Зацерковний В.І., Тішаєв І.В., Віршило І.В., Демидов В.К. Геоінформаційні системи в науках про Землю

Монографія. — Ніжин: НДУ ім. М. Гоголя, 2016. — 510 с.У монографії визначені та сформульовані сутність геоінформації, геоінформаційних технологій (ГІТ), понятійний апарат геоінформаційних систем (ГІС) і їх функціональні можливості. Розглянуті питання введення даних і їх цифрування. Висвітлені питання створення електронних карт і їх збереження за допомогою ГІТ. Представлені концептуальні основи ГІС, мета та принципи їх побудови ГІС, розглянуті сучасні технології обробки геопросторової інформації, моделі, що лежать у їх основі, сучасні напрями застосування ГІС і перспективи їх розвитку. Викладені моделі й алгоритми, що лежать в основі просторового аналізу ГІС. Розглянуті програмні засоби реалізації, інтеграції даних і технологій. Монографія містить графічні ілюстрації, що пояснюють роботу ГІС. Книга може бути корисною для науковців, керівників державних установ, викладачів вищої школи, аспірантів і студентів.Вступ.
Загальні поняття про інформаційні та геоінформаційні системи.
Загальні поняття про інформацію.
Інформаційні системи, їх класифікація та складові.
Компоненти інформаційних систем.
Поняття про геоінформатику та географічні інформаційні системи.
Поняття про геодані.
Поняття про геоінформацію.
Задачі геоінформатики.
Визначення ГІС.
Галузі застосування ГІС.
Компоненти ГІС.
Відмінність ГІС від інших інформаційних систем.
Джерела виникнення ГІС.
Інтеграція ГІС з іншими науками про Землю.
Історія розвитку ГІС.
Передумови розвитку ГІС.
Етапи розвитку ГІС.
Історія розвитку відкритих ГІС.
Розвиток ГІС в Україні.
Перспективи розвитку ГІС на найближчі роки.
Структура, функції та технології ГІС.
Загальні визначення.
Структура ГІС.
Функції ГІС.
Геоінформаційні технології.
Загальні вимоги до документування в ГІС.
Класифікація ГІС.
Подання об’єктів реального світу в ГІС.
Визначення поняття геопростору.
Визначення поняття просторового об’єкта та його опис у ГІС.
Визначення поняття просторових відношень у ГІС.
Класифікація властивостей геоінформації.
Класифікація компонентів геопростору.
Інформаційне забезпечення ГІС.
Джерела даних для ГІС.
Картографічні джерела наповнення баз даних ГІС.
Дистанційне зондування Землі як джерело даних для ГІС.
Матеріали польових вишукувань як джерело даних для ГІС.
Дані землеустрою, кадастрів, містобудування як джерело даних для ГІС.
Статистичні дані як джерело даних для ГІС.
Internet як джерело даних для ГІС.
Текстові матеріали як джерело даних для ГІС.
Організація збереження даних у ГІС.
Загальні відомості про збереження даних у ГІС.
Принципи організації збереження даних у ГІС.
Загальні відомості про моделювання в ГІС.
Загальні визначення.
Класифікація моделювання.
Рівні організації даних у ГІС.
Моделі організації даних у ГІС.
Растрові моделі подання просторових даних.
Принципи побудови растрових моделей.
Растрові моделі на основі регулярних мереж.
Растрові моделі даних на основі нерегулярних мереж.
Ієрархічні моделі.
Безструктурні гіперграфові моделі.
Решітчасті моделі.
Джерела даних для растрових моделей.
Характеристики растрових моделей.
Використання растрів для зображення дискретних об’єктів.
Використання растрів для зображення безперервних поверхонь.
Збереження растрових даних.
Перспективи застосування растрових моделей.
Недоліки та переваги растрових моделей.
Векторні нетопологічні моделі подання даних у ГІС.
Загальні відомості про векторні моделі.
Класифікація просторових даних, що використовуються у векторних ГІС.
Подання просторових об’єктів у векторній моделі.
Модель даних САПР.
Нетопологічні (прості) векторні моделі.
Необхідність уведення топологічних відношень у ГІС.
Топологічні відношення в ГІС.
Поняття про топологічні відношення в ГІС.
Характеристики топологічних моделей.
Топологічні моделі сучасних ГІС.
ХІ. Топологічні моделі подання даних у ГІС.
Векторно-топологічна (лінійно-вузлова) модель.
DIME-структура.
Структура "Дуга – Вузол".
Модель даних покриття (геореляційна модель).
Вибір способу формалізації та перетворення структур даних.
Порівняння векторних та растрових моделей подання просторових даних.
Аналіз подання геооб’єктів векторними моделями.
Триангуляційні моделі даних та ланцюгове кодування.
TIN-модель.
Топологія в TIN-моделі.
Етапи створення TIN-моделі.
Засоби TIN для відображення поверхні.
Моделювання об’єктів за допомогою ГІС.
Ланцюгове кодування.
Об’єктно орієнтовані моделі.
Об’єктно орієнтований принцип організації даних.
Об’єктно орієнтована модель даних "База геоданих".
Типи баз геоданих.
Вимоги до баз геопросторових даних.
Загальні положення геопросторового аналізу даних.
Геопросторовий аналіз і його складові.
Функції геопросторового аналізу ГІС.
Класифікація геопросторового аналізу.
Алгоритм проведення геопросторового аналізу.
Рівні візуального аналізу.
Інтелектуальна обробка й аналіз інформації в ГІС.
Візуальний аналіз у ГІС.
Загальні відомості про візуальне подання інформації.
Електронні карти та геозображення як засіб візуалізації в ГІС.
Класифікація геозображень.
Способи візуального подання даних.
Алгоритм візуалізації інформації в ГІС.
Геокодування і генералізація.
Подання картографічних шарів.
Подання екранних видів (вікон).
Візуалізація векторних даних.
Візуалізація растрових даних.
Візуалізація транспортних мереж.
Візуалізація поверхонь.
Тривимірна візуалізація.
Геопросторовий аналіз за допомогою функцій вибору.
Загальні відомості про функції вибору.
Запити за місцем розташування (просторові запити).
Запити за атрибутами.
Інтерактивний запит даних.
Вибір даних на підставі топологічних відношень.
Класифікаційний аналіз у ГІС.
Загальні поняття про класифікацію.
Підходи до класифікації в ГІС.
Методи класифікації в ГІС.
Багатоваріантний аналіз і класифікації.
Районування.
Нормалізація.
Практичне застосування принципів класифікації.
Геопросторовий аналіз за допомогою картографічної алгебри.
Загальні визначення картографічної алгебри.
Локальні операції.
Операції сусідства (фокальні операції).
Зональні операції.
Глобальні операції.
Геопросторовий аналіз об’єктів за допомогою оверлейних операцій.
Загальні відомості про оверлейні операції.
Види оверлейних операцій.
Оверлейні операції в растрових моделях.
Оверлейні операції у векторних моделях.
Класифікація оверлеїв.
Топологічні оператори для виконання оверлейних операцій.
Похибки при виконанні оверлейних операцій.
Буферний аналіз у ГІС.
Загальні відомості про буферні операції.
Створення буферної зони.
Геодезичні та евклідові буферні зони.
Класифікація буферів.
Мережевий аналіз у ГІС.
Загальні відомості про мережі та мережевий аналіз.
Задачі, що розв’язуються за допомогою мережевого аналізу.
Моделі й алгоритми мережевого аналізу.
Особливості використання графових моделей для мережевого аналізу.
Список використаної літератури.