Лекция 12 Геоинформационные системы в задачах мониторинга и прогнозирования качества окружающей среды

1. Кошкарёв А. В., Тикунов В. С., Геоинформатика. Москва. Геоиздат,1993г.

2. Географические информационные системы. ГИС обозрение.

3. Газета ГИС.

4. Artrew – современные геоинформационные системы.

5. Материалы конференций «использования ГИС для решения задачи природопользования и охраны окружающей среды. Издание комитета по природопользованию и охране окружающей среде и обеспечению экологической безопасности, СПб, 2005г.

Географические информационные системы (ГИС) – автоматизированные системы для работы с географическими и тематическими базами данных, выполняющими функции моделирования и расчёта, создания тематических карт и атласов, служащие для принятия разнообразных решений и осуществления контроля.

Компонентами ГИС являются следующие элементы:

ГИС позволяет проводить поиск данных, совмещать какое-либо изображение (аэрофотографическое) и карту, производить трансформацию снимков, геометрическую коррекцию, объединять, синтезировать большие объёмы информации, по желанию пользователя изменять проекцию и масштаб, преобразовывать координаты, определять и показывать на экране дисплея пространственные взаимосвязи. Объединение ГИС систем и компьютерной картографии становится необходимым при решении задач мониторинга и прогнозирования.

В основные функции ГИС входит описание, измерение, выбор кратчайших расстояний и ли оптимальных, а также моделирование и прогноз.

При решении инженерных задач на основе ГИС строятся экспертные системы, которые включают как типовые математические модели (типа БПК кислород (мономолекулярной или бимолекулярной модели)), а также модели КДП и ПВ (конвективно-диффузионного переноса и превращение веществ), так и экспериментальные данные.

Классификация ГИС

Географические информационные системы классифицируют по:

1. проблемной ориентации:

- инженерная;

- тематического картографирования;

- управление природными ресурсами;

- библиографические;

- административные;

2. структуре и архитектуре:

- характер проблемно процессорной модели;

- структура модели базы данных;

- особенности модели интерфейса;

ГИС подразделяют также по:

1. тематике (социально-экономические, кадастровые, инвентаризационные, лесные, водные и т. п.);

2. территориальному захвату (общенациональные, региональные, глобальные и т. п.);

3. целям (многоцелевые и специализированные, в том числе информационно-справочные, планирование, инвентаризационные);

4. организации;

Кроме того, необходимо отметить следующие особенности ГИС системы:

- закрытые или системы, которые в случае необходимости пользователь не может изменять (включить, например, новые функции). Основная привлекательность этих систем состоит в относительной простоте использования в виде меню, отсутствия необходимости программирования задач;

- специализированные, имеющие ограниченный набор пользовательских приложений для решения определённого круга задач;

- открытые, которые имеют определённый набор функций для использования за счёт встроенных средств, позволяют расширить возможности системы. Среди наиболее перспективных ГИС – это системы Map график, Arc Info, Intergraph и многие другие.

Таким образом, географические системы являются автоматизированными пространственными информационными системами, которые включают динамически организованное множество данных, а также системой, соединяющей множество моделей.

Функции ГИС состоят из четырех этапов:

1. сбора данных;

2. накопления;

3. обработки (моделирования и анализа данных);

4. использования результатов в предпринятии решений.

Основой ГИС систем являются персональные компьютеры, наиболее важное требование предъявляется к оперативной памяти, так например карты вводятся либо в векторном формате – с помощью дигитайзера или цифрователя, либо в растровом формате – сканером. Далее полученное изображение разделяют на слои с помощью специальных программ – векторизаторов. Дигитайзер представляет собой планшет, внутри которого проходит специальная металлическая сетка. На этот планшет накладывается карта и выполняется отслеживание курсоров элементов карты и фиксация координат. Процесс этот достаточно длительный. Ввод информации с карты при растровом способе (сканировании) того же листа карты происходит за минуты. Ввод и редактирование атрибутивной информации (таблицы, тексты) производится с помощью клавиатуры и мышки.

