CC BY-NC
17О необходимости учреждения и развития фонда пространственных исторических данных
Владимиров Владимир Николаевич
доктор исторических наук
профессор, заведующий кафедрой, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный университет"' 656049, Россия, Алтайский край, г. Барнаул, проспект Ленина, 61, ауд. 312
И vvladimirov@icloud.com
Крупочкин Евгений Петрович
кандидат географических наук
доцент, кафедра экономической географии и картографии, Алтайский государственный университет 656049, Россия, Алтайский край, г. Барнаул, ул. Проспект Ленина, 61, ауд. 502М
И krupochkin@mail.ru Статья из рубрики "Геоинформационные системы и 3Р-реконструкции"
Аннотация.
Предметом настоящей статьи является создание и развитие фонда пространственных исторических данных. В настоящее время можно говорить о наметившейся готовности сообщества исторических геоинформатиков к кооперации в области хранения и использовании данных. В статье рассматривается опыт аналогичных исследований как в отечественной, так и в зарубежной историографии. Предлагается один из путей создания системы управления пространственными историческими данными. Рассматриваются некоторые возникающие при этом проблемы и возможные пути их решения. Основной посылкой статьи является признание того, что количество проводимых исследований с использованием геоинформационных технологий явно начало опережать качество. В статье применяются описательный и историографический методы. В качестве основного вывода предлагается создание исторического геопортала, который вместе с Фондом исторических пространственных данных возможно встроить в национальную инфраструктуру пространственных данных. Думается, что идея разработки исторического геопортала должна состоять не только в удобстве навигации по Фонду, но и в возможности выполнения аналитических операций.
Ключевые слова: технология, база данных, данные, пространственный, фонд, историческая геоинформатика, информация, стандарт, карта, слой
DOI:
10.7256/2585-7797.2019.1.29350
Дата направления в редакцию:
31-03-2019
Лата рецен3ирования:
да I а рецензирован ил ■
27-03-2019
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, гранты № 17-06-00498А и № 18-05-00864А
Введение
Идея создания репозитория исторических геоданных в той или иной форме высказывается уже несколько лет. Можно говорить о наметившейся готовности сообщества исторических геоинформатиков к кооперации в области хранения и использовании данных. Это хорошо укладывается в рамки повышения интереса к количеству и качеству данных, а также к их представлению и возможностью обмена информацией. Очевидна необходимость повышения эффективности работы исследователей в области исторической геоинформатики, поскольку создатели и исполнители различных проектов, включающие в арсенал для решения исторических задач геоинформационные инструменты, подчас либо дублируют работу друг друга, либо создают несовместимые между собой географические и атрибутивные данные разной степени точности. Количество проводимых исследований с использованием геоинформационных технологий явно начало опережать качество. Обсуждение и последующая реализация идей кооперации в исследовании пространственных закономерностей исторического процесса послужат как повышению эффективности конкретно-исторических исследований, так и, в конечном счете, созданию национальной исторической ГИС. Высказанные нами положения разрабатываются и частично реализуются в ходе работы над проектами РФФИ, указанными в настоящей статье.
Накопленный опыт
Говоря о создании хранилища исторических пространственных данных, следует, на наш взгляд, обратиться к уже имеющемуся в этом плане опыту. Согласно Федеральному закону от 30.12.2015 N 431-ФЗ (ст. 11) фонд пространственных данных федерального уровня (ФФПД) включает
1. Пространственные данные и материалы, полученные в результате выполнения геодезических и картографических работ, организованных федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на оказание государственных услуг в сфере геодезии и картографии, или подведомственным данному органу федеральным государственным учреждением.
2. Сведения о пространственных данных (пространственные метаданные), представленные фондодержателями ведомственных фондов пространственных данных и региональных фондов пространственных данных в соответствии с Федеральным законом.
