برامج نظم المعلومات الجغرافية. برامج وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية: برنامج تعليمي تطبيقي لنظم المعلومات الجغرافية

وزارة التعليم العام والمهني الاتحاد الروسيجامعة ولاية كراسنويارسك قسم الأبحاث في معهد الفيزياء الحيوية للنمذجة الحاسوبية SB RAS مركز كراسنويارسك المشترك بين الجامعات لتكنولوجيا المعلومات في التعليم البيئي S.S. زاماي، أو.إي. دليل تدريب برنامج Yakubailik وتكنولوجيا أنظمة المعلومات الجغرافية كراسنويارسك 1998 UDC BBK S.S. زاماي، أو.إي. يعقوبيليك. البرمجيات والتكنولوجيا الجغرافية نظم المعلومات: كتاب مدرسي. بدل / كراسنويارسك. ولاية جامعة. كراسنويارسك، 1998. 110 ص. درس تعليميمخصص لبرامج وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية (GIS). يتم النظر في مجالات تطبيق نظم المعلومات الجغرافية وقضاياها. الاستخدام العمليلحل المشاكل التطبيقية المختلفة. تحدد مراجعة تقنيات إدخال ومعالجة المعلومات المكانية المبادئ والمتطلبات العامة لمجموعات بيانات برامج نظم المعلومات الجغرافية وتحليل تنسيقات التبادل المشتركة للبيانات المكانية. يتم تقديم تقييم لنظم المعلومات الجغرافية للمستخدم النهائي وأدوات تطوير البرمجيات. باستخدام مثال مكتبة فئة GeoConstructor™، تم تحديد المشكلات الرئيسية التي تنشأ عند إنشاء تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية. وينظر في طرق بناء نظم المعلومات الجغرافية متعددة المستخدمين. تم إعداد الكتاب المدرسي كجزء من العمل على برنامج الهدف الفيدرالي "التكامل" رقم 162 وتم اختباره في الفصول الدراسية مع الطلاب كجزء من أنشطة مركز نظم المعلومات الجغرافية المشترك بين الجامعات، بدعم من مشروع البرنامج المستهدف الفيدرالي "التكامل" رقم 162. 68. الشكل. 21، علامة التبويب. 1، مريلة. 20 عنوانا المراجعون: دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية، البروفيسور أ.ن. جوربان، رئيس مختبر. معهد النمذجة الحاسوبية SB RAS؛ دكتوراه، أستاذ ج.م. روداكوفا، رئيس قسم تقنيات المعلومات محرر SibSTU O.F. مصحح ألكساندروفا تي.إي. بيستريجينا © S.S. زاماي، 1998 ISBN O.E. Yakubailik, 1998 2 المحتويات مقدمة 6 1. أول عملية استحواذ باستخدام نظم المعلومات الجغرافية 8 1.1. ما هي نظم المعلومات الجغرافية؟ 8 1.2. مجالات تطبيق نظم المعلومات الجغرافية 10 الإدارات المحلية 10 المرافق 10 حماية البيئة 11 الرعاية الصحية 12 النقل 13 تجارة التجزئة 13 الخدمات المالية 14 1.3. كيف يتم ذلك... 141.4. اتجاهات برمجيات نظم المعلومات الجغرافية 16 1.5. ما هو 17 1.6. كيف يتم هيكلتها؟ 18 2. مصادر البيانات الأولية وأنواعها 19 2.1. الخرائط الجغرافية العامة 20 2.2. خرائط الطبيعة 21 2.3. الخرائط السكانية 23 2.4. الخرائط الاقتصادية 24 2.5. خرائط العلوم وتدريب الموظفين والخدمات العامة 26 2.6. الخرائط السياسية والإدارية والتاريخية والأطالس الشاملة 27 2.7. مواد الاستشعار عن بعد 28 3 3. تقنيات إدخال ومعالجة المعلومات المكانية 29 3.1. جمع وتنظيم البيانات 29 3.2. إعداد البيانات وتحويلها 31 3.3. معالجة وتحليل البيانات أثناء تشغيل نظم المعلومات الجغرافية 35 3.4. وصف تنسيقات تبادل نظم المعلومات الجغرافية 38 VEC (GIS IDRISI) 38 MOSS (تراكب الخرائط والنظام الإحصائي) 38 GEN (ARC/INFO GENERATE FORMAT - GIS ARCI/NFO) 40 MIF (MapInfo Interchange Format - GIS MAPINFO) 41 4. حل المشكلات في المستخدم النهائي لنظم المعلومات الجغرافية 45 4.1. تصنيف برامج نظم المعلومات الجغرافية 45 4.2. تقييم أدوات نظم المعلومات الجغرافية 47 دعم نماذج البيانات المكانية 47 وظائف التحليل المكاني 48 أدوات إدخال / إخراج المعلومات المكانية 51 أدوات تحويل التنسيق 51 5. أدوات تطوير تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية: GEOCONSTRUCTOR™ 52 5.1. GeoConstructor™ كأداة لإنشاء تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية 53 5.2. تنفيذ GeoConstructor في بيئة التطوير 54 5.3. إنشاء التراكيب الخرائطية 57 5.4. إدارة مجموعة من الطبقات وصورة الخريطة 59 5.5. العمل مع الكائنات: التنقل والبحث والاختيار 62 5.6. ربط قواعد البيانات الخارجية 65 5.7. رسم الخرائط المواضيعية 66 5.8. معالجة الأخطاء والتحكم بالماوس 67 4 5.9. فئة gisMap 69 6. مراجعة بعض نظم المعلومات الجغرافية 70 6.1. منتجات برامج ESRI 70 وحدات تمديد نظام ARC/INFO 74 6.2. GeoGraph/GeoDraw لنظام التشغيل Windows 78 GeoGraph لنظام التشغيل Windows 78 GeoDraw لنظام التشغيل Windows 81 6.3. برنامج بانوراما 83 الغرض من البرنامج 83 هيكل البرنامج 85 قدرات البرنامج 86 خريطة المتجهات 88 7. طرق بناء أنظمة المعلومات الجغرافية متعددة المستخدمين 92 7. 1. نظم المعلومات الجغرافية المحلية 95 7.2. يشارك العديد من المستخدمين مجموعة واحدة من الملفات مع المعلومات الجغرافية 96 7.3. نظم المعلومات الجغرافية مع عدد كبير من المستخدمين 97 7.4. تقنيات الإنترنت/الإنترانت 99 الخلاصة 105 أسئلة الاختبار 107 الأدبيات 108 5 مقدمة يقدم هذا البرنامج التعليمي نظرة عامة على برامج وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية (GIS). يتم النظر في مجالات تطبيق نظم المعلومات الجغرافية وقضايا استخدامها العملي لحل المشاكل التطبيقية المختلفة. تقدم مراجعة تقنيات إدخال ومعالجة المعلومات المكانية المبادئ والمتطلبات العامة لمجموعات البيانات المستخدمة في برامج نظم المعلومات الجغرافية. ويولى اهتمام خاص لتبادل صيغ البيانات المكانية، أوصاف مفصلةمما سيسمح لك باستخدام هذا المنشور ككتاب مرجعي. يناقش القسم الخاص بنظم المعلومات الجغرافية للمستخدم النهائي الفئات الرئيسية لهذا البرنامج ويقيم الأدوات. يتم النظر بالتفصيل في طرق إنشاء تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية - باستخدام مثال مكتبة أدوات