CC BY
78
УДК 528.926:004 С.Ю. Кацко СГГА, Новосибирск
ГИС ДЛЯ НЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ КАК ОДИН ИЗ СОВРЕМЕННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ РАБОТЫ С ГЕОИНФОРМАЦИЕЙ
Аналитическая работа с геоинформацией традиционно подразумевает профессиональное владение ГИС-инструментарием. Значимость пространственной информации возрастает с каждым годом. Вместе с тем возникло противоречие между необходимостью обработки геоинформации и сложностью работы с геоинформационными системами. В статье предлагается решение этой проблемы путем создания специальной ГИС для неподготовленных (непрофессиональных) пользователей.
S.Yu. Katsko SSGA, Novosibirsk
GIS FOR NON-PROFESSIONAL USERS AS ONE OF THE MODERN TOOLS FOR DEALING WITH GEOINFORMATION
Professional mastery of GIS tools is traditionally implied when speaking of the analytical work with geoinformation. Significance of spatial information is growing each year, but there is a contradiction between the necessity of geoinformation processing and the complexity of working with GIS. The author offers solving this by the development of special GIS for laymen (non-professional users).
Исследование выполнено при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013 годы» (ГК №02.740.11.0735).
Пространственная информация сопровождает человечество на всём пути его развития. Так, уже в доисторическую эпоху, обозначая маршруты миграций животных, люди проявляли интерес к графическим изображениям, связанным с географической информацией. Сегодня, занимая одно из важных мест в информационной революции, географические информационные системы (ГИС) используются для решения множества вопросов: от поиска нужного магазина до прогнозирования климата Земли.
ГИС, в узком смысле, - это компьютерная системы сбора, хранения, обработки и отображения данных с учётом информации о местоположении. Данные, с которыми работает ГИС, приходят из совершенно разных, часто несопоставимых друг с другом источников. Однако именно такая разнородность поступающих в ГИС данных позволяет отвечать на запросы пользователей и помогает анализировать информацию.
В широком смысле ГИС не только сохраняют и преобразуют геоданные в цифровой форме, они должны собирать, связывать, индексировать и извлекать информацию об окружающей нас местности из соответствующих пространственных баз данных.
Важность пространственных баз данных быстро возрастает, в результате чего именно местоположение и время становятся наиболее действенными способами обнаружения и описания информации. Связано это с тем, что многие наборы данных имеют собственные «отпечатки» в пространстве и во времени. Приведённое утверждение характерно как для карт и снимков, так и для отчётов, книг, фотографий и информации другого рода. Поэтому местоположение - важная основа поиска соответствующей информации во «Всемирной паутине» и других распределённых ресурсах.
Пространственные данные представляют собой данные о пространственных объектах и их наборах. Они составляют основу информационного обеспечения геоинформационных систем. Без правильной организации пространственных данных невозможно построение эффективно действующей ГИС. Для решения этой задачи используют системы управления базами данных (СУБД).
Системы управления базами пространственных данных работают преимущественно с формальным языком запросов SQL. Поэтому осуществлять запросы к базам пространственных данных могут только подготовленные (обученные) пользователи. Кроме того, программный интерфейс ГИС-пакетов для выполнения многих аналитических функций сложен для восприятия простого пользователя, что является ещё одной проблемой, на решение которой направлена НИР.
Запросы, составляемые в отношении пространственных данных, называются пространственными запросами. Например, запрос «Как называются все дома отдыха, где отдыхают более тысячи человек ежегодно?» является примером непространственного запроса. В то же время, запрос «Как называются все дома отдыха, расположенные в радиусе 30 км от Новосибирска?» - это пример пространственного запроса. Как для людей, принимающих решения, так и для простых пользователей в разных ситуациях необходимы и пространственные, и непространственные запросы.
Кто же заинтересован в управлении пространственными данными? Список пользователей достаточно обширен. Приведём наиболее яркие примеры.
Специалист в астрономии попросит найти все галактики, находящиеся в пределах трёх минут дуги от квазаров.