Существенным элементом современной ГИС является использование связей с другими компьютерами.

Представление географических данных в ГИС

ГИС содержит два основных типа данных: о местоположении и свойствах географических объектов. Местоположение характеризует пространственные особенности географических объектов на Земной поверхности, а свойства описывают качественные особенности. Точка в ГИС определяется одной координатной парой, а именно x и y. У линии, естественно, есть длина, но не существенно значение ее ширины на карте. Для местности представляемая модель дает изображение отдельного объекта в виде определенных символов, например, леса и озера – полигон, для реки и дороги – линия, а для колодца – точка или какой-либо символ. Обычно полигоны состоят из точек, соединенных прямыми линиями, и дают представление о реальной действительности. Точки, линии, символы и отдельные полигоны в ГИС представляют собой простые объекты, а их сочетание – сложные.

Кодирование данных карты осуществляется следующим образом: площадные объекты (полигоны) представляются в виде колец, которые включают линейные сегменты, закрепленные на концах парами координат. Рядом лежащие площади (примыкающие друг к другу), их соприкасающиеся цепи кодируются дважды для одного кольца и другого. При этом не всегда удается избежать ошибок и требуется редактирование вводимых данных.

Звено – последовательность отрезков линий.

Цепь – направленная последовательность не пересекающихся отрезков с узлами на каждом конце.

При оцифровании обязательно выполняют ввод координат цепи в определенном направлении – по или против часовой стрелке, цепи при этом присваивается правый или левый идентификатор.

Узел – нульмерный объект, который является топологическим соединением. Топология – область математики, обеспечивающая полное совместное представление географических данных.

Фиксацию объектов как узлов, цепочек и колец и их взаимосвязей или определение узлов, которые соединяют цепи, и цепей, которые связывают кольца.

В зависимости от масштаба и круга решаемых задач используются различные типы представления объектов на цифровых и печатных картах. Для представления данных в ГИС используют две основные технологии: векторную и растровую, соответственно говорят о векторной или растровой ГИС.

Векторная ГИС технология использует серию точек, имеющих координаты, которые при соединении прямыми линиями дают географический образ объекта. Данные о местоположении объекта могут быть дополнены информацией о свойствах объекта, которые хранятся в специальной базе данных. Так, например, векторная карта (слой озер) может быть соединена со слоями рек, береговой зоной морей и сопряжена со сведениями о названии этих объектов, ширине рек и т.п.

Растровая технология представляет данные о пространственном расположении объектов в виде совокупности ячеек. Каждая ячейка содержит информацию о свойствах объекта в данной точке, в базе данных она отмечается определенной цифрой, например, черный цвет (обозначает озеро) кодируется в базе данных цифрой – 3, лес – 2, луг – 1, пашня – 0. Чем меньше растровая сетка, чем точнее передается объект. Иногда для выявления характерных особенностей (выявления зон загрязнения и т.п.) подбирают соответствующие контрастные цвета, можно использовать и градации серого цвета.

Отличие ГИС от других систем

Как в России, так и за рубежом существует множество программ, которые в той или иной степени можно отнести к геоинформационным. К основным функциям полноценной ГИС относятся: проведение пространственного анализа и синтеза данных, моделирование и подготовка отчетных материалов для принятия решения и прогноза. На основании оценки основных функциональных возможностей ГИС систем разработана соответствующая классификация программного обеспечения. При этом следует подчеркнуть, что наиболее полным классом программного обеспечения является профессиональный инструментальный ГИС, Map график, Arc Info, Intergraph и ряд других.

Особый класс составляют справочные картографические системы, которые дают возможность хранить, просматривать (визуализировать) картографическую информацию, отвечать на запросы. Однако, у этих программ имеются серьезные ограничения по дополнению баз данных новой информацией. Особо выделяется программное обеспечение по обработке и дешифрированию спутниковых и аэрофотоданных к пространственному моделированию и векторизации растровых изображений.

