географический информационный система платформа
Исходя из выше изложенного, ГИС можно рассматривать с различных позиций. К примеру с научной точки зрения ГИС - метод моделирования и познания природных и социально-экономических систем. ГИС - это система, применяемая для исследования природных, общественных и природно-общественных объектов и явлений, которые изучают науки о Земле и смежные с ними социально-экономические науки.
В технологическом аспекте ГИС средство сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координационной географической информации. Таким образом, ГИС можно рассматривать как систему технологических средств, программного обеспечения и процедур, предназначенную для сбора пространственных данных, их анализа, моделирования и отображения в целях решения комплекса задач по планированию и управлению.
С производственной точки зрения ГИС - комплекс аппаратных устройств и программных продуктов, предназначенных для обеспечения управления и принятия решений, причем важнейший элемент этого комплекса - автоматические картографические системы. ГИС использует географические данные, а также непространственные данные и располагает операционными возможностями, необходимыми для пространственного их анализа. Назначение ГИС - обеспечение процесса принятия решений по оптимальному управлению ресурсами, организации функционирования транспорта и розничной торговли, использование объектов недвижности, водных, лесных и других пространственных ресурсов.
Таким образом, ГИС можно одновременно рассматривать как метод научного исследования, технологию и продукт ГИС-индустрии.
1.2 Базовые компоненты ГИС
Любая ГИС включает в себя следующие компоненты:
аппаратная платформа (hardware);
программное обеспечение (software);
данные (data);
человек-аналитик.
Аппаратная платформа в свою очередь состоит из следующих частей:
компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК);
средства хранения данных (винчестеры, компакт-диски, дискеты, флэш-память);
устройства ввода информации (дигитайзеры, сканеры, цифровые камеры и фотоаппараты, клавиатуры, компьютерные мыши);
устройства вывода информации (принтеры, плоттеры, проекторы, дисплеи).
Сердцем любой ГИС являются используемые для анализа данные.
Устройства ввода позволяют конвертировать существующую географическую информацию в тот формат, который используется в данной ГИС. Географическая информация включает в себя бумажные карты, материалы аэрофотосъемок и дистанционного зондирования, адреса, координаты объектов собранные при помощи систем глобального позиционирования GPS (Global Position System), космических спутников или цифровой географической информации, хранимой в других форматах.
Если говорить о программном обеспечении ГИС, то следует отметить, что большинство программных пакетов обладают схожим набором характеристик, такими как, послойное картографирование, маркирование, кодирование геоинформации, нахождение объектов в заданной области, определение разных величин, но очень сильно различаются в цене и функциональности. Выбор программного обеспечения зависит от конкретных прикладных задач, решаемых пользователем.
1.3 Отраслевое использование ГИС
Возможности геоинформационных систем могут быть задействованы в самых различных областях деятельности. Вот лишь некоторые примеры использования ГИС:
) Административно-территориальное управление:
городское планирование и проектирование объектов;
ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений;
прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера;
управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта;
построение сетей экологического мониторинга;
инженерно-геологическое районирование города.
) Телекоммуникации:
транковая и сотовая связь, традиционные сети;
стратегическое планирование телекоммуникационных сетей;
выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.;
определение маршрутов прокладки кабеля;
мониторинг состояния сетей;
оперативное диспетчерское управление.
) Инженерные коммуникации:
оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации;
моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций;
проектирование инженерных сетей;
мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций.
) Транспорт:
автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт;
управление транспортной инфраструктурой и ее развитием;
управление парком подвижных средств и логистика;
управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков.
) Нефтегазовый комплекс:
геологоразведка и полевые изыскательные работы;
мониторинг технологических режимов работы нефте- и газопроводов;
проектирование магистральных трубопроводов;
моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций.
) Силовые ведомства:
планирование спасательных операций и охранных мероприятий;
моделирование чрезвычайных ситуаций;
стратегическое и тактическое планирование военных операций;
навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств.
) Экология:
оценка и мониторинг состояния природной среды;
моделирование экологических катастроф и анализ их последствий;
планирование природоохранных мероприятий.
) Лесное хозяйство:
стратегическое управление лесным хозяйством;
управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог;
ведение лесных кадастров.
) Сельское хозяйство:
планирование обработки сельскохозяйственных угодий;
учет землевладельцев и пахотных земель;
оптимизация транспортировки сельскохозяйственных продуктов и минеральных удобрений.
2. ГИС в области управления телекоммуникационными системами
.1 Геоинформационные технологии в телекоммуникациях
Телекоммуникации сейчас представляют один из наиболее динамичных и быстро растущих сегментов рынка для распространения геоинформационных технологий. Причину этого явления, сферы применения и типичные задачи, которые помогает решить ГИС технология в этой области. Ниже приведен перечень наиболее распространенных задач, решаемых при помощи ГИС.
