Может ли гис работать на 1 компьютере

Обновлено: 07.07.2024

Подобно тому, как мы пользуемся текстовым редактором для работы с наборами слов и подготовки документов, мы можем использовать ГИС-приложение для работы с наборами пространственной информации на компьютере. ГИС расшифровывается как «Географическая Информационная Система». Любая ГИС состоит из следующих взаимосвязанных компонентов:

Цифровые данные – географическая информация, которую Вы просматриваете и анализируете, используя аппаратное и программное обеспечение.
Аппаратное обеспечение – компьютеры, используемые для хранения, отображения и обработки данных.
Программное обеспечение – компьютерные программы, исполняемые на аппаратном обеспечении и позволяющие работать с цифровыми данными. Программное обеспечение, являющееся частью геоинформационной системы, называется ГИС-приложением.

С ГИС-приложением Вы можете открывать цифровые карты на своем компьютере, создавать новую пространственную информацию и добавлять ее на карту, подготавливать карты для печати, отвечающие Вашим потребностям, и выполнять пространственный анализ.

Ниже приведен простой пример использования ГИС. Представьте, что предприятие здравоохранения отметило место проживания и дату визита для каждого проходящего лечение пациента:

Из таблицы видно, что случаи кори приходятся на январь и февраль. Местоположение дома каждого пациента отмечено в таблице в виде широты и долготы. Используя эти данные в ГИС-приложении, мы можем быстро узнать больше деталей о закономерностях распространения болезни:

Рисунок 1: Пример, показывающий записи о пациентах в ГИС-приложении. Легко увидеть, что пациенты, больные корью, живут близко друг от друга.

Подробнее о ГИС:

ГИС – это относительно новая область знаний, берущая свое начало в 1970-х годах. Раньше компьютеризированные системы были доступны только для крупных компаний и университетов, располагающих дорогостоящим оборудованием. Сегодня любой обладатель персонального компьютера или ноутбука может пользоваться ГИС-приложениями. Со временем ГИС-приложения также стали более простыми в использовании – раньше требовалось длительное обучение, а теперь любой человек может приступить к использованию ГИС для повседневных нужд. Как описано выше, ГИС – это больше, чем просто программное обеспечение, они охватывают все аспекты управления и использования цифровых геоданных. В предложенном руководстве мы будем говорить главным образом о ГИС-приложениях.

Что такое ГИС-приложение (программное обеспечение)?

Вы можете видеть пример того, как выглядит ГИС-приложение, выше на Рисунке 1. ГИС-приложения – это компьютерные программы с графическим пользовательским интерфейсом, управляемым мышью и клавиатурой. Приложение содержит главное меню в верхней части окна («Файл», «Редактирование» и др.), которое при нажатии мышью показывает соответствующие командные панели. Команды предоставляют возможность сообщить ГИС-приложению, что именно Вы хотите сделать. Например, Вы можете использовать меню для отправки команды на добавление нового слоя в список отображения.

Рисунок 2: Меню приложения, открываемое мышью, показывает набор опций, каждая из которых является выполняемой командой.

Панели инструментов (ряды небольших иконок с командами, которые могут быть запущены кликом мыши) обычно располагаются прямо под главным меню и предоставляют быстрый доступ к наиболее часто используемым функциям.

Рисунок 3: Панели инструментов обеспечивают быстрый доступ к часто используемым функциям. Наведение указателя на иконку обычно
вызывает всплывающую подсказку с описанием соответствующей функции.

Часто используемая функция ГИС-приложения – отображение картографических слоев. Картографические слои хранятся в виде файлов на диске или внутри базы данных. Обычно каждый картографический слой соответствует конкретным объектам реального мира, например слой дорог показывает дорожную сеть.

Когда Вы открываете слой в ГИС-приложении, он появляется в области карты.

Область карты показывает графическое представление Вашего слоя. Когда Вы добавляете более одного слоя на карту, слои накладываются друг на друга. Рисунки 4-7 показывают карту, имеющую несколько добавленных слоев. Важная функция карты – навигация, включающая увеличение, уменьшение и передвигание карты.

Рисунок 4: Слой городов, добавленный на карту.	Рисунок 5: Слой школ, добавленный на карту.
Рисунок 6: Слой железных дорог, добавленный на карту.	Рисунок 7: Слой рек, добавленный на карту.