Послойное представление географических данных ГИС

ГИС отражают отдельные компоненты географические оболочки и систему в целом. Модель местности – карта может быть представлена в виде отдельных составляющих или имеет структуру «многослойного пирога». ГИС становится действительным инструментом географического анализа и синтеза, поскольку в ней имеется возможность наложения слоёв друг на друга, их разнообразных сочетаний, изучение взаимосвязи. Разделение на слои – это крайне сложная операция при создании новых тематических карт, атласов и т. д.

Важным понятием в геоинформатике является послойное представление или принцип оверлеев. Послойное представление пространственных объектов имеет прямые аналогии с поэлементным разделением содержания карт. При имеющейся карте с указанием исследуемых объектов создаются информационные источники и слой топографической карты послойно. Например, по отдельности накладывают имеющиеся слои рек, озёр, границ водосборов, береговых зон морей, что представляют собой водные системы, эту основу дополняют новым слоем, характеризующим, например, качества воды. Совмещая перечисленные выше слои, получают тематическую карту «качества вод».

При растровом способе ввода информации получают один общий слой. В связи с этим при создании тематических карт возникает проблема разделения на слои. В настоящее время эта операция может выполняться как «вручную», так и автоматически с помощью специальных компьютерных программ – векторизаторов. Этот процесс называется векторизация.

Достаточно широко используется технология создания карт по растровой подложке. При работе с растровыми изображениями обычно имеют дело с изображением одной и той же территории в разных спектральных каналах, то есть один и тот же снимок может быть получен в инфракрасной, синей и зелёной областях спектра. В этом случае анализируют три отдельных изображения, которые представляются в виде ячеек (растров). Для решения практических задач, например, для определения поражения лесов выбросами предприятий совмещают, накладывают друг на друга космические снимки в разных спектральных диапазонах, в результате получается новое изображение, которое позволяет выявить ареалы, неоднородности листвы или хвои деревьев. При этом выполняются определённые математические операции над изображением.

Банки и базы данных. Системы управления под базами данных

Под данными в автоматических системах ГИС понимают информацию, представленную в форме удобной для ввода, хранения, обработки и анализа.

База данных (БД) – есть совокупность данных организованных по определённым правилам.

Банк данных (БНД) – автоматическая информационная система централизованного хранения и коллективного использования данных. В состав банка данных входит одна или несколько баз данных, справочник, словари, библиотеки запросов и прикладных программ, а также системы управления базой данных (СУБД).

Из многих принципов организации банка данных основными являются: интеграция баз данных и централизация управления ими. Основными функциями банка данных являются:

- сбор, хранение,

- необходимое изменение и дополнение, т. е. обновление,

- поиск и отбор по запросам,

- обработка данных и представление (вывод результатов в определённой форме).

База данных состоит из записей, а записи делятся на поля. запись является наименьшей единицей между оперативной и внешней памятью, а поле – наименьшей единицей обмена обработки данных; поле – место, в котором хранится отдельный вид информации. Запись создаётся объединением нескольких полей, она напоминает карточку в картотеке и содержит всю информацию об одном элементе. Записи должны быть расположены в логическом порядке. База данных напоминает картотеку, заполненную карточками, например, с адресами, карточка содержит один адрес, а каждая запись в базе данных даёт информацию о единичном объекте.

Организация базы данных отличается от организации файлов тем, что:

- описания полей записи хранятся вместе с данными;

- для повышения эффективности работы с базой данных используют специальные поисковые структуры СУБД. СУБД – совокупность программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования данных. Фактически, это пакет прикладных программ, расширяющих возможности операционной системы по обработке данных. Являясь средством доступа к базе данных, СУБД не выполняет никаких прикладных расчётов, они производятся прикладными программами.

    При разработке ГИС систем возможны три подхода:

- потребитель передаёт специалисту в области ГИС задачу, дальнейшая работа выполняется без участия потребителя;

- решение задачи осуществляется при участии заказчика, специалиста – эксперта ГИС;

- пользователь самостоятельно выполняет работу.

Для реализации в ГИС имеется специальное меню – перечень команд, которые вызываются на дисплей компьютера, а также помощи (help). Запись команд выполняется обычными языковыми средствами. Для информационной системы характерны два способа представления данных: графический и табличный. В настоящее время используются три основные логические модели организации данных: иерархическая, сетевая и реляционная.

