Географические информационные системы

 
 
Гарманов В.В., Осипов А.Г., Богданов В.Л.,  
Грик А.Р., Терлеев В.В. 
 
 
 
 
 
 
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
СИСТЕМЫ 
 
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 
 
для обучающихся по направлению подготовки 
21.03.02 Землеустройство и кадастры 
 
под ред. В.В. Гарманова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 
2022
 

 
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ 
ФЕДЕРАЦИИ 
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ  
УНИВЕРСИТЕТ 
 
Гарманов В.В., Осипов А.Г., Богданов В.Л.,  
Грик А.Р., Терлеев В.В. 
 
 
 
 
 
 
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
СИСТЕМЫ 
 
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 
 
для обучающихся по направлению подготовки 
21.03.02 Землеустройство и кадастры 
 
под ред. В.В. Гарманова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 
2022
 

УДК 528.942 
ББК 
 
Рецензенты: 
доктор географических наук, профессор В.В. Дмитриев, 
доктор экономических наук, профессор Г.А. Ефимова, 
кандидат технических наук, ст. преподаватель Е.Л. Уварова 
 
Авторы: 
Гарманов В.В., Осипов А.Г., Богданов В.Л., Грик А.Р., Терлеев В.В. 
 
Географические информационные системы: учебное пособие для 
обучающихся по направлению подготовки 21.03.02 Землеустройство и кадастры 
/ Гарманов В.В., Осипов А.Г. и др.; под ред. Гарманова В.В. – СПб.: СПбГАУ, 
2022. – 133 с. 
  
 
 
 
 
Учебное пособие предназначено для освоения практических навыков по 
ключевым положениям ГИС-технологий для обучающихся по направлению 
подготовки 21.03.02 – Землеустройство и кадастры, по учебной дисциплине 
Географические информационные системы. 
 
 
 
 
Рекомендовано к изданию и публикации на электронном носителе для 
включения в информационные ресурсы университета согласно лицензионному 
договору Учебно-методическим советом СПбГАУ, протокол № 02 от 23 
декабря 2021 г. 
 
 
 
 
 
© Коллектив авторов, 2022 
© ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2022 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................... 
5 
1. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫХ  
И КАДАСТРОВЫХ РАБОТАХ ..................................................................................................... 
8 
1.1. Понятие географических информационных систем ......................................................................... 8 
1.2. Концептуальная модель геоинформационной системы «Земли 
сельскохозяйственного назначения» ................................................................................................................ 23 
1.3. Формирование базовой и тематических картографических основ ГИС «Земли 
сельскохозяйственного назначения» ................................................................................................................ 32 
2. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ГИС 
............................................................................................... 
36 
2.1. Запуск программы 
......................................................................................................................................... 36 
2.2. Панели инструментов .................................................................................................................................. 37 
3. ГИС-технологии: операции с растровыми моделями ........................................................ 
41 
3.1. Растровая и векторная модели информации ...................................................................................... 42 
3.2. Оцифровка 
........................................................................................................................................................ 45 
3.3. Координатная привязка (регистрация) растровых изображений 
............................................... 47 
3.3.1. Привязка (регистрация) отсканированной карты по географическим 
координатам 
............................................................................................................................... 
47 
3.3.2. Регистрации растра листа карты по меридианам и параллелям 
................................. 
56 
3.3.3. Привязка отсканированной карты к существующей векторной карте ...................... 
57 
3.3.5. Показ растровой таблицы в пределах............................................................................ 
59 
3.4. Оценка точности привязки растрового изображения ..................................................................... 59 
3.5. Создание единого растрового пространства ...................................................................................... 60 
4. ГИС-ТЕХНОЛОГИИ: ОПЕРАЦИИ С ОБЪЕКТАМИ ВЕКТОРНЫХ МОДЕЛЕЙ ..... 
64 
4.1. Примитивы в модели реального мира 
................................................................................................... 64 
4.2. Объекты в модели данных ......................................................................................................................... 66 
4.3. Ввод векторных изображений 
.................................................................................................................. 67 
4.3.1. Открытие таблицы........................................................................................................... 
67 
4.3.2. Открытие рабочего набора ............................................................................................. 
68 
4.3.3. Закрытие и сохранение таблиц ...................................................................................... 
70 
4.3.4. Сохранение Рабочего набора ......................................................................................... 
71 
4.4. Работа со слоями 
............................................................................................................................................ 72 
4.4.1. Создание нового слоя (таблицы) ................................................................................... 
72 
4.4.2. Переименование, перестройка структуры, упаковка и удаление таблицы ............... 
75 
4.4.3. Выбор единиц измерений в окне Карты. ...................................................................... 
76 
4.4.4. Управление слоями. ........................................................................................................ 
77 
4.4.5. Переупорядочение слоев ................................................................................................ 
80 
4.4.6. Удаление слоя 
.................................................................................................................. 
80 
3 

