История развития  ГИС

В  современной  литературе  по  геоинформационным технологиям  авторы  выделяют  три  основных    периода  развития  программно-аппаратных средств ГИС: пионерный, государственных инициатив, пользовательский (коммерческий).

Пионерный период: конец 50-х – начало 70-х годов прошлого столтия. В этот период в сфере информационных технологий выполняются работы по изучению  новых  возможностей  картографии  с использованием электронной вычислительной техники.  Данный период  характеризуется развитием картографии  в связи с бурным развитием  компьютерных технологий: создание и использование  электронных вычислительных машин в 50-х гг, принтеров, крупных  графических дисплеев, анализаторов поверхности и других периферийных устройств.

Важные значения имели научные и теоритические работы в области географии и картографи

и по оценке пространственных взаимосвязей между геообъектами, а также изучение количественных методов в географии в странах - США, Канаде, Англии, Швеции (работы У. Гаррисона (William Garrison), Т. Хагерстранда (Torsten Hagerstrand), Г. Маккарти (Harold McCarty), Я. Макхарга (Ian McHarg).

Прорывом в области создания геоинформационных систем и началом развития геоинформатики является разработка и создание Географической Информационной Системы Канады (Canada Geographic Information System, CGIS). История которой начинается с 60 годов прошлого века и по сей день эта крупномасштабная геоинформационная система развивается и поддерживается. Ведущим разработчиком ГИС Канады, или как называют его на родине «Отцом» ГИС считается Роджер Томлинсон (Roger Tomlinson), идеи и концептуальные и технологические разработки  которого были успешно реализованы в ГИС.

ГИС Канады предназначалась:

в первую очередь,  для изучения и  анализа большого количества данных,  которые имелись в Канадской службой земельного учета (Canada Land Inventory);

во вторую очередь,  для  получении статистических данных о земле  в целях  дальнейшего  применения этих данных при разработки планов землеустройства больших земельных площадей предназначенных в основном для сельского и лесного хозяйства.

Для решения данных задач перед разработчиками ГИС  требовалось создать классификацию земельных территорий, которые культивируются   сельскохозяйственной, рекреационной, экологической, лесохозяйственной отрасли, и отобразить  использования этих земель, с учетом их принадлежности к пользователям и владельцам.

На данном этапе от разработчиков требовалось найти решение ввода в систему исходных картографических и тематических геоданных. В связи с этим требовалось разработать и исследовать совершенно новую технологию которая бы позволяла пользователям работать с большими массивами картографических и пользовательских данных. При этом пользователи должны были иметь возможность управлять данными и проводить расчеты.

Работа с широкоформатными планами (земельными и гидрографичскими) проводилась с использованием специально спроектированным и  созданным сканирующим прибором (устройством).

Разработчиками было принято совершенно новое решение о разделении  картографической информации  на тематические слои, с записью информации  в «таблицах атрибутивных данных».  Данная концепция  заложила основы разделения  геоинформации о местоположении объектов и информации об этих объектах, с созданием логически связанной файловой системой. Канадские ученые  разработали функции и алгоритмы оверлейных операций с полигонами, расчет площадей и других показателей необходимых при работе с картографической информацией.

Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного

анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics & Spatial Analysis) Массачусетского технологического института с 60 годов, также занималась исследованиями в области ГИС и имела большие концептуальные и практические наработки в области развития геоинформационных технологий, что позволило их использовать до 80-х годов прошлого столетия. Программные продукты ГИС  Гарвардской лаборатории получили широкое распространение в мире  и  помогли  заложить  платформу  для  развития  различных ГИС приложений. В этот период в лаборатории Дана Томлин (Dana Tomlin) разработала  основы  картографической  алгебры,  параллельно  разработала и обосновала возможность применения программных средств Map Analysis Package – MAP, PMAP, aMAP.  Созданный учеными и исследователями Гарвардской лаборатории OSU-MAP является свободно распространяемым программным продуктом ГИС.

Упорство и большие результаты в исследовании ГИС позволили Гавардской лаборатории быть лидером области информационной  картографирования и предложенные ими   картографические модели данных, картографический метод исследований, картографические способы работы с картографической и пользовательской информации находят применения  и в настоящее время при разработка современных ГИС.

