Использование геоинформационных систем для изысканий и мониторинга на водных объектах

А. Г. ТУРЛОВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 

ДЛЯ ИЗЫСКАНИЙ И МОНИТОРИНГА 

НА ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ

Учебно-методическое пособие 

Йошкар-Ола

2022

УДК 556.012:004(07)
ББК  26.22:32.81я7

Т 86

Рецензенты:

профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения 
ПГТУ, доктор технических наук А. Г. Поздеев;
доцент кафедры строительных конструкций и водоснабжения 
ПГТУ, кандидат технических наук Ю. А. Кузнецова

Печатается по решению

редакционно-издательского совета ПГТУ

Турлов, А. Г.

Т 86
Использование геоинформационных систем для изысканий 

и мониторинга на водных объектах: учебно-методическое пособие / 
А. Г. Турлов. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2022. – 60 с.
ISBN 978-5-8158-2286-3

Приведены основные сведения о геоинформационных системах. Рас
смотрены методы обработки и анализа работ по проведению изысканий и 
мониторинга на водных объектах с использованием ГИС-технологий. 

Для студентов направления 20.04.02 «Природообустройство и водо
пользование».

УДК 556.012:004(07)

ББК 26.22:32.81я7

ISBN 978-5-8158-2286-3
© Турлов А. Г., 2022
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2022

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие.............................................................................................................. 4
Введение.................................................................................................................... 5

1. Общие сведения о геоинформационных системах....................................... 6

1.1. Понятие о ГИС. Основные цели и задачи 
создания и использования ГИС. Структура ГИС ............................................ 6
1.2. Организация хранения данных в ГИС ....................................................... 9
1.3. Представление данных в ГИС .................................................................. 11
1.4. Организация ГИС-карты........................................................................... 13
Контрольные вопросы ..................................................................................... 15

2. Создание плановой основы для проведения изысканий и мониторинга .. 16

2.1. Создание плана........................................................................................... 16
2.2. Привязка растра ......................................................................................... 19
Контрольные вопросы ..................................................................................... 20
Задание.............................................................................................................. 21

3. Создание объектов на ГИС-карте.................................................................. 22

3.1. Оцифровка растра....................................................................................... 22
3.2. Ввод объектов с клавиатуры...................................................................... 25
3.3. Ввод объектов заливкой из файла............................................................. 26
Контрольные вопросы ..................................................................................... 28
Задание.............................................................................................................. 28

4. Работа с объектами геоинформационной системы..................................... 29

4.1. Организация запросов на поиск информации......................................... 29
4.2. Групповая обработка объектов................................................................. 35
4.3. Поиск и построение по спискам объектов............................................... 38
Контрольные вопросы ..................................................................................... 41
Задание.............................................................................................................. 41

5. Использование и анализ 3D-изображения 
в геоинформационной системе........................................................................... 42

5.1. Создание матриц высот............................................................................. 42
5.2. Построение горизонталей рельефа........................................................... 45
5.3. Построение профилей ............................................................................... 46
Контрольные вопросы ..................................................................................... 47
Задание.............................................................................................................. 47

6. Создание матрицы качеств............................................................................. 48

Контрольные вопросы ..................................................................................... 53
Задание.............................................................................................................. 53

7. Создание матрицы слоев................................................................................. 54

Контрольные вопросы ..................................................................................... 57
Задание.............................................................................................................. 57

Заключение.............................................................................................................. 58
Список литературы................................................................................................. 59

ПРЕДИСЛОВИЕ

Курс «Геоинформационные системы» является одной из дисциплин 

естественнонаучного модуля при подготовке магистров в области природообустройства и водопользования. Он направлен на получение обучающимися знаний в области применения методов современных информационных технологий при решении научных и практических задач. Геоинформационные системы предназначены для работы с пространственно 
привязанной информацией и наиболее востребованы в области инженерных изысканий и мониторинга окружающей среды.

Освоение дисциплины позволит выпускнику:
•
применять в дальнейшей профессиональной деятельности со
временные информационные методы обработки и анализа геоинформации;

•
решать конкретные организационно-технологические задачи для 

координации деятельности специалистов, занятых подготовкой, планированием и выполнением работ по инженерно-геодезическим изысканиям в области природообустройства и водопользования;

•
владеть методами производственного контроля качества выпол
ненных основных видов работ.

Настоящее пособие разработано в соответствии с государственным 

стандартом подготовки магистров по направлению 20.04.02 «Природообустройство и водопользование» (профиль «Комплексное использование и охрана водных ресурсов»).

Пособие предназначено для изучения теоретического курса и может 

служить в качестве справочного руководства при организации инженерных изысканий и мониторинга на водных объектах, а также при выполнении выпускной квалификационной работы.

ВВЕДЕНИЕ

При проведении изысканий и мониторинга на водных объектах 

необходимо определять широкий спектр показателей в различных точках, распределенных к тому же не только в плане, но и по водной и земной толще. При этом из-за больших размеров объектов и сложности 
проведения полевых работ точки наблюдений, как правило, отстоят достаточно далеко друг от друга. 

Для получения полной информации об исследуемом объекте в лю
бой его точке требуется не просто обработать данные изысканий, а получить информационную модель объекта. Именно для этой цели наиболее пригодны геоинформационные системы (ГИС), средства представления координатно привязанной информации. 

Применение геоинформационных систем позволяет не только полу
чить информацию о современном состоянии территорий. С их помощью 
можно проследить динамику изменения различных показателей, спрогнозировать последствия тех или иных природных и техногенных явлений, выявить опасные зоны и объекты, попадающие в эти зоны. 

Геоинформационные системы позволяют хранить большой объем 

разнообразной информации, проводить поиск информации по различным сочетаниям условий. Слоистая структура организации данных 
обеспечивает требуемую наглядность представления информации. ГИСсистемы можно легко подстроить под конкретные задачи пользователя, а 
также обеспечить вывод информации для обеспечения принятия управленческих решений.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

О ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ 

СИСТЕМАХ

1.1. Понятие о ГИС. Основные цели и задачи 

создания и использования ГИС. Структура ГИС

Информация, в первую очередь пространственная информация, ста
ла важнейшим ресурсом и ценным товаром: тот, кто владеет ею, способен контролировать ситуацию в сферах экономики и экологии, политики 
и национальных отношений и во многих других отраслях человеческой 
деятельности. Отсутствие пространственной географической информации неизбежно приводит к серьезным упущениям и просчетам. Сегодня 
в промышленно развитых странах существуют тысячи геоинформационных систем (ГИС), используемых в экономике, политике, экологии, 
управлении ресурсами и охране природы, ведении кадастров, науке и 
образовании и т. д.

ГИС охватывают все пространственные уровни – от глобального до 

муниципального, интегрируя самую разнообразную информацию о 
нашей планете: картографическую, аэрокосмическую, статистическую, 
материалы полевых экспедиций и т. д.

В создании ГИС участвуют международные организации (ООН, 

ЮНЕП, ФАО и др.), крупнейшие государственные учреждения, министерства и ведомства, картографические, геологические и земельные 
службы, 
статистические 
управления, 
частные 
фирмы, 
научно
исследовательские институты и университеты. На разработку ГИС ассигнуются значительные финансовые средства, в деле участвуют целые 
отрасли промышленности, создается разветвленная (нередко транснациональная) геоинформационная инфраструктура, сопряженная с телекоммуникационными сетями.