Иерархические базы данных основаны на использовании графов. В операционной системе MS-DOS используется именно этот принцип. Сетевая модель по сравнению с иерархической добавляет дополнительные связи. От всех ограничений на связь данных, организацию хранения свободны лишь реляционные базы данных (Лебедев В. А., Система совместных данных по экологии. Оперативно-справочные материалы. Петрозаводск, 1991г.).

Пользователь ГИС имеет дело с простыми табличными данными, базы данных должны носить тематический характер. Следует определить, что какая-то информация является в ней основной, а какая-то – дополнительной. Структурно система управления базами данных будет выглядеть таким образом:

Весьма сложно в рамках одной базы равнозначно представить воды, почвы, растительность, животный мир и прочее. Такая база данных будет работать менее эффективно, чем специализированная.

Особо следует  подчеркнуть необходимость использования подсистем, включающих в себя новые переменные, для чего в СУБД используют специализированные языки программирования. Поставленная цель должна определять структуру баз данных и требования в системе сбора информации об окружающей среде.

Реляционные базы данных относительно просты и содержат перечень переменных и связанных с ними дескрипторов – описателей, раскрывающих их содержание. Несколько реляционных баз данных могут быть объединены в одну систему.

Геоинформационные системы в задачах экологического мониторинга, прогнозирование качества воды и нормированной техногенной нагрузки.

В настоящие время существует множество определений  ГИС. Географическая информационная система (ГИС) – автоматизированная система с географическими и тематическими базами данных выполняющие функции моделирования и расчета, создание тематических карт и атласов, служащие для принятия разнообразных решений и осуществления контроля.

1.Система ввода

1.1.Географические базы данных:

     -векторные

     -растровые

1.2.Тематические базы данных:

     -атрибутивные

     -описательные данные

2.Система визуализации

3.Система управления

4.Система вывода

ГИС позволяет производить поиск данных, совмещать какое-либо изображение (аэрофотографическое) и карту. Производить трансформацию снимков, геометрическую коррекцию, объединять и синтезировать большие объемы информации. По желанию пользователя изменять проекцию и масштаб, преобразовывать координаты, определять и показывать на экране пространственную взаимосвязь.  

Определения ГИС систем и компьютеров картографии становится необходимым при решении задач мониторинга и прогнозирования. В основные функции ГИС входит описание, измерения, выбор кратчайших расстояний или оптимальных, а также моделирование и прогнозирование. При решении инженерных задач на основе ГИС строится экспертные системы, которые включают как типовые математические модели, так и экспериментальные данные.

Классификация ГИС.

Географическая информационная система классифицируется по:

1.проблемой ориентации

1.1.инжинерные

1.2.тематическое картографирование

1.3.управление природными ресурсами

1.4.библиографические

1.5.административные

1.6.аброботка классических изображений

2.в структуре и архитектуре

2.1.характер проблемно процессорной модели

2.2.структура модели базы данных

2.3.особенности модели интерфейса

ГИС подразделяется также по:

1.тематике (социально экономической, кадастровые, интервизационные, лесные, водные и тому подобное)

2.тереториальному охвату(обще - национальные, региональные, глобальные и тому подобное)

3.целям (многоцелевые и специализированные, информационно справочные, планирование, инвентаризованные)

4.организации

Кроме того необходимо отметить следующие особенности ГИС системы:

-закрытые или системы, которые в случае необходимости пользователь не может изменять (включая например новые функции). Основная привлекательность этих систем состоит в относительной простоте использования в виде меню, отсутствие необходимости программирования задач;

-специализированные, имеющие ограниченный набор приложений пользователя для решения определенного круга задач;

-открытые, которые имеют определенный набор функций для использования за счет встроенных средств, позволяет расширить возможности системы;

Среди наиболее перспективных ГИС экосистемы АrсМар, ArcCatalog и ArcToolbox и многие другие. Таким образом сущность географических информационных систем состоит в том, что они являются автоматизированными, пространственными информационными системами.

