1. Главная
    2. Блог
  1. Блог

Дистанционное зондирование

ГИС Карта: Виды, Интерактивные Функции И Применение

08.06.2021
пример ГИС карты

Современные методы мониторинга изменений, принятия обоснованных решений и выявления тенденций геопространственной отрасли без ГИС карт просто не осуществимы. Цифровая карта ГИС становится незаменимым инструментом, когда необходимо динамически и интерактивно представить на экране геофизические данные о мире. В зависимости от поставленной задачи, выделяют карты ГИС различных видов: классификационные, пузырьковые, тепловые и т.д.

Что Представляет Собой Картирование ГИС?

ГИС – это геоинформационная система, а картирование – это, конечно же, визуализация количественно измеряемых данных. В отличие от традиционных настольных карт, карта ГИС динамична и интерактивна. Она выделяет и таким образом помогает обнаружить ранее не замечаемые изменения, а также показывает, как происходили изменения с течением времени, в соответствии с выбранными параметрами.

Геоинформационное Картирование: Принципы Работы

Глаз человека настроен на активное восприятие различных цветов и форм, а в карте ГИС геопространственные данные реального мира обычно трансформированы в цветовые модели или формы. В результате обработка информации происходит быстрее, а это, в свою очередь, позволяет принимать обоснованные решения оперативнее.

Что касается чисто технической стороны ГИС-картирования, система соотносит геопространственную точку с координатами долготы и широты с конкретным элементом данных. Затем, в процессе пространственного анализа специалисты измеряют расстояние между этими точками и определяют их взаимосвязь. Это помогает лучше понять, что происходит на нашей планете. Применение данной технологии дает возможность географам и другим специалистам ГИС визуализировать различные статистические данные, в том числе распределение клиентской базы и спрос на товары или услуги, демографические факты и другую информацию. В частности, геопространственное картирование широко используется в точном земледелии.

как работает ГИС карта

Виды Картирования В ГИС

В зависимости от задачи визуализации, выделяют карты ГИС различных видов. Они могут отображать что угодно, например, плотность населения или классификацию сельскохозяйственных культур. Наиболее распространены классификационные, тепловые, кластерные, пузырьковые, количественные и т.д.

Классификационные Карты

Когда нужно четко понимать соответствие между фрагментами карты и сегментами данных, оптимально подойдет классификационная карта ГИС. Бесспорно, это один из наиболее распространенных видов картирования ГИС, поскольку создавать его проще остальных. Конкретным классам или параметрам присваивают определенный цвет. В результате получается удобное изображение с участками различных цветов, каждый из которых представляет определенный класс.

Тепловые Карты

Термин “тепловая карта ГИС” часто ошибочно применяется к количественным картам. Однако на самом деле, он описывает уникальное условное соотношение, которое учитывается при картировании. Когда необходимо представить чрезвычайно плотные или смешанные данные, полезно применить концепцию общего распределения на более «теплые» и «холодные» области. Особенно в случае, когда известно, что самые горячие точки показывают наибольшую концентрацию заданного количества.

Обозначение “горячих” регионов красным, а “холодных” – синим цветом является практически универсальным. Такой прием хоть и не совсем точен, зато, несомненно, он дает общее представление о количественном распределении величин.

Кластерные Карты

В этом виде эффективно сочетается использование цветовой гаммы, форм и меток для кластеризации плотно упакованных точек данных. Другими словами, точек слишком много, чтобы отображать каждую по отдельности, поэтому для удобства их объединяют в один кластер.

Пузырьковые Карты

Пузырьковая ГИС карта иллюстрирует, как использование форм и разница их размеров упрощает организацию сложных числовых данных. Например, необходимо сравнить количество определенных сленговых слов, которые употребляются в разных регионах. Окружности меньшего и большего размера представят большие и меньшие группы людей соответственно. “Пузырьки” заменяют скучные ряды и столбцы и моментально дают общее представление о соотношении количества и территорий. Для понимания ситуации на такие диаграммы достаточно просто взглянуть, а это экономит силы и время.