В отличие от бумажных карт, карты, открытые в ГИС-приложениях, могут быть изменены после их создания. Вы можете менять форму и цвет условных обозначений картографических слоев. Например, если мы возьмем карту из Рисунка 7 и изменим ее условные обозначения, это полностью поменяет ее внешний вид, как показано на Рисунке 8. Условные обозначения играют важную роль в том, как мы читаем карты, и они быстро и просто меняются в ГИС-приложении.

Рисунок 8: В ГИС-приложении легко можно изменять символику – способ отображения данных на карте.

Другая распространенная функция ГИС-приложений – это легенда карты. Легенда карты содержит список картографических слоев, загруженных в ГИС-приложение. В отличие от легенды бумажной карты, легенда в ГИС-приложении предоставляет возможность менять порядок слоев, скрывать их и создавать группы слоев. Перетаскивания слои мышью, можно изменить порядок их прорисовки на электронной карте. На Рисунках 9 и 10 легенда карты показана в левой части окна ГИС-приложения. После изменения порядка слоев реки отображаются поверх дорог, а не наоборот.


Рисунок 9: Перед изменением порядка слоев реки перекрываются дорогами.	Рисунок 10: После изменения порядка слоев реки отображаются поверх дорог.

Установка ГИС-приложения на Ваш компьютер:

Теперь мы знаем, что такое ГИС и ГИС-приложения, поговорим о геоданных. Данные – это определенная информация. Информация, которую мы используем в ГИС, обычно имеет географическую (пространственную) привязку. Вспомните вышеупомянутый пример данных предприятия здравоохранения. Для хранения записей о пациентах создана таблица следующего вида:

Колонки долготы и широты содержат географические (пространственные) данные. Название болезни и дата являются непространственными данными. Распространенная функция ГИС – установление связи между первыми и вторыми. В сущности, ГИС-приложение может хранить множество сведений о каждом местоположении, в отличие от бумажной карты, возможности которой ограничены. Например, в рассматриваемую таблицу можно без труда вносить также пол и возраст пациентов. Добавив слой местоположений пациентов в ГИС-приложение, Вы можете задать его отображение так, что оно будет основано на возрасте или типе болезни, или на другом свойстве пациента по Вашему желанию, в то время как бумажная карта будет показывать только одно свойство. Таким образом, с ГИС-приложением мы можем изменить внешний вид своей карты, основываясь на непространственной информации, сопутствующей конкретным местоположениям.

ГИС-системы работают с многочисленными типами данных. Векторные данные хранятся в памяти компьютера в виде последовательностей координатных пар (X,Y). Векторные данные используются для представления точек, линий и областей (полигонов). На рисунке 11 показаны различные типы векторных данных, открытые в ГИС-приложении. Векторные данные будут более подробно рассмотрены в последующем содержании данного руководства.

Рисунок 11: Векторные данные используются для представления точек (города), линий (реки) и полигонов (границы районов).

Растровые данные хранятся в виде сетки значений. Многочисленные спутники пролетают по околоземным орбитам, и создаваемые ими фотографии являются растровыми изображениями, которые можно просматривать в ГИС-приложении. Одно из основных видимых отличий растровых данных от векторных состоит в том, что когда Вы приближаете растровое изображение слишком близко, оно состоит из квадратов (см. Рисунки 12 и 13). Каждый из этих квадратов – отдельная клетка в сетке данных, составляющей растровое изображение. Растровые данные будут более подробно рассмотрены в последующем содержании данного руководства.


Рисунок 12: Спутниковый снимок – типичный пример растровых данных. На этом снимке изображены горы.	Рисунок 13: Те же самые данные, но на этот раз в большем приближении. Видна сеточная структура изображения.

Что мы узнали?

Закрепим изученный материал:

ГИС – это система из аппаратного и программного обеспечения и геоданных.
ГИС-приложение позволяет Вам просматривать геоданные и является важной частью ГИС.
ГИС-приложение обычно включает главное меню, панели инструментов, область карты и легенду.
Географические данные, используемые в ГИС-приложении, бывают растровые и векторные.
Географические данные могут быть объединены с непространственными данными.

