Outdated version of the documentation. Find the latest one here.

Предисловие

Добро пожаловать в удивительный мир географических информационных систем (ГИС)!

Quantum GIS (QGIS) является ГИС с открытым исходным кодом. Работа над QGIS была начата в мае 2002 года, а в июне того же года — создан проект на площадке SourceForge. Мы много работали, чтобы сделать программное обеспечение ГИС (которое традиционно является дорогим проприетарным ПО) доступным любому, кто имеет доступ к персональному компьютеру. В настоящее время QGIS работает на большинстве платформ: Unix, Windows, и OS X. QGIS разработана с использованием инструментария Qt (http://qt.digia.com) и языка программирования C++. Это означает, что QGIS легка в использовании, имеет приятный и простой графический интерфейс.

QGIS стремится быть легкой в использовании ГИС, предоставляя общую функциональность. Первоначальная цель заключалась в облегчении просмотра геоданных и QGIS достигла той стадии в своем развитии, когда многие используют ее в своих ежедневных задачах просмотра. QGIS поддерживает множество растровых и векторных форматов данных, а поддержка новых форматов реализуется с помощью модулей.

QGIS выпускается на условиях лицензии GNU General Public License (GPL). Разработка QGIS под этой лицензией означает, что вы можете просмотреть и изменить исходный код, и гарантирует, что вы, наш счастливый пользователь, всегда будете иметь доступ к программному обуспечению ГИС, которое является бесплатным и может свободно адаптироваться. Вы должны были получить полную копию лицензии с вашей копией QGIS, лицензию также можете найти в Приложении GNU General Public License.

Совет

Актуальная версия документации

Актуальную версию данного документа всегда можно найти в разделе документации сайта QGIS http://documentation.qgis.org

Введение в ГИС

Географическая информационная система (ГИС) (Mitchell 2005 Литература и ссылки на web-ресурсы) представляет собой пакет программного обеспечения, предназначенный для создания, визуализации, поиска и анализа пространственных данных. Пространственные данные относятся к информации о географическом положении объекта. Зачастую это предполагает использование географических координат, таких как широта и долгота. Наряду с термином «пространственные данные» часто используются другие термины, например: географические данные, ГИС-данные, картографические данные, данные о местоположении, данные о координатах и данные о пространственной геометрии.

Круг задач приложений для работы с пространственными данными достаточно широк. Производство карт — наиболее простая для понимании функция геоинформационных приложений. Картографические программы выводят пространственные данные в пригодном для просмотра на экране или распечатки виде. Приложения могут представлять данные в виде статических (простое изображение) или динамических карт, которые предназначены для просмотра посредством настольного приложения или на веб-странице.

Многие люди ошибочно полагают, что геоинформационные системы просто создают карты, но анализ пространственных данных — другая важнейшая задача геоинформационных систем. Примерами подобного анализа могут быть вычисления:

  1. расстояний между географическими объектами

  2. площадей (например, в квадратных метрах) определённой территории

  3. количества пересечений одних географических объектов другими

  4. площадей перекрытия объектов

  5. количества объектов в пределах определённого расстояния от заданной точки

  6. и так далее...

Эти функции кажутся очень простыми, однако, они применяются в самых различных направлениях многих областей науки. Результаты анализа могут быть показаны на карте, но зачастую оформляются в виде отчётов для поддержки принятия управленческих решений.

Последние события в сфере услуг на основе определения местоположения предвещают появление новых возможностей, основанных на комбинировании функций карт и анализа. Например, у вас есть телефон, который отслеживает своё местоположение. При наличии соответствующего программного обеспечения, телефон может подсказать вам, какие рестораны находятся в пределах пешей досягаемости. Подобные прикладные реализации геоинформационных технологий по существу выполняют анализ пространственных данных и вывод результатов в удобной для пользователя форме.

В чём новизна?

