Традиционна картография и ГИС сравнение на функциите на ГИС на подсистемата за съхранение и вземане на проби
Подобна ситуация възниква и при втората подсистема, подсистемата за съхранение и извличане (Таблица 1.4). Въпреки че няма пряко съответствие в картографския метод, самата карта е средство за съхраняване и извличане на информация. Точките, линиите и областите, които са нанесени на картата, се съхраняват там за извличане от картографския четец. Твърди се, че картата е най-компактният носител за съхраняване на пространствено ориентирана информация и е може би най-сложното графично изобретение. Често дори наситеността и сложността на картата пречат на потребителя да извлече информация от нея. В ГИС подсистемата за съхранение и извличане има някои предимства пред картата, тъй като е възможно да се правят заявки, които връщат само подходящата информация, свързана с контекста (Таблица 1.4), тя измества фокуса от общата интерпретация на картата към формулирането на адекватни заявки. Най-общо казано, тази подсистема съхранява, изрично или косвено, геометричните координати на точки, линии и площни геометрични обекти и свързаните с тях характеристики (атрибути). Методите за компютърно търсене са естествено присъщи на самия ГИС софтуер.
При картографския метод няма пряк аналог на подсистемата за анализ, освен че картата е основен инструмент за анализ на пространствено свързани данни (Таблица 1.5). Традиционната карта изисква линийка за измерване на разстоянието, транспортир за определяне на посоката и мрежа или планиметър за измерване на площ [Marble, 1990]. Освен това лицето, което анализира картата, е ограничено от графичните методи, използвани за представяне на данните върху лист хартия или пластмаса. Въпреки това, тези инструменти за анализ на карти се използват в продължение на много години поради добре известната полза от сравнения на характеристики.в числова форма.
Таблица1.4.Традиционна картография и ГИС: сравнение на функциите на подсистемата за съхранение и вземане на проби.
Точките, линиите и областите се начертават върху Точките, линиите и областите се съхраняват като клетки на хартия с помощта на символи. растер или координати и
идентификатори в компютъра.
Таблиците с атрибути са свързани с координати.
Извличането е просто четене на карта. Вземането на проби изисква ефективни методи
Подсистемата за анализ е "сърцето" на ГИС. Необходимостта от анализ на карти за идентифициране и сравняване на модели на разпространение на земни явления, която има прототип и, в установена традиция, с конвенционални карти, дава тласък на търсенето на нови, по-удобни, по-бързи и по-мощни методи. ГИС анализът използва силата на съвременните компютри за измерване, сравняване и описване на информация, съхранявана в бази данни, които осигуряват бърз достъп до изходните данни и позволяват данните да бъдат агрегирани и класифицирани за по-нататъшен анализ. Те не само не са ограничени в типовете информация, които използват, но също така са в състояние да комбинират избрани набори от данни по уникални и ценни начини, далеч отвъд обикновен лист с карта [DeMers, 1991].
Разбира се, след като извършите анализа, трябва по някакъв начин да представите резултатите от него. В картографията, независимо дали става дума за традиционна хартиена картография или нейния цифров еквивалент, компютърна картография, изходът е основно един и същ - карта. Най-честата цел на картографията, поне от гледна точка на потребителя, е да произвежда карти, обикновено в ограничени количества, за много потребители. Всъщност производството и репликацията са двата последни етапа в картографския метод [Robinson et al., 1995].
Значителна разлика между ГИС и картографията,В допълнение към акцента върху анализа в ГИС има начини за представяне на резултатите от анализа (Таблица 1.6). Въпреки че много потребители, може би мнозинството, все още ще използват картографско представяне, има много други възможности в днешната ГИС. Типичен пример за некартографско представяне са разпечатки на таблици, като прогнозирани добиви по тип почва или прогнозна промяна на населението по район на преброяване. Същите резултати могат да бъдат представени чрез набор от хистограми или графики. Освен това цифрово съхранени снимки на избрани местоположения могат да бъдат поставени върху полета на картата или в таблици и графики.
Таблица1.5.Традиционна картография и ГИС: сравнение на функциите на подсистемата за анализ.
Изисква линийка, планиметър, транспортир и други инструменти, използвани от човешки анализатор.