Функции ГИС состоят из 4 этапов:

1. Сбора
2. Накопления
3. Обработки (моделирование и анализа данных)
4. Использование их при принятии решений

Основой ГИС являются персональные компьютеры. Наиболее важное требование предъявляются оперативной памяти. Так например карты вводятся либо в векторной форме – с помощью дигитайзера или цифрователя, либо в растровом формате – сканером, который читает изображения автоматически. Далее полученные изображения разделят на слои с помощью специальных программ – векторизаторов.

Дигедайзер представляет собой планшет внутри, которого проходит специальным методом сетка. На этот планшет накладывается карта и выполняется «отслеживание» курсором элементов карты и фиксации координат путем написания кнопки специального ручного прибора. Процесс достаточно длительный и в среднем составляет от 10 до 20 часов.

Ввод информации с карты при растровом способе (сканирование того же листа карты происходит за минуты). Ввод и редактирование атрибутивной информации (таблицы, тексты) производится с помощью клавиатуры и мышки. В настоящее время в большинстве случаев для хранения и ввода информации используются компактные лазерные диски. Вывод информации, как правило, производится на принтере. Существенным элементом современного ГИС является использование связей с другим компьютером, то есть использование системы связей.

Представление географических данных ГИС.

ГИС содержит 2 основных типа данных: о месте положении и о свойствах географических объектов. Местоположение характеризует пространственные особенности географических объектов на земной поверхности, а свойства, описывающие качественные особенности.

Точка ГИС определяется одной координатной парой, а именно x и y прямоугольных или географических координат, у линии есть длина, но несущественные значения ее ширины на карте. Для местности определяемая модель дает изображение отдельных объектов в виде определенных символов. Например, для леса и озера – это полигон, для реки и дороги – это линия, для колодца - точка и какой-либо символ. Обычно полигоны состоят из точек соединенных прямыми линиями и дают представление о реальной действительности. Точки, линии, символы и отдельные полигоны в ГИС представляют собой простые объекты, а их сочетание – сложные. Кодирование данных карты ЭВМ осуществляется следующим образом. Площадные объекты (полигоны) представляют в виде колец, которые включают линейные сегменты, закрепленные на концах координат. Рядом лежащие площади (примыкающие друг к другу) их соприкасающиеся цепи кодируются дважды, для одного кольца и для другого. При этом не всегда удается избежать ошибок и требуется редактировать вводимые данные.

Звено – это последствие отрезков, линий. Цепь – это направление последовательных непересекающихся отрезков с узлами на каждом конце. При оцифрировании обязательно выполняют ввод координат цепи, присваивается правый или левый индикатор. Узел – пульмерный объект, который является топологическим соединением. Топология – область математики, обеспечивающая полное совместное представление географических данных. Фиксация объектов как узлов, цепочек и колец и их взаимосвязей или определенных узлов, которые связывают кольца.

Для представления данных ГИС используют две основные технологии:

-векторная

-растровая

Соответственно говорят о векторном и растровом ГИС. Векторный ГИС технологически использует серию точек имеющих координаты, которые при соединении прямыми линиями дают графический образ объекта. Данные о месте положения объекта могут быть дополнены информацией о свойствах объекта, которые хранится в специальных базах данных. Так, например, векторная карта (слой) озер может быть соединена со слоями рек, береговой зоны морей и сопряжения со сведениями о названии этих объектов, ширине рек и тому подобное.

Растровая технология представляет данные о пространственном расположении объекта в виде совокупности ячеек. Каждая ячейка содержит информацию о свойствах объекта данной точки. В базе данных она отличается определенной цифрой. Например, черный цвет обозначает озеро, кодируется в базе данных цифрой 3, лес – 2, луг – 1, пашня – 0. Чем меньше растровая сетка, тем точнее передается объект. Иногда для выявления характерных особенностей (выявления загрязнения и тому подобное) подбирается соответствующие контрастные цвета. Можно использовать и градации серого цвета.

Отличие  ГИС от других систем.