4.4.7. Отображение слоя полностью 
........................................................................................ 
81 
4.4.8. Изменение вида слоя 
....................................................................................................... 
82 
4.4.9. Масштабный эффект слоев ............................................................................................ 
83 
4.4.10.  Косметический слой 
..................................................................................................... 
84 
4.4.11. Объединения двух и более однотипных слоёв 
........................................................... 
84 
4.5. Векторизация (оцифровка) содержания карты 
.................................................................................. 85 
4.5.1. Выбор стиля области 
....................................................................................................... 
85 
4.5.2. Выделение объекта 
.......................................................................................................... 
87 
4.5.3. Нанесение векторной информации, работа с векторными слоями ............................ 
88 
4.5.4.Создание объекта на векторном слое. Векторизация контуров................................... 
89 
4.5.5. Операции с объектами .................................................................................................... 
91 
4.5.6. Преобразование полилиний в полигоны и обратно 
..................................................... 
93 
4.5.7. Разделить участок на две части 
...................................................................................... 
94 
4.6. Определение площади контуров угодий и формирование ведомости контуров............... 104 
4.6.1. Определение площади контуров угодий 
..................................................................... 
104 
4.6.2. Экспорт табличных (атрибутивных) данных в формат «Excel» 
............................... 
106 
4.6.3. Подпись контуров на карте .......................................................................................... 
111 
4.7. Зоны с особыми условиями использования территорий ............................................................. 114 
4.8. Координирование объектов 
..................................................................................................................... 117 
4.9. Создание объекта по координатам ....................................................................................................... 129 
5. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ ...................................................................................................... 
132 
5.1. Работа с отчетами 
........................................................................................................................................ 132 
ЛИТЕРАТУРА .............................................................................................................................. 
134 
ПРИЛОЖЕНИЯ ........................................................................................................................... 
135 
 
 
 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по уровню 
подготовки – бакалавриат, по специальности 21.03.02 - Землеустройство и 
кадастры, по учебной дисциплине Географические информационные системы 
для 
освоения 
начальных 
теоретических 
знаний 
о 
географических 
и 
информационных системах и приобретения практических навыков выполнения 
ключевых операций с электронными картографическими материалами. Целью 
изучения дисциплины «Географические информационные системы» является 
формирование у будущих специалистов базовых представлений о современных 
информационных технологиях в картографии, рассмотрение основных вопросов 
организации, взаимодействия и функциональных возможностей географических 
информационных систем (ГИС) и использование их в картографии при создании 
и использовании картографических произведений. 
Дисциплина «Географические информационные системы» участвует в 
формировании следующих компетенций:  
- способен проводить измерения и наблюдения, обрабатывать и 
представлять полученные результаты с применением информационных 
технологий и прикладных аппаратно-программных средств (ОПК-4);  
- способен использовать геоинформационные системы и информационнотелекоммуникационные технологии при проведении землеустроительных и 
кадастровых работ (ПК-1).  
В результате освоения компетенции «способен проводить измерения и 
наблюдения, 
обрабатывать 
и 
представлять 
полученные 
результаты 
с 
применением 
информационных 
технологий 
и 
прикладных 
аппаратнопрограммных средств» (ОПК-4) обучающийся должен:  
знать:  
- современное программное обеспечение, законы и методы накопления, 
передачи и обработки информации с помощью компьютерных технологий.  
уметь:  
- использовать возможности вычислительной техники и программного 
обеспечения в профессиональной сфере деятельности, ресурсов Интернета для 
поиска необходимой информации.  
владеть:  
- навыками использования современных программных продуктов и 
математического аппарата для решения профессиональных задач. 
В 
результате 
освоения 
компетенции 
«способен 
использовать 
геоинформационные 
системы 
и 
информационно-телекоммуникационные 
технологии при проведении землеустроительных и кадастровых работ» (ПК-1) 
обучающийся должен:  
знать:  
- основное программное обеспечение для качественного исследования и 
анализа 
пространственных 
данных; 
основные 
технологии 
сбора, 
систематизации, обработки и учета информации об объектах недвижимости, 
5 

состоянии земельных и природных ресурсов; современные географические 
информационные системы.  
 