)Планирование и проектирование сетей
Разработка, интеграция и управление пространственными базами данных для планирования и инжиниринга;
Использование существующих наборов данных, соответствующих центрам и границам проводных сетей, местоположению антенн, районам кабельного телевидения, цифровым моделям местности, центральным линиям улиц и адресным зонам, геодемографии, местным базам данных землепользования и т.д.;
Пространственное отображение, редактирование и запросы объединенных баз данных;
Пространственный анализ существующих сетей, окружающей среды и рыночных факторов;
Анализ спроса (пространственное распределение) и прогноз;
Пространственное задание и редактирование предполагаемой физической сети;
Пространственный анализ и моделирование при планировании сети:
а) выбор участка с соответствующими расчетами для сотовых антенн, PCS радиопортов, узлов фибера, ретрансляторов и т.д.;
б) определение оптимального маршрута прокладки кабеля с учетом центральных линий улиц и железных дорог, а также различных подземных коммуникаций;
в) определение оптимального расположения радиорелейных линий с учетом профилей поверхности;
г) оптическая видимость из определенных точек (мест расположения антенн).
Подготовка пространственных данных и их отображение для специализированных моделей представления сетей:
а) оценка производительности сети по модели;
б) анализ надежности сети;
в) моделирование распространения радиоволн и анализ зон их действия.
Получение географически привязанных измерений величин электромагнитного поля (ГИС+GPS), анализ и представление;
Создание нарядов на инженерные работы как в виде бумажных документов, так и в электронном виде для работы на портативных компьютерах.
)Создание сети и сопроводительная инженерная документация
Просмотр пространственных данных и их анализ для определения приоритетности работ и составления графика;
Сбор данных на местности, проверка и приемка;
Планирование снабжения и транспортировок, оптимизация и управление;
Географическая поддержка для систем Службы Одного Звонка (Позвони, прежде чем копать);
Географическое отслеживание состояния выданный наряд/выполнение работы;
Разработка новой и использование существующей географически привязанной электронной сопроводительной документации на местах;
Создание и управление интегрированной (пространственной и непространственной) базой данных физической сети.
)Системы поддержки функционирования и управления сетями
Пространственные данные (физическая сеть, землепользование и т.д.) как неотъемлемая часть системы эксплуатационных баз данных;
Геокодирование оборудования сетей или событий, связанных с транспортными средствами, или адресное геокодирование;
Просмотр (с географической привязкой) состояния сетей, сообщение о неисправностях, авариях, характере трафика, пространственный анализ аварий и неисправностей;
Интеграция с данными систем Одного вызова на географической основе;
Пространственная поддержка принятия превентивных мер для предупреждения аварий и неисправностей;
Адресное геокодирование, основанное на сообщениях о неисправностях или местонахождении, указанном в наряде;
Более точное оформление нарядов, основанное на пространственных данных, а также более точная их оценка;
Оптимизация поездок и перевозок, маршрутизация транспорта
Автоматическая система слежения за передвижением транспортных средств - управление и отображение данных;
Анализ соответствия границ обслуживаемой области и приходящейся на нее рабочей нагрузки, переопределение областей.
)Маркетинг, продажи, обслуживание клиентов
Пространственные базы данных распределения населения;
Пространственные базы данных по сегментации рынка и по образу жизни/структуре расходов населения;
Пространственные базы данных по доступности различных сетей и услуг;
Пространственный анализ геокодированных по адресу баз данных клиентских счетов;
Прогноз спроса, анализ планирования и зонирования;
Географическое сопоставление предложения продуктов/услуг и спроса по сегментам рынка;
Географическое сопоставление и оптимизация методов и средств рекламы;
Запросы по соединениям/рассоединениям и адреса/телефоны обращений при неисправностях.
)Географически связанные информационные службы
ГИС также позволяет оказывать дополнительные услуги пользователям, вот несколько возможных примеров:
Географическая доступность продуктов/услуг (Служба желтых страниц);
Служба адресного геокодирования/определения местонахождения и определения маршрута до выбранного пункта;
Географические базы данных и интерактивное обучение для школ и населения по широковещательным сетям.
Причиной большой популярности ГИС в области проблем управления телекоммуникационной инфраструктурой являются стремительные темпы модернизации используемых в сфере телекоммуникаций технологий, а также развитие самой системы связи.
Можно привести следующую классификацию прикладных задач, решаемых в сфере управления телекоммуникационной инфраструктурой при помощи инструментов ГИС (Рисунок 1).
Рисунок 2.1 - Классификация прикладных задач, решаемых в сфере управления телекоммуникационной инфраструктурой
Для применения ГИС-технологий в сфере управления телекоммуникационной инфраструктурой на начальном этапе требуется подготовка исходной информации, а также создание базы данных для ее использования в ГИС-среде. Разноплановая информация с целью электронно-графического моделирования и ГИС-анализа может представляться в виде специализированной ГИС.