Попробуйте сами!

Ниже приведено несколько примеров практических заданий для Ваших учеников:

Если у Вас нет компьютера:

Многие темы, затрагиваемые в данном руководстве, можно наглядно показать с помощью проекционного аппарата и прозрачной пленки, т.к. они изображают похожее наложение слоев с информацией. Тем не менее, правильное понимание ГИС всегда достигается лучше с использованием компьютера.

Дополнительные материалы:

Книга: Desktop GIS: Mapping the Planet with Open Source Tools. Gary Sherman. ISBN: 9781934356067

Руководство Пользователя QGIS также содержит более полную информацию о работе с QGIS.

В следующих разделах мы более подробно покажем, как пользоваться ГИС-приложением. Все руководство основано на приложении QGIS. Давайте рассмотрим векторные данные.

Вид урока: комбинированный с элементами исследования.

Проектор, экран, компьютерная презентация Smart Board .

Компьютеры для индивидуальной работы.

ПО «2GIS Ульяновск»

Распечатанный дидактический материал: карточки с заданиями.

Список использованной литературы и источников:

Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник 10-11 классов/И.Г.Семакин, Е.К.Хенер. - М.: БИНОМ.Лаборатория знаний. 2010.246с.:ил.

Информатики и информационные технологии: учебник для 10-11 классов / Н.Д Угринович. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.- 511с. :ил.

1 этап. Организационный
Учитель: Добрый день.

2 этап Мотивационный (целеполагание)
Учитель: Сегодня мы рассмотрим способы ориентирования в незнакомом городе. Всем нам хоть раз в жизни приходилось (или придется) побывать в ситуации: оказаться в незнакомом городе, без друзей и знакомых, не зная где и что находится, но суметь сориентироваться. Вы - выпускники, не за горами выпускной и поступление в ВУЗ. Кто-то уедет в Ульяновск, кто-то в Самару, Казань, Питер, а кто-то в столицу. В крупных городах потеряться можно за 5 минут. Как этого не допустить? Какими средствами воспользоваться? Сегодня мы совместно попытаемся решить эту проблему.
Итак, наша задача – найти оптимальный способ ориентирования на местности, в чужом городе. Какими средствами воспользовались бы вы?
(ответы детей: спросить прохожих, позвонить другу, воспользоваться услугами гида, использовать карту, навигатор)
Учитель: То, что вы предложили, имеет место быть. Но мы живем в век информационных технологий, поэтому говорить сегодня будем о современном способе ориентирования на местности. Сегодня бумажные карты и справочники – это прошлый век, их заменили ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ или коротко, ГИС.
(Запись темы урока в тетрадь)

3. Изучение нового материала
Учитель: Сегодня важно уметь работать с имеющейся информацией. Существуют виды деятельности, в которых карты - электронные, бумажные или хотя бы представляемые в уме - незаменимы. Даже в быту, мы регулярно работаем с информацией о географическом положении объектов - магазин, детский сад, остановка, работа, школа… Пространственное мышление естественно для нашего сознания. (Раскрытие цели урока)
Учитель: ГИС (геоинформационная система) - это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.
Геоинформационная система - это компьютерная система, позволяющая показывать необходимые данные на электронной карте. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и многие другие виды данных.
В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Назовем виды данных, которые представлены в системе Google Erch:
(называют)
Векторная карта
Ландшафт
Спутник (фото)
Данные с веб-камер
Вывод учителя. Правильно. Таким образом, каждый слой состоит из данных на определенную тему.
Вы можете просматривать каждый слой-карты по отдельности, а можете совмещать сразу несколько слоев, или выбирать отдельную информацию из различных слоев и выводить ее на карту.

ГИСы бывают разными и области применения их широки (записывают):

Интернет-ГИС – на различных сетевых порталах, предоставляющих электронные карты;

Профессиональные (для государственных и отраслевых структур);

САПР-ГИС – в системах автоматического проектирования;

Встроенные ГИС – системы, установленные на автомобилях, водном транспорте, подводных лодках, современном железнодорожном транспорте (работают на основе спутниковых технологии GPS);

Настольные ГИС – системы, которые устанавливаются на рабочих и домашних компьютерах.

