CC BY
46НАУКИ О ЗЕМЛЕ EARTH SCIENCES
Научная статья
Original article
УДК 910.3+379.85
doi: 10.24412/2413 -046Х-2021-10590
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ДАННЫХ В ЦИФРОВЫХ ИНФРАСТРУКТУРАХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ DATA SYSTEMATIZATION IN DIGITAL SPATIAL DATA INFRASTRUCTURES
Ь й МОСКОВСКИЙ ■p ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ^jj ЖУРНАЛ
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта
№ 20-37-70055 Ямашкин Анатолий Александрович, доктор географических наук, профессор, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск
Ямашкин Станислав Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск
Ямашкина Екатерина Олеговна, аспирант, МИРЭА — Российский технологический университет, г. Москва
Мучкаева Наталья Сергеевна, аспирант, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск
Лямзина Инна Сергеевна, аспирант, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск
Yamashkin A.A., yamashkin56@mail. ru Yamashkin S.A., [email protected]
Yamashkina E.O., [email protected]
Muchkaeva N.S.,
[email protected] Lyamzina I.S.,
lyamzinainna20@gmail. com
Аннотация. Статья посвящена решению научной проблемы систематизации данных в цифровых инфраструктурах пространственных данных, посредством создания методологии анализа пространственной информации на основе исследования геосистем, интегрирующих информацию об иерархической модели территории и позволяет расширить возможности цифровых ИПД как систем интеграции и распространения пространственно-временной информации, оптимизация функциональных возможностей которых является важной составляющей научного подхода к оценке состояния и направлений изменения географической оболочки, дающего возможность эффективного использования геоинформационных технологий при поддержке принятия взвешенных управленческих решений. Эффективность анализа больших пространственно-временных данных при этом значительно возрастает при использовании мультимодельных хранилищ, важным результатом использования которых является достижение возможности гибкого масштабирование хранилища, повышение надежности и отказоустойчивости.
Abstract. The article is devoted to solving the scientific problem of data systematization in digital infrastructures of spatial data, by creating a methodology for analyzing spatial information based on the study of geosystems that integrate information about the hierarchical model of the territory. and allows you to expand the capabilities of digital SDIs as systems for the integration and dissemination of spatio-temporal information, the optimization of the functionality of which is an important component of the scientific approach to assessing the state and directions of changes in the geographic envelope, which makes it possible to effectively use geoinformation technologies while supporting the adoption of balanced management decisions. At the same time, the efficiency of analysis of large spatio-temporal data increases significantly when using multi-model storages, the important result of using which is the achievement of the possibility of flexible storage scaling, increasing reliability and fault tolerance. Ключевые слова: инфраструктура пространственных данных, геосистемный подход, систематизация данных, геоинформационная система
Keywords: spatial data infrastructure, geosystem approach, data systematization, geographic information system
Введение. Опыт использования инфраструктур пространственных данных (ИПД) за последние годы показал, что наиболее часто решаемыми являются проектные задачи: выстраивание геотехнических систем, оптимальной застройки населенных пунктов, ведение кадастров природных ресурсов, мониторинг природных, социальных и экономических процессов, комплексное и узкоспециализированное исследование состояния различных компонентов природной среды и производства, управление территориями [3]. Значительно расширяется сфера использования ГИС в прогнозировании природных и природно-техногенных чрезвычайных ситуаций и минимизации их последствий.
В качестве важнейшего объекта в региональных и федеральных ИПД выступают геосистемы. Этот термин введенный академиком В. Б. Сочавой еще в начале 1960-х годов первоначально как синоним физико-географического понятия природно-территориалъный комплекс (ПТК) довольно быстро стал общегеографическим. В трактовке В.Б. Сочавы геосистема — «...особый класс управляющих систем; земное пространство всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом и как определенная целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом» [2]. В расширенной трактовке геосистемы выступают как «тотальные системы» (метагеосистемы), включающие многообразие природных, социальных, экономических процессов и их взаимодействие на локальном, региональном и глобальном уровнях организации географической оболочки.
