Введение в геоинформационные системы

-¬¡ ©¡¡
«¬ª°¡--¤ª©œ§¸©ª¡
ª¬œ£ªžœ©¤¡
-ÁÌÄÛ
ÊÍÉʾ¼É¼
¾

¿ÊÀÏ
Я.Ю. БЛИНОВСКАЯ
Д.С. ЗАДОЯ
ВВЕДЕНИЕ 
В ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ 
СИСТЕМЫ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
2-е издание
Москва                                        2025
ИНФРА-М

УДК 004(075.32)
ББК 32.973:26я723
 
Б69
Р е ц е н з е н т ы:
Агошков А.И., доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой безопасности жизнедеятельности в техносфере Инженерной школы Дальневосточного федерального университета;
Бочарников В.Н., доктор биологических наук, профессор, ведущий 
научный сотрудник Тихоокеанского института географии Дальневосточного отделения Российской академии наук
Блиновская Я.Ю.
Б69  
Введение в геоинформационные системы : учебное пособие / 
Я.Ю. Блиновская, Д.С. Задоя. — 2-е изд. — Москва : ФОРУМ : 
ИНФРА-М, 2025. — 112 с. — (Среднее профессиональное образование). 
ISBN 978-5-00091-810-4 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-020316-4 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-112882-4 (ИНФРА-М, online)
В учебном пособии рассмотрены сущность геоинформационных си 
стем 
(ГИС), их структура и типология, основы проектирования баз геоданных 
и анализа информации в ГИС. Представлена характеристика основных 
моделей, использующихся в ГИС, дано представление о виртуальном моделировании.
Предназначено для студентов технических специальностей, изучающих 
воздействие производства на окружаю 
щую среду. Может быть использовано как вводный курс для смежных специальностей, в которых для работы используются ГИС.
УДК 004(075.32)
ББК 32.973:26я723
ISBN 978-5-00091-810-4 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-020316-4 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-112882-4 (ИНФРА-М, online)
© Блиновская Я.Ю., Задоя Д.С., 
2024
© ФОРУМ, 2024

ВВЕДЕНИЕ
В ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
В современную эпоху глобальной мобильности и информатизаA
ции качество практически любой решаемой пространственной задачи
зависит от верной интерпретации огромного массива связанных с ней
данных. В данной ситуации возможность визуализации способствует
более эффективному восприятию результата, и это обуславливает неA
обходимость использования картографической информации. Не секA
рет, что карта — весьма эффективный инструмент для показа любых
объектов, процессов и явлений, характеристики которых изменяются
в пространстве. Традиционная карта позволяет ориентироваться в
поле заданного района и получать весь спектр доступной информаA
ции, позволяющей достичь поставленной цели. На рис. 1 приведен
фрагмент экономической карты Дальнего Востока, с помощью котоA
рого пользователь может, как минимум, составить представление об
индустриализации и промышленной освоенности региона.
Возможности традиционных карт достаточно широки, с их помоA
щью решаются морфометрические, аналитические, прогнозные и
иные задачи. Качественная доступная картографическая информаA
ция необходима любому пользователю, и неважно, будет ли это поA
иск нужного адреса или разработка анимационной модели, позвоA
ляющей оценить степень воздействия производства на окружающую
среду. Но в процессе работы, особенно с комплексом карт, возникаA
ют затруднения в умении читать, ориентироваться и анализировать
содержащуюся в них информацию. Еще большие трудности возникаA
ют при составлении тематических карт и оценке многопараметричеA
ских ситуаций. Это привело к необходимости разработки особой
технологии, позволяющей оперативно создавать, редактировать и
обновлять карты, что представлено на рис. 2. Информационные карA

Введение в геоинформационные системы
Рис. 1. Экономическая карта Дальнего Востока (по: Атлас, 1997)

Введение в геоинформационные системы
5
Рис. 2. Электронная карта г. СанктAПетербург (по: Атлас, 2003)