Как таковой, новизны в этом нет. Существует множество новых устройств, которые поддерживают мобильные геоинформационные услуги. Также доступны многие геоинформационные приложения с открытым исходным кодом, но в существовании пространственно-ориентированных устройств и приложений нет ничего нового. Приёмники глобальной системы позиционирования (GPS) — обычное явление, они использовались в различных отраслях более десятка лет. Настольные картографические системы и инструменты анализа также были одним из основных коммерческих рынков, особенно в сфере управления природными ресурсами.

Новизна заключается в том, как и кем используется новейшее оборудование и программное обеспечение. Традиционными пользователями инструментов картирования и анализа были высококвалифицированные инженеры или специалисты в цифровой картографии, подготовленные к работе с САПР и подобными системами. Теперь же вычислительные возможности домашних компьютеров и программного обеспечения с открытым исходным кодом дают возможность работы с пространственными данными любителям, профессионалам, веб-разработчикам и так далее. Кривая обучаемости устремляется вниз. Цены устремляются вниз. Значимость геоинформационных технологий возрастает.

В каком виде хранятся пространственные данные? В дополнение к традиционным табличным данным (которые также широко используются в геоинформационных приложениях), существует два основных тип пространственных данных: растровые и векторные.

Растровые данные

Первый тип геоинформационных данных — растровые данные, которые чаще называют просто «растр». Наиболее распространёнными видами растровых данных являются цифровые спутниковые снимки или аэрофотоснимки. Карты свето-теневой отмывки или цифровые модели рельефа также представляются в виде растровых данных. В виде растровых данных могут быть представлены любые объекты карты, но в их применении существуют определённые ограничения.

Растр представляет собой регулярную сетку ячеек, или, в случаях когда говорят об изображении, пикселей. Сетка имеет фиксированное количество строк и столбцов. Каждая ячейка имеет числовое значение и определённое пространственное разрешение (например, 30x30 метров).

Несколько перекрывающихся растров используются для получения изображений с более чем одним значением цвета (то есть, набор растров по одному для каждого значения красного, зеленого и синего комбинируется для создания цветного изображения). Спутниковые изображения также представлены в виде данных, состоящих из нескольких «каналов». Каналы по существу являются отдельными растрами, покрывающими одну и ту же область, которые содержат значения определённой длины световой волны.

Очевидно, что большие растры имеют больший размер файла. Растр с меньшим размером ячейки передает более детальное изображение, но занимает больше места. Хитрость заключается в нахождении баланса между размером ячейки для целей хранения, и размером ячейки для исследовательских или картографических целей.

Векторные данные

В геоинформационных системах также используются векторные данные. Если вы не прогуливали занятия по геометрии и тригонометрии, то уже знакомы с некоторыми характеристиками векторных данных. В самом простом смысле, вектор — это способ описания местоположения с помощью набора координат. Каждая координата соотносится с географическим местоположением с помощью системы значений X и Y.

Векторные данные можно рассматривать со ссылкой на декартову плоскость — систему координат, образованную двумя осями — X и Y, которую можно встретить, например, в графике снижения пенсионных накоплений или расчета процентов по ипотеке. Система координат — одно из основных понятий в картографии и анализе пространственных данных.

В зависимости от целей, существуют различные способы представления географических координат. Это ещё одна большая область знаний — картографические проекции.

Векторные данные могут быть представлены в трех формах, каждая из которых более сложная и основана на предыдущей.

  1. Точки — одна пара координат (x y) определяет отдельное географическое местоположение

  2. Линии — множество пар координат (x1 y1, x2 y2, x3 y3, ... xn yn), следующих в определенном порядке, задают линию, проведённую из точки (x1 y1) в точку (x2 y2) и так далее. Части линии между двумя соседними точками называются сегментом линии. Они имеют длину и направление, которое определяется порядком следования точек. Технически, линия представляет собой две пары координат соединённых вместе, в то время как ломаная линия образуется объединением сегментов.

  3. Полигоны — если линии образуются последовательностью из более чем двух точек, с последней точкой в том же положении, что и первая, то такая фигура называется полигоном. Треугольник, круг, прямоугольник и т.д. — всё это полигоны. Ключевая особенность любого полигона — замкнутая область, находящаяся в пределах его границ.