Процесс хозяйственного освоения земель воплощается в конкретных типах освоения -пространственно-ограниченных формах деятельности людей, формируемых культурных ландшафтах, природно-социально-производственных системах (ПСПС) [7]. Многообразие связей в метагеосистемах наиболее отчетливо проявляется в развитии процессов хозяйственного освоения - насыщении геосистем различными антропогенными сооружениями.
Система принципов структуризации информации о территориальных образованиях в цифровой ИПД. Для каждой науки методологически значимым является четкое представление о структуре и содержании объекта исследования, для наук о Земле, соответственно, - о структуре территории (земной поверхности в целом) и функционально-организационном строении территориальных систем [4]. Имеется большое количество теоретических разработок по данным вопросам, начиная от частных представлений и заканчивая фундаментальными теориями о территориально-производственных комплексах, экономических районах, мировом хозяйстве и т. д.
Структуризация информации об объектах может быть осуществлена по многим направлениям, что обусловлено множеством признаков, с учетом которых рационально осуществлять деление. Однако в этой совокупности имеются такие признаки, которые определяют главные особенности объекта. Их, на наш взгляд, следует называть стратегическими, т. к. их задействование при выявлении структуры объекта исследования определяет стратегию всей совокупности дальнейших научно-познавательных манипуляций с объектом. К стратегическим признакам целесообразно отнести генезис, территориальную организацию и географическое положение, функциональное и материально-интеллектуальное строение объекта и совокупность сквозных аспектов познания объекта. В этой связи можно говорить, соответственно, о таких трех стратегических принципах как: генетический, исторический, территориально-структурный: генетический принцип - структуризация геосистем на основе анализа особенностей происхождения территориальных систем и определяющий их иерархию; исторический принцип - исследование периодических, циклических и ритмических процессов в развитии, динамике и функционировании геосистем.
В первом приближении геосистему в структурно-функциональном отношении можно представить в виде триады, в состав которой войдут природа, человек и общество. Именно эти три компоненты являются единственно правомочными на такую заглавную роль. Население и хозяйство - лишь составные части общества, в которое, кроме них, входят и другие компоненты, в частности, непроизводственная сфера в части духовно-интеллектуальной составляющей, силовые и административно-управленческие структуры ПСПС. В принципе, в этой схеме можно было бы, наверное, обойтись и без человека, так как его вполне могло бы компенсировать общество. Однако человек выполняет здесь символическую роль, являясь мостиком между природой и обществом. Более детально в структурно-функциональном отношении территориальные системы могут быть дифференцированы на пять главных блоков в зависимости от принципиального строения процесса взаимоотношения природы, человека и общества, а именно:
— блок природа как естественную базу социально-экономической деятельности общества, в пределах которого выделяются подблоки природно-ресурсного потенциала, состоящего из действий по оценке природных условий, и геоэкологии в виде экологического мониторинга;
— блок производство, как процесс воспроизводства материальных благ и производственных отношений;
— блок непроизводственная сфера деятельности и общеобщественная инфраструктура, в составе которого выделяются четыре подблока, а именно: обращение материальных благ, включающий распределение, обмен и потребление материальных продуктов труда, бытовые и производственные услуги, административно-управленческая деятельность и силовая деятельность государства;
— блок воспроизводство населения, включающий два подблока: материальная основа воспроизводства населения (прежде всего как рабочей силы) и формирование духовно-интеллектуального потенциала человека, в который входит деятельность по всесторонней подготовке человека как личности;
— блок воспроизводство природных условий, в который включаются три подблока, а именно: защита природной среды от загрязнения, засорения и разрушения, преобразование природных условий и восстановление природных объектов, нарушенных антропогенной деятельностью.
Комплексный подход к структуризации геосистем позволяет провести внутреннее деление геосистем на составные части, т. е. осуществить ее районирование, а также определить характер внешних связей и отношений геосистем со своим окружением. Проявление внешних связей ведет к формированию локальных, региональных, глобальных территориальных систем. Атрибутами территориальных систем являются их географическое положение и межтерриториальные связи и отношения, формируемые в процессе развития географических процессов.
