Введение в геоинформационные системы для начинающих: различия между версиями
Строка 82: | Строка 82: | ||
*GeoTIFF - | *GeoTIFF - | ||
==Основные источники | ==Основные источники открытых геоданных== | ||
На территорию России открытые геоданные можно найти в следующих источниках | |||
OpenStreetMap | |||
GIS-Lab | |||
Региональные порталы данных | |||
==Основные инструменты== | ==Основные инструменты== |
Версия от 21:11, 17 октября 2013
Теория
ГИС - это технология. Как и с любой другой технологией, перед тем как вы получите возможность разговаривать со специалистами и быть понятыми (если вы конечно хотите быть понятыми быстро, а не через полчаса сбивчивых объяснений и выуживания из вас информации), необходимо усвоить некоторые общие понятия.
На самом деле, все особенности ГИС не являются:
- Уникальными именно для ГИС. Вы можете встретить элементы этой технологии во многих других, смежных областях. Например, мы имеем дело с пространственными системами координат и в области САПР.
- Строгими. По большому счету, в ГИС есть только одно жесткое общее правило: ГИС - про пространственные данные (хотя это не означает, что вы не сможете использовать ГИС как графический редактор или редактор, скажем, таблиц). Все остальные особенности изложенные ниже являются наиболее часто встречаемыми, на самом деле из них существует масса исключений, многие ГИС развиваются по своему, в чем то необычному пути. Поэтому к любому, кажущемуся категоричным заявлению ниже стоит мысленно добавлять "... как правило ...".
ГИС = Геометрия + Атрибутика
Объекты, с которыми имеем дело в ГИС объединяют в себе две сущности: геометрию и атрибутивную информацию (атрибутику). Объект "дорога" например это:
- геометрический примитив: совокупность поворотных точек каждая из которых имеет координаты и соединенных друг с другом в определенном порядке
- атрибутивное описание: совокупность пар ключ=значение.
Эта особенность ГИС поначалу обособила ГИС от параллельно развивавшихся баз данных и САПР. Сейчас границы технологии сильно размылись, у нас есть базы данных способные хранить геоданные и САПР имеющие представление о том, где в географическом пространстве находятся объекты, с которыми мы в них работаем.
Данные и метаданные
Данные в ГИС - это геометрические примитивы и атрибутика.
Метаданные - информация о данных, описывающая их особенности. Например, про отдельный набор мы хотели бы знать:
- кто, как и когда создал этот набор
- как правильно его цитировать при использовании
- какая лицензия у данных
- каков масштаб данных
- многое многое другое.
Существует огромное количество специальных форматов и спецификаций для описания геоданных: американский FGDC, европейские ISO19115/ISO19139 и INSPIRE, наконец наш ГОСТ Р 52573-2006.
Совет: Вам не обязательно заполнять огромное количество характеристик ваших данных, но обязательно сопровождайте свои данные небольшим описанием, содержащим ответы на основные вопросы.
Объекты и слои
Другая заметная особенность ГИС - послойная организация данных. Разделение на слои позволяет легче управлять данными, улучшает "читаемость", но, пожалуй самое важное, разделение делает удобной визуализацию данных, позволяя временно отключать ненужные данные и включать нужные. Слои могут быть как виртуальными и представлять собой просто выборки из общей базы данных определенными запросами, так и физически разделенными в разные базы данных.
Данные могут делиться на слои по двум признакам:
- по типу геометрии - многие форматы геоданных просто не позволят вам хранить вместе точки и полигоны, заставляя вас создавать и работать с ними в разных слоях.
- семантически - по типу объектов. Понятно, что реки не стоит хранить в одном слое с дорогами, а границы субъектов федерации в одном слое со зданиями. А вот делить ли по разным слоям реки разных типов или границы административно-территориального деления по границам разного уровня - вопрос сложный и зависит от задачи.
