Карта на экране: ГИС-технологии

Я.И. Кучеренко

Применение современной компьютерной технологии для нанесения на карту и анализа объектов и событий окружающего нас мира позволило значительно усовершенствовать принятие управленческих решений. Сегодня ГИС — одна из самых перспективных информационных технологий, которую используют многие компании и организации различных отраслей для усовершенствования своих бизнес-процессов.
Согласно исследованиям аналитиков компании MapInfo, до 80 % информации, хранимой в корпоративных базах данных, имеют географический компонент. Поэтому возможность визуализации данной информации в привычном для человеческого понимания виде позволит значительно упростить и усовершенствовать процесс принятия управленческих решений.

Идея создания карт и географический анализ не новы для человечества. Еще в древних Греции и Египте, основываясь на собранных знаниях, отображали на папирусе свое видение мира. С появлением технологий, позволяющих определять широту, а чуть позже долготу, карты стали намного точнее. Кроме того, появилась возможность позиционирования местонахождения объекта и составления траектории его движения.

Применение информационных технологий и использование баз данных дало новый виток развития картографии. Эти технологии получили определение ГИС (геоинформационные системы). Интеграция ГИС с данными дистанционного зондирования Земли и системами глобального позиционирования позволило многим компаниям получить новый, более быстрый, удобный и эффективный подход к анализу проблем.

Стоит также отметить, что до начала эры ГИС использование картографических данных в коммерческих целях носило эпизодический характер. Ведь для обобщения и полноценного анализа всей географической информации, необходимой для принятия оптимального управленческого решения, требовались колоссальные усилия многих специалистов, что большинству компаний было не по карману.

Что такое ГИС?

Если обратиться к научно-технической литературе и информации компаний, специализирующихся на ГИС-продуктах, то можно обнаружить отсутствие общепризнанного четкого определения ГИС. Кардинальных различий в понимании нет. Просто существующие понятия как бы дополняют друг друга, расширяя границы того, что мы подразумеваем под словом ГИС. Вот некоторые из них:
- ГИС — это система, которая манипулирует и управляет данными, хранящимися в виде тематических слоев, географически определенных относительно карты-основы.
- ГИС — это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных) для поддержки принятия решений.
- ГИС — это система, включающая базу данных, аппаратуру, специализированное матобеспечение и пакеты программ, предназначенных для расширения базы данных, манипулирования данными, их визуализации в виде карт или таблиц и в конечном итоге для принятия управленческих решений.
- ГИС — это система, состоящая из людей, а также технических и организационных средств, которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выработки информации, удобной для дальнейшего ее практического применения.

Этот список можно было бы еще долго продолжать. Но важно то, что возможности ГИС-технологии действительно широчайшие и они находят самое разнообразное применение для решения огромного круга задач.

Эра ГИС-технологий

Началом эры ГИС многие аналитики называют 50-е годы прошлого века, когда появились первые ЭВМ, но на ранних этапах полноценное использование геоинформационных данных значительно ограничивалось маломощностью компьютеров того времени.

Широкое коммерческое использование ГИС началось в 80-х. В то время развитие информационных технологий позволило значительно усовершенствовать обработку огромных массивов существующих географических данных.
С тех пор сформировался рынок разнообразных программно-аппаратных средств на основе ГИС. Значительное повышение конкуренции среди коммерческих производителей геоинформационных решений и услуг позволило усовершенствовать ГИС-технологии и значительно расширить круг их применения.

Появились различные «коробочные» версии ГИС, позволившие пользователю работать с необходимой ему географической информацией на отдельном стационарном ПК. Широкое распространение получили интернет-проекты, оперирующие различными геоинформационными данными. Нашли свое применение ГИС-технологии и в корпоративном секторе.

Ключевые составляющие. В современном видении ГИС-решение представляет собой тесное переплетение пяти ключевых составляющих:
- данные;
- программное обеспечение;
- аппаратное обеспечение;
- пользователи;
- технологии;

Данные являются наиболее важным компонентом ГИС. Обычно объектам на карте соответствует свое определенное положение в таблицах атрибутов, которые в зависимости от запроса пользователей позволяют представлять карту в виде отдельных тематических слоев. Также неотъемлемой частью ГИС являются различные фотографии, текстовые документы, таблицы, схемы и т. д., которые привязаны к определенным объектам на карте и подключаются в качестве внешних ссылок. Базы данных, включающие информацию о пространственном положении, связанные с ней табличные данные, а также все сопутствующие данные, могут как приобретаться у поставщиков, так и собираться, добавляться и корректироваться самими пользователями. Кроме того, данные для ГИС получают путем интеграции уже существующей БД.

Программное обеспечение ГИС помимо графического пользовательского интерфейса содержит функции и инструменты, необходимые для ввода, хранения, компоновки, анализа и визуализации пространственной информации. Также ключевыми компонентами ПО ГИС являются редакторы растровой или векторной графики (в зависимости от формы представления карт), средства для получения различных аналитических данных и моделирования. Кроме того, для упорядочивания и поддержки имеющихся данных многие компании используют возможности СУБД.

