карту на которой собираемся разместить слой и переходим на нее щелчком правой кнопки мыши через контекстное меню «Открыть в ВебГИС»;
- в открывшемся окне ресурса веб-карты на сайте нажимаем кнопку «Изменить», выбираем вкладку «Слои» и нажимаем кнопку «Добавить слой». Находим загруженные слои и добавляем на карту стили, размещенные под каждым из них. Нажимаем «Сохранить».
Растровые слои
Полезность пользовательских растровых слоев в качестве подложек карт при работе в QGIS очевидна не сразу, поскольку существует модуль расширения «Quick Map Services», который в пару кликов добавляет в проект слои публичных веб-карт, например Яндекс-Спутника или кадастровой карты.Но со временем нужда в них появляется в следующих случаях если:
- на карте нужен более детализированный, чем доступные публично, фотографический план отдельного объекта или территории, который есть у вас в наличии
- вы работаете в дороге, при нестабильном доступе в Интернет или если вас досаждает длительная загрузка публичных снимков при каждом перемещении экрана;
- вы пользуетесь бесплатной версией NextGIS.com, а единственная подложка OpenStreetMap на ваших веб-картах вас не устраивает.
На что надо обратить внимание:
- Предпочтительный формат файла для хранения растровых данных – GeoTIFF с компрессией JPEG. Он занимает мало места, единственный загружается на NextGIS.com и может содержать тайлы – маленькие разномасштабные изображения, эффективно и быстро открывающиеся на веб-карте при перемещении экрана. Все тайлы по умолчанию хранятся в одном файле, но этого монстра не надо каждый раз загружать себе на компьютер, из него будут выбираться строго необходимые куски-тайлы. Однако, если файл все равно слишком велик для вас или для загрузки на сервис веб-карты, то его можно разбить на части как это показано (2x2 куска, 4 файла) в указанных выше настройках.
- В проект QGIS растровый слой можно поместить простым перетаскиванием. А если надо скрепить несколько частей, то можно использовать так называемый «виртуальный слой» или просто собрать все растровые слои в группу.
- Максимальный масштаб для Yandex-Спутника равен 18. 17 достаточен для многих задач, а файл с тайлами уменьшается значительно.
- При склейке в SAS.Planet в GeoTIFF-файле размещаются только тайлы указанного масштаба, и после прикрепления растрового слоя в проект QGIS в свойствах слоя рекомендуется выбрать опцию «Пирамиды». Растры высокого разрешения могут замедлить навигацию в QGIS. Создание копий данных низкого разрешения (пирамид) позволяет существенно повысить скорость, поскольку QGIS будет автоматически выбирать оптимальное разрешение в зависимости от текущего масштаба. Создайте пирамиды меньших размеров.
NextGIS Mobile
Если вам приходится работать в поле, есть желание оперативно получать информацию в пути с карты, одновременно собирая данные и оперативно делясь с другими, то полезно использовать бесплатное приложение NextGIS Mobile для смартфона или планшета. С его помощью можно получать и обрабатывать географически распределенную информацию из различных источников, в том числе со слоев NextGIS.com и сторонних баз данных, загружать из QGIS, изменять, рисовать объекты и создавать новые слои, возвращать их в QGIS. И все в привязке к собственному местоположению. Приятна возможность сохранять в слои собственные треки перемещений.Для массового сбора информации достаточно просто создаются собственные формы, удобные для использования неподготовленными сотрудниками из приложения на телефоне или планшете.
Вместо заключения
Есть еще множество способов работы с упомянутыми выше решениями. Например, слои можно разместить на каком-нибудь бесплатном или собственном сервере баз данных PostgreSQL, вести с ними работу в QGIS и других приложениях, например LibreOffice, Microsoft Access или Microsoft Excel, а на сайте NextGIS.com один раз настроить слой для отображения на веб-карте. В результате все изменения данных в QGIS или в Microsoft Excel немедленно будут отображаться на веб-карте.К размещенным в облаке объектам слоя можно прикреплять на карте документы и фотографии. Их просмотр удобен и нагляден. Правда, если этот слой вам приходится периодически заменять новым из QGIS, то с удаленной версией исчезнет и вся наполненная вами красота. Альтернатива – работать в облаке не путем замены слоев из QGIS (через модуль NextGIS Connect или вручную), а опосредованно, например, опять же, через однажды настроенный слой, получающий информацию из базы данных Postgres.