Ведение федерального фонда пространственных данных осуществляется на основе принципов единства технологии на всей территории Российской Федерации, обеспечения периодичности обновления содержащихся в нем сведений и их достоверности, совместимости пространственных данных со сведениями, содержащимися в других государственных информационных ресурсах.
Включение в ФФПД пространственных данных и материалов, их хранение и предоставление заинтересованным лицам, осуществляется фондодержателем
(подведомственным лицом). Фондодержатель также формирует сведения о пространственных данных (пространственные метаданные) в отношении содержащихся в нем пространственных данных и материалов, полученных в результате выполнения геодезических и картографических работ.
Создание и поддержка ФФПД в нашей стране регулируется нормативной правовой базой в области инфраструктуры пространственных данных (ИПД), а также рядом стандартов, предъявляемыми к базовым пространственным данным и метаданным. При этом под инфраструктурой пространственных данных понимается информационно-
телекоммуникационная система поддержки метаданных, наборов пространственных данных и геоинформационных услуг, обеспечивающая доступ пользователей к распределенным ресурсам пространственных данных, их распространение и обмен ими, используя Интернет или иную общедоступную глобальную сеть, в целях повышения
эффективности их производства и использования ФФПД включает картографические и топографические материалы, геодезические данные и материалы, данные государственных сетей (геодезической, нивелирной, гравиметрической), материалы
дистанционного зондирования Земли и др.
В исторической среде, а также в цифровой гуманитарной среде известны реализованные проекты и научные исследования в области создания структур с историческими пространственными данными, предназначенными для использования в среде ГИС. Как правило, это зарубежные, в основном европейские, проекты. Один из них был запущен в
2007 г. Я. Грегори и П. Элом в сотрудничестве с AHDS History
По мнению авторов проекта ГИ С хорошо подходит для отображения данных, но их использование выходит далеко за рамки этого, поскольку позволяет исследователю изучать географические аспекты исторических данных. Несмотря на то, что ГИС зародились в науках о Земле, с 1990-х годов их использование все шире распространяется на исторические исследования. Одним из первоначальных проявлений этого распространения было создание в ряде стран Национальных исторических ГИС, таких как «Историческая ГИС Великобритании», «Национальная историческая ГИС США» и др. Это системы, которые содержат данные об изменяющихся административных границах, связанных с переписью и другими данными, публикуемыми с их использованием. Обычно они охватывают большую часть девятнадцатого и двадцатого веков.
Как считают Я. Грегори и П. Эл, историческая ГИС может также использоваться для структурирования картографических библиотек, как это к примеру было
продемонстрировано в работе Дэвида Рамси I-5!, и она чрезвычайно хороша для представления сложной пространственной информации, такой как статистика переписи и др., в интуитивно понятном виде.
Следующий пример, заимствованный из уже достаточно далекого по темпам развития геоинформатики прошлого, довольно близко соответствует содержанию и задачам, которые формулировались коллегами на прошедшим 26 января 2019 г. всероссийском научном семинаре «Геоинформационные системы в исторических исследованиях: интеграционные подходы». Авторы проекта И. Мерзлякова и А. Каримов попытались в начале нынешнего века построить историческую ГИС на основе изменений российского административного деления (конец XVIII - начало XX). По замыслу авторов это должно было обеспечить гибкую основу для организации и сравнения пространственно-привязанных исторических данных для научных исследований [6].
Структура исторической ГИС была представлена пространственными данными (картографической основой) Роскартографии. Наборы векторных данных в виде слоев, соответствующих административному делению всех уровней, до уездов включительно, были получены в результате оцифровки специалистами и переведены в современную систему координат, что давало возможность провести сравнительный анализ административного деления на каждом историческом этапе с современным или с любым из предшествующих периодов. В результате проделанной работы авторами были представлены материалы для европейского севера России. Однако дальнейшая судьба этой работы неизвестна.