Аппаратное обеспечение подразумевает набор всех технических средств, которые отвечают за функционирование ГИС: централизованный сервер или компьютер, на котором запущена ГИС; устройства для доступа пользователей (ПК, подключенный к сети или с выходом в Интернет, различные мобильные устройства и т. д.); устройства для сбора пространственных данных (GPS-приемник, GSM-оборудование и т. д.).

Пользователи, которые работают с программными продуктами, также являются неотъемлемой частью ГИС. Обычно различают технических специалистов, разрабатывающих и поддерживающих систему, и конечных пользователей, которым ГИС помогает решать текущие задачи. И если технические специалисты должны быть профессионалами в сфере ГИС, то основная деятельность конечных пользователей обычно с информационными технологиями не связана.

Технологии представляют собой набор методов и правил для обеспечения оптимальной работоспособности ГИС в ходе решения поставленных задач с учетом специфики деятельности каждой компании или отдельного пользователя. Среди них — правила внедрения, интеграция ГИС с другими системами предприятия, обучение пользователей, методы сбора и внесения данных, обеспечение безопасности и т. д.

Возможности ГИС

Сразу оговоримся, что речь пойдет не о конкретном примере реализации ГИС, а о возможностях ГИС-технологий в целом.

Прежде всего с помощью ГИС осуществляется ввод, манипулирование и визуализация пространственных данных. Так, например, для выполнения конкретного проекта недостающие данные можно получить с бумажных аналогов путем оцифровки, применения методов дистанционного зондирования (в том числе и использование космических снимков) или переноса данных с уже существующей БД. Некоторые стационарные данные (такие, как нанесение автомобильных и железных дорог, границ земельных участков), а также динамические данные (движение транспортных средств) можно получить с помощью специального GPS-оборудования.

В зависимости от поставленных задач часто возникает необходимость уже имеющиеся в цифровом виде данные дополнительно видоизменить. Ведь необходимая географическая информация может быть доступна в разных масштабах. Поэтому для совместной обработки и визуализации ее удобнее представить в едином масштабе.
ГИС хранит пространственную информацию в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот гибкий подход позволяет, не перегружая карту лишними данными, быстро выделить всю необходимую информацию для решения конкретной задачи (например, карту дорог для контроля движения транспортных средств компании, численность населения по районам для анализа демографической ситуации, перемещение атмосферных фронтов для прогноза погоды, карту звериных троп заповедника для слежения за популяцией определенного вида и т. д.).

Средства визуализации в ГИС позволяют мгновенно отображать внесенные изменения, гибко подходить к выбору отображаемой на экране информации, следить за передвижением динамичных объектов. Кроме того, отображаемая на картах информация может быть легко дополнена графиками, таблицами, фотографиями, отчетными документами, мультимедийными средствами и трехмерными изображениями.

Также одной из важнейших задач, решаемых при помощи ГИС, является обработка и отображение на карте различных аналитических запросов. В зависимости от возможности установленного ПО и прописанных функций, запросы можно задавать как простым щелчком мыши на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических инструментов. С помощью ГИС можно с легкостью получить ответы на простые вопросы (Где находится объект с таким-то адресом? На каком расстоянии от главного офиса расположены удаленные филиалы? Какой маршрут с учетом пробок на дороге и одностороннего движения будет наиболее оптимальным?) и более сложные, требующие дополнительного анализа (Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги? Положительные и отрицательные факторы, влияющие на развитие сельского хозяйства в регионе? Анализ загрузки автобусов на маршруте в зависимости от времени суток, дня недели и количества машин на маршруте?).

В современных ГИС среди наиболее востребованных инструментов для анализа стоит выделить «близость» и «наложение». С помощью аналитического запроса класса «близость» можно не только узнать расстояние, но и выделить все объекты в определенном радиусе, обладающие заданными свойствами. Например, можно узнать количество домов с черепичной крышей и садом во дворе, доступных к продаже, или количество потенциальных покупателей, проживающих в радиусе 1 км от планируемого места строительства нового магазина. «Наложение» предполагает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. Обычным результатом является отображение нескольких тематических слоев с необходимой для анализа информацией на одной карте.

При решении сложных аналитических задач можно легко совмещать информацию с различных тематических слоев. Так, при выборе места строительства нового торгового центра мы в совокупности анализируем данные о свободных участках и их цене, рельефе, характеристике грунта, охвате потенциальных потребителей, а также конкурентной ситуации в регионе.

Где используется ГИС?

Управление земельным хозяйством. Переоценить значение ГИС для управления земельным хозяйством очень сложно. В настоящее время существует огромное количество карт, содержащих всевозможную информацию о существующих территориях: геологические, экологические, демографические, рельефные, земельный кадастр и т. д.

