Обязательными компонентами геоинформационной системы являются :

· система ввода;

· графические базы данных;

· тематические базы данных;

· система визуализации;

· система управления и обработки;

· система вывода.

ГИС являются естественной средой для представления результатов моделирования пространственных процессов и явлений в виде разнообразных компьютерных карт,генерируемых на мониторе или выводимых на бумажные носители с помощью специальных устройств (принтеров, плоттеров).

Инструментарий ГИС-технологий, используемый для динамического построения тематических карт, позволяет эффективно контролировать исходные и промежуточные данные при моделировании пространственно-распределенных процессов или явлений. Для того, чтобы отобразить изучаемые процессы или явления на тематических картах, используют следующие способы картографирования /67/: ареалов, качественного фона, точечный, изолиний, значков, локализованных диаграмм, картодиаграмм, картограмм, линейных знаков, знаков движения.

Способ ареалов применяется для показа явлений, распространенных на значительной площади, не имеющих количественных характеристик. Он может быть использован, например, для показа территорий, которые не обеспечены достаточным водоснабжением и т.п. Разновидностью способа ареалов является количественный ареал. Он может быть использован для показа районов, где полив на единицу площади превышает допустимые нормы.

Способ качественного фона – применяется для показа качественных различий в пределах изучаемой территории. Он может быть использован, например, при районировании территории хозяйства по потенциальной плодородности полей.

Точечный способ в основном применяется для показа абсолютного количества тех или иных явлений. Впрочем, имеется одна из разновидностей этого способа, при котором вес точки выражает не абсолютное, а относительное количество изучаемого явления. Существуют два подхода к расстановке точек: статистический, при котором точки расставляются равномерно по всей площади района без учета фактического размещения явления, и географический, при котором точки ставятся только в тех частях районов, в которых явление действительно распространено. Точечным способом можно отобразить структуру явления; при этом разный цвет точек используется для обозначения его качественных составляющих. Он может быть использован, например, для показа относительного количества созревших растений. При этом каждой точке соответствует определенное количество созревших растений, например, 100 растений на квадратный метр.

Способ изолиний применяется для обобщения количественной характеристики явлений, имеющих сплошное и непрерывное распространение на значительной площади с более или менее постепенным изменением их интенсивности. Для улучшения наглядности участки между изолиниями нередко закрашивают красками. Густота оттенка краски возрастает с увеличением показателей изолиний.

Способ значков применяется для отображения явлений, размещенных на столь малых территориях, что их нельзя показать в масштабе карты. Сущность этого способа заключается в том, что на карте в точках, соответствующих местонахождению явления, изображают внемасштабный условный знак, размер которого показывает величину картографического явления. Он может быть использован, например, для показа мест расположения насосных станций, мест установки поливочных машин и т.д.

Способ локализованных диаграмм применяется для отображения явлений, имеющих сплошное распространение на большой территории. Этим способом показывают абсолютные или относительные размеры изучаемого явления в отдельных точках карты. Размер явления выражается диаграммой, построенной в определенной шкале. Его можно использовать, например, для показа производительности насосных станций, представления информации о поступлении воды и т.д.

Способ картодиаграмм применяется для отображения суммарных размеров какого-либо явления в пределах определенных единиц территориального деления. Этим способом можно отобразить не только суммарную абсолютную величину явления в каждой единице территориального деления, но и его структуру. Условные значки картодиаграмм обычно имеют форму круга, квадрата, прямоугольника иди других геометрических фигур. Он может быть использован, например, для показа химического состава дренажных стоков, характеристик участков по совокупности признаков и т.д.

Способ картограмм применяется для отображения на карте относительных размеров явления, среднего для той или иной единицы территориального деления. Размер явлений выражают на картограмме фоновой окраской или штриховкой, выполняемой по принципу: чем больше показатель в каком-либо из выделенных районов, тем интенсивней окраска (гуще штриховка). Он может быть использован для показа урожайности в хозяйстве, объема потребления полями воды и сброса стоков и т.д.

