CC BY
74
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive16/16-05/ Дата публикации: 1.11.2016 № 5 (23). С. 20-23. УДК 001.08
С. Г. Г осподинов
Геоданные и геознания
Статья описывает получение геознания на основе формирования геоданных. Описано содержание геоданных. Раскрываются особенности геознания как новой формы знания. Описаны компоненты геознания. Приводятся и интерпретируются схемы информационных отношений, моделирующих преобразование геоданных в геознание.
Ключевые слова: информация, знание, геознание, цифровые модели, пространственные модели, технологии получения пространственной информации, технологии получения знаний
Perspectives of Science & Education. 2016. 5 (23)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive16/16-05/ Accepted: 1 October 2016 Published: 1 November 2016 No. 5 (23). pp. 20-23.
S. G. GOSPODINOV
Geodata and geoknowledge
The article describes the preparation of geoknowledge based on the formation of geodata. The article describes the content of the geodata. This article describes the features of geoknowledge as a new form of knowledge. This article describes the components geoknowledge. This article describes and interprets information relations scheme simulating the conversion of geodata in geoknowledge.
Keywords: information, knowledge, geoknowledge, digital models, spatial models, the technology of spatial information, technology for knowledge
Введение
дним из основных назначений информатики и геоинформатики является получение информации и знаний [1] для построения научной картины мира [2]. Знания получают на основе сбора информации и данных. Одним из методов преобразования данных в знания является модель информационных отношений DIKW-модель [3]. На самом деле информационных отношений существует достаточно большое количество [4]. Это дает основание, используя методологию, приведенную в [3], создавать различные схемы получения знаний. При этом получение знаний можно перенести в сферу геоинформатики, где получают пространственные знания [5] и геознания [6, 7].
Геоданные как особый вид данных
Понятие геоданных, как обобщение данных в области наук о Земле, сформировалось в последние десятилетия. Длительное время геоданными обозначали дифференцированные группы данных в разных «гео» областях: геологии, геодинамики, геодезии, географии и т.д. Этим одинаковым понятием обозначались данные различных наук, но все эти понятия лежали в одной предметной области - в области наук о Земле. С появлением геоинформатики термин «геоданные» стал обобщением данных и потребовал определенной организации и условий для формирования геоданных, как данных нового типа. При этом геоданные стали применять не только в геоинформатике, но и в других науках.
0
Геоданными называют данные о процессах и явлениях на земной поверхности, которые включают три классифицированные и интегрированные в единую систему группы данных: «место», «время», «тема». Подчеркнем, что геоданные, как обобщение данных, включают не только данные области наук о Земле, но и других областей. К этим дополнительным областям относят: транспорт, экономику, экологию, управление, образование, анализ, искусственный интеллект и т.д. Другими словами, объем понятия термина «геоданные» в современной трактовке вышел за рамки наук о Земле. Этим можно отразить лингвистическую особенность геоданных.
Технологическая особенность геоданных состоит в том, что они не получаются на основе непосредственных измерений, а формируются на основе постобработки измеренной информации. Системная особенность геоданных состоит в том, что после их формирования они представляют собой систему, связывающую и согласовывающую данные разных типов и структур в единый системный ресурс [8].
Основой организации геоданных является пространственно-временная информация [9] или геоинформация. На эту основу нанизывают разнообразные данные для последующего пространственного, экономического, регионального и других видов анализа. Особенностью геоданных является отражение реально существующих пространственных отношений в разных областях. Это обеспечивает универсальность применения геоданных при региональном управлении, в экономике, на транспорте и т.д. Геоданные дополняют и интегрируюп другие данные, чем обеспечивают решение известных задач новыми методами.
Множество исходных данных собирается с помощью разных технологий и систем. Эти первичные данные отражают различные характеристики и свойства объектов окружающего мира. Первичные измеренные данные могут иметь различные размерности, разное количество значащих цифр, разное число разрядов, разную точность и т.д. Собранные данные могут храниться в виде наборов или файлов. Кроме того, при сборе данные могут организовывать связанные совокупности, называемые моделями данных. Для того чтобы разнородные данные и модели данных обрабатывать в одной системе, они должны быть упорядочены и сведены к единой информационной модели, в которой они будут дополнять друг друга. Совокупность процессов, решающих такую задачу называют организацией геоданных. Геоданные представляют собой унифицированные данные, полученные из разных источников.
_Геознания
Характерной особенностью современного этапа развития общества является тенденция роста объемов хранения и обработки простран-
ственных данных и использования пространственных данных. Она привел к созданию во многих странах инфраструктур пространственных данных (Spatial data infrastructures -SDI) [10 - 13]. Эти хранилища пространственной информации также содержат и формируют пространственное знание. Все перечисленное обуславливает актуальность развития методов получения и представления пространственных знаний.
