Корпоративные системы. 
Информационные технологии

Корпоративная ГИС—это, как правило, распределенная ИС с рабочими местами, выполненными по технологии «клиент-сервер». В рамках предприятия ГИС может быть реализована с использованием серверов пространственных данных Spatial Database Engine (SDE), работающих с клиентскими приложениями типа настольных приложений ArcView и Arclnfo. Такие ГИС позволяют оперировать огромными объемами географических и атрибутивных данных и поставлять эти данные любому пользователю локальной или глобальной сети. Кроме того, поскольку серверы пространственных данных обычно реализованы в стандартных реляционных СУБД, они переносятся в большинство сред баз данных. Тем самым инструменты, подобные SDE и встроенные в КИС, могут использоваться, чтобы: строить быстродействующие ГИС-приложения; включать сложные функции обработки географических данных в прикладные программы; поставлять прикладные программы на целом ряде платформ программного обеспечения и оборудования; увеличивать доступность географических и атрибутивных данных и возможность их обработки и интерпретации для принятия деловых решений; интегрировать управление географическими данными в существующие корпоративные системы управления базами данных.

Такие приложения наиболее важны для компаний, которые управляют большими инфраструктурами или инженерными коммуникациями (например, сетями энергоснабжения), работают в сфере транспорта и перевозок или занимаются разработкой природных ресурсов — ведущие нефтяные и газовые компании повсеместно используют ГИС, чтобы управлять изысканиями, производством и распределением ресурсов.

Геоинформационная система корпоративного типа тесно связана с рядом других типов ИС: системами автоматического проектирования (Computer Aided Design — CAD), модулями систем управления деятельностью предприятия (Enterprise Resource Planning — ERP), системами управления перевозками и поставками (Logistic and Supply Chain Management — LSCM). Ее основное отличие заключается в способности собирать, обрабатывать, манипулировать пространственными данными и проводить квалифицированный анализ.

Широкую известность в кругах специалистов в области геоинформатики приобрела свободно распространяемая под лицензией GNU Public License геоинформационная система GRASS — Geographic Resources Analysis Support System, разработка, модернизация и техническое сопровождение которой ведется международной командой разработчиков. В текущей версии GRASS представляет собой модульную многофункциональную ГИС универсального применения.

На интерфейс системы накладывает определенный отпечаток изначальная ориентация GRASS на Unix-системы. Охарактеризовать примененное решение можно как сочетание командного и оконного интерфейсов. Причем общая концепция интерфейса угадывается в версиях под различные платформы. Помимо стандартного графического интерфейса пользователя возможно применение различных оболочек GUI, например, широко известной QGIS для ядра GRASS. Существует также Java-версия системы GRASS — JAVAGRASS, которая обеспечивает уникальную межплатформенность. Все это обеспечило успех и широкую применимость этой ГИС.

Связанные технологии: GPS и ГЛОНАСС. Системы управления базами данных ГИС предназначены для хранения и управления всеми типами данных, включая географические (пространственные) данные. Эти данные получены чаще всего методами пространственного дистанционного зондирования — проведения измерений координат объектов на земной поверхности с использованием лазерных дальномеров на земных пунктах наблюдения и отражателей, расположенных на борту искусственных спутников Земли. Используются также приемники системы глобального позиционирования и другие радиометрические устройства, работающие на измерении эффекта Доплера. Эти устройства собирают данные в виде наборов координат или изображений (преимущественно цифровых) и обеспечивают широкие возможности обработки, анализа и визуализации полученных данных.

Концепция NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System) начала разрабатываться в 1973 г. по инициативе Министерства обороны США. Самые современные на тот момент радионавигационные системы — наземные Loran-C и Omega и спутниковая Transit — перестали удовлетворять требованиям в отношении точности, всепогодности, круглосуточной работы и зоны охвата. В феврале 1978 г. был запущен первый экспериментальный спутник GPS. К середине 1993 г. на орбитах находились уже 24 спутника, этого было достаточно для обеспечения непрерывной навигации в любой точке Земли. Об окончательном вводе системы в эксплуатацию объявили только в июле 1995 г.