Учитель: Сегодня на уроке мы более подробно рассмотрим функции и возможности настольной геоинформационной системы «2ГИС Ульяновск».

Геоинформационная система «Дубль ГИС Ульяновск» - интегрированная система, позволяющая пользователю одновременно работать с разными видами информации (картами, справочниками), имеющая стандартный Windows-интерфейс. «Дубль ГИС Ульяновск» связан с базами данных, поддерживает функции поиска по различным параметрам (названию, телефону, адресу, e-mail, www-адресу, сфере деятельности фирмы, а также по ее местоположению на карте).
В ней легко найти любой объект, проложить маршрут между двумя или несколькими объектами. Находить объекты в определенном радиусе, измерять расстояние между объектами, а также увидеть подробную информацию о самом объекте и находящихся в нем организации.

4. Исследовательская деятельность

Учитель: Сейчас я предлагаю выполнить вам групповое исследование с помощью программы Дубль ГИС Ульяновск. Вам необходимо составить оптимальный маршрут для туристов, проводить их в необходимые места и поселить в гостинице. Для помощи в вашей работе я буду консультировать вас при возникших трудностях.

Первым вопросом человека, не знакомого с географическими информационными системами (ГИС), будет, конечно: «А зачем мне это нужно?» Действительно, атласами и картами мы пользуемся в нашей жизни нечасто. И вообще, географию, как известно из произведений классиков, тоже изучать не обязательно — для этого извозчики есть. К тому же информации, причем не всегда приятной, из разных источников мы и так получаем больше, чем иногда хотелось бы. И нужно ли ее еще и систематизировать? Тут есть о чем задуматься. Но, если разобраться, ГИС — это нечто большее, чем карта, перенесенная на компьютер. Так что же это такое и с чем его «едят»?

Но, к сожалению, с кратким, понятным каждому и, как говорил профессор Преображенский из «Собачьего сердца», «фактическим» определением все не так просто. Дело, видимо, в том, что эта технология, во-первых, в значительной степени универсальная, а во-вторых, она так быстро развивается и захватывает новые сферы жизни и деятельности, что, как в анекдоте времен развитого социализма, продукты (то есть определения) подвозить не успевают. Авторы каждой новой основополагающей книги по ГИС (а такие книги постоянно издаются) и тем более многочисленных монографий, касающихся какой-то одной из бесчисленного множества областей их применения, стараются внести свой посильный вклад в создание такого определения. К этим книгам мы вас и отсылаем, если вы хотите найти наиболее приемлемое для вас определение. Каждый, окунувшийся в этот мир, волен дать свое. Мы же, ни в коей мере не претендуя на оригинальность, возьмем уже имеющиеся.

Вот, например, два определения: одно «лирическое», другое «практическое». Первое: «Это возможность нового взгляда на окружающий нас мир». Второе: «ГИС — это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности».

Если обойтись без определений, а ограничиться описанием, то эта технология объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные перспективы для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

Один из лучших способов узнать, что такое ГИС, — посмотреть, как другие люди используют эту технологию. Ну а затем, не откладывая в долгий ящик, начать работу с ГИС и продемонстрировать свои достижения окружающим. У любого человека с творческим отношением к делу при виде возможностей ГИС сразу начинают чесаться руки… Ведь ГИС — это также и инструментарий, с помощью которого вы сможете решить задачи, для который порой не существует готовых законченных решений.

Но вернемся к началу. На первый взгляд, достаточно очевидным является только применение ГИС в подготовке и распечатке карт и, может быть, в обработке аэро- и космических снимков. Реальный же спектр применений ГИС гораздо шире, и чтобы оценить его, нам стоит взглянуть на применение компьютеров вообще: тогда место ГИС будет представляться гораздо яснее.

Компьютеры не только обеспечивают большое удобство выполнения известных операций с документами — они являются носителям нового направления человеческой деятельности. Это направление — информационные технологии, и именно на них в значительной степени основано современное общество. Что же это такое — информационные технологии?

Термин «информация» зачастую понимается слишком узко (вроде тех «информаций», что сообщают журналисты). Реально же информацией следует называть все, что может быть представлено в виде букв, цифр и изображений. Так вот, все методы, техники, приемы, средства, системы, теории, направления и т.д. и т.п., которые нацелены на сбор, переработку и использование информации, вместе называются информационными технологиями. И ГИС — одна из них.