Для климатолога необходим способ как проверить новую модель глобального изменения климата.
Специалист по транспорту решает вопрос: как изменить существующую сеть дорог для уменьшения транспортных заторов?
Службе спасения необходимо знать где находится человек, зовущий на помощь и как лучше до него добраться.
В нашем случае пользователями, для которым важна работа с пространственными данными, могут стать администрации районов, службы
жилищно-коммунального хозяйства, Управление социальной поддержки населения, Департамент культуры, Городская станция скорой медицинской помощи, УВД, Государственная противопожарная служба, ГСЭН, Управление по делам ГО и ЧС и др. Потребность в пространственной информации и средствах для работы с ней имеют практически все службы, осуществляющие свою деятельность на территории.
Все потребители ГИС-информации разные, у них разные задачи, функции и у многих нет опыта работы с ГИС-технологиями. Поэтому несмотря на широкое распространение геоинформационных средств в профессиональной среде, для большинства управленцев они остаются не знакомы, либо работа с ними требует очень большой специальной подготовки.
Создаваемая информационная справочно-аналитическая географическая информационная система (ИСА ГИС) позволит специалистам различных служб, принимающих решения, без особых сложностей, характерных для профессиональных ГИС, работать с геоданными и проводить анализ нужной пространственной информации.
Обратим внимание на то, что в последние годы интерес к геоданным и цифровым картам постоянно растет, причем не за счет профессионалов данной области, а благодаря простым пользователям.
Можно приводить огромное множество примеров, показывающих важное значение геоинформации в жизни любого человека. Наиболее простые пространственные запросы связаны с географическим поиском нужного объекта на определённой территории.
В этой связи хочется остановиться на уникальном подходе сервиса OpenStreetMap (OSM; дословно «открытая дорожная карта»). OSM - это свободный проект по совместному развитию общедоступных карт и схем городов, улиц, дорог с помощью ручного или автоматического ввода данных, а также получения данных с портативных GPS-приёмников.
Проект основан в Великобритании в июле 2004 года и нацелен на создание бесплатно доступных цифровых автодорожных карт и планов городов, которые предоставляются его участниками, число которых уже перевалило за 130 тысяч. Детальность создаваемых карт иногда превосходит то, что предлагают компании Tele Atlas и NAVTEQ, а обновляются они очень часто, практически в реальном времени, - по мере поступления новых сведений. Именно в Европе, в месте своего возникновения карта OSM достигла удивительной точности. Пользователи сами выделяют и подписывают на карте объекты, которых нет даже в Google Maps. Например, в то время как в сервисе Google Maps показаны лишь границы зоопарка в Берлине, пользователи самостоятельно на карте OSM отметили местоположение каждого из животных зоопарка.
Проект работает по аналогии с уже достаточно развитым проектом Википедия, используя принципы краудсорсинга, согласно которому некоторую работу выполняют неоплачиваемые или малооплачиваемые профессионалы-любители, которые тратят своё время на создание контента, решение проблем или на проведение исследований.
Краудсорсинг - это так называемая «инновация с расчетом на пользователя», при которой производители полагаются на пользователей не только в вопросе формулировки потребностей, но и в определении изделий и усовершенствований, которые бы удовлетворили эти потребности.
Именно привлечение пользователей к созданию самих геоданных и карт является главной тенденцией сегодняшнего дня в развитии геоинформатики.
Появление большого числа интернет-геосервисов для непрофессиональных пользователей и использование гипертекстового формата представления геоданных даёт возможность организовать обмен данными через локальную сеть и Интернет, объединять их с любыми данными, в том числе мультимедийными. Становится возможным проводить интеграцию высокоточных геоданных с любыми источниками информации - моделями объектов, аудио- и видеозаписями, различными изображениями и т. д.
Для реализации такого подхода множество специалистов рекомендует использовать формат данных KML (Keyhole Markup Language). KML - это язык разметки на основе XML для представления трёхмерных геопространственных данных в программе Google Earth («Keyhole» до её приобретения Google). Он также поддерживается такими популярными средами как MS Virtual Earth, ArcGIS, Microstation, Autodesk.