Как в России, так и за рубежом существуют сотни программ, которые в той или иной степени можно отнести к геоинформационным. К основным функциям полноценного ГИС относится: проведение пространственного анализа синтеза данных, моделирование ,подготовка отчетных материалов для принятия решении и прогноза.

На основании оценки основных функциональных возможностях ГИС разработана соответствующая классификация программного обеспечения. При этом следует подчеркнуть, что наиболее полным классом программного обеспечения является профессиональная программа – инструмент ГИС, mapgrafik, intergrafik  и ряд других.

Особый класс составляют справочные картографические системы, которые дают возможность хранить, просматривать (визуализировать) картографическую информацию, отвечать на запросы. Однако у этих программ имеются серьезные ограничения по пополнению баз данных новой информацией. Особо выделяется программное обеспечение по обработки спутниковых и аэрофотоданных пространственного моделирования и дектиризации растровых изображений.

Послойное представление графических данных в ГИС.

ГИС изображает отдельные компоненты географической оболочки и системы в целом.

Модель местности – карта может быть представлена в виде отдельных составляющих и имеет структуру «послойного (многослойного) пирога». ГИС становится действенным инструментом картографического анализа и синтеза, поскольку в ней имеется возможность положения слоев друг на друге, их разнообразие сочетаний, изученных взаимосвязей. Разделение на слои – крайне важная операция при создании новых климатических карт, атласов и тому подобного.

Важным понятием в геоинформатике является послойной представление или принцип оверлеев. Послойное представление объектов имеет аналогии с полиэлементным разделением содержания карт. При имеющейся карте с указанием исследуемых объектов создаются информационные источники и слои, топографические карты послойно. Например, по отдельности накладываются имеющиеся слои ре, озер, границ водосборов, береговых зон морей, что представляет собой водные системы. Эту основу дополняют новым слоем характеризующим, например, качество воды.

При растровом способе водоинформация получает один общий слой. В связи с этим при создании тематических карт возникает проблема разделения на слои. В настоящее время эта операция может выполняться как «в ручную» так и автоматически с помощью специальных  компьютерных программ – векторизаторов. Процесс называется векторизация.

Достаточно широко используется технология создания карт по растровой подложке. При работе с растровыми изображениями обычно имеют дело с изображением одной и той же территории в разных спектральных каналах. То есть один и тот же снимок может быть получен в ИК, синей и зеленой области спектора. В этом случае анализ трех отдельных изображений, которые представляют в виде ячеек (растров). Для решения практических задач, например, определения поражения лесов выбросами предприятий совмещают, накладывают друг на друга космические снимки в разных спектральных диапазонах.  В результате – новое изображение, которое позволяет выявить ареалы неоднородности листвы или хвои деревьев. При этом выполняются определенные математические операции над изображением. Таким же путем могут быть получены зоны загрязнения водных объектов на больших территориях.

Банки и базы данных и систем управления базами данных.

Под данным в автоматизировано системе ГИС понимают информацию, представленную в форме удобной для ввода, хранения, обработки и анализа.

База данных (БД) есть совокупность данных организованных по определенным правилам.

Банк данных (БнД) – автоматизированная информационная система централизованного хранения и коллективного использования данных. В состав БнД входит одна или несколько БД, справочники, словари, библиотеки запросов и прикладных программ, а также системы управления БЗ (СУБД).

Из многих принципов организации БнД основными является интеграция БД и централизованное  управление ими.

Основными функциями БнД является:

1.Сбор, хранение

2.Необходимые изменения и дополнения, то есть обновление

3.Поиск и обор по запросам

4.Обработка данных и представление (вывод результата в определенной форме).

БнД состоит из записей, а записи делятся на поля. Запись является наименьшей единицей между оперативной и внешней памятью. А поле – наименьшей единицей обмена обработки данных. Поле – место, в котором хранится один вид информации. Запись создается объединением нескольких полей. Она напоминает карточку в картотеке и содержит всю информацию об одном элементе. Записи должны быть расположены в полном порядке. БД напоминают картотеку заполненными карточками, например с адресами. Карточка содержит один адрес, а каждая запись в БД дает информацию о единичном объекте. Организация БД отличается от организации файла тем, что:

-описание полей записи хранится вместе с данными

-для повышения эффективности работы с БД используют специальные поисковые структуры СУБД.