В настоящее время ГИС — это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены миллионы людей во всем мире. Так, по данным компании Dataquest, в 1997 году общие продажи программного обеспечения ГИС превысили 1 млрд. долл., а с учетом сопутствующих программных и аппаратных средств рынок ГИС приближается к 10 млрд. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности — будь то анализ таких глобальных проблем, как перенаселение, загрязнение территории, голод и перепроизводство сельскохозяйственной продукции, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, либо решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута движения между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода или линии электропередачи на местности, различные муниципальные задачи типа регистрации земельной собственности. Как же удается с помощью одной технологии решать столь разные задачи? Чтобы понять это, рассмотрим последовательно устройство, работу и примеры применения ГИС.

Составные части ГИС

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ — от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам и функциям.

Данные. Это, вероятно, наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или иной основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать каждодневные дела и проблемы.

Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые устанавливаются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.

Как работает ГИС?

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам либо ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги или километровый столб на магистрали и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения или местоположений объекта (объектов) применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий вас объект или явление (дом, в котором проживает ваш знакомый или находится нужная вам организация; место, где произошло землетрясение или наводнение; маршрут, по которому проще и быстрее добраться до нужного вам пункта или дома).

Векторная и растровая модели. ГИС может работать с двумя существенно различающимися типами данных — векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата). Местоположение точки (точечного объекта), например буровой скважины, описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания хранятся в виде замкнутого набора координат. Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как плотность населения или доступность объектов. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек); оно подобно отсканированной карте или картинке. Обе модели имеют свои преимущества и недостатки. Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.

Задачи, которые решают ГИС

ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняют пять процедур (задач) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов. При сравнительно небольшом объеме работ данные можно вводить с помощью дигитайзера. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть представлена в разных масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1:100 000, границы округов переписи населения — в масштабе 1:50 000, а жилые объекты — в масштабе 1:10 000). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи.

Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД), специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих ГИС- и «не ГИС»-приложениях.

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации вы сможете получать ответы как на простые вопросы (кто владелец данного земельного участка? на каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? где расположена данная промзона?), так и на более сложные, требующие дополнительного анализа (где есть место для строительства нового дома? каков основный тип почв под еловыми лесами? как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Вопросы можно задавать простым щелчком мыши на определенном объекте, а также посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу «что будет, если…». Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа. Среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы следующих типов: сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? сколько покупателей живет на расстоянии не более 1 км от данного магазина? какова доля добытой нефти из скважин, находящихся в пределах 10 км от здания управления данного НГДУ? Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта — это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например мультимедийными.

Связанные технологии

ГИС тесно связана с рядом других типов информационных систем. Ее основное отличие заключается в способности манипулировать и проводить анализ пространственных данных. Хотя единой общепринятой классификации информационных систем не существует, приведенное ниже описание должно помочь дистанцировать ГИС от настольных картографических систем (desktop mapping), систем САПР (CAD), дистанционного зондирования (remote sensing), систем управления базами данных (СУБД или DBMS) и технологии глобального позиционирования (GPS).

Системы настольного картографирования используют картографическое представление для организации взаимодействия пользователя с данными. В таких системах все основано на картах, карта является базой данных. Большинство систем настольного картографирования имеет ограниченные возможности управления данными, пространственного анализа и настройки. Соответствующие пакеты работают на настольных компьютерах — PC, Macintosh и младших моделях рабочих станций UNIX.

Системы САПР способны создавать чертежи проектов, планы зданий и инфраструктуры. Для объединения в единую структуру они используют набор компонентов с фиксированными параметрами. Они основываются на небольшом числе правил объединения компонентов и имеют весьма ограниченные аналитические функции. Некоторые системы САПР расширены до поддержки картографического представления данных, но, как правило, имеющиеся в них утилиты не позволяют эффективно управлять большими базами пространственных данных и анализировать их.