GeoConstructor™ (التي طورها المعهد الجغرافي المركزي التابع لمعهد الجغرافيا التابع لأكاديمية العلوم الروسية)، بالإضافة إلى قضايا دمج نظم المعلومات الجغرافية مع أنظمة قواعد البيانات. يستخدم المؤلفون التقنيات الموضحة في الدليل في أنشطة المشروع لفرق الطلاب التي تهدف إلى إنشاء نماذج لأنظمة المعلومات كثيفة المعرفة لحل المشكلات ذات التوجه الإقليمي. يتم تنظيم النشاط في إطار المركز المشترك بين الجامعات لتكنولوجيا المعلومات في التعليم البيئي، وتستخدم نتائجه في تنفيذ البرامج الإقليمية ومشاريع المعلوماتية. تم توفير البرنامج بمساعدة جمعية نظم المعلومات الجغرافية في روسيا من قبل الشركات TsGI IG RAS (GeoDraw/GeGraph)، وGeoSpectrum International (Panorama)، وEpsylon Technologies (Baikonur). تم إنشاء المركز المشترك بين الجامعات لتكنولوجيا المعلومات من قبل العديد من الجامعات في كراسنويارسك: الجامعة الحكومية (KSU)، الجامعة التقنية (KSTU)، الجامعة التكنولوجية (الجامعة التقنية الحكومية السيبيرية)، الجامعة التربوية (KSPU). يتم دعم أنشطته ماليًا من قبل صناديق البيئة الإقليمية والمدينة في كراسنويارسك، وهي منحة من تكامل برنامج الهدف الفيدرالي رقم 68. يقع المركز في معهد النمذجة الحسابية التابع لـ SB RAS في أكاديمجورودوك. كانت المواد المصدرية لهذا الدليل عبارة عن مقالات وملخصات من عدد من المؤتمرات التي نظمتها جمعية نظم المعلومات الجغرافية في روسيا، والنشرات الصحفية والمواد الرسمية من الشركات المصنعة والموردة لبرامج نظم المعلومات الجغرافية، بالإضافة إلى عدد كبير من المقالات الصحفية والدراسات. ونعرب عن خالص امتناننا لجميع مؤلفي المواد المذكورة. يمكن التواصل مع المؤلفين عبر البريد الإلكتروني – [البريد الإلكتروني محمي]. 7 1. التعارف الأول مع نظم المعلومات الجغرافية "قبل عشر سنوات، عندما كان كل شيء قد بدأ للتو، بدا: هنا على شاشة الشاشة نرى الخرائط ويمكننا وضع رموز مختلفة، على سبيل المثال، محتوى المواد الضارة. اتضح أنها مرئية للغاية و صورة بسيطة ، وجميع "المشاهدين"، من السياسة العامة إلى حكومة البلدية، وحتى العلماء، كانوا يشعرون بسعادة غامرة وهم ينظرون إلى محتويات الشاشة. ولكن كل شيء له حدوده، والآن هناك بالفعل تشبع بمثل هذه الأشياء. من مواد جمعية نظم المعلومات الجغرافية. 1.1. ما هي نظم المعلومات الجغرافية؟ يعتمد التفسير الدلالي والموضوعي لمصطلح نظم المعلومات الجغرافية، أو GIS، بشدة على المصالح المهنية للشخص الذي يقدم التعريف. إذا استمعت إلى بعض الأشخاص، فقد تعتقد أن الطريقة الوحيدة لحل مشاكل مؤسستك، وكذلك مشاكل العالم، هي بمساعدة نظم المعلومات الجغرافية. بالطبع، تنطبق نظم المعلومات الجغرافية على عدد كبير جدًا من التطبيقات في مختلف المجالات، وبمساعدتها يمكن حل العديد من المشكلات بشكل أسرع وأكثر كفاءة. ولكن يجب أن تتذكر دائمًا أن نظم المعلومات الجغرافية ليست سوى مجموعة من الأدوات الممتازة، التي يستخدمها المتخصصون بطرق مختلفة لحلها. ولذلك، من المهم أن نفهم كيف يمكنك زيادة كفاءة المنظمة باستخدام نظم المعلومات الجغرافية. من الصعب جدًا تعريف نظم المعلومات الجغرافية على وجه التحديد لأنه يمكن عرضها على مستويات متعددة عند تشغيلها وسوف تعني أشياء مختلفة لتطبيقات مختلفة. بالنسبة للبعض، تعد نظم المعلومات الجغرافية مجموعة من الأدوات البرمجية المستخدمة لإدخال المعلومات الجغرافية وتخزينها ومعالجتها وتحليلها وعرضها (الشكل 1). هذا تعريف تقني يعكس تاريخ تطور نظم المعلومات الجغرافية كمزيج من أدوات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) مع رسم الخرائط الرقمية وبرامج قواعد البيانات (DBMS). بالنسبة للآخرين، قد تكون نظم المعلومات الجغرافية طريقة للتفكير، وطريقة لاتخاذ القرارات في مؤسسة حيث ترتبط جميع المعلومات بالفضاء ويتم تخزينها مركزيًا. هذا هو أكثر من تعريف استراتيجي. من المهم أن تفهم أن نظم المعلومات الجغرافية قد لا تكون الحل لمشاكلك وستتطلب بعض التفكير لإكمال المهام بنجاح. نظم المعلومات الجغرافية هي نظام يتكون من ثلاثة مكونات، كل منها ضروري للنجاح: البيانات المكانية، وأدوات الأجهزة والبرامج، والمشكلة كهدف للحل. علاوة على ذلك، فإن المشكلة هي العنصر الرئيسي الذي يجبر الشخص على اختيار طرق النقل. 1. خريطة كراسنويارسك في برنامج GeoGraph لنظام التشغيل Windows. تم إنشاؤه في مركز تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية، معهد علوم الكمبيوتر SB RAS 9، وتخزين البيانات، وتحليل البيانات، وأدوات البرمجيات، والتقنيات اللازمة لإنشاء نظام معلومات موجه نحو الموضوع أو آخر. 1.2. مجالات تطبيق نظم المعلومات الجغرافية الإدارات المحلية تعد مهام الإدارة البلدية من أكبر مجالات تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية. في أي مجال من مجالات نشاط الإدارة المحلية (مسح الأراضي، إدارة استخدام الأراضي، استبدال السجلات الورقية الموجودة، إدارة الموارد، محاسبة الممتلكات (العقارات) والطرق السريعة) يتم تطبيق نظم المعلومات الجغرافية. ويمكن استخدامها أيضًا في مراكز القيادة بمراكز المراقبة وفي المستجيبين الأوائل. تعد نظم المعلومات الجغرافية مكونًا أساسيًا (مفيدًا وتكنولوجيًا وبرمجيًا) لأي نظام معلومات إداري بلدي أو إقليمي. المرافق تستخدم مؤسسات المرافق نظم المعلومات الجغرافية بشكل أكثر نشاطًا لبناء قاعدة بيانات للأصول (خطوط الأنابيب والكابلات والمضخات ومحطات التوزيع وما إلى ذلك) والتي تعد جزءًا أساسيًا من استراتيجية تكنولوجيا المعلومات الخاصة بها. عادة، يهيمن نظام المعلومات الجغرافية على هذا القطاع، والذي يوفر نمذجة لسلوك الشبكة استجابة للانحرافات المختلفة عن القاعدة. تُستخدم أنظمة الأتمتة لرسم خرائط الأصول الثابتة وإدارتها على نطاق واسع لدعم "التخطيط الخارجي" في المؤسسة: مد الكابلات، ووضع الصمامات، ولوحات الخدمة، وما إلى ذلك (الشكل 2). 10