СУБД – это совокупность программ и языковых средств предназначенных для создания,  введения и использования данных. Фактически это пакет прикладных программ расширяющие возможности операционной системы и обработки данных. Являясь средством доступа в БД, СУБД не выполняет ни каких прикладных расчетов, они производятся прикладными программами. При работе с ГИС систем возможно три подхода:

1.Потребитель передает специалисту в область ГИС задачу, дальнейшая работа без участия потребителя.

2.Решение задачи осуществляется при участии заказчика, специалиста и эксперта ГИС.

3.Пользователь самостоятельно выполняет работу.

 Для реализации в ГИС имеется специальное меню – перечень команд, которые вызываются на дисплей компьютера, а также при помощи команды HELP. Запись команд выполняется обычными языковыми средствами. Для информационной системы характерны два способа представления данных: графический и табличный.

В настоящее время используется три основные логические модели данных:

-иерархическая

-сетевая

-реляционная

Иерархические БД основаны на использовании граф, в операционной ЭМХ.doc системе используются именно этот принцип.

Сетевая по сравнению с иерархической добавляет дополнительные связи. В настоящее время обе эти модели достаточно редко используются в ГИС системах. От всех ограничений на связь данных, организационного хранения свободны лишь реляционные БД. Пользователь ГИС имеет дело обычно с простыми табличными данными БД, должны носить тематический характер. Следует определить, что какая-то информация является основной, а какая-то дополнительной. Весьма сложно в рамках одной базы равнозначно представить воды, почва, растительность и прочее. Такая база будет работать менее эффективно чем специализированная. Особо следует подчеркнуть необходимость использовать подсистемы, включающие в себя новые переменные. Для чего в СУБД используют специализированные языки программирования.

Системы управления БД в ГИС:

-табличные данные

-графические данные

-данные дистанционных съемок

-статистические графики

-карты, схемы

-отсчеты тексты

Поставленная цель должна определить структуру БД и требование к системе сбора информации об окружающей среде. Реляционные БД относительно просты и содержат перечень переменных и связанные с ними дескрипторов – описателей, раскрывающих их содержание. Несколько реляционных БД могут быть объединены в одну систему.

Сохранение и кодирование географических данных.

В базе данных созданы пространственные описательные географические сведения. Каждый объект, по световой карте, представленный в векторном ГИС может быть описан не ограниченным числом атрибутивных (описательных) данных, содержащих в частности имя, тип, длину, количество, форму представления и тому подобное.

 Связь между пространственными и описательными БД обеспечивают в ГИС топологическими связями. Топология – это фиксация географических объектов как узлов, цепочек и колец и их взаимосвязей, то есть определенные координаты узлов связывающих цепи и тех цепей, которые связывают кольца. Кодирование информации в виде ячеек (растров) позволяет избежать ряд сложных проблем в оцифровании компонентов. Однозначная связь места положения объекта с его атрибутивными данными называется геореляционная система. Это структура позволяет внести на карту лишь те объекты, которые обладают заданными признаками. Каждый элемент, находящийся в базе должен быть по всему множеству признаков идентифицирован однозначно. БД открытые к новой информации и способные изменять свою структуру называется интерактивными. При этом в базе выполняются классы объектов (имена), классы отношений, пространство признаков описывающий объект.

Хранение астровых данных обеспечивается в иерархической базе данных. Для отображения разнообразных особенностей природной среды ГИС строится на принципах сопряженной картографической, графической информации и обязательно БД. Эти разнообразные сведения должны быть записаны в определенном формате в памяти ЭВМ. Их знания необходимы в связи с выбором точности при занесении информации в БД, обменном данными с другими ГИС. Таким образом, формат – это способ представления данных, он характеризуется определенным порядком в записи, числом строк, символов и так далее.