Дистанционное зондирование и GPS. Методы дистанционного зондирования — это и искусство, и научное направление для проведения измерений земной поверхности с использованием сенсоров, таких как различные камеры на борту летательных аппаратов, приемники системы глобального позиционирования и другие устройства. Эти датчики собирают данные в виде наборов координат или изображений (в настоящее время преимущественно цифровых) и обеспечивают специализированные возможности обработки, анализа и визуализации полученных данных. Ввиду отсутствия достаточно мощных средств управления данными и их анализа, соответствующие системы в чистом виде, то есть без дополнительных функций, вряд ли можно отнести к настоящим ГИС.

Системы управления базами данных предназначены для хранения и управления всеми типами данных, включая географические (пространственные) данные. СУБД оптимизированы для подобных задач, поэтому во многие ГИС встроена поддержка СУБД. Эти системы в массе своей не имеют сходных с ГИС инструментов для анализа и визуализации.

Что ГИС могут сделать для вас?

Пожалуй, главным «козырем« ГИС является наиболее естественное (для человека) представление как собственно пространственной информации, так и любой другой информации, имеющей отношение к объектам, расположенным в пространстве (так называемой атрибутивной информации). Способы представления атрибутивной информации различны: это может быть числовое значение с датчика, таблица из базы данных (как локальной, так и удаленной) о характеристиках объекта, его фотография или реальное видеоизображение. Таким образом, ГИС могут помочь везде, где используется пространственная информация и/или информация об объектах, находящихся в определенных местах пространства. С точки зрения областей своего применения и экономического эффекта, ГИС могут следующее:

Взаимодействие с государством активно переводится в интернет. Это не только упрощает многие процессы, но и накладывает определенную ответственность на пользователей, так как большинство государственных информационных систем обрабатывает персональные данные.

Защита ГИС — не равно защите персональных данных

В РФ существует порядка 100 государственных информационных систем, они подразделяются на федеральные и региональные. Организация, работающая с какой-либо из этих систем, обязана выполнять требования к защите данных, которые в ней обрабатываются. В зависимости от классификации, к разным информационным системам предъявляются разные требования, за несоблюдение которых применяются санкции — от штрафа до более серьезных мер.

Работа всех информационных систем в РФ определяется Федеральным законом от 27.07.2006 № 149-ФЗ (ред. от 21.07.2014) «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» (27 июля 2006 г.). В статье 14 этого закона дается подробное описание ГИСов. К операторам государственных ИС, в которых ведется обработка информации ограниченного доступа (не содержащей сведений, составляющих государственную тайну), предъявляются требования, изложенные в Приказе ФСТЭК России от 11 февраля 2013 г. № 17 «Об утверждении требований о защите информации, не составляющей государственную тайну, содержащейся в государственных информационных системах».

Напомним, что оператор — гражданин или юридическое лицо, осуществляющие деятельность по эксплуатации информационной системы, в том числе по обработке информации, содержащейся в ее базах данных.

Если организация подключена к государственной информационной системе, то приказ ФСТЭК № 17 обязывает аттестовать систему, а для защиты информации должны применяться только сертифицированные средства защиты информации (имеющие действующие сертификаты ФСТЭК или ФСБ).

Нередки случаи, когда оператор информационной системы ошибочно относит ее к ГИСам, в то время как она таковой не является. В итоге к системе применяются избыточные меры по защите. Например, если по ошибке оператор информационной системы персональных данных классифицировал ее как государственную, ему придется выполнить более жесткие требования к безопасности обрабатываемой информации, чем того требует закон. Тем временем требования к защите информационных систем персональных данных, которые регулирует приказ ФСТЭК № 21, менее жесткие и не обязывают аттестовать систему.

На практике не всегда понятно, является ли система, к которой необходимо подключиться, государственной, и, следовательно, какие меры по построению защиты информации необходимо предпринять. Тем не менее план проверок контролирующих органов растет, планомерно увеличиваются штрафы.

Как отличить ГИС от неГИС

Государственная информационная система создается, когда необходимо обеспечить:

реализацию полномочий госорганов;
информационный обмен между госорганами;
достижение иных установленных федеральными законами целей.

