CC BY
27
УДК 378.1
ГЕОСТАТИСТИКА В УПРАВЛЕНИИ ОБРАЗОВАНИЕМ
Зайцева О.В., к.т.н., Федеральный институт развития образования, Москва, Россия. E-mail: cvdisser@list.ru
Аннотация. В статье рассмотрена новое научное направление и учебная дисциплина -геостатистика. Исследован аспект применения геостатистики в образовании. Показаны особенности геостатистики. Показано сходство и различие между геостатистикой и статистикой.
Ключевые слова: образование, геоинформатика, статистика, геостатистика, моделирование, визуализация, геоданные, принципы геостатистики, управление образованием.
GEOSTATISTICS IN MANAGEMENT EDUCATION
Zaitseva O., PhD., Federal Institute for Educational Development, Moscow, Russia. E-mail: cvdisser@list.ru
Abstract. The article describes a new scientific direction - geostatistics. The article analyzes the use of geostatistics in education. The article describes the features of geostatistics. The article reveals the similarities and differences between geostatistics and statistics Keywords: education, geoinformatics, statistics, geostatistics, simulation, visualization, geo-data, the principles of geostatistics, education management
Геостатистика является специфическим научным направлением. Длительное время она не признавалась статистиками как наука и поэтому ошибочно ее связывать в первую очередь со статистикой. С появлением и развитием геоинформатики геостатистика получила новое развитие [1]. В определенной степени геостатистику можно сравнивать с операционным исчислением. Первоначально были созданы математические рабочие формулы и через какое-то время была создана теория.
Первые работы в этой области связывают с работами в области геологии [2] горнодобывающей промышленности, а также гидрологии [3]. Следует также отметить что приставка «гео» (геоданные) длительное время связывалась с геологией, геодезией и в меньшей степени с географией. «Геоданные» трактовались как «геологические данные» или «геодезические данные», то есть специальные данные в определенной предметной области.
С появлением геоинформатики [4] «геоданные» трактуют как «геоинформационные данные» или интегрированные данные, применяемые в разных областях: геодезии, геологии, картографии, инженерных изысканиях[5], дистанционном зондировании и др.
В настоящее время геостатистика имеет два значения:
1) Отображение статистической информации методами геоинформатики, включая сферу образования [6].
2) Направление построения геоинформационный моделей и геоинформационного моделирования (геомоделирования) на основе специфических вероятностных методов, истоки которых восходят к Герхарду Кгиге и французскому математику Матерону [7, 8].
Основная идея геостатистического метода изложена в магистрской диссертации Герхарда Кгиге, но развита позже Матероном. Она выглядит несколько вульгарно для статистиков и математиков. Берется симметричная вариограмма, отбрасывается ее половина и ищется функция, обнуляющая эту половину на эмпирически измеренных точках. Это направление геостатистики позволяет создавать непрерывные информационные поля по совокупности измеренных точечных значений [9].
Геостатистика в управлении образованием представляет собой технологию поддержки принятия решений [10]. Она опирается в основном на первое направление геостатистики. В этом аспекте ее можно рассматривать как инновационную геоинформационную технологию [11]. Современное развитие образования широко использует инновационные технологии и образовательные инновации для улучшения качества образовательных услуг.
Геостатистика в образовании ложиться в русло информатизации образования. Информатизация образования направлена на создание информационных образовательных ресурсов, повышение качества образования, инновационное развитие образования и увеличение интеллектуального капитала [12] в сфере образования.
Геостатистика в управлении образованием может быть рассмотрена как система, включающая следующие основные факторы: концептуальные, организационные, информационные, управленческие, человеческие. Рассматривать раздельно факторы геостатистики по нашему мнению нецелесообразно, из-за высокой степени интеграции современной образовательной информационной среды.
Геостатистика использует пространственные данные или геоданные. То есть, каждое значение исследуемых данных связанно с локализацией в пространстве. Существуют различные зависимости между расположением и значением данных. Поэтому понятие «Локализация» имеет, по крайней мере два значения, одно - это положение точки в пространстве и второе - площадь или объем, привязанные к данной точке пространства.
Например, значение локализованных данных, связанных с областью может быть
среднее значение наблюдаемой величины, среднее значение на площадь области, значение на объем области. В последнем случае площадь или объем часто называют «поддержкой» данных. Это тесно связано с идеей поддержки измерений или поддержки принятия решений.
Если связать площадь с точкой пространства, то она может служить выражением различных характеристик объектов, которые расположены на данной площади. Такие объекты могут принадлежать сфере образования.
Этот прием применяют в классической статистике, когда локальной точке - центроиду Субъекта Федерации РФ или центроиду более мелкого региона присваивают статистический показатель. Например, среднее количество школ или общее количество школ в регионе, количество преподавателей на школу в регионе, количество учеников в регионе, средний бал по предмету и прочее.
Эти статистические показатели с помощью геоинформационных методовперено-сят на визуальную модель (электронную карту). Таким образом, визуальная геостатистическая модель представляет собой геоинформационную визуализацию. Геостатистическое моделирование является частным случаем геоинформационного моделирования.