KML-файл определяет один или несколько объектов для отображения в Google Earth. Этими объектами могут быть:
1) Пометки на карте. Задаётся значок, отображаемый в некотором месте на карте, и его относительная величина, а также текст, цвет и величина надписи, отображаемой возле значка;
2) Многоугольник или набор линий. Определяется цвет линий и цвет подписи;
3) Изображение. Определяется положение изображения на поверхности Земли, а также его масштаб. Также можно разместить изображение на экране, не перемещающееся вместе с картой - например, логотип;
4) Трёхмерная модель. Версия языка KML 2.1 позволяет подключать описание трёхмерных объектов (например, зданий и сооружений).
Кроме упомянутых характеристик, для каждого объекта также задаются основные геоинформационные свойства: географическая широта и долгота, а также высота либо над уровнем моря, либо над уровнем поверхности Земли. Может быть приведено краткое описание объекта, которое в дальнейшем отображается во всплывающей подсказке по запросу пользователя. Может быть указан рекомендуемый ракурс наблюдения отмеченного на карте места, то есть рекомендуемая высота, азимут и угол наклона «виртуальной камеры».
Циркуляция географической информации в вертикальном срезе осуществляется медленно, поскольку перевод данных из одного масштабного ряда в другой подразумевает их обработку, генерализацию. Это, в свою очередь, требует трудовых и временных затрат.
Благодаря использованию форматов, являющихся расширением языка гипертекстовой разметки XML, каждый географический объект имеют свой
уникальный веб-адрес в унифицированной, единой географической системе координат. Данные, как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости, становятся более прозрачными вне зависимости от того, как они организованы. Любой человек, обладающий необходимым доступом, может быстро добраться до модели любого объекта, рассмотреть и изучить его с нужной детальностью.
Таким образом, гипертекстовый формат позволяет решить проблему объединения данных о географическом местоположении объектов, с их семантикой - информацией о изменчивых во времени свойствах объектов.
Всё, сказанное выше, говорит нам о том, что заканчивается очередной этап, связанный с постепенным усложнением систем сбора и обработки информации. На этом этапе проводить анализ различных данных, в том числе пространственных, могли только профессионалы в области ГИС-технологий.
Основной тренд изменился. Сегодня главным лозунгом в ГГ-сфере является: «Всё для пользователя!» Происходит упрощение способов работы с информацией. Начинают создаваться такие информационные системы, с которыми могут работать не только специалисты, но и пользователи без особой подготовки.
Сфера геоинформатики тоже постепенно изменяется. С развитием мобильных технологий мы получили доступ к мобильным картам и мобильному картографированию. Новые технологии позволяют практически любому пользователю с определенным уровнем компьютерных знаний создать свою карту, без особых усилий создавать пространственные запросы и получать нужные ответы. Нужно также заметить, что со временем, взаимодействие обычных пользователей с современными технологиями становится более простым и доступным. Популярность картографических сервисов постоянно растёт.
Однако, существуют и некоторые проблемы. Несмотря на то, что самостоятельно создать картографическое произведение стало просто, провести анализ пространственных данных неподготовленному пользователю всё ещё остается сложным.
Проводимое исследование направлено на изучение возможности создания специального «лёгкого» интерфейса для работы неподготовленного пользователя с пространственной информацией, цифровыми картами и пространственными БД при решении широкого круга задач. Под неподготовленным пользователем мы понимаем как человека, нуждающегося в решении простых жизненных вопросов, связанных с геоданными, так и специалиста в определённой сфере, не знакомого с тонкостями геоанализа, которому необходимо принимать решения на основе пространственных данных.
Таким образом, создаваемая инструментальная справочно-аналитическая географическая информационная система (ИСА ГИС) должна опираться на современные достижения в области картографии и геоинформатики, которые были описаны выше, и стать продуктом, отвечающим на многие пространственные запросы простых пользователей и специалистов, принимающих решения в разных областях.
© С.Ю. Кацко, 2011