Наиболее распространенная типологическая классификация природных геосистем была предложена В. А. Николаевым [1]. В ней используются такие основания деления, как тип контакта и взаимодействия геосфер, поясно-зональные различия водно-теплового режима, морфоструктуры, тип водно-геохимического режима, почвенно-биоклиматические признаки, генетический тип рельефа, литология поверхностных горных пород. На основе вышеуказанных показателей типологической классификации геосистем была выделена иерархия таксономических единиц:
— система (разряд) - макроклиматические факторы: радиационный режим, характер атмосферной циркуляции, водный и тепловой баланс, соотношение тепла и влаги, определяющие характер развития выветривания, экзогеодинамических процессов, гидрогеодинамику и гидрогеохимию подземных вод, гидрологические, почвообразовательные процессы, биологический круговорот;
— класс (подкласс) - морфотектоника: тектонические формы рельефа, отличающиеся по возрасту и динамики развития, видоизмененные выветриванием, эрозией и процессами
аккумуляции; составляюшие литогенную основу геосистем, проявления высотной поясности и высотной зональности;
— группа (подгруппа) - характер водного и геохимического режима, определяющие сочетание двух миграционных потоков: радиального, осуществляющего обмен веществом между ярусами геохимического ландшафта, и латерального - склонового и внутрипочвенного потоков в сопряженных системах;
— тип (подтип) - почвенно-биологические процессы: элементарные процессы содействующие преобразованию, перемещению и аккумуляции химических элементов по профилю почвы и формированию генетических горизонтов; вынос химических элементов за пределы почвенного профиля с участием атмосферных осадков; типы почв, классы растительных формаций;
— род (подрод) - морфоскульптурные формы земной поверхности и слагающие их отложение, представляющих собой результат деятельности экзогеодинамических процессов;
— вид - типы местопроизрастаний и сообщества растений.
Общая схема интеграции знаний о геосистемах в системе цифровой ИПД может быть реализована путем решения следующих задач: 1) сбор и подготовка системы тематических карт и баз данных; 2) систематизация информации с построением иерархии геосистем; 3) ансамблевый анализ многозональных космических снимков с построением синтетической карты геосистем; 4) оценка результатов моделирования; 5) получение и практическое использование пространственной информации (рис. 1).
Функционирование синтетической карты геосистем в цифровой ИПД в зависимости от решаемых задач предполагает закономерную последовательность задействования взаимосвязанных критериев или одновременное использование нескольких признаков.
Мультимодельные системы управления базами данных в решении задачи систематизации информации в цифровых ИПД. Формирование цифровых территориальных моделей представляет многоэтапный, длительный технологический процесс, в рамках которого геопространственная информация трансформируется в цифровую форму и подвергается структурированию, что накладывает ряд требований на выбор аппаратного и программного обеспечения, повышает вероятность возникновения
рисков при изготовлении цифровых моделей. При этом целесообразно считать, что основным показателем качества артефактов данного класса является степень интеграции данных в системе картографической информации [8].
С целью решения задачи интеграции больших массивов пространственно-временных данных в цифровых ИПД необходимо совместное использование научно обоснованного набора систем управления базами данных (СУБД), формируемых на основе различных архитектурных паттернов [6]: в реляционных системах при этом интеграция данных основана на сущностях и связях между ними, а высокоорганизованная структура и гибкость делает данный класс систем управления данными мощными и адаптируемыми к различным типам пространственных данных; NoSQL-хранилища предоставляют альтернативные преимущества процессу интеграции пространственных данных [5] и могут быть классифицированы по следующим категориям: а) резидентные предпочтительны для разработки систем кеширования и буферов высокоскоростного обмена с внешними компонентами ИПД; б) документно-ориентированные хранилища актуальны для систематизации слабоструктурированных данных при мониторинге пространственных процессов и регистрация событий; в) графовые базы данных эффективно выполняют роль интеграции информации о горизонтальных и вертикальных связей геосистем; г) колоночные хранилища представляют безальтернативное решение для организации OLAP-компонентов цифровой ИПД, модулей, позволяющих проводить интерактивную аналитическую обработку данных; д) базы данных временных рядов внедряются для сбора и управления пространственными данными, меняющимися с течением времени, например транзакциями Интернета вещей.