Введение в геоинформационные системы
тографические средства, на базе которых разрабатываются подобные
карты, позволяют пользователю ориентироваться в городской среде,
осуществлять адресный поиск, планировать оптимальный маршрут с
учетом специфики объектов остановки и транспортной системы, изA
меняя детальность показываемых объектов в зависимости от его поA
требностей.
Следует отметить, что развитие компьютерных технологий с сереA
дины XX в. обусловило развитие многоцелевых графических редактоA
ров, позволяющих успешно создавать карты. Совершенствовались
средства моделирования, системного и математикоAкартографическоA
го анализа геоизображений, появлялись оригинальные теоретические
концепции и фундаментальные обобщения. Однако, несмотря на перA
спективность многих разработок, возникали сложности в сопоставлеA
нии информации, совмещении форматов, масштабов и проекций
представляемых данных.
Таким образом, уже к 1960Aм гг. перед географами и информатиA
ками встала задача разработки системы автоматизированного создаA
ния карт. Возникла идея формирования картографических баз данA
ных и разработки управляющего ими программного обеспечения,
которое позволяло бы осуществлять поиск, анализ, сопоставление
данных о картографируемых объектах, независимо от их происхождеA
ния. Результатом стало создание географических информационных
систем (ГИС), до сих пор остающихся единственно приемлемой техA
нологической базой, способной оперативно и квалифицированно
обеспечивать процесс создания традиционно наглядных и насыщенA
но информативных географических карт и в это же время рассчитыA
вать нужные параметры на компьютере. Полученные геоизображения
стали более совершенными, поскольку ГИС позволила хранить целые
наборы цифровой информации, сопряженной с дополнительными
сведениями о картографируемых данных, их происхождении и форA
матах представления. Таким образом, новый информационноAкартоA
графический инструмент способствовал расширению и углублению
географических знаний. На рис. 3 приведен пример одной из первых
цифровых карт американского штата Коннектикут, выполненной в
системе многоцелевого картографирования SYMAP, разработанной в
Гарвардской лаборатории компьютерной графики и пространственA
ного анализа Массачусетского технологического института.
Местом рождения ГИС принято считать правительственный деA
партамент окружающей среды Канады, у которого в начале 60 гг.
ХХ в. проявилась настоятельная необходимость инвентаризации огA

Введение в геоинформационные системы
7
Рис. 3. Одна из первых карт, полученных системой SYMAP
(по: http://www.pcweek.ru/themes/)
ромного количества картографических и текстовых материалов самоA
го различного назначения (географического, геологического, биолоA
гического, ресурсного и пр.).
Основная задача ГИС того времени заключалась в накоплении и
хранении пространственных данных. Первые ГИС рассматривались
как системы поиска и выдачи на экран монитора карт определенной
территории, а также их легенд, пояснительных текстов, табличных
данных, графиков, диаграмм и пр. В качестве поисковых признаков
выбирались географические координаты, или ключевые слова, или и
то и другое одновременно. Следует отметить, что справочноAкартоA
графические системы до сих пор пользуются популярностью в инA
формационной среде. Так, одной из наиболее крупных является поA
исковая система «Google Map» — картографический сервис, сопряA
женный с данными дистанционного зондирования (рис. 4). Как
правило, интернетAсервисы содержат комплекты готовых данных, орA
ганизованных в виде хранилищ цифровых изображений земной поA
верхности, являющихся конечными единицами информации. ПолуA
чение качественно новых данных, преобразование содержащейся в
системе информации определяются задачами и навыками пользоваA
теля и к самой системе отношения не имеют.
ГИС возникли на стыке технологий управления базами данных и
систем автоматизированного проектирования и машинной графики
(САПР). Использование в ГИС единого координатного пространства