Количественные Карты

Количественная ГИС карта содержит закодированные цвета, но это различные оттенки одного и того же цвета, которые иллюстрируют количественную разницу представленных данных.

Этот тип идеально решает проблему визуализации множественных детализированных данных на большой территории.

Что Означает Слой На Карте ГИС?

Фокус со слоями цифровой карты ГИС заключается в том, что они позволяют накладывать разные карты поверх предыдущей на одном экране. Таким образом, различные слои пересекаются и дополняют друг друга, что позволяет получить больше информации. Пользователь может легко переходить от слоя к слою без всякой путаницы.

Самый нижний слой – это так называемая базовая карта ГИС. Базовая карта на основе спутниковых снимков знакома многим. Тем не менее, в зависимости от конкретной задачи, в качестве базового слоя можно использовать данные любого типа для добавления последующих слоев.

слои ГИС карты

Интерактивные Карты ГИС

В настоящее время мы воспринимаем большинство цифровых карт ГИС как должное, ни на миг не задумываясь об их невероятных интерактивных возможностях. Традиционная карта может быть прекрасно выполнена, но в ней не хватает динамики и она ограничена во времени и пространстве; такая карта функционирует просто как застывшее фото. Она не выдерживает сравнения, скажем, с Google Map, которая позволяет:

  • перемещать карту в любую область;
  • увеличивать изображение вплоть до отдельного здания;
  • переключать слои (политическая, физическая карта, просмотр улиц);
  • щелкать на различные объекты, чтобы узнать, что они представляют (идентифицировать их).

Обычная интерактивная ГИС карта покажет больше, чем можно охватить взглядом. Она дополнительно предоставляет пользователю детализированные, актуальные и точные данные. Рассмотрим наиболее интересные интерактивные инструменты систем картирования ГИС подробнее.

Поисковые Запросы

В большинстве систем картирования ГИС есть функция поиска, которая, фактически, является фильтром данных. Она показывает участки/области, отвечающие определенной области интересов (AOI), с общим параметром или одинаковым количеством. Поиск осуществляется путем ввода/отправления запроса – так система сможет понять, какие свойства ей нужно выделить.

Информация По Заданной Области Интересов

Если интерактивная ГИС карта кажется слишком большой и запутанной, поможет масштабирование отображаемой информации с обозначением конкретной области интересов. Например, можно очертить контуры интересующей зоны. Другой способ – ввести определенные параметры, и тогда система выделит область интересов автоматически. Так или иначе, работать с выделенным участком будет проще.

Инструменты Для Измерения Величин И Расстояния

Раньше было необходимо прикладывать линейку, чтобы измерить на карте расстояние между двумя точками. Нужно было постоянно напрягать зрение, чтобы рассмотреть маленькие деления и определить величины точно. Об этом пора позабыть. В хорошем программном обеспечении ГИС интерактивный набор инструментов для измерения величин и расстояния всегда под рукой.

Поиск По Слоям

Переключать слои, возможно, и забавно, но не всегда хватает времени на развлечения. В этом случае быстрее будет воспользоваться поиском по конкретным интересующим параметрам или значениям. Тщательно продуманная система цифровой карты ГИС включает инструмент поиска по слоям и автоматически выдает слой с искомыми данными.

Распечатывание ГИС Карт

Все верно, иногда нужно распечатать даже цифровую карту ГИС, чтобы у пользователей был бумажный экземпляр, например, в формате PDF. Однако, вероятнее всего, эта функция вскоре устареет по причине ненадобности, поскольку большинство карт ГИС доступны пользователям в веб-приложениях, и число их постоянно растет.

А Что Же Еще?

Разумеется, картирование геоинформационных систем не ограничивается впечатляющими интерактивными функциями, перечисленными выше. Инструменты картирования всегда позволяют выбрать специфические ниши для решения узкоспециализированных задач. В этом смысле, спектр применения интерактивных цифровых карт ГИС невероятно широк, причем технология не прекращает развиваться.