Основными функциями программного обеспечения ГИС будут являются: компьютерная визуализация карт-основ; графическое представление первичной сети связи; сохранение в цифровом формате баз атрибутивных данных, связанных с объектами электронных карт-основ; картографическое моделирование и наличие программных инструментов проведения ГИС-анализа современного состояния телекоммуникационных систем; обеспечение гибкой системы запросов пользователя к базам данных; возможность редактирования электронных карт, удаление с них или нанесение объектов, а также обновление и дополнение атрибутивной информации.
База данных может формироваться в виде нескольких картографически представленных блоков (директорий):
) сети и средства связи;
) информатизация, сети и системы передачи данных;
) радиовещание, радиосвязь и телевидение.
Разные виды атрибутивных данных (категория, ранг, качество, величина, отношения) и расчетная статистика охарактеризуют телекоммуникационные сети, их структурные элементы. Прежде всего это предприятия, телекоммуникационные центры и узлы; отдельные виды связи - почтовая, телефонная сети связи общего пользования; мобильная и сотовая связь (сети UMC, DCC и Kyivstar GSM); спутниковая (космическая) и компьютерная телекоммуникации; сети и системы передачи данных; радиовещание, радиосвязь и телевидение.
Картографические источники специализированной ГИС охарактеризуют каналы связи (кабельные, радиорелейные и спутниковые), их линейно-узловую структуру, первичную сеть.
ГИС-анализ является процессом поиска пространственных закономерностей распределения данных и взаимосвязей между объектами. Его использование предусматривает отслеживание структуры и функционирования телекоммуникационных систем, их функциональных особенностей, процесса изменения их определяющих характеристик.
В рассматриваемом случае ГИС-анализ будет состоять в компьютерном (электронно-графическом) моделировании - создании и использовании системы информационных моделей пространственного распределения и взаимосвязей основных параметров функционирования телекоммуникаций.
Характерные этапы работ при ГИС-анализе функционирования телекоммуникационных систем следующие:
) работа с таблицами данных, содержащих атрибутивную информацию, обработка геоинформации и получение логических решений (выводов) в соответствии с запросами ГИС-анализа;
) математико-статистический анализ закономерностей пространственного распределения и структуры телекоммуникационных сетей, оценка их временных изменений;
) динамическое пространственное моделирование - создание карт часовых рядов, оценочных карт изменений с целью анализа процессов формирования структуры телекоммуникационных систем, изменений их параметров во времени (местоположение, геометрия, свойства); создание системы структурно-динамических диаграмм и графиков по числовым критериям;
) создание карт плотности, концентрации телекоммуникационных сетей, уровней их развития;
) поиск региональных закономерностей процессов формирования и развития телекоммуникационных систем (анализ информации путем визуального сопоставления, а также методом наложения слоев).
С этой точки зрения можно построить ГИС, отвечающую требованиям перечисленных выше задач. Общая архитектура такой системы будет выглядеть, например, как показано на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Общая архитектура информационно-телекоммуникационной системы на основе ГИС-технологий
Информационно-телекоммуникационная система состоит из 4 основных модулей (модуль управления данными, модуль анализа, модуль эксплуатации, модуль проектирования) и одного операционного модуля (уровень миграции). Каждый модуль отвечает за свой перечень процессов, включенных в карту деятельности предприятия связи. Каждый модуль имеет геоинформационную основу и базируется на работе алгоритмов, имеющихся в стандартных ГИС-решениях.
Предложенная модель ГИС также использует в основе принципы, присущие любой информационной системе:
информационная целостность;
функциональная полнота;
масштабируемость;
открытость архитектуры;
надежность.
Заключение
В данной работе изложены основные понятия о назначении и функционировании геоинформационных систем и технологий в области телекоммуникаций.
Приведено определение геоинформационной системы и описаны ее основные признаки. Описаны задачи, решаемые с помощью ГИС-технологий при использовании в телекоммуникационных системах. Основное внимание было уделено применению ГИС-технологий для решения задач, в сфере управления телекоммуникационной инфраструктурой. В качестве наглядного примера была представлена архитектура модели ГИС, отвечающая требованиям указанных выше задач.
Подводя итог проведенной работы можно сказать, что ГИС (вместе с телекоммуникационной составляющей) - сложная современная ИС, позволяющая решать широкий круг задач по сбору, обработке и передаче информации. Такая интегрированная система опирается на три технологии, бурно развивающиеся в настоящее время: управление БД; геоинформатику; телекоммуникации.
Список использованных источников
. Щербинин М.В. Принципы построения геоинформационных систем // Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. №2, Москва, 2007.
. Щербинин М.В. Классификация прикладных задач, решаемых в телекоммуникационной сфере при помощи ГИС-технологий // Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. Специальный выпуск, 2006.
. Щербинин М.В. Использование ГИС-технологий в телекоммуникационных системах. // Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. №3, 2006.
. ДеМерс. Географические информационные системы. Основы: Пер. с англ. / ДеМерс, Н. Майкл - М.: Дата+, 1999. - 491 с.