Деление данных на слои автоматически создает некоторые сложности:
- необходимо следить за порядком слоёв при визуализации. Полигональные слои могут "закрыть" точечные или линейные, лежащие под ними.
- объектам в разных слоях сложнее обеспечить необходимые пространственные отношения друг с другом.
- легко попасть ситуацию дублирования одних и тех же объектов.
Структуры данных
Существует несколько типов структур геоданных. Наверняка вам придется столкнуться с векторной и растровой.
Векторная структура:
- Элемент структуры: узел и ребро
- Может находиться: где угодно
- Хорошо подходит для описания и хранения дискретных объектов
- Примеры: местоположения отдельных объектов, дорожная сеть
Растровая структура:
- Элемент структуры: пиксел
- Может находиться: только в ячейках регулярной прямоугольной сети
- Хорошо подходит для описания и хранения непрерывных значений
- Примеры: космоснимки, отсканированные и географически привязанные различные картографически материалы, до этого бывшие бумажными.
Следует внимательно отнестись к выбору структуры данных. Ошибка может привести к неоправданному усложнению процессов редактирования данных, увеличению размера занимаемого на диске, перевод данных из одной структуры в другую может оказаться неожиданно сложным и трудоемким. Процесс перевода информации из растровой структуры в векторную называется векторизацией, обратно - растеризацией.
Выбор структуры данных целиком зависит от задачи. Картографическая основа создаваемая с нуля всегда векторная, так как каждый ее объект - дискретен, но для массового распространения ее часто растеризуют. Высота над уровнем моря является непрерывным признаком и эти данные обычно имеют растровую структуру, но если вам нужно показать только несколько изогипс (линий равных значений высоты) или вершин, то использовать для этого растр - нецелесообразно.
Разумеется, в ГИС часто объединяют слои имеющие разные структуры для их совместной визуализации и анализа.
Координаты
Системы координат
Проекции
Форматы
Форматов геоданных - великое множество. Одна из крупнейших библиотек, позволяющих переводить данные из формата в формат, GDAL/OGR поддерживает 200 различных форматов векторных и растровых геоданных.
Однако, для большинства задач достаточно познакомиться с несколькими, самыми распространенными и универсальными. Вам наверняка придется столкнуться со следующими форматами геоданных.
Векторные:
- ESRI Shape -
- CSV -
- MIF/MID/TAB -
Растровые:
- GeoTIFF -
Основные источники открытых геоданных
На территорию России открытые геоданные можно найти в следующих источниках
OpenStreetMap
GIS-Lab
Региональные порталы данных
Основные инструменты
Что нужно делать, чтобы научиться эффективно работать с геоданными
Социализируйтесь
Вопросы для самопроверки
- Какую форму представления лучше всего использовать для данных о рельефе?
- Растровую
- Векторную
- Зависит от задачи
- У вас географический объект и пара координат: 37, 55, какую систему координат для этого объекта нужно пробовать первой:
- Прямоугольная (спроецированная)
- Локальная
- Географическая
- Недостаточно данных чтобы ответить на вопрос
- Вы скачали с сайта набор данных и в его описании вы прочитали, что он находится в известной, несекретной системе координат, этого достаточно, чтобы уверенно сказать "я смогу наложить эти данные на свои":
- Да
- Нет, на заборе тоже написано.
- Вам прислали набор геоданных, вы задумчиво смотрите на файлы и не видите среди них никаких метаданных, какие первые два вопроса вы зададите тем, кто вам их прислал?
- ____________________________________________________
- ____________________________________________________
- Вы разрабатываете мобильное приложение для пациентов, подключились к API Яндекс.карт и извлекли координаты всех психиатрических больниц г. Москвы. В своём приложении вы наложили их на карту OpenStreetMap потому что она красивее. Когда вы рассказали про своё приложение знакомому участнику OpenStreetMap у него стали волосы дыбом. Что вы сделали не так?
- __________________________________________________
- OpenStreetMap это ГИС?
- Да
- Нет
- Ни в коем случае!