تنقسم برامج نظم المعلومات الجغرافية إلى خمس فئات رئيسية مستخدمة. أول فئة من البرامج الأكثر اكتمالا من الناحية الوظيفية هي نظم المعلومات الجغرافية الآلية. يمكن تصميمها لمجموعة واسعة من المهام: لتنظيم إدخال المعلومات (سواء رسم الخرائط أو السمات)، وتخزينها (بما في ذلك عمل الشبكة الموزع والدعم)، ومعالجة طلبات المعلومات المعقدة، وحل المسائل المكانية المهام التحليلية(الممرات والبيئات ومهام الشبكة وما إلى ذلك)، وإنشاء الخرائط والرسوم البيانية المشتقة (عمليات التراكب)، وأخيرًا، التحضير لإخراج المخططات الأصلية لمنتجات رسم الخرائط والتخطيط على الوسائط الصلبة. كقاعدة عامة، يدعم نظام المعلومات الجغرافية الآلي العمل مع كل من الصور النقطية والمتجهة، أو يحتوي على قاعدة بيانات مدمجة للأساس الرقمي ومعلومات السمات، أو يدعم إحدى قواعد البيانات الشائعة لتخزين معلومات السمات: Paradox، وAccess، وOracle، وما إلى ذلك. تحتوي المنتجات المطورة على أنظمة وقت تشغيل تسمح لك بتحسين الوظائف الضرورية لمهمة محددة وتقليل تكلفة النسخ المتماثل لأنظمة المساعدة التي تم إنشاؤها بمساعدتها. الفئة الثانية المهمة هي ما يسمى بعارضي نظم المعلومات الجغرافية، أي منتجات البرمجيات التي توفر استخدام قواعد البيانات التي تم إنشاؤها باستخدام نظم المعلومات الجغرافية الآلية. كقاعدة عامة، يوفر عارضو نظم المعلومات الجغرافية للمستخدم (إن وجد) خيارات محدودة للغاية لتجديد قواعد البيانات. يشتمل جميع عارضي نظم المعلومات الجغرافية على أدوات للاستعلام عن قواعد البيانات التي تقوم بعمليات تحديد المواقع وتكبير الصور الخرائطية. بطبيعة الحال، يعد المشاهدون دائما جزءا لا يتجزأ من المشاريع المتوسطة والكبيرة، مما يسمح لك بتوفير تكاليف إنشاء بعض الوظائف التي لا تتمتع بحقوق تجديد قاعدة البيانات. الفئة الثالثة هي أنظمة رسم الخرائط المرجعية (RSS). أنها تجمع بين التخزين وأكثر من ذلك الأنواع الممكنةتحتوي تصورات المعلومات الموزعة مكانيًا على آليات استعلام لمعلومات رسم الخرائط والسمات، ولكنها في الوقت نفسه تحد بشكل كبير من قدرة المستخدم على استكمال قواعد البيانات المضمنة. يعد تحديثها (تحديثها) دوريًا ويتم إجراؤه عادةً بواسطة مورد SCS مقابل رسوم إضافية. الفئة الرابعة من البرامج هي أدوات النمذجة المكانية. وتتمثل مهمتهم في نمذجة التوزيع المكاني لمختلف المعالم (الإغاثة، ومناطق التلوث البيئي، ومناطق الفيضانات أثناء بناء السدود، وغيرها). إنهم يعتمدون على أدوات للعمل مع بيانات المصفوفة ومجهزون بأدوات تصور متقدمة. من المعتاد أن يكون لديك أدوات تتيح لك إجراء مجموعة واسعة من العمليات الحسابية على البيانات المكانية (الجمع والضرب وحساب المشتقات وغيرها من العمليات).

