ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Существует множество определений географических информационных систем (ГИС), которые зачастую противоречивы. Кроме того, ни одно из известных автору определений не может являться основой построения реальной ГИС. В то же время понятие геоинформационной системы может быть получено на основе определения системы. В общем случае, система представляет собой совокупность частей и взаимодействий между ними. Тогда информационную систему мы можем определить как множество информации и заданные над этим множеством операции, то есть приходим к понятию теоретико-множественной модели, давно известной математикам. Заметим, что определение множества требует от нас лишь одного: задания критерия принадлежности элементов множеству. То есть, если для любого элемента мы можем однозначно указать, входит он в множество или нет, множество определено. Для географической информации могут быть определены следующие типы информации: точка, линия и полигон. Аттрибутивную информацию можно представлять строками и числами. Алгебра множеств обеспечивает мощный теоретический аппарат для манипулирования произвольными множествами. Важным свойством является замкнутость: любые допустимые над элементами множества операции приводят к результату, также содержащемуся в множестве. Проще говоря, выполняя операции над геометрическими объектами, мы получаем геометрические объекты (возможно, вырожденные). Точно также, операции над аттрибутивной информацией приводят в результате к другим аттрибутивным данным. Далее, допустим возможность создания связей между элементами разных множеств. Связи могут создаваться произвольно, между элементами множеств одного и того же или разного типа. Кроме того, необходимо предусмотреть некоторое физическое хранилище данных, абстрагированное от логического представления информации. Всем перечисленным требованиям удовлетворяет реляционная модель данных, которая, вообще говоря, создавалась для работы с массивами аттрибутивной информации, но может быть расширена для оперирования географическими данными за счет введения новых типов данных, соответствующих элементам множеств геоданных. Таким образом, географическая информационная система представляет собой хранилище пространственной и аттрибутивной информации заданных типов с определенными операциями над данными, обеспечивающими свойство замкнутости, где логическая структура данных изолирована от их физического представления.

Приведенное выше определение ГИС отличается от широкоизвестных, где часто делается акцент на способах предоставлении данных пользователю и на алгоритмах обработки данных. На взгляд автора, такой подход принципиально неверен. Первое условие предполагает, что пользователем геоинформационной системы является человек, и в соответствии с этим создается формат выходной информации, обычно представляющий собой карту того или иного вида. Такая ошибка не заметна на локальной ГИС, однако недопустима при проектировании распределенных систем, когда нет одного единого центра обработки, а напротив, выполняется множество операций над данными в негомогенных центрах обработки, каждый из которых оперирует информацией в своем ее представлении. Второе условие ограничивает работу с системой исключительно интерактивным режимом, то есть под управлением пользователя, делая невозможной пакетную работу под управлением другой программы или заданной пользователем последовательности команд. В случае, когда от ГИС требуется обработка больших объемов данных или многократное выполнение определенного набора команд, системы данного класса становятся неэффективными.

Примером ГИС для работы с векторными данными является объектно-реляционная система управления базами данных PostgreSQL с модулем PostGIS. Широкие возможности для работы как в векторными, так и с растровыми данными предоставялет ГИС GRASS (может работать совместно с предыдущей).