Геоинформационные системы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
А.А. НЕРЕТИН, И.И. ПОЗНЯК,  
С.В. ДУХИН  
 
 
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 
 
 
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
А.А. НЕРЕТИН, И.И. ПОЗНЯК, 
С.В. ДУХИН 
 
 
 

 
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
Утверждено 
в качестве учебного пособия 
редсоветом РУТ (МИИТ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
МОСКВА 
РУТ (МИИТ) 
2024
 
 
 

 
УДК 528:625.7/:624.2 
ББК 38.115:39.311–02:39.112 
Н 541 
 
 
 
Рецензенты: 
Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ),  
науч. рук., д. т. н, проф., член-кор. РАН Розенберг И.Н. 
 
Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (АО «НИИАС»),  
заместитель председателя Экспертного совета, Лауреат Государственной премии СССР в области науки и техники, к.т.н. 
Сазонов Н.В. 
 
 
 
Геоинформационные системы: учеб. пособие / Неретин А.А., Позняк И.И., Духин С.В. – М.: РУТ (МИИТ), 2024. 
– 184 с. 
 
 

 
В учебном пособии представлены общие сведения о 
геоинформационных системах (ГИС). Рассмотрены вопросы 
классификации, структуры, ввода/вывода, анализа, редактирования и хранения данных, формирования цифровой модели 
рельефа. Приведены принципы применения в ГИС основных 
картографических проекций и использования web-карт.  
Рекомендовано для студентов, изучающих дисциплину 
«Геоинформационные системы в кадастре», по направлению 
подготовки 21.03.02 «Землеустройство и кадастры» (профиль 
«Кадастр недвижимости»), и дисциплину «Геоинформационные и кадастровые автоматизированные системы» по направлению подготовки 09.04.01 «Информатика и вычислительная 
техника» очной и очно-заочной форм обучения.  
УДК 528:625.7/:624.2 
ББК 38.115:39.311-02:39.112 
 
 РУТ (МИИТ), 2024
 
 
 
 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И АРХИТЕКТУРА 
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ .............................. 11 
1.1. Общие понятия о ГИС ............................................... 11 
1.2. Классификация ГИС .................................................. 13 
1.3. Структура геоинформационных систем .................. 18 
ГЛАВА 2. ВИДЫ, ФОРМАТЫ И МОДЕЛИ ДАННЫХ В 
ГИС ......................................................................................... 24 
2.1. Виды данных в ГИС ................................................... 24 
2.2. Растровый формат данных в ГИС ............................. 25 
2.3. Векторный формат данных в ГИС ............................ 28 
2.4. Атрибутивные данные в ГИС ................................... 38 
2.5. Библиотека условных знаков в ГИС ......................... 39 
2.6. Метаданные в ГИС ..................................................... 40 
2.7. Организация сохранения пространственной ........... 41 
информации ....................................................................... 41 
2.8. Структура хранения информации в базе данных .... 43 
2.8.1 Иерархическая структура хранения информации 
в базе данных ................................................................. 44 

2.8.2 Сетевая структура хранения информации в базе 
данных............................................................................. 47 
2.8.3 Реляционная структура хранения информации в 
базе данных .................................................................... 49 
2.8.4 Объектно-ориентированная структура базы 
данных............................................................................. 51 
2.9. Система управления базами данных ........................ 52 
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОСНОВА 
ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ ................................................ 57 
3.1. Формы и размеры Земли. Эллипсоид ....................... 57 
3.2. Классификация картографических проекций .......... 66 
3.2.1. Классификация проекций по характеру 
искажений ....................................................................... 67 
3.2.2. Классификация проекций по виду 
вспомогательной поверхности ..................................... 71 
3.2.3. Классификация проекций по способу 
расположения вспомогательной поверхности ............ 74 
3.2.4. Классификация проекций по виду нормальной 
сетки ................................................................................ 76 
3.3. Выбор картографических проекций ......................... 79 

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ ................................ 86 
4.1. Географическая система координат ......................... 86 
4.2. Геодезическая система координат ............................ 87 
4.3. Геоцентрическая прямоугольная система 
координат ........................................................................... 89 
4.4. Плоская прямоугольная система координат ............ 91 
4.5. Высотная система координат .................................... 92 
4.6. Система прямоугольных координат в проекции ..... 96 
Гаусса-Крюгера ................................................................. 96 
4.7. Проекция Меркатора (UTM) ................................... 106 
4.8. Местные системы координат .................................. 115 
4.9. Номенклатура карт ................................................... 118 
4.10. Кодировка картографических проекций .............. 126 
ГЛАВА 5. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИСТЕМ КООРДИНАТ  
КАРТ И СЛОЕВ В ГИС-ПРОГРАММАХ ........................ 130 
5.1. Преобразования на плоскости ................................. 132 
5.1.1. Аффинное преобразование ............................... 135 
5.1.2. Проектное преобразование ............................... 136 
5.1.3. Квадратичное преобразование ......................... 137 

5.1.4. Преобразование полиномами 5-й степени ...... 138 
5.1.5. Локально-аффинное преобразование .............. 140 
5.2. Преобразование картографических проекций ....... 141 
5.2.1. Трансформация из геодезической в 
картографическую систему координат ...................... 142 
5.2.2. Трансформация из картографической 
системы ......................................................................... 145 
координат в геодезическую систему ......................... 145 
5.2.3. Преобразование в местную систему 
координат...................................................................... 148 
5.2.4. Определение параметров пересчета ................ 150 
ГЛАВА 6. ПРИНЦИПЫ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО . 152 
МОДЕЛИРОВАНИЯ .......................................................... 152 
6.1. Визуализация пространственных данных .............. 152 
6.2. Методы моделирования тематических карт .......... 154 
6.3. Генерализация тематических карт .......................... 158 
ГЛАВА 7. ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 
РЕЛЬЕФА ............................................................................ 162 
7.1. Растровые модели ЦМР ........................................... 162 

7.2. Векторные модели ЦМР .......................................... 166 
7.3. Исходные данные для построения моделей .......... 172 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................... 177 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................. 179 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
Цифровизация всех сфер экономики и использование 
искусственного интеллекта являются превалирующими 
трендами современного развития. Процессы и технологии 
сбора, накопления, обработки и передачи информации 
непрерывно совершенствуются, меняется представление об 
информации. При создании так называемых цифровых 
двойников объектов используются все доступные в настоящее время типы информации: текстовая, графическая, фото 
и видео. Для точного, полного, достоверного и актуального 
представления описания объектов, местоположение на поверхности Земли которых является значимым, используется 
геоинформатика, программным воплощением которой являются геоинформационные системы или ГИС.  
ГИС – это автоматизированная информационная система, осуществляющая сбор, хранение, обработку и использование пространственно-ориентированных данных, то 
есть данных, имеющих координатную составляющую. 
Область использования и функциональность ГИС постоянно расширяются. Это, прежде всего, создание цифровых карт и схем, в том числе трехмерных, и автоматическая 
навигация объектов на них с использованием спутникового 
позиционирования.