الصف الخامس الذي يستحق التركيز عليه هو وسائل خاصةمعالجة وفك تشفير بيانات السبر الأرضي. ويشمل ذلك حزم معالجة الصور المجهزة، حسب السعر، بأدوات رياضية مختلفة تسمح بإجراء عمليات باستخدام الصور الممسوحة ضوئيًا أو المسجلة رقميًا لسطح الأرض. هذه مجموعة واسعة إلى حد ما من العمليات، بدءًا من جميع أنواع التصحيحات (البصرية والهندسية) مروراً بالإسناد الجغرافي للصور وحتى معالجة أزواج الاستريو مع إخراج النتيجة في شكل مخطط سطحي محدث. بالإضافة إلى الفئات المذكورة، هناك أيضًا العديد من الأدوات البرمجية التي تعالج المعلومات المكانية. هذه هي منتجات مثل أدوات معالجة الرصدات الجيوديسية الميدانية (الحزم التي توفر التفاعل مع أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وأجهزة قياس سرعة الدوران الإلكترونية، والمستويات وغيرها من المعدات الجيوديسية الآلية)، وأدوات الملاحة والبرامج لحل مشاكل الموضوعات الأكثر ضيقًا (البحث، والبيئة، والجيولوجيا المائية، وما إلى ذلك). . ). وبطبيعة الحال، من الممكن وجود مبادئ أخرى لتصنيف البرامج: حسب مجال التطبيق، حسب التكلفة، ودعم نوع معين (أو أنواع) أنظمة التشغيل، من خلال منصات الحوسبة (أجهزة الكمبيوتر ومحطات عمل Unix) وما إلى ذلك. النمو السريع في عدد مستهلكي تقنيات نظم المعلومات الجغرافية بسبب اللامركزية في إنفاق أموال الميزانية وإدخال المزيد والمزيد من المجالات الموضوعية لاستخدامها. إذا كان نمو السوق الرئيسي حتى منتصف التسعينيات مرتبطًا فقط بـ مشاريع كبيرةعلى المستوى الفيدرالي، فإن الإمكانات الرئيسية اليوم تتجه نحو السوق الشامل. وهذا اتجاه عالمي: وفقًا لشركة الأبحاث Daratech (الولايات المتحدة الأمريكية)، السوق العالمية لنظم المعلومات الجغرافية حواسيب شخصيةحاليًا أسرع بـ 121.5 مرة من النمو الإجمالي لسوق حلول نظم المعلومات الجغرافية. تؤدي ضخامة السوق والمنافسة الناشئة إلى حقيقة أن المستهلكين يُعرض عليهم بشكل متزايد سلع عالية الجودة بنفس السعر أو أقل. وبالتالي، بالنسبة للموردين الرئيسيين لنظم المعلومات الجغرافية الآلية، فقد أصبح بالفعل القاعدة هي توفير أساس رسم الخرائط الرقمي للمنطقة التي يتم توزيع البضائع فيها، إلى جانب النظام. وقد أصبح تصنيف البرامج أعلاه حقيقة واقعة. قبل عامين أو ثلاثة أعوام فقط، لم يكن من الممكن تنفيذ وظائف التوجيه الآلي وأنظمة المساعدة إلا باستخدام أدوات نظم المعلومات الجغرافية المتطورة والمكلفة (Arc/Info، Intergraph). هناك اتجاه تدريجي نحو نموذجية الأنظمة، مما يسمح بتحسين التكاليف لمشروع معين. اليوم، حتى الحزم التي تخدم مرحلة تكنولوجية معينة، على سبيل المثال المتجهات، يمكن شراؤها في كل من المجموعة الكاملة والمصغرة من الوحدات ومكتبات الرموز وما إلى ذلك. دخول عدد من التطورات المحلية إلى مستوى «السوق». لا تتمتع المنتجات مثل GeoDraw / GeoGraph وSinteks / Tri وGeoCAD وEasyTrace بعدد كبير من المستخدمين فحسب، بل تتمتع أيضًا بجميع سمات تصميم السوق والدعم. يوجد في المعلوماتية الجغرافية الروسية عدد حرج معين من منشآت العمل - خمسين. بمجرد تحقيق ذلك، ليس هناك سوى طريقين أبعد: إما الصعود بشكل حاد، أو زيادة عدد المستخدمين لديك، أو مغادرة السوق بسبب عدم القدرة على تقديم الدعم والتطوير اللازم لمنتجك. ومن المثير للاهتمام أن جميع البرامج المذكورة تلبي الحد الأدنى من طيف الأسعار؛ وبعبارة أخرى، فقد وجدوا التوازن الأمثل بين السعر والضغط وظائفخصيصا للسوق الروسية.

س.س. سميرنوف(معهد البحوث الجنوبي لمصايد الأسماك البحرية وعلوم المحيطات)

عند إنشاء نظام المعلومات الجغرافية (GIS)، فإن مشكلة اختيار البرنامج أمر لا مفر منه.

منتجات البرمجيات المعروفة لشركات تطوير برمجيات نظم المعلومات الجغرافية الرائدة في العالم، بكل مزاياها، لها عيب واحد مهم - التكلفة العالية التي تصل إلى آلاف وعشرات الآلاف من الدولارات. في الوقت الحالي، تظهر المزيد والمزيد من التطورات غير المكلفة أو المجانية ولكن عالية الجودة في سوق المعلوماتية الجغرافية.

ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الاتحاد الجغرافي المكاني المفتوح (OGC, http://www.opengeospatial.org)، الذي يجمع 339 شركة ومؤسسة حكومية وعلمية. تتمثل الأهداف الرئيسية لـ OGC في تطوير المعايير المتاحة للجمهور وتنسيقات البيانات والمواصفات المستخدمة في تقنيات المعلومات الجغرافية، فضلاً عن التنفيذ الواسع النطاق لهذه التقنيات في مختلف الصناعات.