Пространственные знания изучались в основном в направлении искусственного интеллекта. С появлением геоинформатики работы в области пространственного знания стали проводиться в сфере реального пространства. При этом началась интеграция методов геоинформатики и методов искусственного интеллекта в области представления пространственных знаний. Кроме того, эта проблема изучается в психологии, когнитологии и в образовании. Все это привело к появлению геознания как новой формы знания, связанного с изучением процессов на земной поверхности [6, 7, 14]. Геознание можно рассматривать как пространственное знание, связанное с изучением реального земного и околоземного пространства. Геознание позволяет решать новые научные задачи. Геознание знание водит новые понятия: язык пространства [15], точка когнитивной ссылки [15], референции, геореференции [1], пространство тел и другие.
Выделяют три компоненты геознания: конфигурационное знание, позиционное знание, взаимное знание [7, 14]. Эти три знания связаны с отношениями: формы, системы, взаимности.
_Технологии получения
Получение знаний в геоинформатике и имеет специфические отличия [16]. В информатике и геоинформатике существует парадигдма, согласно которой «Информация приобретает ценность, когда из нее можно извлечь знания, то есть, когда она воспринята человеком и приобрела смысл». Для этой цели разработаны методологически схемы отношений информации и знаний. Поэтому большое значение при формировании и использовании знаний являются модели отношений познавательной цепочки.
Человек получает информацию в информационном поле. В информационном поле существуют реальные объекты, явления, процессы, тенденции. Отношения между ними трансформируются в информационные отношения [4]. Информационные отношения — отношения, которые являются отражением и информационным описанием реально существующих отношений между объектами внешнего мира. Особенностью информационного поля является многозначность и многоаспектность. Это означает, что в зависимости от аспекта рассмотрения информационные отношения могут быть описаны разной совокупностью существенных признаков.
Perspectives of Science & Education. 2016. 5 (23)
При этом следует отметить, что эти отношения соответствуют отношениям иерархии. Это означает, что количество параметров информационной цепочки определяет количество уровней данной модели отношений. В качестве одной из канонических схем получения знаний применяют четырехуровневую модель DIKW-модель [3]
D^I^K^W (1)
В основании таких моделей отношений находится уровень данных D (data - данные). данные - это зафиксированные факты, результаты измерений или описания состояний - без какой либо их интерпретации. Данные это фиксация полевых переменных информационного поля. Следующий уровень иерархии I (informatoin -информация) -добавляет семантику в данные и наполняет их смыслом, значениями и возможностью интерпретации [17]. Третий и четвертый уровни модели (1) интерпретируют следующим образом. Третий уровень K (knowledge - знание) добавляет механизм использования. Следующий уровень W (wisdom - мудрость) добавляет условия использования
Однако данная модель является скорее философской, чем технологической. При получении геознаний GK (geoknowledge) используют геоданные GD (geodata). Поэтому данная технология состоит из двух качественных этапов: получение геоданных или информационных ресурсов (сбор информации); получение геознаний по геоданным или по информационным ресурсам (извлечение знаний).
Минимальное количество уровней при сборе информации - три. Поэтому наиболее простой моделью отношений будет трехуровневая. Следует отметить, что при переходе от одного уровня к другому происходят качественные изменения. Трехуровневые модели отношений чаще всего характеризуют этапы сбора и предобработки. Третий уровень может быть разным. Рассмотрим следующие модели отношений
D^I^IM (2) D^I^GD (3) D^I^IR (4) D^I^PK (5)
Первая модель (2) характеризует формирование информационных моделей (IM). Вторая модель (3) направлена на получение геоданных. Третья модель (4) направлена на получение информационных ресурсов (IR). Четвертая модель (5) направлена на получение первичных знаний (primary knowledge - PK).
Третий уровень информационная модель IM добавляет механизм описания связей и отношений, позволяющих осуществлять моделирование и видоизменять модель для многократного использования и анализа. Все остальные уровни
остаются в той же интерпретации. Модели отношений (2-5) адаптивны и абдуктивны. Они позволяют строить гипотезы и видоизменять себя. Кроме того, они могут включать механизм обратных связей и логических выводов. Развитием моделей (2-5) может быть следующая модель
D^I^GD^PK^ AIM ^ GK (6)
В ней пятый уровень образует искусственная интеллектуальная модель (artificial intelligence model - AIM). Она дополняет знание правилами вывода. Последний уровень- уровень использования позволяет получать новый знания и называется уровнем получения геознаний GK (geoknowledge). В модели (6) вместо субъективного понятия «мудрость» включена воспроизводимая и логически выверенная система правил и критериев получения знаний.
Следует отметить, что только использование пространственных отношений [18] позволяет получать новый вид знания - геознание. Геознание, это знание, дополнение содержательной информацией о влиянии пространственных отношений на различные виды знания и информации. Следует различать понятия знания и информация. Их получение переводит субъект или объект в разные состояния. Получение информации повышает информированность субъекта или объекта. Получение знаний увеличивает интеллект.