Способ линейных знаков применяется для показа местоположения протяженных объектов и их особенностей, длина которых может быть выражена в масштабе карты, а ширина – нет. Он используется для показа водопроводной и дренажной сети.

Способ знаков движения применяется для показа перемещения в пространстве различных объектов и явлений. При данном способе направление и путь перемещения изображают посредством линий, стрелок и полос. При необходимости указания на карте величины перемещающегося явления — применяют стрелки или полосы разной ширины (эпюры). Он может быть использован для показа направления движения и химического состава дренажных стоков на каждом участке.

Естественной средой для объединения информации из различных источников является единая цифровая картографическая основа, представленная в виде базовой карты.

Формирование баз данных (БД) ГИС во многом определяется той связью, которая существует между картографией и геоинформатикой. Это, в частности, проявляется в том, что карты являются главным источником формирования БД ГИС и основной формой для представления пользователю итоговой информации. Кроме того, картографическая основа, используемая в ГИС, является основным средством интеграции и привязки любой другой информации, а картографический метод является одним из основных методов моделирования в ГИС.

Геоинформационное картографирование определяется как создание и использование карт на основе ГИС-технологий. Оно обладает следующими возможностями: системностью отображения явлений природы и общества; оперативностью картографирования, вплоть до составления карт в реальном масштабе времени; разнообразием средств визуализации, созданием новых видов геоизображений (электронных карт, трехмерных моделей, картографических анимаций и т.д.).

С помощью ГИС-технологий может быть организовано эффективное решение следующих задач: изучение структуры геосистем разного иерархического ранга; выявление взаимосвязей и взаимообусловленности объектов и явлений, оценка системообразующих связей; анализ динамики процессов, траекторий возможного развития явлений во времени и в пространстве; оценка и районирование территории по заданному параметру или набору параметров.

Современные ГИС представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, используют методы обработки и анализа данных, свойственные существовавшим ранее автоматизированным системам, а, с другой – методы работы с пространственно-временной информацией. Практически ГИС – это многоцелевые, многоаспектные системы. В качестве автоматизированных систем они объединяют ряд технологий или технологических процессов известных информационных систем типа автоматизированных систем научных исследований, систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных справочно-информационных систем и др. Основу интеграции технологий ГИС составляют технологии САПР. Поскольку технологии САПР достаточно апробированы, это обеспечивает качественно более высокий уровень развития ГИС, существенно упрощает решение проблем обмена данными и выбора систем программно-технического обеспечения. Современные ГИС рассчитаны не только на обработку данных, но и на проведение экспертных оценок. При этом данные, которые обрабатываются и хранятся в ГИС, имеют не только пространственную, но и временную характеристику. По этой причине ГИС являются оптимальным средством для информационного обеспечения при решении задач комплексного природопользования.

Одним из преимуществ систем информационной поддержки принятия решений по комплексному природопользованию, создаваемых на базе ГИС, является то, что они позволяют в одной информационной среде и на основе единой базы данных решать различные задачи территориального развития. Например, в среде ГИС специалист по дорожному строительству может на основе трехмерной компьютерной модели местности оценить устойчивость склонов при выборе трассы будущей дороги. Агроном, используя те же самые данные, может проанализировать процессы эрозии почв на территории. Специалист по лесоустройству может оперативно отслеживать объемы вырубок или последствия лесных пожаров на этой территории.

ГИС может успешно применяться при анализе системных связей. Например, специалисты агрохимслужбы могут использовать ГИС для исследования пространственных связей между кислотностью почв и типом растительности, а сотрудники гидрологической службы с помощью ГИС могут исследовать связь между уровнем грунтовых вод и типом подстилающих пород. При этом все специалисты могут пользоваться единой информационной базой данных, имеющей общую пространственную привязку к базовой картографической основе, что дает возможность комплексно учитывать доступное множество факторов в каждой конкретной точке территории.