Литература
Справочная информация
Для учебы
Использование ГИС для мониторингаЛекция 11 Использование ГИС для мониторинга В настоящее время возрастает роль различных мониторинговых систем, основными целями которых является контроль состояния различных ресурсов и обеспечение их рационального использования, планирование и прогнозирование, и обеспечение безопасности, в т. ч. экологической. Наиболее развитой системой мониторинга является система экологического мониторинга, составной частью которой является мониторинг земель. На современном этапе технологической основы мониторинга является ГИС, создание БД, характеризующих состояние объекта мониторинга. ОН – объект наблюдений – земля, которая проявляет себя во многих ипостасях. I - Пр. р. – природный (пространственный ресурс). II – С. П. – средство производства. III – О. С.Э. О. - объект социально-экономических отношений. Обо всех ипостасях нужно соорудить: 1)БКД – база картографических данных; 2)БАД – база атрибутивных данных. Анализируя, получаем: 1)ПКМ – производные картографических матриц 2)ПОМ - - « - отчетные матрицы. Передаем потребителям информации – ПИ. I. При формировании БД земель как природного и пространственного ресурса (Пр. р.) необходимо следующее набор картографических материалов: - топографические карты; - геологическая карта; - тектоническая карта; - почвенная карта; - гидрологическая карта по поверхностным стокам; - гидрологическая карта по подземным водам; - ландшафтная карта; - климатическая карта (для мониторинга на региональном уровне). Атрибутивные данные содержат: - состав пород; - прогнозные свойства; - наличие полезных ископаемых. В тектонике необходимо охарактеризовать: - наличие тектонических структур; - направление и интенсивность неотектонических движений; - результаты микросейсмоизвержений. Для почв интересует: - состав почв (минеральные, химические, гранулированные); - тип почв; - возраст. Для гидрологии: - тип водных объектов (озеро, залив, лужа); - состав вод; - гидрологический режим. Для подземных вод: - гидрологический режим; - глубина залегания; - генезис (происхождение); Для ландшафтов: - состав растительности; - морфометрическую характеристику рельефа; - состав растительности, взаимоотношение организмов. Характеристики рельефа: морфология (морфостроение – впадина) и морфометрия (метрические показания – склон обладает уклоном, высота, длина склона). II. С. П. – средства производства. Следующая база карт: - карта полезных ископаемых в зависимости от утвержденных категорий запасов; - схемы з-ва; - карта АПГГ; - карта бонитировки земель; - агрохимические карты; - схемы мелиоративного устройства; - календарные планы добычи полезных ископаемых и прогнозирование. Атрибутивные данные (сложные иерархические структуры): - целевое назначение (категории земель по целевому назначению); - угодья в пределах категорий; - показатели, характеризующие состояние угодий. Например, земли с/х назначения включают 2 ступеньки: 1) с/х угодья 3) орошаемые 2) не с/х угодья 4) богарные. Показатели, характеризующие состояние угодий: 1)урожайность – зависит от естественного плодородия; 2)состояние подвижных элементов в почве; 3)предшественники; 4)внесение удобрений и других агрохимических мероприятий; 5)агротехнические мероприятия: «когда посеяли и что»; 6)погодные условия; 7)наличие вредителей. Земли жилой и общественной застройки: 1.Земли жилой застройки. 2.Земли общественного пользования. 3.Земли в границах НП. Необходимо из картографической БД: - рельеф; - границы НП; - здания и сооружения; - карта транспортной сети (пешеходные, магистрали; - карта инженерных коммуникаций; - инженерно-геологическая карта; - демографическая карта и др. Атрибутивные данные: - данные о населении; - о половозрастном составе населения; - данные о миграции населения; - данные о составе здоровья населения; - промышленная специализация территории; - потребляемые ресурсы и выпускная продукция; - развитие сферы услуг и т. д. III. О. С.Э. О. Картографические материалы: - кадастровый план; - картограмма оценки земель; - карты ограничения и обрелон., связанные с использованием земли. Атрибутивные данные: - тип собственности на землю; - данные о землевладении и землепользовании; - данные о правоустановочных документах, регистрационное право собственности на данные землевладения и землепользования; Конечной целью мониторинга является оценка состояния и прогнозирования развития объекта с целью принятия управленческих решений, обеспечивающих рациональное и эффективное использование объекта. ГИС обладает мощным инструментом построения пространственных моделей, а также инструментом пространственного и непространственного анализа данных, с помощью которых выявляются закономерности, присущие объекту мониторинга, на основании выявленных закономерностей определяются показатели, характеризующие динамику изменений процесса или явления во времени и пространстве. Совмещение динамических характеристик, интерпретирование на основе выявленных закономерностей позволяет переходить к прогнозированию развития объекта мониторинга с большей или меньшей долей вероятностей, поэтому ГИС является наиболее эффективным инструментом технологий, осуществления вида мониторинга. Стандартные технологии создания ГИС – мониторинга Этапы: 1 – подготовительный; 2 – производственный; 3 – этап корректировки (изменения). 1.