уметь:  
- осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из 
различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате с 
использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий; 
использовать современные географические информационные системы при 
проведении землеустроительных и кадастровых работ.  
владеть:  
- необходимыми теоретическими знаниями и практическими навыками по 
использованию 
географических 
и 
других 
специализированных 
информационных систем в землеустройстве и земельном кадастре; основными 
методами 
работы 
с 
современными 
геоинформационными 
системами; 
способностью представлять землеустроительную информацию в требуемом 
формате; методикой оформления планов, карт, графических, проектных и 
прогнозных материалов. 
 
В Приложении 1 учебного пособия приведены термины и определения из 
ГОСТ Р 52438-2005, на которых основано построение и функционирование 
геоинформационных систем. С прочтения этих материалов и надо начинать 
изучение цифровой картографии и ГИС-технологий.   
Основные начальные положения применения геоинформационных 
технологий в землеустроительных и кадастровых работах рассмотрены с 
применением 
программного 
обеспечения 
(ПО) 
ГИС 
MapInfo. 
Геоинформационная система MapInfo была разработана в начале 90-х годов 
ХХв. фирмой Mapping Information Systems Corporation (USA). На сегодняшний 
день этот пакет является одним из наиболее популярных пакетов настольных 
геоинформационных систем.  
MapInfo предназначена для:  
− создания и редактирования карт;  
− визуализации и дизайна карт;  
− создания тематических карт;  
− пространственного 
и 
статистического 
анализа 
графической 
и 
семантической информации;  
− геокодирования;  
− работы с базами данных;  
− вывода карт и отчетов на принтер/плоттер или в графический файл.  
Среди многих географических информационных систем MapInfo 
отличается хорошо продуманным интерфейсом, оптимизированным набором 
функций для пользователя, удобной и понятной концепцией работы как с 
графическими, так и с семантическими данными. MapInfo совмещает 
преимущества обработки данных с наглядностью представления обработанной 
информации в виде карт, схем и графиков.  
6 

Встроенный язык MapBasic позволяет создавать ГИС различного 
тематического 
содержания, 
ориентированные 
на 
решение 
конкретных 
прикладных задач.  
Данное учебное пособие состоит из пяти разделов. 
Первый раздел содержит описание основных теоретических положений 
использования 
географических 
и 
земельно-информационных 
систем 
в 
землеустроительных 
и 
кадастровых 
работах. 
Здесь 
же 
представлена 
концептуальная 
модель 
геоинформационной 
системы 
«Земли 
сельскохозяйственного назначения. 
Второй 
раздел 
содержит 
описание 
основных 
функций 
геоинформационной системы MapInfo и инструментов, реализующих их 
выполнение, включая: алфавитный список команд, кнопок, режимов и диалогов 
MapInfo Professional. Иллюстрации и описания составлены для версии, 
работающей в среде 
Windows. Каждая функция описана с учетом 
взаимодействия с другими функциями геоинформационной системы. 
Третий раздел содержит основные положения технологии ввода 
информации, и в частности, описание растровой и векторной модели 
информации, оцифровки, координатной привязки (регистрации) растровых 
изображений, оценки точности привязки растрового изображения, создания 
единого растрового пространства. 
Четвертый раздел содержит описание важнейших для студентов, 
обучающихся по специальности землеустройство и кадастры, технологических 
операций подготовки цифровых картографических материалов, и в частности, 
операций с векторными слоями.  
Пятый раздел дает представление о выводе подготовленных цифровых 
картографических материалов. 
В Приложениях приведены:  
- ГОСТ 
Р 
52438—2005. 
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ 
ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
СИСТЕМЫ. 
Термины 
и 
определения, 
а 
также 
перечень 
основных 
рекомендуемых ГОСТов по данной тематике. 
- Таблица координат, полученных двумя способами. 
- Результат определения координат границы ЗОУИТ с вариантом представления 
результатов «Ведомость и схема сверху». 
- Структура файлов в MapInfo. Типы данных. Встроенные функции 
(преобразования, даты и времени, математические, географические, строковые). 
Операторы 
(математические, 
строковые, 
логические, 
пространственные, 
сравнения); Описание SQL-запросов и их синтаксис для англоязычного и 
русскоязычного 
вариантов. 
Способы 
картографического 
изображения 
применяемые в MapInfo. Англо-русский и русский словарь терминов MapInfo. 
 
