В настоящее время новые знания можно получать на основе обобщения и анализа накопленных материалов – фондовых, статистических, картографических. Эти материалы могут быть представлены также в виде аэрофото- и космических снимков. Возможности геоинформационных технологий, в частности, средств географических информационных систем (ГИС), позволяют формализовать и реализовывать в машинной среде значительную часть рутинных операций накопления, хранения, обработки и использования пространственно-координированных данных.
ГИС являются одним из направлений геоинформатики. Существует множество определений понятия «геоинформатика». На наш взгляд, более подходящей формулировкой является такая: геоинформатика – это научно-технический комплекс, объединяющий одноименную отрасль научного знания, технологию и прикладную деятельность, которые связаны с разработкой и реализацией ГИС [3].
Геоинформатика тесно связана с картографией, прикладной математикой, машинной графикой, распознаванием образов, анализом сцен, цифровой фильтрацией и автоматической классификацией в блоке обработки цифровых изображений растровых ГИС, геодезии и картографии.
Геоинформатика использует методический аппарат, ранее разработанный в недрах отдельных отраслей картографии и информатики в основном для систем управления базами данных (СУБД ).
Среди существующих определений ГИС выделим следующее: «компьютерная система для эффективного ввода, хранения, обработки, анализа, представления и получения любых видов данных, имеющих пространственную привязку и связанных с ними описательных данных» [3]. Но существуют и другие подходы к определению ГИС (рис.1). Обязательными элементами ГИС следует считать «пространственность», операционно-функциональные возможности и прикладную ориентацию систем. В полномасштабных многофункциональных и универсальных ГИС можно выделить несколько конструктивных блоков, называемых также модулями или подсистемами. Функции ГИС вытекают из четырех типов решаемых ими задач: сбора, обработки, моделирования и анализа информации и её использования в процессах принятия решений.
Геоинформационные системы классифицируются по следующим принципам:
I. Проблемной ориентации:
1) инженерные;
2) имущественные (для учета недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;
3) для тематического и статистического картографирования, имеющего целью управление природными ресурсами, составление карт по переписям и планирование окружающей среды;
4) библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множествах географических документов;
5) географические, с данными о функциональных и административных границах;
6) системы обработки космических снимков и др.
II. Территориальному охвату (общенациональные и региональные ).
III. Целям (многоцелевые, специализированные, в том числе информационно-справочные, инвентаризационные, для нужд планирования, управления).
IV. Тематической ориентации (общегеографические, отраслевые, в том числе ГИС водных ресурсов, использования земель, лесопользования, туризма, рекреации и др.).
Как показывает анализ литературы [2], особенностями современного развития ГИС являются:
оверлейно-послойный анализ и синтез геоизображений, то есть возможность получения новой информации путем многократного наложения слоев цифровых карт и снимков с последующей их обработкой;
пространственная трехмерность представления объектов и пространственно-времен-ная четырехмерность при использовании функций анимации для анализа динамических процессов, вариантов анализа, демонстраций результатов;
интеллектуализация на разных уровнях: внедрение в структуру ГИС экспертных систем и баз знаний для оценки ситуаций, представления результатов и принятия решений по результатам исследований и моделирования;
персонализация рабочих мест и индивидуализация проектов;
объединение территориально рассредоточенных исследователей и проектов с использованием локальных, корпоративных и международных сетей (Internet);
использование материалов распределенных баз данных;
использование точной географической привязки данных при помощи цифровых геодезических и GPS систем (систем глобального позиционирования).
Основными проблемами внедрения ГИС-технологий в научные исследования в настоящее время являются отсутствие должного финансирования, нехватка квалифицированных кадров и недостаточная информированность заинтересованных лиц. Немаловажным сдерживающим фактором, особенно для начинающих, является требование об обязательном наличии у пользователей лицензии Госгеонадзора РФ. Однако все перечисленные препятствия со временем преодолимы. В настоящее время в Якутском госуниверситете на геологоразведочном и биолого-географическом факультетах ведется обучение по дисциплинам «Технологии геоинформационных систем» и «Геоинформационные системы», соответственно.
Сферы применения ГИС-технологий в науке довольно обширны, начиная от анатомической модели организма человека (модуль BodyViewer) до создания ГИС Вселенной и планет Солнечной системы (Arcreview, 1998, № 3). Это объясняется в основном широкими возможностями пространственного запроса, статистического анализа данных, уникальной визуализации в виде различных карт. Эти способности отличают ГИС от других информационных систем и отвечают требованиям многих отраслей науки. Географические информационные системы являются уникальным инструментом как для объяснения многих природных явлений, так и для их прогнозирования и управления ими в критических ситуациях.
Создание полноценно работающих ГИС-проектов – дело работы целого коллектива специалистов разного профиля: ГИС-менеджер, который ставит задачу и координирует все работы; разработчик (специалист, отвечающий за программное обеспечение, т.е. прикладной программист, оптимизирующий программы под конкретную задачу); операторы, отвечающие за оцифровку (векторизацию) карт, и операторы, отвечающие за формирование и управление базами различных данных. Могут быть также приглашены, в зависимости от поставленных задач, и другие специалисты по различным прикладным темам.
Пользователям не всегда нужны большие ГИС-проекты. Некоторым необходимы цифровые карты определенных участков (территорий), оформленных согласно современным требованиям ГИС.
Созданные электронные карты привязываются к базам данных потребителей. Такие технологии широко применяются во всем мире в организациях, связанных с науками о Земле.
ГИС-технологии в Якутии используются в ГУП «Сахагеоинформ», в научных учреждениях, в Госкомземе и других организациях [1].
Так, в Институте мерзлотоведения СО РАН геоинформационные системы применяются для выявления закономерностей развития мерзлотных ландшафтов Якутии [4]. На основе выделенных природных комплексов при помощи ГИС-технологий создана серия тематических карт различных ключевых участков (карты сомкнутости крон деревьев, карты протаивания грунтов, карты распределения влажности слоя сезонного протаивания и т.д.) (рис. 2).
В июле текущего года на рабочем совещании комиссии по информатизации Координационного совета при Президенте РС(Я) по информатизации и защите информации в РС(Я) было принято решение о разработке концепции развития геоинформационных технологий, включающих в себя создание Единой интегрированной республиканской геоинформационной системы (РГИС). Создание РГИС намечено провести в несколько этапов с 2002 по 2004 гг.
Таким образом, использование ГИС в науке – это закономерный этап на пути перехода к безбумажной технологии обработки информации, открывающий новые широкие возможности манипулирования данными, имеющими пространственную привязку.
Литература
1. Васильев С.П., Колтина Е.Ю., Ксенофонтов И.В. и др. Геоинформационная система Госкомгеологии Республики Саха (Якутия) – основа рационального недропользования // ГИС для устойчивого развития территорий. Материалы Междунар. конференции. ГИС в региональных исследованиях. – Якутск, 1999. – Часть 4. – С.20–24.
2. Китов А.Д. Компьютерный анализ и синтез гео-изображений. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. – 220 с.
3. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика / Под ред. Д.В. Лисицкого. – Москва: Картгеоцентр, Геодезиздат, 1993. – 213 с.
4. Торговкин Я.И. Использование геоинформационных технологий в мерзлотно-ландшафтных исследованиях Якутии // Наука и образование. – Якутск. – 2000. – С. 54–59.
Первая страница
(c) 2001