Възможностите са ограничени до данни, групирани и представени на хартиена карта.
Компютърните възможности се използват за измерване, сравняване и описване на информация в база данни.
Осигурява бърз достъп до изходни данни, групиране и прекласифициране на данни за допълнителен анализ.
Таблица1.6.Традиционна картография и ГИС: сравнение на функциите на изходната подсистема.
Само графично представяне Много форми на карти
Промените могат да включват картограми и др.
Картата е само един от изходните типове в ГИС
С малки изключения ГИС предлагат същите възможности като традиционните карти
Включете също таблици, графики, диаграми, снимки и др.
По-интересен феномен, произтичащ от широкия спектър от потребители, е нов набор оттермини, които определят система въз основа на това, което прави. Възможни са например „полицейска информационна система“, „информационна система за природни ресурси“, „информационна система за преброяване“, „информационна система за околната среда“, „информационна система за земя“, „информационна система за кадастър“ и др. Въпреки че тези термини описват приложението на ГИС като цяло, те не изясняват истинската природа на системата. Всъщност те обикновено допринасят допълнително за объркването. Може би един по-структуриран подход към класификацията на ГИС под формата на таксономично дърво (Фигура 1.1) би бил полезен тук.
Фигура1.1Класификация на информационните системи. Показва местоположението на GIS и VMS.
Въведение в компютърната география 289
(PCS) се отнасят за негеографски пространствени IS.
Дейностите, свързани със земята, осигуряват рамка за втория и може би най-често използван тип ГИС, земните IS (LIS). Най-често такива системи се основават на собствеността, управлението и анализа на земята, главно в интерес на хората и най-вече по отношение на собствеността върху земята. VMS се разделят допълнително на такива, които се основават на разделянето на земната повърхност на имотни зони и такива, които не използват такова разделение. Последните включват интелектуална собственост на природни ресурси, включително тези, използвани от национални паркове, горски служби, агенции за управление на земята и други подобни. Задачите, с които се занимават тези VMS, могат да включват придобиване на земя за природни резервати, наблюдение на дивата природа, прогнозиране на земетресения и свлачища, смекчаване на наводненията, оценка на химическото замърсяване, управление на горите и дивата природа, научни изследвания.
Приложения на база VMSпарцелите обикновено са съсредоточени около собствеността върху земята и други кадастрални въпроси. Определящият критерий е разделянето на земята на поземлени участъци с узаконени атрибути. Докато тази терминология може да се прилага за земи като държавни гори, тя обикновено се отнася за по-малки области (Национална академия на науките 1980, 1983). За такива приложения е необходима геодезическа мрежа, чрез която е възможно точно описание на обектите. VMS приложенията включват традиционни геодезически методи и са сред най-големите потребители на NAVSTAR Global Positioning System (GPS) за информация за местоположение. След установяване на точна геодезическа основа и кадастрална система са възможни различни видове анализи на промените в земеползването, с гаранция за висока точност на измерванията. Сред тези дейности са опитите за установяване на последователно поделяне на земята между избрани парцели земя, както и въвеждането на универсален многоцелеви кадастър.
В областите, свързани със земята и населението, има много приложения на геоинформационни технологии с голям потенциал както за прости, така и за сложни анализи. Повечето от наличните приложения обаче не са сложни. Изглежда, че това недостатъчно използване се дължи повече на липсата на познания за наличния потенциал на ГИС, отколкото на ограниченията на наличния софтуер. За да зададете задача на програмата, трябва да знаете какъв вид задача може да бъде. И тогава вече можем да разберем дали програмата е в състояние да изпълни тази задача. Обичайно е да чуете днешните потребители на ГИС да казват: „Уау! Не знаех, че можем да направим това на компютър!“ Това възклицание донякъде напомня реакциятапионери от старите времена, които отидоха в джунглата с пихтен шлем и мачете. За начинаещия в ГИС пътуването към нови измерения на откритията току-що е започнало.