Период государственных инициатив: характерен для периода с 70-х годов   по начало 80-х годов. Данный период характеризуется созданием и развитием  крупных геоинформационных проектов под покровительством государства, что соответствует названию периода.

Увеличивается количество  государственных институтов в области геоинформационных технологий, при снижении роли и заслуг отдельных исследователей и небольших групп.

В США,  в научных кругах того времени,  активно обсуждались вопросы применения  ГИС при  обработки и представления данных Национальных переписей населения (U.S. Census Data).

Была поставлена задача перед специалистами о разработки методики, позволяющей вести географическую «привязку»  данных  переписи.  Главной  концептуальной  проблемой  была  задача  перевода  адресов проживания граждан указанных в их анкетах, в географические координаты, для последующего формирования электронной карты страны с учетом данных переписи населения

В связи с этим перед Национальным  бюро переписи США (U.S. Census Bureau)  ставиться вопрос  о разработке  совершенно нового подхода к переписи  населения,  с учетом географического проживания граждан страны.

Результатом работы является перепись  населения США в 1970 г, которая была проведена с  учетом применения геоинформационной системы.

Для этого  специалисты разработали специальный формат представления картографических данных DIME (Dual Independent  Map  Encoding),  который включил прямоугольные координаты перекрёстков,  разбивающих улицы на отдельные области картографических полей. Алгоритмы обработки и представления картографических данных были взяты с ГИС Канады и Гарвардской лаборатории и представлены в виде программного продукта  POLYVRT,  позволяющий провести перевод  (конвертирование)  адресов граждан в координаты, представленным  графическим сегментом улицы.

Разработка и апробация результатов  при  государственной поддержки и обновление DIME-файлов  позволило увеличить рост  исследовательских работ  в  области  использования ГИС, которые основывалась  на базах данных уличных сетей.

По мимо применения ГИС в землепользовании и переписи населения исследуются вопросы   работы систем навигации с картографической поддержкой при управлении городском транспортом и в других целях, где необходима точна привязка объекта к картографическим данным.

Использование ГИС при переписи населения в США позволили создать атласы нескольких крупных городов США и упрощенных электронных карт для торговых и транспортных компаний.

Пользовательский (коммерческий) период:  Начиная с  1981 года  и по  настоящее время.

Для этого периода характерно массовая коммерческая эксплуатация программных продуктов и приложений ГИС.

Использование  ГИС и баз данных с учетом применения сетевых технологий, систем навигации  позволило выпустить на пользовательский рынок большое количество программных продуктов ГИС поддерживающих индивидуальную работу с картографическими данными на ПЭВМ и при применении  в  государственных и коммерческих организациях. Бурное развитее средств вычисления и персональных ЭВМ сделало доступными программные и аппаратные средства, сетевые информационные ресурсы широкому кругу  специалистов-прикладников.

Ярким примером, является разработка  программного продукта ГИС ARC/INFO исследовательского института экологических систем (Environmental Systems Research Institute, ESRI Inc).

В программе ARC/INFO были применены правила  раздельного представления геометрической (картографической) и атрибутивной информации, при этом хранение и работа с атрибутивной информацией осуществлялась  в виде  таблиц  (INFO),   а для хранения и работы с графическими объектами в виде дуг (ARC).

Разработчикам ARC/INFO удалось создать первый программный продукт  с ГИС который эффективно применяется на ПЭВМ и доступен  для разных  технических  платформ  и  операционных  систем.

Еще одним примером отличной коммерческой реализации в области производства аппаратно-программных средств для ГИС стал и до сих пор является Intergraph Corp.  Успехи фирмы в области применения ГИС были связаны  были связаны с реализацией  в интересах вооруженных сил  США систем управления ракетами в реальном времени. Заслугой  фирмы  Intergraph Corp. Является также создание системы интерактивного картографирования для управления территориями.

В настоящее время период пользовательского (коммерческого) развития ГИС очень активно продолжается. Общемировой объем продаж в области ГИС оценивается более 9 млрд долларов США в год. ГИС-технологии являются незаменимыми инструментами проводимых исследований в области  в различных областях деятельности человека.

За уникальную способность ГИС работать с данными о географической поверхности  даже стали  использоваться при изучении космического пространства.