 
 
 
 
7 

1. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ  
В ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫХ И КАДАСТРОВЫХ РАБОТАХ 
 
1.1. Понятие географических информационных систем 
 
Цифровая карта (ЦК). В связи с развитием вычислительной техники 
появилась необходимость представления традиционной карты в цифровой 
форме. Образно эти карты стали называть цифровыми. Однако следует отметить, 
что это название не совсем соответствует традиционно сложившемуся 
определению 
понятия 
«карта». 
В 
цифровой 
карте 
картографическое 
изображение представлено не в знаковой форме, а в установленной структуре 
цифрового описания и кодирования на одном из физических носителей или в 
памяти ЭВМ [7, с.15].  
Следовательно, цифровые карты – это цифровые записи геоизображений, 
хранящиеся в памяти ЭВМ, предназначенные для их автоматического 
воспроизведения, преобразования и решения с их помощью различных 
пространственных задач (например, картометрических, навигационных и т. п.). 
Стандарт по цифровой картографии определяет цифровую карту как «цифровую 
модель 
земной 
поверхности, 
сформированную 
с 
учетом 
законов 
картографической генерализации в принятых для карт проекции, разграфке, 
системе координат и высот». 
Наряду с обобщенным понятием цифровая карта существует понятие 
цифровая топографическая карта (ЦТК) – под которой понимается цифровая 
модель местности, записанная на машинном носителе в установленных 
структуре и кодах, в принятой проекции, разграфке, системе координат и высот, 
по точности и содержанию соответствующая топографической карте этого же 
масштаба. Следовательно, с картой в обычном смысле слова цифровую карту 
роднит то, что в ней содержится не только метрическая, но еще и семантическая 
и синтаксическая информация, причем она имеет определенную структуру и 
систему кодирования, и по проекции, разграфке, системе координат, точности, 
полноте содержания отвечает общегеографической или тематической карте 
соответствующего масштаба (или масштабного интервала). Цифровая карта 
организована так, что на ее основе возможно проведение необходимых 
измерений и преобразований, однако, форма представления данных не позволяет 
визуально воспринимать изображение, она, если можно так сказать, зрительно 
не наблюдаема, т.е. не представлена в системе зрительных образов. 
Электронная карта (ЭК). Это картографическое изображение, полученное 
на видеоэкране или мониторе компьютера, путем визуализации цифровых 
данных. Следовательно, под электронной картой понимается программноуправляемое 
картографическое 
изображение, 
визуализированное 
с 
использованием программных и технических средств в принятой для карт 
проекции и системе условных знаков. 
Электронную карту можно рассматривать как многокомпонентную модель 
реального мира, основными целями создания которой являются: 
 
графическая коммуникация пространственных отношений; 
8 

 
обеспечение возможности автоматизированного анализа, обработки и 
отображения цифровых данных о местности; 
 
визуальное отображение цифровых моделей местности, зрительно не 
воспринимаемых человеком; 
 
автоматизация 
процесса 
картографического 
анализа 
в 
системах 
управления; 
 
исследование объектов, явлений и процессов с учетом динамики их 
развития и возможного использования. 
Для электронных карт, как и для традиционных, характерны следующие 
свойства: 
– пространственно-временное отображение объектов и явлений реального мира; 
– системность отображения главных элементов с учетом генезиса, структуры, 
иерархии объектов; 
– избирательность (синтетичность), раздельное представление или выделение 
характерных 
особенностей 
действительности, 
которые 
проявляются 
повсеместно или изолированно; 
– метричность, обеспечиваемая математическими законами построения, 
точностью составления и воспроизведения карты; 
– возможность зрительного восприятия пространственных форм, размеров, 
связей, воспринимаемых с эффектами освещения и текстуры поверхности 
изображаемых объектов; 
– обзорность, возможность охвата обширных пространств с выделением главных 
элементов содержания при учете генерализации и взаимосвязей; 
– возможность тематической направленности. 
К электронной карте, как средству, построенному на принципах цифрового 
моделирования, предъявляются следующие требования: 
– структурная определенность и пригодность для моделирования; 
– возможность многоцелевого использования; 
– наличие набора форм представления графической информации; 
– возможность построения динамических моделей и наличие анимационных 
свойств; 
– 
формирование 
картографического 
изображения 
в 
интерактивном 
и 
автоматизированном режимах; 
– возможность интеграции картографической информации с данными 
дистанционного зондирования территории. 
Электронная карта как автоматизированная система характеризуется 
качественно новыми свойствами обработки пространственной информации, 
заключающимися: 
– в автоматическом поддержании информационного поля в различных 
временных режимах; 
– в комплексном изображении совместно обрабатываемых априорных и 
оперативных данных; 
– в оперативной селекции данных и построении изображения, синтезированного 
на основе послойного представления данных; 
– в возможности создания оригинального дизайна пользователя; 
9