CC BY
100ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Я. И. Торговкин
подходы к понятию
"ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА"
(!1С!':ч;:111М1:1пр\10ии;я структуру географических (природных) систем. Стержнем являются межкомпонентные связи.
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 Рис.1.
комплекс, объединяющий одноименную отрасль и др.; научного знания, технологию и прикладную дея- II. тельность, 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 пооцес-
30 Наука и техника в Якутии
Система накопления, отображения и анализа географических данных, инструмент для фиксации и характеристики объектов земной поверхности.
сах принятия решении.
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
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-временная 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;
2002, №2
• 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.
Рис.2. Фрагмент ГИС «Спасская Падь», разработанной в Институте мерзлотоведения СО РАН [4].
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 "Саха-геоинформ", 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 сомкнутос-карты протаивания грунтов, влажности слоя сезонного
ти крон деревьев, карты распределения 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.
Список литературы
1. Васильев С. П., Колтина Е. Ю., Ксенофонтов И. В. и др. Геоинформационная система Госкомгео-логии Республики Саха (Якутия) - основа рационального недропользования // ГИС для устойчивого развития территорий. Материалы Межд. конференции. ГИС в региональных исследованиях. Часть 4. -Якутск, 1999. -С.20-24.
2. Китов А. Д. Компьютерный анализ и синтез геоизображений. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - 220 с.
3. Кошкарев А. В., Тикунов В. С. Геоинформатика / Под ред. Д. В. Лисицкого. - Москва: «Картгео-центр» «Геодезиздат», 1993.- 213с.
4. Торговкин Я. И. Использование геоинформационных технологий в мерзлотно-ландшафтных исследованиях Якутии // Наука и образование. -
Наука и техника в Якутии 2002, №2
31