Система GPS состоит из трех частей: космической, наземной и пользовательского оборудования.

Космическая часть — это 24 спутника, движущихся по шести орбитам. Наклон орбит к земному экватору — 55°, угол между плоскостями орбит 60°. Высота орбит — 20 180 км, период обращения — 12 ч. Мощность спутникового передатчика — 50 Вт. Если один из них вышел из строя, то остальные способны, передвигаясь на орбитах, заполнять бреши в системе. Важным элементом спутника являются атомные часы, рубидиевые и цезиевые, по четыре на каждом, которые задают бортовую шкалу времени. Эти шкалы постоянно синхронизируются с наземными высокоточными стандартами времени. Каждый спутник идентифицируется номером (Pseudo Random Number — PRN), который отображается на приемнике GPS.

Наземная часть состоит из четырех станций слежения, расположенных на тропических островах. Они отслеживают видимые спутники и передают данные на главную станцию управления и контроля на авиабазе в Колорадо-Спрингс для обработки на сложных программных моделях орбит, которые называются эфемеридами. Через наземные станции данные передаются обратно на спутники, а затем спутник передает их пользовательским приемникам GPS.

Пользовательская часть включает в себя приемник сигналов со спутника, дешифратор и программный модуль для вычисления координат объекта, на котором находится приемник. Точность определения координат зависит от многих факторов: точности передающих и принимающих устройств, бортовых и наземных шкал времени, состояния ионосферы и тропосферы, солнечной активности, влажности и давления в атмосфере, но прежде всего.

Рис. 13.7. Геометрия расположения спутников в поле зрения приемной антенны от геометрии расположения спутников в поле зрения приемной антенны (рис. 13.7).

Измеряя расстояния (псевдодальности) г_: и г₂ дальнометрическими или радиометрическими способами для нескольких спутников и уравнивая их методами спутниковой геодезии, можно получить координаты наземных пунктов слежения и поправки к элементам орбит спутников. Спутниковая геометрия измеряется фактором PDP (Position Dilution of Precision). Идеальному расположению спутников соответствует PDP = 1, большие значения говорят о плохой спутниковой геометрии. Значение PDP используется как множитель для других ошибок при уравнивании наблюдений. Каждая измеренная приемником псевдодальность имеет свою погрешность, зависящую от атмосферных помех, ошибок в эфемеридах, отраженного сигнала и т. д. Так, если предполагаемые значения этих ошибок в сумме составляют около 50 м и PDOP = 1,5, то ожидаемая ошибка определения места будет 75 м. Если приемник «поймал» четыре спутника и все они находятся близко к зениту места наблюдения, то такая спутниковая геометрия «плохая» и ошибка результата составит 90—150 м. С теми же четырьмя спутниками точность намного возрастает, если они расположены равномерно по сторонам горизонта на высоте от 20 до 50° дуги. В этом случае точность достигает 30 м, что составляет примерно 1 с дуги — а это уже неплохая точность.

Современные стационарные GPS обеспечивают при обработке пространственных данных в ГИС точность положений до нескольких долей секунды и точность определения расстояний — до нескольких миллиметров. Такая точность нужна для научных и оборонных прикладных задач. Авиационные и морские GPS, устанавливаемые на самолетах и судах, обеспечивают точность до 1 м, для непрофессионального использования в настоящее время вполне хватает точности в несколько метров. Такие GPSустройства монтируются в мобильные телефоны, системы автомобильной навигации и т. д. Окончательная погрешность работы системы «GPS — GIS — электронная карта» будет зависеть от точности каждого элемента системы. Нелишне будет упомянуть, что координатные системы карт, такие, как Map Datum, связаны с разными моделями земного эллипсоида, используемыми при построении карт в различных странах. Разница между ними может достигать 500 м. При работе с GPS и электронной картой пользователь должен учитывать это и делать соответствующие поправки.

В России в настоящее время развертывается ГЛОНАСС, аналогичная американской GPS и работающая на тех же принципах. Разница состоит в системах кодирования и дешифровки сигналов и в алгоритмах обработки пространственных данных.