خادم قاعدة بيانات المعلومات الجغرافية
إذا تم التخطيط لنظام المعلومات الجغرافية الذي تم إنشاؤه لاستخدام ليس فقط مجموعة من الملفات (على سبيل المثال، ملفات الأشكال والصور النقطية)، ولكن أيضًا لاستخدام المعلومات المخزنة في قاعدة البيانات، فمن المرجح أنه لا يمكنك الاستغناء عن خادم قاعدة بيانات المعلومات الجغرافية (قاعدة البيانات الجغرافية ) ، والذي يمكنه أيضًا توفير التشغيل المتزامن لمجموعة من المستخدمين في وضع خادم العميل.

في هذه الحالة، يمكننا أن نوصي خادم ماي إس كيو إل (http://www.mysql.com). MySQL ليست أقل شأنا في المؤشرات الرئيسية من أنظمة إدارة قواعد البيانات المعترف بها مثل Oracle و مايكروسوفت SQL، بينما ينتمي نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هذا إلى فئة الأنظمة مفتوحة المصدر وهو مجاني للاستخدام غير التجاري، وهو ما يميزه بالطبع عن البرامج الباهظة الثمن المذكورة أعلاه. بدءًا من الإصدار 4.1، قدمت MySQL دعمًا لأنواع البيانات المكانية (الامتدادات المكانية).

خادم البرمجيات ماي إس كيو إل نظم إدارة قواعد البياناتيعمل في بيئة ويندوز، يتم التحكم في العملية باستخدام الأوامر التي يتم إدخالها من وحدة التحكم (الشكل 1). تصبح إدارة نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) أكثر ملاءمة عند استخدام البرنامج مع واجهة رسومية(الشكل 2)، والذي يمكن تنزيله مجانًا من موقع MySQL.

تتضمن خوادم قاعدة بيانات نظم المعلومات الجغرافية أيضًا نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).
PostgreSQL(http://www.postgresql.org). مثل MySQL، يدعم نظام إدارة قواعد البيانات هذا أنواع البيانات المكانية (امتداد PostGIS) وهو مجاني.

برامج نظم المعلومات الجغرافية
بالانتقال إلى النظر في البرامج الخاصة بعملاء نظم المعلومات الجغرافية الذين يتفاعلون مع أنظمة إدارة قواعد البيانات المذكورة أعلاه، يمكننا تقديم برنامجين جديدين وواعدين للغاية: إطار العرضو كوزمو، المتوفرة حاليًا للتنزيل من مواقع المطورين بالحالة "بيتا" و"الإصدار المرشح"، على التوالي. ومن المقرر أن يتم الإصدار الرسمي للنسخة الأولى من هذه البرامج خلال 2-3 أشهر القادمة. الرسوم المتحركة

إطار العرض(تم تطويره بواسطة شركة Texel، http://www.viewportimaging.com/) متعدد الوظائف برمجةللعمل مع البيانات المكانية، ودعم 37 تنسيقًا للملفات (ESRI Shape، MapInfo Vector File، ARC/INFO ASCII Grid، USGS DEM، EOSAT Fast Format، ERDAS Imagine، GIF، JPEG، TIFF، إلخ) و9 مصادر بيانات (ArcSDE، Informix Datablade، وMySQL، وPostgreSQL، وOracle Spatial، وODBC RDBMS، وخدمة خرائط الويب، وما إلى ذلك).

واجهة بسيطة ومريحة، واختيار عرض الخريطة، والقدرة على إنشاء استعلامات SQL ثم عرض نتائجها على الخريطة، والكثير من المعلمات القابلة للتغيير للكائنات الرسومية (الشفافية القابلة للتغيير، والعديد من أنواع التظليل/التعبئة، وتحديد السمك و نوع الخط، وما إلى ذلك)، والتصدير إلى تنسيقات مختلفة، كل هذا يجعل البرنامج جذابًا للغاية للاستخدام.

أرز. 3. نسخة شاشة العرض

تبلغ تكلفة الترخيص الواحد 99.95 دولارًا، ولكن من الممكن أن يتم توفير التراخيص مجانًا للمؤسسات غير الربحية. حاليًا، يمكنك تنزيل نسخة تجريبية مجانية من البرنامج، ولكن مع عدد من القيود، من موقع المطور.

كوزمو(تم تطويره بواسطة SAIG، http://www.saig.es/en) وهو عبارة عن نظام معلومات جغرافي كامل، يتم تقديمه مجانًا تمامًا. هذا البرنامجهو نتيجة الجمع بين تطويرات SAIG ​​الخاصة وعدد من المشاريع مفتوحة المصدر (JUMP، JTS، GeoTools، وما إلى ذلك).

يتيح لك KOSMO الاتصال بقواعد بيانات المعلومات الجغرافية (Oracle Spatial، MySQL، PostgreSQL-PostGIS)، مجموعة كبيرةأدوات للعمل مع البيانات المتجهة، وتدعم تنسيقات البيانات النقطية الأكثر شيوعًا (TIFF، GeoTIFF، ECW، MrSid، وما إلى ذلك)، ولديها محرر أسلوب جيد ومنشئ استعلام، ولديها القدرة على توسيع الوظائف عن طريق توصيل وحدات إضافية، وكل هذا هو مجرد جزء صغير من قدرات البرنامج.

أرز. 4. نسخة الشاشة من KOSMO

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك تحديد لغة الواجهة. بالإضافة إلى اللغات الإنجليزية والإسبانية والبرتغالية، ستتوفر اللغة الروسية قريبًا حيث يعمل مؤلف هذه المقالة حاليًا على ترجمة واجهة البرنامج إلى اللغة الروسية.

تم تطوير GIS KOSMO في بيئة Java، لذا يوصى بتنزيل مجموعة التوزيع، التي تتضمن بالفعل وحدات JRE وJAI.