Эти данные, а также возможность их сопоставления, анализа и моделирования будущих тенденций жизненно важны для деятельности различных органов управления и администраций (управление собственностью, природоохранные организации, обеспечение правопорядка и безопасности, управление чрезвычайными ситуациями, здравоохранение, сельское хозяйство), а также коммерческих компаний, чья деятельность напрямую связана с земельным хозяйством (недвижимость, логистика, инженерные коммуникации, нефтегазовая отрасль, региональная экспансия и т. д.).

Так, экологические организации широко используют ГИС для охраны окружающей среды. Существующие технологии позволяют им следить за ореолом обитания различных животных и растений, анализировать влияние человеческой деятельности на окружающую среду, контролировать выбросы вредных веществ, вовремя принимать меры для спасения редких видов.

Огромную роль ГИС играет при планировании строительства вышек для мобильной связи. С ее помощью аналитики операторов мобильной связи могут на основании различных пространственных данных (от демографической ситуации в районе до цены проекта) просчитать эффективность строительства вышки в заданном регионе.

Муниципальное управление. В последние годы в развитых странах наметилась четкая тенденция по усовершенствованию эффективности управленческой функции городской администрации с применением информационных технологий, реализованных на основе ГИС. С ее помощью усовершенствован процесс принятия управленческих решений по улучшению комфортности проживания населения на основании анализа пространственных данных (доступность школ, предприятий мелкорозничной торговли, выявление узких мест в транспортной системе города и т. д.). Также использование ГИС и средств спутникового позиционирования способствует организации эффективной работы городского транспорта и оперативному выявлению заторов на дороге. Использование интернет-ресурса для создания портала органа власти позволяет жителям и гостям города получить доступ к территориальным данным в разрезе района, микрорайона или конкретного дома.

Недвижимость. На динамично развивающемся рынке недвижимости аналитические отделы компаний оперируют огромными объемами информации, поскольку от своевременности обработки этих данных во многом зависит успех развития бизнеса. Однако табличные данные без привязки к географической основе не дают полной картины. Поэтому ГИС-технологии все активнее используют в аналитической работе таких компаний. Так, ГИС при проведении консалтинговых исследований позволяет объединить между собой различную статистическую и экономическую информацию
в удобном для восприятия представлении. При проведении презентаций инвестиционных проектов
для потенциальных инвесторов ГИС предоставляют возможность наглядно представить местоположение будущего объекта в виде многослойных 3D-изображений. Кроме того, ГИС позволяет визуально оценить насыщенность рынка, определить зоны концентрации офисных центров, выделить наиболее интересные и перспективные районы для строительства на карте города.

Управление транспортом. Широкое применение для управления автопарком любой компании получили ГИС, использующие навигационную систему на основе спутникового позиционирования GPS и системы сотовой связи GSM. С помощью данного решения транспортный оператор контролирует местонахождение и скорость движения транспортных средств компании, соблюдение графика движения, расход топлива, вес груза и другие техническо-эксплуатационные параметры.

Управление территориально-распределенной структурой. Применение ГИС в компаниях и организациях с территориально-распределенной структурой позволяют усовершенствовать управление ресурсами предприятия на основе географического объединения имеющихся данных и возможности их совместного использования разными подразделениями. Например, компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные работы, начиная с отображения на экране соответствующих участков и заканчивая автоматическим определением и предупреждением жителей, на которых эти работы повлияют.

Реклама и продвижение. Возможности ГИС широко используются для рекламы и продвижения различных товаров и услуг. Особенно четко данная тенденция прослеживается в социально-ориентированных настольных картографических системах и интернет-порталах, реализованных на базе ГИС. Кроме того, среди торговцев недвижимостью становятся популярны системы, позволяющие клиентам через Интернет полностью «прощупать» выбираемое жилье (увидеть местоположение объекта и прилегающие территории на снимке со спутника, ознакомиться с внутренней планировкой и интерьером, оценить вид из окна и т. д.).

Принятия управленческих решений. В последнее время ГИС стали широко применяться при визуализации данных для принятия управленческих решений руководителями компаний (в основном в качестве надстройки для BI-систем). Требуемая для принятия решений информация представляется в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. В данном случае ГИС — это не инструмент для выдачи решений по аналитическим запросам пользователей, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений.

Послесловие

Круг применения ГИС необычайно широк. Функциональность и огромные возможности геоинформационных систем находят самое разнообразное, порой даже неожиданное применение. Каждый день миллионы людей, сами того не осознавая, используют информацию, в создании которой огромную роль играют геоинформационные системы. Поэтому перечислить все возможности и области применения ГИС в рамках данной статьи просто невозможно. Мы остановились лишь на наиболее интересных примерах.

В последующих наших публикациях мы обратим внимание на наиболее интересные возможности применения ГИС-технологий для оптимизации бизнес-процессов компаний и конкретные примеры использования геоинформационных систем в украинских реалиях