Заслуживают внимания и такие проекты, как исторический атлас Канады, а также цифровой атлас истории Европы, в котором фактически собран архив оцифрованных карт
начиная с XVI века по настоящее время ^ Содержание и интерфейс атласа выполнены таким образом, чтобы пользователю было удобно выполнять загрузку и анализ отображаемых данных. По своей сути, все представляемые материалы сделаны в интерактивной форме, к ним подключена база атрибутов для каждого объекта, элементы тематического содержания подразделяются на современные (например, границы внутреннего деления) и исторические (соответствующие заданному периоду).
Аналогии можно продолжать и дальше. Сегодня в академических структурах и вузах страны накоплен большой опыт использования геоинформационных технологий, создано огромное количество баз и банков пространственных данных, в том числе распределенных данных в составе академических И ПД [8, 9]. В то же время данные рассредоточены, их использование затруднительно по причинам отсутствия единой технологии доступа к ним, не всегда существует возможность сделать запрос для получения к таким данным либо неясно, куда обращаться для такого запроса.
К созданию системы управления пространственными историческими данными
По нашему мнению, создание единой системы управления пространственными историческими данными позволило бы интегрировать данные и знания о территории, строить и использовать модели природных и социально-экономических явлений и процессов в историческом контексте, анализировать их взаимодействие в системе «общество - природная среда» с помощью методов и технологий ретроспективного моделирования в среде ГИС. Учитывая важность, уникальность и широкий спектра задач, считаем целесообразным создание именно национальной исторической ГИС-платформы. Хотелось бы предложить один из возможных сценариев прохождения этого пути.
Прежде всего необходима разработка теории и методологии исторических реконструкций и историко-географического анализа на основе фонда пространственных исторических данных (ФПИД) и историко-геоинформационной аналитической Web-платформы. При этом могут быть поставлены следующие задачи:
1. Подготовка историографии становления и развития исторической геоинформатики в России и за рубежом, проработка аспектов, связанных с реализацией ГИС-технологий и пространственным моделированием исторических данных, в том числе с использованием потоковых данных, технологий «Big Data» и др.
2. Создание набора базовых карт, характеризующих топографическую основу на базе существующих инфраструктур пространственных данных национального, регионального и локального уровней (РИПД, ЛИПД и др.); изучение образцов, состава и структуры национальной и региональных ИПД стран Евросоюза, США и др.
3. Разработка национального исторического геопортала, отвечающего требованиям актуальности, открытости, доступности, функциональности, востребованности, максимальной наполненности данными. Основная функция геопортала - наглядная демонстрация аналитических и других функциональных возможностей, связанных с активным использованием пространственно-временных данных.
4. Разработка в составе геопортала Web-ГИС-платформы по технологии ASP.NET Core MVC, предусматривающей использование HTTP-сервера и браузера IIS, функционирующего под управлением ОС Windows Server; разработка СУБД для хранения наборов пространственных данных и приложений на базе СУБД MS SQL Server Express.
5. Разработка приложений для Web-ГИС с целью реализации аналитических возможностей системы по временным интервалам - историческим периодам, например:
- анализ структуры и занятости населения: вычисление общих показатели и по категориям/профессиональному составу;
- анализ степени развитости инфраструктуры и ее влияния на экономику в региональном разрезе;
- анализ экономического развития регионов страны (уровни: регионы, губернии, уезды) и определение тесноты связи с природно-ресурсным потенциалом и наличием инфраструктуры;
- построение моделей пространственной корреляции для изучения параметрической и множественной корреляции между наборами статистических показателей (факторов);
- анализ экологического состояния (антропогенной нагрузки) для густо заселенных территорий;
- анализ состава, структуры и динамики населения;
- анализ миграционного движения;
- анализ статистических данных в абсолютном (картодиаграммы) и в относительном (картограммы, количественный фон) выражении;
- анализ политических предпочтений: ссылки и репрессии, тайные кружки и сообщества и т.д.;
- войны первой половины XIX века;
- анализ результатов внедрения реформ XIX века;
- русские географические открытия и их влияние на развитие страны и др.