Программное Обеспечение ГИС: Базовые Компоненты

Как сказано выше, инструменты картирования ГИС отличаются в зависимости от ниши, в которой они используются, и типа поставленной задачи. Однако, все они имеют в своей основе три компонента:

  • легенда;
  • информационное окно;
  • панель инструментов.

Хорошее программное обеспечение ГИС должно включать все три компонента, и вот почему.

Легенда

Карта ГИС вызывает интерес даже при беглом просмотре благодаря широкому спектру цветов, оттенков, разных по размеру форм. Она приятна для зрительного восприятия, но как понять, что все эти данные значат на вербальном уровне? Вот почему во всех сервисах ГИС должна быть легенда с полным перечнем отображаемых параметров (в числовом или текстовом формате), наряду с их визуальными соответствиями, как например, символы или разделения на классы.

Информационное Окно

Иногда для полного понимания содержания карты одной легенды просто недостаточно. И в этом случае, интерактивность инструментов ГИС становится огромным преимуществом, по сравнению с обычными картами. Чтобы получить конкретную информацию об объекте, достаточно просто щелкнуть по нему мышкой – и информация появится во всплывающем окне.

Панель Инструментов

Последний, но не менее важный компонент – это панель инструментов, которая позволяет пользователям получить доступ к интерактивным инструментам картирования ГИС, например, масштабированию изображения, функции поиска местоположения и т.д.

Картирование ГИС На Практике

Для принятия решений специалистам необходимы актуальные и полные данные. Программное обеспечение ГИС – наиболее четкий способ визуализировать значимые данные, который предоставляет пользователям важную информацию, необходимую для решения задачи. ГИС карта может:

  • показывать местоположение, количество, плотность;
  • идентифицировать объекты по выбранной области интереса;
  • отслеживать изменения и многое другое.

Наглядное Сравнение

Самое простое предназначение карты ГИС, которое сразу же приходит в голову, – это выделять специфику объектов в виде точек, чтобы показать их точное местонахождение. Когда человек видит, как расположены определенные объекты, он может выявить определенные модели и тенденции, и это помогает лучше понять динамические изменения данных. Например, карта ниже показывает, где и какие компании добывают алмазы в Южноафриканской республике; каждая компания изображена определенным цветом. Горнодобывающая промышленность – среди многочисленных индустрий, которые могут использовать технологии ГИС максимально продуктивно.

месторождения алмазодобычи в ЮАР
Карта алмазных месторождений в ЮАР.

Что, Где И Сколько?

Статистические и числовые данные обычно представлены в больших таблицах или информационных листах, которые иногда выглядят пугающе. Их визуализация на цифровой карте ГИС с применением цветов, оттенков, привлекательных форм упрощает и оптимизирует процесс принятия решений. На карте ниже сравнивается количество студентов колледжей в разных штатах. По сути, это количественная карта, в которой используются оттенки коричневого: чем темнее оттенок, тем выше показатель.

количество студентов в США по штату
Карта студентов колледжей в США: распределение по штатам

Дело В Плотности

Чем больше данных необходимо обработать, тем сложнее их понять. Иногда для понимания картины достаточно просто общего наглядного представления большей или меньшей плотности населения, размещения объектов или других показателей. Агентства недвижимости часто применяют тепловые карты ГИС для анализа распределения цен, доходов и других данных на обширной территории.

А Что Же Внутри?

После определения области интересов, программное обеспечение ГИС может определить отдельные объекты на заданной площади. Например, в качестве области интереса можно задать путь следования урагана. Следующим логическим шагом будет идентификация объектов, которые, к несчастью, расположены на этом пути. Если они находятся в пределах области интереса, они, вероятно, оказались под влиянием стихии.

выбраная область в Айова-Сити

Есть Ли Взаимосвязь?