في الحالة التي لا تحتاج فيها إلى تطوير نظام معلومات جغرافية معقد، ولكنك تحتاج فقط إلى عرض بيانات رسم الخرائط الموجودة، يمكننا أن نوصي ببرامج عرض نظم المعلومات الجغرافية المجانية: Christine GIS Viewer (

نظام آرك جي آي إس - العائلة منتجات البرمجياتشركة ESRI الأمريكية، إحدى الشركات الرائدة في السوق العالمية لأنظمة المعلومات الجغرافية. تم إنشاء ArcGIS على أساس تقنيات COM و.NET وJava وXML وSOAP. احدث اصدار- نظام آرك جي آي إس 10.

الشكل 3.1

يسمح لك ArcGIS بتصور (تقديم في شكل خريطة رقمية) كميات كبيرة من المعلومات الإحصائية المرجعية جغرافيًا. يتم إنشاء الخرائط بجميع المقاييس وتحريرها في البيئة: بدءًا من مخططات الأراضي وحتى خريطة العالم.

يحتوي ArcGIS أيضًا على أدوات واسعة مدمجة لتحليل المعلومات المكانية.

يتم استخدام ArcGis في مجموعة متنوعة من المجالات:

• · مسح الأراضي وإدارة الأراضي
• · المحاسبة العقارية (انظر: AIS للمحاسبة العقارية، ISOGD)
• · الاتصالات الهندسية
• · وزارة الداخلية ووزارة حالات الطوارئ
• الاتصالات السلكية واللاسلكية
• · النفط والغاز
• علم البيئة
• · دائرة حدود الدولة
• · ينقل
• الغابات
• · موارد المياه
• الاستشعار عن بعد
• الجيولوجيا واستخدام باطن الأرض
• · الجيوديسيا ورسم الخرائط والجغرافيا
• · عمل
• · التجارة والخدمات
• · زراعة
• · تعليم
• · السياحة

يُستخدم هذا البرنامج لجميع أنواع أجهزة الكمبيوتر: سطح المكتب (ArcView وArcEditor وArcInfo) والخادم (ArcGIS Server وArcSDE) وجيب (ArcPad).

انترغراف GeoMedia

GeoMedia هي تقنية GIS من عائلة منتجات GIS.

تقنية GeoMedia عبارة عن جيل جديد من بنية نظم المعلومات الجغرافية التي تتيح لك العمل مباشرة دون استيراد/تصدير في وقت واحد مع مجموعة متنوعة من البيانات المكانية بتنسيقات مختلفة. ويتم تحقيق ذلك باستخدام مكونات خاصة للوصول إلى البيانات - Intergraph GeoMedia Data Server.

الشكل 3.2

اليوم، يمكن لمستخدمي GeoMedia الوصول إلى المكونات لجميع التنسيقات الصناعية الرئيسية لتخزين بيانات الخرائط الرقمية: ArcInfo، وArcView، وASCII، وAutoCAD، وFRAMME، وGeoMedia، وGML، وMapInfo، وMGE، وMicroStation، وOracle Spatial، وما إلى ذلك، بما في ذلك البيانات النقطية والجدولية والبيانات النقطية. بيانات الوسائط المتعددة. ومع ذلك، يمكن للمستخدمين تطوير خادم بيانات GeoMedia الخاص بهم استنادًا إلى قالب تنسيق مخصص. تسمح لك مكونات Intergraph GeoMedia Data Server بعرض البيانات وتحليلها في نفس الوقت من عدد عشوائي من المصادر، المخزنة بتنسيقات مختلفة وأنظمة إحداثيات وبدقة متفاوتة، على خريطة واحدة.

يتيح لك هذا النهج الحفاظ على الاستثمارات في حلول نظم المعلومات الجغرافية الحالية، مع التبديل في نفس الوقت إلى مستوى جديداندماج مصادر المعلوماتالشركات. تشتمل عائلة منتجات GeoMedia على خطي إنتاج أساسيين - سطح المكتب والخادم - بالإضافة إلى وحدات التطبيقات الإضافية.

GeoMedia هو النموذج الأولي للإصدار الأول من المعايير الدولية في مجال نظم المعلومات الجغرافية، التي طورها اتحاد GIS المفتوح، وفي الوقت نفسه، هو أول تطبيق لهذه المعايير.

Intergraph GeoMedia هي أداة برمجية للحصول على البيانات الجغرافية وعرضها وتحليلها من أنظمة المعلومات المختلفة. يُستخدم في مواقع العملاء البعيدة كوسيلة عالمية للوصول إلى نظم المعلومات الجغرافية التقليدية مثل MGE وFRAMME.

GeoMedia على حد سواء نظام سطح المكتبوأداة لتطوير تطبيقاتك المتخصصة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع GeoMedia بإمكانيات تخطيط الخريطة المضمنة التي لا تتوفر في نظم المعلومات الجغرافية الأخرى الموجودة.

وظائف رئيسيه:

• · الوصول الكاملإلى البيانات من مشاريع نظم المعلومات الجغرافية MGE، وFRAMME (Intergraph)، وESRI (ARC/Info)، وESRI (ARC/View)، وملفات MapInfo، وBentley/MicroStation، وAutoCAD.
• · التحليل المكاني
• · التكامل الكامل للبيانات الجغرافية من مختلف نظم المعلومات الجغرافية
• · التخصيص حسب متطلبات المستخدم
• · تنسيق التحولات
• · عرض الملفات النقطية ودعم التنسيقات المختلفة
• · بناء المناطق العازلة
• · بناء الخرائط المواضيعية، والترميز، ووضع العلامات.
• · العمل مع Oracle SDO.

برمجةنظم المعلومات الجغرافية

1. الخصائص العامة

أدوات برمجيات نظم المعلومات الجغرافية هي مجموعة من وحدات البرامج المتكاملة التي توفر تنفيذ وظائف نظم المعلومات الجغرافية الأساسية. بشكل عام، يمكن التمييز بين ست وحدات أساسية:

1) إدخال البيانات والتحقق منها،

2) تخزين البيانات ومعالجتها،

3) تحويل أنظمة الإحداثيات وتحويل توقعات الخريطة،

4) التحليل والنمذجة،

5) إخراج وعرض البيانات،

6) تفاعل المستخدم.