Понять, что информационная система относится к государственной, можно, используя следующий алгоритм:

Узнать, есть ли законодательный акт, предписывающий создание информационной системы.
Проверить наличие системы в Реестре федеральных государственных информационных систем. Подобные реестры существуют на уровне субъектов Федерации.
Обратить внимание на назначение системы. Косвенным признаком отнесения системы к ГИС будет описание полномочий, которые она реализует. Например, каждая администрация Республики Башкортостан имеет свой устав, который в том числе описывает полномочия органов местного самоуправления. ИС «Учет граждан, нуждающихся в жилых помещениях на территории Республики Башкортостан» создана для реализации таких полномочий администраций, как «принятие и организация выполнения планов и программ комплексного социально-экономического развития муниципального района», и является ГИС.

Если система подразумевает обмен информацией между госорганами, она также с высокой долей вероятности будет государственной (например, система межведомственного электронного документооборота).

Защитить информацию в ГИС и провести аттестацию помогут специалисты
Контур-Безопасность.

Это ГИС. Что делать?

Приказ ФСТЭК 17 предписывает проведение следующих мероприятий по защите информации к операторам ГИС:

формирование требований к защите информации, содержащейся в информационной системе;
разработка системы защиты информации информационной системы;
внедрение системы защиты информации информационной системы;
аттестация информационной системы по требованиям защиты информации (далее — аттестация ИСПДн) и ввод ее в действие;
обеспечение защиты информации в ходе эксплуатации аттестованной информационной системы;
обеспечение защиты информации при выводе из эксплуатации аттестованной информационной системы или после принятия решения об окончании обработки информации.

Организации, которые подключены к государственным информационным системам, должны выполнить следующие действия:

1. Провести классификацию ИС и определить угрозы безопасности.

Классификация ИС проводится в соответствии с пунктом 14.2 17 приказа ФСТЭК.

Угрозы безопасности информации определяются по результатам

оценки возможностей нарушителей;
анализа возможных уязвимостей информационной системы;
анализа (или моделирования) возможных способов реализации угроз безопасности информации;
оценки последствий от нарушения свойств безопасности информации (конфиденциальности, целостности, доступности).

2. Сформировать требования к системе обработки информации.

Требования к системе должны содержать:

цель и задачи обеспечения защиты информации в информационной системе;
класс защищенности информационной системы;
перечень нормативных правовых актов, методических документов и национальных стандартов, которым должна соответствовать информационная система;
перечень объектов защиты информационной системы;
требования к мерам и средствам защиты информации, применяемым в информационной системе.

3. Разработать систему защиты информации информационной системы.

Для этого необходимо провести:

проектирование системы защиты информации информационной системы;
разработку эксплуатационной документации на систему защиты информации информационной системы;
макетирование и тестирование системы защиты информации информационной системы.

4. Провести внедрение системы защиты информации информационной системы, а именно:

установку и настройку средств защиты информации в информационной системе;
разработку документов, определяющих правила и процедуры, реализуемые оператором для обеспечения защиты информации в информационной системе в ходе ее эксплуатации (далее — организационно-распорядительные документы по защите информации);
внедрение организационных мер защиты информации;
предварительные испытания системы защиты информации информационной системы;
опытную эксплуатацию системы защиты информации информационной системы;
проверку построенной системы защиты информации на уязвимость;
приемочные испытания системы защиты информации информационной системы.

5. Аттестовать ИСПДн:

провести аттестационные испытания;
получить на руки аттестат соответствия.

Существует распространенное мнение, что для прохождения проверки контролирующих органов достаточно наличия организационно-распорядительных документов, поэтому операторы ГИС зачастую пренебрегают внедрением средств защиты. Действительно, Роскомнадзор уделяет пристальное внимание именно документам и реализации организационно-распорядительных мер по защите ПДн в организации. Однако в случае возникновения вопросов к проверке могут быть привлечены специалисты из ФСТЭК и ФСБ. При этом ФСТЭК очень внимательно смотрит на состав технической защиты информации и проверяет правильность составления модели угроз, а ФСБ проверяет реализацию требований, касающихся использования средств криптографической защиты информации.

Олег Нечеухин, эксперт по защите информационных систем, «Контур-Безопасность»

Не пропустите новые публикации

Подпишитесь на рассылку, и мы поможем вам разобраться в требованиях законодательства, подскажем, что делать в спорных ситуациях, и научим больше зарабатывать.

Читайте также: