Решебник по географии 9 класс Толыбекова Часть 1, 2 Часть 1 §7

Геоинформационная система технологий (ГИС-технологии) — это совокупность аппаратных, программных и информационных средств, предназначенных для сбора, хранения, анализа и отображения пространственно-координированной (географической) информации.

ГИС объединяют карты, данные о местоположении объектов, их характеристиках и взаимосвязях. С их помощью можно не только создавать электронные карты, но и анализировать пространственные процессы, выявлять закономерности, моделировать развитие территорий.

ГИС — это не просто «карта в компьютере», а мощный инструмент для принятия управленческих решений в самых разных сферах — от городского планирования до экологии.

Сферы применения ГИС-технологий сегодня очень разнообразны и охватывают практически все отрасли:

Государственное управление и городское планирование — для составления генеральных планов городов, мониторинга инфраструктуры, управления земельными ресурсами.

Экология и охрана окружающей среды — для экологического мониторинга, отслеживания состояния природных ресурсов, контроля за загрязнением окружающей среды.

Сельское хозяйство — для управления посевными площадями, прогноза урожайности, мониторинга состояния почв и растений.

Транспорт и логистика — для оптимизации маршрутов, управления дорожным движением, навигации.

Строительство и геодезия — для проектирования зданий и сооружений с учётом геологических и климатических условий.

Бизнес и реклама — для анализа рынков, размещения объектов торговли и услуг.

Туризм и рекреация — для создания туристических карт, планирования маршрутов.

Историко-культурные исследования — для сохранения объектов культурного наследия.

Метеорология — для визуализации прогностических моделей погоды.

Таким образом, ГИС-технологии применяются практически везде, где важно учитывать пространственные аспекты информации.

1. Геоинформационные системы — это компьютерные базы данных, в которых хранится и обрабатывается пространственно-координированная информация о территории и объектах, представляемая в виде карт, текстов, таблиц, графиков и других форм.

2. Два основных языка записи географической информации: текстовые описания (справочники) и картографические изображения (карты, схемы, планы).

3. В настоящее время для поиска географической информации чаще всего используют интернет-ресурсы, такие как онлайн-карты (Google Maps, Yandex Maps, OpenStreetMap и др.), а также геоинформационные системы (ГИС), встроенные в специализированные программы и приложения.

Трансформирование аэроснимков — это процесс приведения произвольного снимка, полученного с самолёта или спутника, к форме и точности, пригодным для использования в виде плана или карты.

Первоначально аэроснимок представляет собой перспективное изображение поверхности Земли, сделанное с определённой высоты. На таком снимке присутствуют искажения — из-за неровностей рельефа, наклонов камеры, кривизны поверхности Земли. Чтобы устранить эти искажения и "выровнять" изображение по плоскости, проводится трансформирование.

Процесс включает несколько этапов:

1. Определение опорных точек — на снимке выделяются чётко узнаваемые объекты, координаты которых известны по картографической сети или по данным геодезических измерений. Это, например, пересечения дорог, углы зданий, мосты, геодезические пункты.

2. Привязка снимка к системе координат — каждому пикселю изображения присваиваются географические координаты (широта и долгота или координаты прямоугольной системы).

3. Коррекция масштаба — снимок приводится к единому масштабу, устраняются разницы в увеличении изображения по краям и в центре.

4. Устранение геометрических искажений — с помощью специальных программ (например, GIS-программ) применяется математическая обработка (аффинные, полиномиальные трансформации), которая исправляет деформации и «распрямляет» изображение.

После трансформирования результатом является ортокорректированный снимок (ортомозаика), который по своим свойствам становится аналогом карты — в нём можно точно измерять расстояния, площади, углы, строить планы местности. Такие снимки применяются в ГИС, кадастровых системах, для обновления карт.

Таким образом, трансформирование аэроснимков — это важнейший этап подготовки аэро- и спутниковых данных для практического использования в картографии и управлении территориями.

Будущее беспилотных летательных аппаратов (БПЛА, или дронов) в дистанционном зондировании Земли очень перспективно. Уже сегодня БПЛА активно используются для получения актуальной, высокодетализированной информации о поверхности Земли. В ближайшие годы их роль будет только возрастать по нескольким причинам.

Во-первых, БПЛА позволяют выполнять быструю и гибкую съёмку нужных территорий по запросу, без необходимости ждать спутниковых пролётов. Их можно оперативно направить на любую точку, например, для съёмки последствий стихийных бедствий, мониторинга сельхозугодий или инфраструктуры.

Во-вторых, дроны обеспечивают высокое пространственное разрешение снимков — вплоть до сантиметров на пиксель, что недоступно большинству спутников. Это важно для задач кадастровой съёмки, проектирования строительства, мониторинга малых объектов.

В-третьих, стоимость использования БПЛА постепенно снижается. Современные дроны становятся более доступными, а программное обеспечение — более автоматизированным, что позволяет использовать БПЛА даже небольшим организациям и муниципалитетам.

Кроме того, в будущем развитие технологий БПЛА пойдёт по следующим направлениям:

— повышение времени автономного полёта и дальности;

— внедрение искусственного интеллекта для автоматической обработки и дешифрирования снимков прямо на борту;

— развитие сетей дронов (роевых систем) для одновременного мониторинга больших территорий;

— интеграция с ГИС и системами управления территориями в режиме реального времени.

БПЛА будут активно использоваться не только в традиционных сферах (сельское хозяйство, строительство, экология), но и в новых — например, для мониторинга городской среды, инспекции промышленных объектов, контроля за транспортной инфраструктурой, мониторинга климатических изменений.

Таким образом, БПЛА становятся важнейшим дополнением к спутниковому и авиационному зондированию Земли. В будущем они будут играть всё более значимую роль в оперативном, точном и доступном мониторинге Земли, как на локальном, так и на региональном уровне.

Знание традиционных форм геоинформации — таких как географические карты, атласы, справочники, словари, текстовые описания — очень важно, несмотря на развитие современных геоинформационных систем (ГИС).

Во-первых, именно на основе этих традиционных источников формировались научные знания о географии. Карты, справочники и текстовые описания до сих пор содержат обобщённые, проверенные временем сведения о природных и социально-экономических объектах, которые могут отсутствовать в автоматизированных базах.

Во-вторых, умение читать и интерпретировать бумажные карты, понимать картографические знаки и текстовую географическую информацию формирует географическую грамотность человека. Это важно для того, чтобы осмысленно использовать современные ГИС и правильно интерпретировать их данные.

В-третьих, традиционные формы геоинформации остаются востребованными в практической деятельности — при подготовке отчётов, научных публикаций, в сфере образования, в правовых документах (например, кадастровые карты, официальные справочники).

Кроме того, знание традиционных форм помогает лучше понять методы сбора, обработки и систематизации географических данных, которые легли в основу создания современных ГИС. Именно поэтому в образовательном процессе необходимо сочетать изучение как современных, так и традиционных форм представления географической информации.

По схеме 2 «Геоинформационная система (ГИС)» можно проследить полную цепочку создания и использования геоинформации: от сбора данных до принятия решений.

Цепочка начинается с сбора данных дистанционными методами исследования. Эти данные поступают с спутников и с аэросъёмки (аэрофотоснимков), которые позволяют получать актуальную информацию о состоянии поверхности Земли.

Следующий этап — цифровая обработка данных. Полученные снимки обрабатываются с помощью компьютеров: устраняются искажения, корректируются масштабы, снимки трансформируются в карты или планы.

Затем данные поступают в банк информации, где они хранятся, систематизируются и становятся доступными для дальнейшего анализа.

На этапе анализа данных специалисты используют различные ГИС-программы для выявления закономерностей, создания моделей, прогнозов и картографических продуктов.

На основе проанализированных данных формируются карты и отчёты, которые передаются пользователям. Эти материалы применяются в управлении природными ресурсами — для принятия решений в сфере экологии, градостроительства, сельского хозяйства, мониторинга природных процессов.

При этом важную роль играет обратная связь — потребители информации (например, представители муниципалитетов, бизнеса, сельского хозяйства) формулируют новые требования к информации — что именно необходимо дополнительно исследовать или уточнить. Эти требования снова запускают процесс сбора новых данных.

Таким образом, схема отражает замкнутую геоинформационную цепочку: сбор данных → обработка → хранение → анализ → принятие решений → новые требования → новый сбор данных.

Эта цепочка обеспечивает непрерывное обновление и совершенствование геоинформационной системы, позволяя своевременно реагировать на изменения в окружающей среде и эффективно управлять территориями.

1. На рисунке изображены спутники, которые движутся по орбитам вокруг Земли и передают сигналы. Также изображены различные объекты на поверхности Земли: самолёт; корабли; автомобиль; лодка; радиоприёмные станции на берегу.

Видно, что от спутников к этим объектам идут направленные линии — это передача навигационных сигналов.

2. Цепочка взаимодействия в системе ГЛОНАСС выглядит следующим образом:

Спутники ГЛОНАСС (на орбите) → передают навигационные сигналы → приёмные устройства на объектах (самолётах, кораблях, автомобилях, наземных станциях) → обработка данных в приёмниках → определение точного местоположения объектов на местности (координаты, скорость, направление движения).

Таким образом, спутники ГЛОНАСС непрерывно вещают сигналы. Любой приёмник, настроенный на эти сигналы, может определить своё положение с высокой точностью.

3. Система ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) имеет огромное значение в современном мире. Она обеспечивает:

• точное определение местоположения людей, транспорта, судов, воздушных судов и других объектов;

• навигацию в реальном времени — используется в автомобильных навигаторах, авиации, морском флоте;

• повышение безопасности движения — позволяет строить оптимальные маршруты, избегать аварийных зон;

• мониторинг передвижения техники в промышленности, сельском хозяйстве;

• поддержку геодезических работ и картографирования;

• используется в службах спасения и при ликвидации последствий ЧС для быстрой координации действий.

ГЛОНАСС — это не только система для «навигации на автомобиле», а важный инструмент для экономики, науки, обороны и повседневной жизни.

4. Система ГЛОНАСС была разработана в России.

• Первый спутник системы был запущен в 1982 году.

• С 1993 года ГЛОНАСС начала работать в тестовом режиме.

• Сейчас система полностью развёрнута: на орбите действует созвездие из 24 спутников, которое обеспечивает покрытие всей поверхности Земли.

• ГЛОНАСС является глобальной системой — аналогом американской GPS, европейской Galileo и китайской BeiDou.

Сегодня ГЛОНАСС используется не только в России, но и в других странах. Приёмники ГЛОНАСС встроены в смартфоны, планшеты, навигаторы. Кроме того, ГЛОНАСС активно используется в: авиации (управление полётами); морской навигации; железнодорожном транспорте; наземном транспорте; сельском хозяйстве (например, для точного вождения тракторов — «точное земледелие»).

В настоящее время идёт развитие новых поколений спутников ГЛОНАСС-К, которые будут обеспечивать ещё более высокую точность (до нескольких сантиметров) и более устойчивый сигнал в сложных условиях (например, в городах среди высотных зданий).