نظرًا للنطاق الواسع والميزات المحددة جدًا للوظائف المنفذة، تشكل برمجيات أنظمة المعلومات الجغرافية حاليًا جزءًا من سوق البرمجيات العالمية. يوجد عدد كبير إلى حد ما من حزم برامج نظم المعلومات الجغرافية التجارية التي تسمح بتطوير أنظمة المعلومات الجغرافية بوظائف محددة لمناطق محددة. يصل عدد حزم نظم المعلومات الجغرافية هذه إلى العشرات. ومع ذلك، إذا تحدثنا عن حزم نظم المعلومات الجغرافية التجارية الأكثر شهرة واستخدامًا، فقد يقتصر عددها على عشرة إلى خمسة عشر.

وفقًا لنتائج البحث الذي أجرته شركة PC GIS Datatech (الولايات المتحدة الأمريكية)، التي تحلل سوق نظم المعلومات الجغرافية العالمية، احتلت حزمة MAPINFO، التي طورتها شركة Mapping Information Systems Corporation، المركز الأول في تصنيف منتجات برمجيات نظم المعلومات الجغرافية في السنوات الأخيرة ( الولايات المتحدة الأمريكية) ولديها حوالي 150.000 مستخدم حول العالم. وتشمل البرامج الأكثر شيوعًا أيضًا حزمة ARC/INFO GIS، التي طورها معهد كاليفورنيا لأبحاث البيئة (ESRI)، وحزمة التحليل الجغرافي ومعالجة الصور IDRISI، التي تم إنشاؤها في جامعة كلارك (الولايات المتحدة الأمريكية). حزم ATLAS*GIS من شركة Strategy Mapping Inc.‎ معروفة على نطاق واسع. (الولايات المتحدة الأمريكية) MGE من INTERGRAPH (الولايات المتحدة الأمريكية)، SPANS MAP/SPANS GIS الشركاتشركة تيداك تكنولوجيز (الولايات المتحدة الأمريكية)، ILWIS، تم تطويره في المعهد الدولي للتصوير الجوي وعلوم الأرض (هولندا) SMALLWORLD GIS من شركة Smallworld Mapping Inc. (المملكة المتحدة) النظام 9 من شركة Prime Computer-Wild Leitz (الولايات المتحدة الأمريكية)، وSICAD من شركة Siemens Nixdorf (ألمانيا). يبدو من الضروري أن نذكر أيضًا حزمة نظم المعلومات الجغرافية GEOGRAPH/GEODRAW، التي تم تطويرها في مركز أبحاث المعلومات الجغرافية التابع لمعهد الجغرافيا التابع لأكاديمية العلوم الروسية، والتي، بناءً على نتائج الأبحاث التي أجريت في عام 1994 في روسيا، احتلت المركز الثالث في تصنيف منتجات برمجيات نظم المعلومات الجغرافية، وكذلك WINGIS التابعة لشركة PROGIS النمساوية التي حصلت على المركز الخامس في هذا التصنيف. من بين الاهتمامات التي لا شك فيها للبحوث البيئية حزمة GIS PC-RASTER، التي تم تطويرها في كلية الجغرافيا بجامعة أوترخت (هولندا) والتي تتمتع بقدرات تحليلية متقدمة.

2. واجهة مستخدم نظم المعلومات الجغرافية

اعتمادًا على نوع نظام المعلومات الجغرافية والغرض منه، عادةً ما تحتوي بيئة التحكم (واجهة المستخدم) على عدة مستويات. تنتج نظم المعلومات الجغرافية "منتجات معلوماتية" - قوائم وخرائط - والتي يتم استخدامها لاحقًا لاتخاذ القرار من قبل فئات مختلفة من المستخدمين. قد لا يتفاعل المستخدم النهائي مباشرة مع النظام في معظم الحالات. على سبيل المثال، ينتج نظام التقارير البلدية قوائم الجرد التي تستخدمها اللجان لاتخاذ القرارات المتعلقة بالأنشطة التجارية المختلفة. لا يعرف قادة اللجان أي شيء عن تنظيم النظام البلدي، وليس لديهم سوى فهم مفاهيمي لماهية المعلومات الموجودة في نظام المعلومات الجغرافية وقدراته الوظيفية. ومع ذلك، يجب أن يكون لدى مدير النظام فهم تفصيلي للمعلومات الموجودة في قاعدة البيانات والوظائف التي يمكن لنظام المعلومات الجغرافية القيام بها. يجب أن يكون لدى محلل الأنظمة أو المبرمج فهم أكثر تفصيلاً للقدرات الوظيفية لتطبيق معين لنظم المعلومات الجغرافية. يتفاعل المستخدم النهائي عادة مع النظام من خلال مشغل خاص يوفر معلومات عن الطلبات القياسية والفردية.

يتم تحديد درجة تعقيد الاتصال بين المستخدم ونظام المعلومات الجغرافية في المقام الأول من خلال درجة تفصيل بنية قاعدة البيانات، والتحديد الصحيح للكائنات في قاعدة البيانات ووجود مراجع تبادلية بين مجموعات مختلفة من الكائنات. يتم الحصول على أي معلومات من قاعدة البيانات في معظم الحالات باستخدام استعلامات خاصة يتم إنشاؤها بشكل صريح وضمني. عادةً ما يتم تنفيذ الاستعلامات الضمنية بالفعل في البرنامج ويتم تضمينها في الكتل الوظيفية المختلفة للنظام من قبل الشركة المصنعة للبرنامج. على سبيل المثال، يؤدي النقر بمؤشر الماوس على كائن مكاني معروض على الشاشة إلى بدء خوارزمية بحث "معتمدة على الموقع" للحصول على معلومات السمات المرتبطة بهذا الكائن. يتم كتابة استعلام صريح من قبل المستخدم (مبرمج نظام المعلومات الجغرافية) باستخدام لغة برمجة خاصة (عادةً SQL، وأحيانًا لغة تم تطويرها خصيصًا لنظام معين) في محرر النص، ولكنها أصبحت منتشرة في الآونة الأخيرة مربعات الحوارتشكيل الطلبات. يمكن حفظ مثل هذه الاستعلامات في مكتبة خاصة وتشغيلها حسب الحاجة.