Предварительный этап: 1)разработка концепций мониторинга (что наблюдаем, зачем, какие результаты обследования – картинка); 2)разработка требований к технологическому и программному обеспечению мониторинга; 3)разработка ТЭО (сколько, чего, в какое время). 2.Производственный этап: 1)включает организацию сети наблюдения за объектом; 2)организация информационного обеспечения ГИС; 3)создание и постоянное пополнение БД; 4)разработка (выработка) критериев и оценка состояния объекта мониторинга; 5)разработка алгоритмов моделирования и прогнозирования состояния объектов мониторинга; 6)визуализация результатов мониторинга для потребителей (представление). 3.Корректировочный этап: 1)оценка оперативности и качества промежуточных материалов; 2)оценка достоверности прогнозов; 3)совершенствование системы получения и передачи информации; 4)совершенствование структуры БД; 5)корректировка алгоритма моделирования и прогнозирования. Способы формализации пространственной информации Пространственная информация является информационной основой информационного блока ГИС и описывает положение объекта. Для работы на машинных носителях эта информация определенным образом формализуется. Пространственная информация в ГИС имеет: - метрическую часть, описывает позиционные свойства объекта; - атрибутивную часть, содержащую семантические данные или тематические. По отношению к пространственной информации атрибуты бывают: внешние и внутренние. Внутренние: идентификаторы объекта (код) и топология. Внешние: количественные и качественные, характеризующие состояние объекта (агрогруппы почв, категории земель, землевладение, землепользование и т. д.). В ГИС пространственная информация содержится в виде тематических слоев, определяемых единством класса изображений. Эти слои в ГИС могут, определенным образом, наложены (соединены) в сочетаниях определяемых задачами картографирования или задачами исследования. Способы формализации растровой информации Так как растровая графика представляется в виде регулярности сети, ячеек разной формы, то растровый способ формализации пространственных данных в простейшем случае заключается в изображении пространственных объектов в виде мозаики, элементов с общими границами. Виды элементов ячеек (пикселей) в растровой графике: - квадратные; - прямоугольные; - треугольные; - многоугольные (6-ти угольные). Чаще всего используются прямоугольные растры (наиболее удобные для формализации), треугольные (для моделирования рельефа), 6-ти угольные (обладают эквидистантностью центра). Пространственная информация кодируется в виде прямоугольной матрицы по строкам и столбцам. Размер элемента матрицы соответствует размеру исходного растра. Обычно столбцы располагаются в направлении север-юг, строки – запад-восток. Положение каждого элемента растра определяется номерами строки и столбца, в которой расположен данный пиксель. В качестве начала ячейки растра изображение с координатами (0;0) или (1;1) обычно задается ячейка в верхнем левом углу поля изображения. На начальных стадиях развития ГИС формализация растра изображения осуществляется вручную. Этот метод эффективен и сейчас, если количество ячеек не превышает 1 – 1,5 тысяч. Для сложных изображений (больше 1,5 тысяч пикселей) применяются автоматизированные способы формализации. Растровое изображение позволяет работать с иерархически организованной пространственной информацией, которая представляет собой несколько уровней, образующих единство. При этом нижний уровень соответствует исходному представлению растра, а каждый вышележащий уровень обобщает информацию по строго определенному количеству элементов ниже лежащего уровня. Иерархические растровые системы имеют пирамидальную и древовидную структуру. Использование иерархических моделей в растровом изображении позволяет детально представлять структуру сколь угодно больших поверхностей (Goodle Earth). Сжатие информации в растровых моделях Так как формальное представление растровых моделей требует использование больших объемов машинной памяти, ускорения работы с растром достигается путем сжатия изображения. Одна из процедур сжатия: 1)групповое кодирование – заключается в записи информации в виде кода, описывающего содержание матрицы с помощью пар, описывающих каждую строку. Первое из значений описывает количество следующих друг за другом одинаковых значений кодируемого элемента. Второе – значение элемента. Матрица приобретает вид: 4.1 5.2 2.1 7.2 9.2 9.2 6.2 1.1 2.2 6.2 2.1 1.2 9.2 Достигается сжатие (уменьшение объема памяти) до 75%. Если растровое изображение представлено двумя значениями (0 и 1), 1-ое из которых соответствует ячейкам, лежащим вне контура исследуемого объекта, 2-ое – внутри контура растрового изображения может быть представлено в виде строчного кода, который выглядит так: 1 1,4; 2 1,2; 5 7; 6 7,8 2)Сжатие с использование квадротонических структур Квадротоническая структура имеет древовидный вид, в котором размер ячейки каждого вышележащего уровня в 4 раза превосходит нижележащий. Хранение и кодирование информации осуществляется только для значащих элементов растра. Поэтому при хранении растровой информации переход на нижележащие уровни квадродерева осуществляется только для пространства неоднородных ячеек данного уровня; поскольку архитектоника пирамиды жестко задана и отпадает необходимость хранить незначащие данные, скорость поиска и извлечение информации значительно возрастает.
Использование ГИС для мониторинга - 0.0 out of
5
based on
1 vote
|
Материалы по темам:Основи картографії |