6. Разработка баз метаданных по блокам:
- страновой блок (национальный уровень) включает данные по регионам, экономическим районам, губерниям.
- региональный блок (региональный уровень) включает данные по округам, уездам и др.
- локальный блок (местный уровень) включает данные по приходам, районам, муниципалитетам и др. территориальным образованиям.
Рис.1. Визуализационные возможности геопорталов в структуре зарубежных инфраструктурах пространственных данных [10, 11]
При разработке системы необходимо обратить большое внимание на визуализационные возможности (см. рис.1), оснастить геопортал современными мультмедиа-средствами с поддержкой всех известных форматов. Особое внимание необходимо уделить средствам картографической визуализации в режимах 2й и 3й. Необходимо проработать возможность интерактивного представления и демонстрации процессов динамики (4й-моделирование).
По аналогии с ИПД следует проработать и внедрить следующие компоненты пространственных исторических данных [11, 12 и др,]:
1) нормативную правовую базу;
2) стандарты обмена данными;
3) определить перечень базовых пространственных данных;
4) решить вопросы, определяющие способы управления метаданными;
5) разработать геопортал как инструмент поиска, обмена, наполнения и анализа пространственных исторических данных и знаний.
При этом представляется необходимым проработка следующих проблемных вопросов: ПРОБЛЕМЫ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Суть проблемы Варианты решения
Проблема авторства и защиты данных Предоставление свободного доступа к пространственным (не тематическим) данным членам АИК а также лицам, принимающим участие в наполнении Фонда новыми данными. Необходимы юридические основания - заключение
договора между основными участниками проекта, регламентирующего доступ к данным и уровень доступа (полный, частичный, пользовательский,
гостевой).
Проблема доступа к тематическим данным Фонда.
Предоставление платного доступа по официальному запросу (заявлению). Решение принимает постоянно действующий экспертный совет. Состав совета должен предлагаться
руководителем проекта и может утверждаться общим голосованием Ассоциации (АИК).
Отсутствие системы
стандартизации пространственных данных.
Принятие соглашения по структуре и форматам данных, поддерживаемых геопорталом. За основу логично взять стандарты, используемые при создании отечественных структур ИПД (см. выше): ГОСТ Р ИСО 19113-2003; ГОСТ Р 52438 2005; ГОСТ Р 5257-2006; ГОСТ Р 525712006; ГОСТ Р 52572-2006; ГОСТ Р 53339-2009.
Отсутствие Web-ГИС платформы для учебных исследований, интерпретации данных и знаний.
и научных анализа и исторических
Разработать свободную (доступную для научной среды) Web-ГИС платформу с условием ее использования только для научных целей. Потенциальными пользователями платформы станут:
- специалисты в области истории, исторической информатики и геоинформатики;
- ученые гуманитарного профиля, активно использующие средства и инструменты ГИС-анализа, моделирования и интерпретации исторических сведений и фактов для конкретной территории;
- студенты, аспиранты, магистранты и их руководители, занимающиеся освоением ГИС-технологий;
- историки, которые не ставят задачей углубленное изучение ГИС-инструментария, но при этом желающие получить быстрый результат в виде исторической карты (или ее фрагмента), отображающей введенные вручную или загружаемые (из БД) данные для конкретных территорий;
- историки-любители, самостоятельно занимающиеся изучением истории России и других государств.
Предварительные итоги и заключение
Одним из краеугольных камней при обсуждении проблемы разработки фонда (репозитория) пространственных исторических данных стал вопрос о разработке цифровой исторической основы, причем для территории России в целом. Мы полагаем, что современную цифровую картографическую основу (прежде всего, векторную) в диапазоне 1: 200 000 - 1: 1 000 000 можно запросить и использовать в дальнейшем из ФФПД (см. выше) или региональных. При необходимости можно сделать уточняющий запрос и получить эти данные через портал ФФПД. Такую основу можно использовать для любых исторических ГИС, где необходимо сопоставление и сравнительный анализ с современными данными.