Важной онтологической характеристикой геознания является геореференция [1, 19-21]. Геореференция - соотнесение информации с пространственным (гео) фактором на основе пространственных отношений, является одним из новых подходов к классификации пространственной информации и информационному поиску. Этот фактор появляется только при определении пространственных отношений. В формальном плане геореференция может быть рассмотрена, как результат использования пространственных отношений в аспекте поиска и получения информации и знаний. Геореференция является одним из источников получения геознаний [22].
_Заключение
Главным назначением геоинформатики является получение новых знаний и геознаний. Знание, получаемое методами информатики, в геоинформатике дополняется геознанием, которое имеет дополнительные: конфигурационную, системную, взаимную [14] - составляющие. Источником геознаний являются геоданные как упорядоченная система унифицированных пространственных данных. именно геоданные обеспечивают возможность формирования конфигурационной и координационной компонент геознания. Топологическая составляющая геоданных дает возможность формировать взаимное знание как третью компоненты геознания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hill Linda L. Georeferencing: The Geographic Associations of Information - MIT Press Cambridge, Massachusetts, London, England- 2009. - 272 p.
2. Tsvetkov V.Ya. Worldview Model as the Result of Education // World Applied Sciences Journal. -2014. - 31 (2). - р.211-215.
3. Rowley J. E. The wisdom hierarchy: representations of the DIKW hierarchy //Journal of Information Science. - 2007. -р.163-180.
4. V. Ya. Tsvetkov. Information Relations // Modeling of Artificial Intelligence, 2015, Vol.(8), Is. 4. - р. 252-260. DOI: 10.13187/ mai.2015.8.252 www.ejournal11.com/.
5. Цветков В.Я. Пространственные знания // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2013. - №7. - с.43-47.
6. Ожерельева Т.А. Геознания. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - №5. (часть 4) - с.669-669.
7. Кулагин В. П., Цветков В. Я. Геознание: представление и лингвистические аспекты // Информационные технологии. -
2013. - №12. - с.2-9.
8. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоданные как системный информационный ресурс // Вестник Российской Академии Наук,
2014, том 84, № 9, с. 826-829. DOI: 10.7868/S0869587314090278.
9. Antony Galton. Spatial and temporal knowledge representation // Earth Science Informatics, September, 2009, Volume 2,Issue 3, pp 169-187.
10. Granell C. et al. Spatial data infrastructures //Encyclopedia of Geoinformatics, Idea Group Press. - 2009.
11. Masser I. GIS worlds: creating spatial data infrastructures. - Redlands, CA : ESRI press, 2005.
12. Davis Jr C. A. Spatial Data Infrastructures //Encyclopedia of Information Science and Technology. - 2008. - V.7. - p.3548-3553.
13. Masser I. Building European spatial data infrastructures. - Redlands, CA : Esri Press, 2007.
14. Савиных В.П. Геознание. - М.: МАКС Пресс, 2016. - 132с.
15. Barbara Tverksy. Levels and Structure of Spatial Knowledge. http://www-psych.stanford.edu/~bt/space/papers/levelsstructure. pdf.
16. Иванников А.Д., Тихонов А.Н., Мордвинов В. А. Получение знаний методами информатики и геоинформатики // Вестник Московского государственного областного университета. - 2012. - №3. - с 140-142.
17. Чехарин Е.Е. Интерпретируемость информационных единиц // Славянский форум. - 2014. - 2 (6). - с.151 -155.
18. Цветков В.Я. Пространственные отношения в геоинформатике// Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». Выпуск 01-2012.- с.59-61.
19. Janee, G., J. Frew, and L. L. Hill. 2004. Issues in georeferenced digital libraries. D-Lib Mag-azine, 10 (5). http://www.dlib.org/ dlib/may04/janee/05janee.html.
20. Mammal Networked Information System (MaNIS). 2003b. Manual for the Georeferencing Calculator. http://elib.cs.berkeley. edu/manis/CoordCalcManual.html.
21. Wieczorek, J., Q. Guo, and R. J. Hijmans. 2004. The point-radius method for georeferenc-ing locality descriptions and calculating associated uncertainty. International Journal of Geo-graphical Information Science, 18, 745-767.
22. Розенберг И.Н., Вознесенская М.Е. Геознания и геореференция.// Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. - № 2. - с. 116-118.
Информация об авторе
Господинов Славейко Господинов
(Болгария, София) Доктор наук, профессор, проректор по НИР. Университет архитектуры, строительства и геодезии E-mail: [email protected]
Information about the author
Gospodinov Slaveyko Gospodinov
(Sofia, Bulgaria) Ph.D., Professor, the vice-rector for research University Architecture, Civil Engineering and Geodesy. E-mail: [email protected]