Геостатистика имеет особенности методологии и принципов изучения явлений: Как статистика она изучает массовые количественные отношения распределенные в пространстве в неразрывной связи с качественными особенностями процессов и явлений, но как раздел геоинформатики она исследует пространственные взаимосвязи и пространственные отношения [13] между объектами и явлениями.
При этом она анализирует дифференциацию и интеграцию как пространственных, так и временных процессов и явлений. Таким образом, статистические характеристики тесно связываются с пространственными отношениями и в результате геостатистика показывает совокупность явлений и их развитие в пространственном и графическом представлении.
Геостатистика позволяет изучать временные факторы процессов, протекающих в сфере образования. При изучении временных процессов подход в геостатистики состоит в том, что функция, включающая временные зависимости может быть представлена суммой следующих компонентов: структурный компонент (тренд), циклический компонент, коньюнктурный компонент и случайный шум. В этом аспекте это понятие такой функции близко к понятию временного ряда.
Для исследования явлений и процессов методами геостатистики следует, прежде
всего, собрать необходимые сведения - геостатистические данные. Под геостатистическими данными понимают совокупность количественных характеристик массовых явлений и процессов, связанных пространственными отношениями. Геостатистические данные можно рассматривать как разновидность геоданных, характеризующих статистические процессы. Поэтому в геоинформатике геостатистические данные включают в более общее понятие - геоданные.
Геостатистическое наблюдение (измерение)- это организованная процедура, которая заключается в фиксации и регистрации определенных характеристик объекта исследования, входящего или в некое множество.
Цель геостатистического наблюдения - получение достоверной информации для выявления закономерностей развития массовых явлений и процессов, имеющих пространственную распределенность и находящихся друг с другом в неких пространственных отношениях.
Сбор геоданных осуществляется по двум каналам пространственная информация и статистическая информация. В одном технологическом варианте собирается только статистическая информация, которая затем классифицируется и геокодируется. Это пример сбора обычной статистики. В другом собирается пространственная информация, сразу же содержащая статистические характеристики. Совокупность показателей, отображающих объект, явление или процесс- образует систему показателей. Система показателей - модель, созданная с целью описания и изучения взаимозависимости между массовыми явлениями или процессами.
Целью геостатистической обработки является обобщение информации и получение оценок параметров, позволяющих анализировать и интерпретировать данные, получаемые при исследовании сферы образования.
Таким образом, геостатистика позволяет получать новое знание, которое называют пространственным знанием [14]. Пространственное знание позволяет решать новые задачи в области геоинформатике, в области искусственного интеллекта и в области наук о Земле [15]. Пространственное знание применяется при создании, организации и управлении отраслями и территориальными комплексами.
Выводы. Геостатистика в управлении образованием представляет собой инновационную технологию. Как технология управления она относится к технологиям поддержки принятия решений. Геостатистика позволяет получать новое знание и это знание классифицируется как пространственное знание.
Список литературы
1 Цветков В.Я. Геостатистика // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2007. - №3. - с. 174-184
2. Agterberg, F P, Geomathematics, Mathematical Background and Geo-Science Applications, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, 1974
3. Кужелев П. Д. О применении геостатистики в науках о Земле // Международный научно-технический и производственный журнал «НАУКИ О ЗЕМЛЕ». - №42012.- с.77-81
4. Цветков В.Я. Геоинформационный мониторинг // Геодезия и аэрофотосъемка,
- 2005.- №5. - с. 151 -155
5. Савиных В.П. Концепции применения геоинформатики в инженерных изысканиях // Инженерные изыскания. 2012. - - № 7. - С. 8-11
6. Цветков В.Я., Кулагин В.П. Мониторинг выпуска специалистов системы высшего образования России / Наукоемкие технологии образования. Межвузовский сборник научных трудов. №5. - М.: МГУПП, 2001. С 82-83
7. Matheron, G., "Principles of geostatistics", Economic Geology, 58, pp 1246-1266,
1963
8. Matheron, G., "The intrinsic random functions, and their applications", Adv. Appl. Prob, 5, pp 439-468, 1973
9. Майоров А.А., Матерухин А.В. Геоинформационный подход к задаче разработки инструментальных средств массовой оценки недвижимости // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2011. - №4. - с. 92-97.
10. Цветков В.Я., Зайцева О.В. Геостатистика как инструмент управления // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2007. - №5. - с. 134 - 137
11. Цветков В.Я. Информатизация, инновационные процессы и геоинформационные технологии. // Геодезия и аэрофотосъемка - 2006.- №4 с. 112-118.
12. Зайцева О.В. Информатизация образования и интеллектуальный капитал // Дистанционное и виртуальное обучение. - 2012. - №12. -с.105-109.
13. Майоров А.А., Цветков В.Я. Геореференция как применение пространственных отношений в геоинформатике // Геодезия и аэрофотосъемка, - 2012.- №3. - с. 87 -
14. Benjamin Kuipers. Modeling Spatial Knowledge (1978) // Cognitive Science - №2.
- р. 129-153.
15. Цветков В.Я. Пространственные знания: Формирование и представление LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbrücken, Germany 2013 -107с. ISBN 978-3-8484-8347-1