يمكن أن تختلف الاستعلامات بشكل كبير في غرضها والخوارزميات التي يتم تنفيذها أثناء تنفيذها. يتم إجراء طلب بيانات بسيط باستخدام معرفات كائنات محددة أو مواقع محددة وغالبًا ما يكون مصحوبًا بإشارة

قيم محددة لتوضيح المعلمات. تبحث الاستعلامات الأخرى عن الكائنات التي تلبي متطلبات أكثر تعقيدًا. هناك العديد أنواع مختلفةاستعلامات البحث:

1. "أين الكائن X؟" هنا يمكن تحديد كل من خصائص السمة الدقيقة للكائن المطلوب ومجموعة معينة من هذه الخصائص. في بعض الحالات، يمكن تحديد نصف قطر البحث وقطاعه بالنسبة للنقطة المركزية، وفي بعض الأحيان منطقة عازلة لكائن آخر.

2. "ما هذا الشيء؟" يتم تحديد الكائن ("المحدد") باستخدام جهاز حوار - الماوس أو المؤشر. يقوم النظام بإرجاع سمات الكائن، مثل عنوان الشارع واسم المالك وإنتاجية بئر النفط والارتفاع و

3. "تلخيص ميزات الأشياء الموجودة ضمن المسافة X أو داخل/خارج منطقة معينة." الجمع بين الاستعلامين السابقين والعمليات الإحصائية. "أي طريق أفضل؟" تحديد المسار الأمثل وفقاً لمعايير مختلفة (التكلفة الدنيا، الحد الأدنى من التأثير الخارجي، السرعة القصوى) بين هاتين النقطتين أو أكثر.

5. استخدام العلاقات بين الكائنات، مثل العثور على المعالم الأساسية أو تحديد المنحدر لنماذج الارتفاع الرقمية.

بالنسبة لمعظم تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية، يجب أن يعمل النظام في الوقت الفعلي: الحد الأقصى للوقت المسموح به للاستجابة هو بضع ثوانٍ. مع مكالمات متكررة بما فيه الكفاية للنظام، تأتي المتطلبات المريحة البحتة لواجهة المستخدم في المقام الأول - يجب تفضيل القوائم والأيقونات على الأوامر النصية، التي تكون مملة في الكتابة. هناك عدة أنواع من واجهات المستخدم:

1. فريق،التي يكتبها المستخدم في سطر الأوامر، على سبيل المثال، C>. يجب على المستخدم اتباع بناء جملة الأوامر المحددة من قبل النظام باستخدام قواعد التدوين وعلامات الترقيم الدقيقة. ومع ذلك، في بعض نظم المعلومات الجغرافية يمكن أن يكون هناك أكثر من 1000 أمر من هذا القبيل، وهو أمر غير مريح للغاية للمستخدمين عديمي الخبرة. يمكن أن تقلل المساعدة عبر الإنترنت من الحاجة إلى معرفة كافة القواعد وبناء الجملة، خاصة بالنسبة للأوامر التي نادرًا ما تستخدم.

2. قائمة طعام. يختار المستخدم عنصر قائمة مسؤولاً عن أداء وظيفة معينة. يمثل عنصر القائمة خيارًا هو الخيار الوحيد المتاح في ذلك الوقت. يمكن عرض عواقب الاختيار في قائمة خاصة بجانب كل عنصر. ومع ذلك، فإن استخدام أنظمة القوائم المعقدة مرهق بشكل متكرر ولا توفر أوامر مرنة.

3. القوائم التصويرية.يستخدم هذا الشكل من القائمة صورًا رمزية لتسهيل الوصول إلى معنى الأوامر وتبسيط العملية. يتحكم المستخدم في النظام باستخدام أيقونات للوظائف الأكثر شيوعًا وقائمة عادية للباقي. يفهم العديد من المستخدمين الأنظمة الرمزية بشكل أفضل ويتعلمون نظم المعلومات الجغرافية بشكل أسرع.

4. نافذة او شباك.يجب أن تستفيد واجهة نظام المعلومات الجغرافية من طبيعة البيانات المكانية. هناك طريقتان طبيعيتان للوصول إلى البيانات المكانية - من خلال الكائنات المكانية ومن خلال ميزاتها. تستخدم الأنظمة المعقدة الحديثة نوافذ شاشات متعددة لعرض بيانات النص والرسومات بشكل منفصل. يتيح لك Windows عرض عدة طرق عرض لنفس الخريطة في وقت واحد، على سبيل المثال، بتغطية كاملة وفي صورة مكبرة.

5. لغة الواجهة الوطنيةالفوائد الواضحة لاستخدام اللغة الوطنية في أنظمة القائمة والمساعدة عبر الإنترنت هي فوائد فورية. تزداد بشكل حاد سرعة إتقان النظام واكتمال استخدام وظائفه. يقوم معظم مصنعي برمجيات نظم المعلومات الجغرافية حاليًا بترويج الإصدارات "المعدلة" من منتجاتهم في الأسواق الوطنية الأجنبية (المعيار هو اللغة الإنجليزية).

تجمع العديد من أغلفة نظم المعلومات الجغرافية بين عدة أساليب لتنظيم بيئة إدارة النظام، وإنشاء واجهة مدمجة تحتوي على قائمة "منسدلة" عادية ومجموعة من كتل القائمة التصويرية. في بعض الأحيان يتم استخدامه بالإضافة إلى ذلك سطر الأوامر، ويتم التعرف على العديد من الأوامر من خلال شكلها المختصر (أول حرفين أو ثلاثة أحرف).

تطوير المعداتيحدد تطوير أنواع أخرى من الواجهة. تتيح شاشات اللمس للمستخدم تحديد كائن أو إصدار أوامر بمجرد لمس منطقة معينة من الشاشة بإصبع أو مؤشر خاص. بالنسبة لبعض أنواع نظم المعلومات الجغرافية التطبيقية، التي تعمل مع نماذج التضاريس واسعة النطاق، فمن الممكن إدخال التقنيات " الواقع الافتراضي" عند نمذجة سطح الأرض والأجسام المكانية الموجودة عليها: المباني والأشجار وغيرها.

برامج نظم المعلومات الجغرافية - 4.5 من 5 بناءً على تصويتين