Что касается основы XIX в. и более ранних периодов, ее реконструкцией следует заниматься по мере необходимости с учетом индивидуальных потребностей каждого конкретного исследования. Однако разработать такую основу в виде единого покрытия для всей нашей страны в ее прежних границах и при этом в рамках одного проекта -задача неподъемная, да и проблему картографической обеспеченности она полностью не решит, поскольку в таком случае нужно разрабатывать ее для разных масштабов. А это увеличивает объем работы в геометрической прогрессии.
Думается, что идея разработки исторического геопортала должна состоять не только в удобстве навигации по ФИПД, но и в возможности выполнения аналитических операций. Для этого предлагается создать Web-ГИС платформу с реализацией простейших, а возможно и более сложных функций информационно-картографического моделирования и картографирования с визуализацией в виде 2Д- и ЗД-моделей. Отображение результатов исследований или запросов к системе в трехмерном пространстве следует учесть и заложить в программу разработки Web-ГИС платформы и функциональный блок геопортала.
ФИПД с геопорталом возможно встроить в национальную инфраструктуру пространственных данных, т.к. по сути, речь идет о разработке национального исторического геопортала. Между тем, вопрос этот не является принципиальным и его может решить группа экспертов, участвующих в исследовательском проекте.
Библиография
1. Федеральный закон N 431-Ф3 (ред. от 03.08.2018) «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Режим доступа [URL]: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_191496/
2. ГОСТ Р 52438-2005. Географические информационные системы. Термины и определения. Режим доступа [URL]: http://protect.gost.ru/document.aspx? control = 7&id=129507
3. Федеральный фонд пространственных данных (ФФПД). Виды пространственных данных, имеющихся на хранении в ФФПД. Режим доступа [URL]: http://cgkipd.ru/service/fsdf
4. The Historical GIS Research Network: информационный ресурс. Режим доступа [URL]: http://www.hgis.org.uk/Credits.htm
5- David Rumsey Map Collection: информационный ресурс библиотеки Стэндфордского университета. Режим доступа [URL]: https://www.davidrumsey.com
6. A history of russian administrative boundaries (XVIII-XX centuries). Step Two. // Reported to the European Social Science History Conference, Hague, the Netherlands (February 27-March 2, 2002). Режим доступа [URL]: http://old.ihst.ru/personal/imerz/bound/report_hague.htm
7. Historical Atlas of Canada. Online Learning Project. Режим доступа [URL]: http://www.historicalatlas.ca
8. Кошкарев А.В., Медведев А.А. Сетевые геосервисы Академической ИПД // Географические исследования молодых ученых в регионах Азии. Барнаул, 2012. С. 15-18.
9. Koshkarev A.V. Problems of the SDIs Implementation in Russia. Proceedings of the International conference "InterCarto/InterGIS". 2014;20:145-159. Режим доступа [URL]: https://doi.org/10.24057/2414-9179-2014-1-20-145-159/
10. Кошкарев А.В., Антипов А.Н., Батуев А.Р., Ермошин В.В., Каракин В.П. Геопорталы в составе инфраструктур пространственных данных: российские академические ресурсы и геосервисы // География и природные ресурсы. 2008. №1. С. 21-31.
11. Атаева О.М., Кошкарев А.В., Медведев А.А., Серебряков В.А., Теймуразов К.Б. Инфраструктура пространственных данных для научных исследований // Интернет и современное общество. Санкт-Петербург, 2011. С. 7-10. Режим доступа [URL]: http://w2.ict.nsc.ru/jspui/bitstream/ICT/1326/1/141_PB.pdf
12. Серебряков В.А., Кошкарев А.В., Ряховский В.М. Основы инфраструктуры пространственных данных для оценки и освоения природных и техногенных ресурсов // Проблемы минерагении России. М., 2012. С. 499-510. Режим доступа [URL]: https://onznews.wdcb.ru/ebooks/minerageny/chap_4.1.1.pd