Инструменты ГИС могут сопоставить выбранную точку на карте и область на определенном расстоянии от нее. Оценка последствий землетрясения в 47 км от городка Хенгчун в Тайване – хороший пример того, как можно определить соотношение между различными точками. Чем ближе к эпицентру, тем сильнее магнитуда и тем больше ущерб, нанесенный территории.

магнитуда землетрясения на Тайване

Идентификация Изменений В ГИС

Изменения происходят непрерывно, но их динамику можно отследить с помощью картографических сервисов ГИС. Сравнение снимков с разными датами методом анализа временных рядов помогает выявить тенденции и принимать более обоснованные решения. Этот метод особенно эффективен в лесоводстве, например, при необходимости мониторинга обезлесения. LandViewer предоставляет спутниковые снимки территории, подверженной обезлесению. Серия изображений, фиксирующих изменения, иллюстрирует этот процесс.

площадь леса до и после вырубки леса

Картирование ГИС: Применение В Сельском Хозяйстве

В наши дни сложно представить то время, когда технологии ГИС в сельском хозяйстве еще не применялись. Современные фермеры и агрономы просто не в состоянии обеспечить стабильное производство продуктов питания без использования картографических сервисов ГИС, наряду с использованием GPS и «умной» сельскохозяйственной техники.

EOS Crop Monitoring

Получите доступ к спутниковым снимкам с высоким разрешением – управляйте полями эффективно!

Сегодня сельское хозяйство насчитывает впечатляющее количество приложений дистанционного зондирования Земли и геоинформационных систем:

  • идентификация и классификация различных типов культур;
  • визуализация состояния посевов на основании значений вегетационных индексов;
  • загрузка и визуализация данных с сельскохозяйственной техники;
  • использование различных слоев карт на одном экране.

Crop Monitoring выполняет все вышеперечисленные функции. Платформа также интегрирует данные различного типа для удобной их визуализации на одном экране с помощью картографических инструментов ГИС. Продукт объединяет растровые и векторные данные и предоставляет аграриям ценную аналитическую информацию, что способствует принятию взвешенных решений. Примеры ниже иллюстрируют, как картирование ГИС применяется в Crop Monitoring.

В Crop Monitoring используются тепловые карты ГИС для отображения плотности вегетации, в которых насыщенный красный соответствует предельно низким значениям индекса. Выбор красного цвета в данном случае имеет психологический подтекст: красный стимулирует эмоции и привлекает внимание. Ряд вегетационных индексов в Crop Monitoring (в том числе NDVI, MSAVI и ReCl) создает более полную картину о здоровье посевов на каждой стадии роста. Пользователь может загрузить карты индексов в растровом и векторном формате.

карта индекса ReCl

Еще одна интересная функция – это картирование данных, которые поступают с сельскохозяйственной техники. Пользователи Crop Monitoring могут импортировать базы данных в продукт прямо с техники, например, информацию о плотности посевов, возвышениях рельефа на поле, операциях опрыскивания, температуре верхнего слоя почвы и т.д. Разница в количестве и плотности удобно визуализирована на экране в виде различных карт ГИС.

визуализация распределения калия на поле

Crop Monitoring также предоставляет возможность отслеживать, как меняется уровень влажности, по тепловым картам со значениями NDMI (нормализованный дифференцированный индекс влажности) со шкалой оттенков от синего до голубого. Это позволяет фермерам и агрономам выявить водный стресс, как только проблема возникла.

карта индекса NDMI

Большие Перспективы Картографии ГИС

Фактически, карты ГИС уже давно стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни и помогают в рабочих процессах. Перечислить все варианты применения просто невозможно:

  • поиск местоположения;
  • получение дополнительной информации об объектах (магазинах, ресторанах, местах отдыха);
  • геоэкологический мониторинг;
  • обнаружение месторождений полезных ископаемых;
  • мониторинг посевов и многое другое.

Предоставляя фермерам и производителям с/х продукции критически важные и своевременные данные, цифровые карты ГИС играют существенную роль в сельском хозяйстве.