Введение в геоинформационные системы
Рис. 4. Интерфейс справочноAкартографического сервиса Google Map
и возможность решения пространственных задач обусловили переход
от обработки географической информации в обычных графических
редакторах (Photoshop, CorelDraw, Illustrator и др.) к использованию
специализированных программ (ArcInfo, MapInfo и др.). Но, несмотA
ря на осознанную необходимость использования компьютерных
мощностей для обработки пространственноAвременной информации,
реализация программных продуктов для ГИС была доступна только
крупным заказчикам. И только расширение спектра вовлечения ГИС
в научноAпроизводственную деятельность способствовало появлению
на рынке относительно дешевых и адаптированных для широкого
круга пользователей программных средств.
Многоцелевое использование ГИС обусловило представление их
не только в виде справочного инструмента, но и в виде исследоваA
тельской или проектной сред, что привело к разработке альтернативA
ных систем, где карта рассматривается как модель, где каждый отоA
бражаемый на ней элемент соответствует определенному набору данA
ных, меняющемуся с течением времени. Таким образом, ГИС
превращают карту в динамичный проект, в котором представлены не
только традиционные атрибуты карт (легенда, масштаб, математичеA
ская основа и т. д.), но и дополнительная информация о картографиA
руемых объектах (в виде текстов, графиков, анимаций, фотографий

Введение в геоинформационные системы
9
и т. д.). Принимая во внимания факт, что на карте можно представить
все от геологии до идеологии, то в ГИС возможно представление люA
бых сущностей, имеющих географические координаты. Они визуалиA
зируются с помощью различных способов картографических изобраA
жений, либо стандартных, входящих в комплект программного проA
дукта, либо разработанных пользователем индивидуально. Легенда
проекта (признаки, атрибуты) представляет собой некий жесткий
каркас, в котором заключены непрерывно распределенные значения
свойств картографируемых объектов. Пользовательский интерфейс
позволяет манипулировать содержащимися в проекте данными, наA
чиная от масштабирования и заканчивая пространственным аналиA
зом. На рис. 5 представлен фрагмент геоинформационного проекта,
выполненный в среде ArcGIS.
Информационные технологии, в том числе и ГИС, следует отнеA
сти к одному из наиболее бурно развивающихся направлений, что поA
зволяет рассмотреть геоинформационные системы с различных позиA
ций: технической, методологической, ресурсной, производственной
и т. д.
Рис. 5. Геоинформационный проект (фрагмент), выполненный в ArcGIS

Введение в геоинформационные системы
Так, например, ядром ГИС являются программное обеспечение и
аппаратная платформа — главный технологический результат, без коA
торого существование ГИС не представляется возможным и который
неустанно совершенствуется, чему способствует развитие микроэлекA
троники и телекоммуникаций.
Несмотря на широкое использование ГИС, общепринятого опреA
деления нет. Разработчики программных продуктов и модулей, польA
зователи вкладывают в понятие ГИС неодинаковый смысл. Согласно
ГОСТ Р 52438A2005, введенному в действие приказом РостехрегулиA
рования от 20.12.2005 г. №423Aст 01.07.2006 (с изменениями от
12.09.2008 г.) географическая информационная система (геоинформаA
ционная система, ГИС) — система, предназначенная для хранения,
обработки, поиска, распространения и представления пространстA
венной информации.
Геоинформационные системы могут рассматриваться и как проA
граммное средство. В данном случае геоинформационная система поA
нимается как программный продукт, в котором реализованы функA
циональные возможности ГИС.
Наиболее полно отражающим суть данного понятия является слеA
дующее определение.
ГИС — информационная система, обеспечивающая сбор, хранеA
ние, обработку, отображение и распространение данных, а также поA
лучение на их основе новой информации и знаний о пространственA
ноAкоординированных явлениях (Тикунов, 2009).
Отличительная черта ГИС заключается в возможности обеспечеA
ния оперативной разработки многоуровневых, но при этом наглядA
ных решений для широкого круга задач. При этом на основе одинаA
кового массива данных могут быть предложены различные сценарии,
продумана уникальная компоновка карты, выбраны нужная детализаA
ция и способы отображения объектов. То есть ГИС не ограничиваетA
ся получением одного варианта и благодаря соответствующей органиA
зации базы данных в проекте позволяет различным специалистам наA
капливать, систематизировать, анализировать огромные массивы
данных. При этом уже не имеет большого значения, получены ли они
в разных ведомствах или конкурирующих, но родственных по своей
деятельности организациях, берутся ли наблюдения за один год или
за десятилетия и даже столетия, сопоставляются в проекте параметры
живой природы либо рассчитывается немыслимая для обычных неA
компьютеризированных расчетов комбинация из объектов флоры и
фауны и ресурсного потенциала недр.