Понякога обаче ограниченията на картографското изкуство излизат наяве. Често ли сте се чудили защо път, който изглежда прав на картата, всъщност се вие през цялото време? Графичните ограничения, наложени на картографа от качеството на наличните данни, дебелината на оловото на молива, размера на хартията и други фактори изискват от него да реши колко подробна може и трябва да бъде дадена карта. Голяма част от това обобщение се дължи на мащаба на картата. Колкото по-малък е мащабът (и колкото по-голям е размерът на площта, показана на картата), толкова повече обобщения са необходими за създаване на картографски модел.
Идеята, че картата е модел на реалността, е може би най-важната идея, която един бъдещ ГИС специалист трябва да схване. Тъй като картата има такава външна привлекателност, потребителят често е готов да я приеме като истина. Тези, които работят с карти и особено тези, които се занимават с взаимодействието на много карти, трябва постоянно да си напомнят за ограниченията на картографското производство. Ето няколко прости упражнения, които можете да направите, за да се запознаете с модела на картографиране и някои от неговите ограничения.
Разгледайте няколко карти на света от различни атласи. Вземете страна, която познавате добре. Забележете как нейните изображения се различават по размер, форма, конфигурация на граници, брой градове и т.н. на тези карти. Може да се изненадате от големината на разликите между картите. Сега си представете, че трябва да въведете карта на тази страна в географска информационна система.Кое ще изберете? Защо? Как внимателното обмисляне на целта на проекта помага при този избор?
Вземете две или три съседни топографски карти на района по-горе. На коя дата са датирани? Едно и също? Различен? Сега започва забавлението. С прозрачна лента (за предпочитане отстранена) залепете картите заедно, така че всички линии да се събират. Да, не забравяйте да пуснете релаксираща музика, докато правите това. Какво открихте? Линиите не се подреждат правилно? Представете си, че трябва да въведете 20 или 30 такива карти в ГИС, ако нито една двойка линии не се съедини.
Добра идея е да включите и данни за почвата във вашата ГИС. Опитайте последен експеримент с местни почвени карти. Несъответствието между листовете е още по-голямо. Ако използвате почвени карти от USDA Soil Management Service, може да бъдете привлечени от използването на въздушни снимки на заден план. Счита се за добро допълнение. Но има своята цена. Ако трябва да въведете тази карта заедно с други карти в географска информационна система, тогава ще трябва да я комбинирате с други, така че обектите на картите да съвпадат. Това изисква посочване на координати на всички карти. Опитайте се да ги намерите на картите за изследване на почвата. Как успяхте да се справите с този малък проблем?
Ако тези примери не са ви убедили, че трябва да се научите да разбирате езика на картите, преди да стартирате ГИС, този може да свърши работа: трябва да картографирате растителността на вашия регион, преди да се засели. Оказва се, че трима известни картографи на растителността са направили такива карти за някои части от вашия регион. Отивайки в библиотеката, ще откриете, че първата карта показва класификацията на растителността по структурни компоненти (билки,храсти, дървета и др.), а вторият, пресичащ се с първия, по видове. Освен това откривате, за свое раздразнение, че има само малки области от картата, където двете системи съвпадат. Надявайки се на помощта на третата карта, откривате, че въпреки че е класифицирана според комбинация от структури и типове, нейната област не се припокрива с нито една от първите две, или по-скоро е значително отдалечена от тях.
Току-що показаните проблеми с класификацията са типични и изискват от студента по ГИС да научи повече от просто техника. Преди да овладеете дадена техника, трябва да овладеете нейните идеи. Започваме първия етап от пътуването в следващата глава, където разглеждаме по-отблизо природата на географските данни и методите, чрез които те се показват на картите. Тази първа стъпка ще ни даде по-добро разбиране на основните градивни елементи на ГИС и ще осигури по-балансиран подход, когато се заемем с внедряването.
географски анализ и картографско моделиране.Въпроси
Каква беше движещата сила зад създаването на първата ГИС? Защо беше толкова трудно да се създаде?
Какво е географска информационна система? Как вашето определение се различава от това на Дейвид Райнд? Защо има толкова много имена за ГИС?
Каква е връзката между традиционната карта и нейния компютърен аналог? Каква е връзката между четирите подсистеми на ГИС и карта?
Каква е разликата между ГИС и компютърното картографиране? Между ГИС и компютърно чертане?
Кои са основните аналитични възможности, често срещани в съвременната ГИС?