LXF112:Что за штука... ГИС?
|
|
|
Что за штука… ГИС?
- Марко Фиоретти разъясняет, в чем сила географических баз данных и зачем они нужны.
- Ну вот, еще один акроним! Что эти-то три буквы означают?
GIS, Geographical Information System – это географическая информационная система (ГИС), то есть любая программа для создания, систематизации, отображения и интерактивного анализа географических данных.
- Значит, это способ создания себе карт и просмотра их на компьютере?
Чуть больше. ГИС интересна благодаря предоставляемой возможности привязать всевозможные данные (например, изображения, онлайн-дневники путешественников и данные переписи населения) к конкретной местности. Многие цифровые объекты могут иметь географический компонент, и их ценность от подобной привязки возрастает. Процесс прикрепления цифровых объектов к географическому положению называется геопривязкой или геокодированием (подробнее мы его рассмотрим в материале на LXFDVD).
- Разве обычные реляционные базы данных с этим не справляются?
На самом деле, нет. Стандартным SQL-строкам, колонкам и запросам сложно обрабатывать нерегулярности, столь распространенные в природе – вообразите, к примеру, береговую линию озера.
- Согласен, штука полезная… скажем, картографам. Ну, а мне-то оно зачем?
Помимо занимательности, ГИС – мощный инструмент защиты ваших интересов, средство быть активным гражданином и личностью. ГИС поможет создать карты буквально всего, от свалок до групп Linux-пользователей, от мест проведения рок-концертов до распределения выбросов угарного газа и уровня преступности в вашем городе или стране. Вы можете определить, на какие места ваш мэр выдал разрешения на застройку в полосе отчуждения аэропорта, или проанализировать плотность налоговых выплат и затрат на покупки в заданном регионе.
- Вот это уже интереснее. Научите меня ГИС!
Ну, слушайте. Во-первых, освежим в памяти некоторые понятия, единые и для бумажных, и для цифровых карт. Это необходимо: хотя любая ГИС-программа сама умеет делать «черную работу», надо, по крайней мере, знать, какими данными ее кормить. Известно несколько разных систем записи координат, но самая распространенная основана на широте и долготе (то есть угловом расстоянии от Гринвичского меридиана и экватора) и высоте над уровнем моря. Без координат нет ГИС, но вы можете ассоциировать их почти с чем угодно – не только с физическим расположением.
- А другие теории надо знать?
Есть еще разные методы проекции. Ведь бумажные карты и экраны мониторов плоские, а Земля круглая. Математически невозможно спроецировать сферическую поверхность на плоскость без некоторого искажения. Вы, вероятно, замечали, что Гренландия на разных картах выглядит по-разному?
- Черт возьми, верно! Но при чем здесь проекции?
Мы изготавливаем карты, чтобы иметь представление о конфигурации какой-либо местности, или вычислять угол, на который наш курс (по компасу) отклоняется от северного направления. Проекция – математический метод отображения земной поверхности на карте таким образом, что по крайней мере один из этих параметров не искажается. Наглядные примеры различных картографических проекций приведены на http://exchange.manifold.net/manifold/manuals/manifold/projections/projections_tutorial.htm.
- И какая из проекций лучше?
Та, что не искажает параметр, который вы хотите получить от карты. Допустим, сохранения относительных размеров различных областей достаточно, чтобы понять, какая страна, озеро или остров больше других, а при сохранении точных контуров объектов легко отличить искусственные сооружения от естественных образований. Если же вы рассчитываете направление пути домой, понадобится карта, не искажающая угловые размеры.
- Но зачем пользователю ГИС брать в голову проекции?
Если дать ГИС-программе правильную команду, она совместит данные карт, сделанных в различных проекциях. Это только один способ извлечь пользу из скрытых связей между различными ГИС-данными.
- А что такое эти ГИС-данные?
Например, цифровые версии изображений на обычных картах, общие данные с геопривязкой или ‘shapefiles’ (файлы контуров). Первая категория включает такие вещи, как реки, здания, границы парков с сопутствующими данными. Другие виды данных… да что угодно, от сканированных исторических карт и до распределения среднедушевого дохода по почтовым индексам.
- Вы сказали «файлы контуров»?
Это фактически стандартный формат, включающий несколько типов файлов. Описывает контуры географических объектов, типа дорог или рек, и их свойства (название, наличие лесного покрова и пр.).
- Ой, лучше не грузите. И как разбираться в карте с подобным нагромождением данных?
Так ведь все сведения можно группировать по слоям, а просматривая карту, менять цвета, прозрачность и прочие свойства слоев, и видеть только то, что вас интересует.
- Есть ли свободное ПО для работы со ГИС?
Конечно, есть! Главный проект FOSS в этой области – Geographical Resources Analysis Support System (http://www.grass.itc.it). Grass – это набор из нескольких программ командной строки и простых GUI, позволяющий создавать географические карты и модели деятельности человека и природы и находить пространственные связи между данными.
- Вы говорили, что обычные реляционные базы данных не годятся для ГИС. А есть ли решение среди открытого ПО?
Есть. PostGIS (http://postgis.refractions.net) – это вариант PostgreSQL с использованием различных ГИС-примитивов для применения в программах типа Grass.
- А нет ли чего кроме Grass, чтобы начать изучение ГИС на Linux? Желаю свободы выбора – не зря же я Linux-пользователь!
Есть, конечно. Самый популярный такой проект – Quantum GIS, сокращенно QGIS (http://www.qgis.org); он умеет отображать, редактировать и печатать карты, работать как графическая оболочка для Grass или баз данных PostGIS, а также измерять расстояния и протяженность маршрутов. Модули расширения для проекта представлены на http://wiki.qgis.org/qgiswiki/PluginRepositories.
- Могу ли я добавить ГИС на свой сайт?
Да. MapServer (http://mapserver.gis.umn.edu) предлагает интерактивные карты, и их можно масштабировать, панорамировать и разделять на слои, отображающие разные сведения.
- Спасибо! Теперь я сам себе сделаю то, что раньше брал из Google Maps!
По части функций вы правы, но кое-что важное упустили из виду. ГИС ничего не стоит без массива данных: придется загрузить существующую базу либо создать ее самому, с нуля.
- Делов-то! Многие государственные учреждения уже используют ГИС. Я просто выпрошу у них копию базы данных. Ведь это общественное достояние?
Теоретически – да. Практически же вас ожидает неприятный сюрприз. Например, Ordnance Survey (http://www.ordnancesurvey.co.uk) выдает свои данные только за плату, по своим ценам и согласно своей лицензионной политике. Другие организации вообще отказываются делиться информацией.
- Несправедливо. Ну почему так?
Иногда это просто бюрократия ради бюрократии; но чаще все упирается в деньги. Создание обширной, подробной базы данных ГИС стоит дорого. Для организации, блокирование таких данных или дорогостоящее лицензирование часто единственный способ наскрести бюджет на очередной финансовый год.
- Секунду. А разве мы не можем делать карты сами, координируя усилия через Интернет?
Разумеется, можем – загляните на OpenStreetMap (http://www.openstreetmap.org), проект карты мира в стиле Wikipedia. Хотя он не решает коренных проблем, это свободный, коллективно редактируемый ресурс, и не обязательно даже иметь GPS-устройство, чтобы принять участие. Чего же вы ждете? Регистрируйтесь скорее, и – карты вам в руки!