При определении особенностей структурной организации хранилища цифровой ИПД с достаточно большой уверенностью можно выделить восемь основных иерархических уровней социально-экономической структуризации территории. На самом нижнем этаже располагаются небольшие по размерам занимаемой территории и, как правило, объемам производства производственные предприятия. Типическими чертами этих предприятий являются частный характер их производственной деятельности и относительно невысокая степень территориальности их производственных связей и отношений. К этой категории относятся «рядовые» промышленные предприятия, фермерские хозяйства, небольшие сельскохозяйственные кооперативы и т. п. Данный уровень территориальной организации является локальным.
Второй уровень занимают такие территориальные комплексы, как небольшие по численности населения населенные пункты городского типа (промышленные пункты),
сёла с одним селообразующим сельскохозяйственным предприятием, лесохозяйственные предприятия (лесхозы и леспромхозы), небольшие водные бассейны (например, акватории бухт, бассейны малых и очень малых рек). Третий уровень занимают административные (сельские) районы, малые и средние по численности населения населенные пункты городского типа (промышленные центры и узлы). Эти две ступени относят обычно к местному, или муниципальному, уровню территориальной дифференциации. В целях конкретной идентификации одну из них будем называть собственно местным уровнем дифференциации, а другую - муниципальным.
На четвертой ступени стоят субъекты федерации (и им подобные административные образования при конфедеративном или унитарном государственном устройстве), небольшие по площади страны, а также территориально-производственные комплексы, образованные на основе тех или иных энергопроизводственных цепочек, например лесопромышленные комплексы или топливно-энергетические комплексы на базе нефтегазовых провинций и др. К этой категории ПСПС следует, видимо, относить городские агломерации типа мегалополисов, не говоря уже о таких образованиях, как Москва и Санкт-Петербург, которые одновременно имеют административный статус субъекта Российской Федерации. Этот уровень часто называют на практике собственно территориальным, хотя, конечно, с учетом того, что термины территория, территориальный употребляются все-таки чаще в общем значении, во избежание путаницы этого делать не следовало бы. Целесообразнее называть этот уровень провинциальным, областным, мелкострановым.
Два следующих этажа соответствуют уже региональному уровню территориального деления, здесь формируются крупные экономические районы и макрорегионы. В целях конкретизации названий этих уровней один из них будем называть собственно региональным, другой, - макрорегионалъным.
В больших по размерам территории странах в крупные экономические районы объединяются субъекты административного устройства (в России сегодня субъекты федерации объединены на этом уровне в федеральные округа). В случае же мелкого государственного деления экономические районы (регионы) образуются путем создания формальных или неформальных объединений стран (например, на европейском континенте выделяются такие экономические регионы, как северная, южная, западная, центральная и восточная Европы; территория последних трех частей часто подразделяется на два региона - Западно-Центральный и Центрально-Восточный).
Макрорегионам соответствуют либо территории крупных государств, либо совокупности государств на территории континентов и субконтинентов и акватории океанов и/или крупных их частей. Макрорегиональному уровню соответствуют территории региональных (макрорегиональных) торгово-экономических союзов и культурно-социально-экономических цивилизаций (мировых цивилизаций). При географических исследованиях эти образования наиболее репрезентативны для изучения факторов социально-экономического развития территорий. В первом варианте могут выявляться одновременно с сугубо местными (региональными) условиями также эффективность договорных отношений, а во втором - характер культурных (духовно-интеллектуальных) отношений, обусловленных вековыми традициями народов, образующих ту или иную мировую цивилизацию. Оба эти варианта дифференциации гораздо информативнее широко распространенного в настоящее время деления на макрорегионы континентального и субконтинентального уровней, при котором выделяются таксоны, образующиеся несоразмерными в экономическом отношении странами. Два последних (верхних) этажа системы территориальной дифференциации Земли соответствуют планетарному уровню. Один из этих этажей (предпоследний в иерархической системе территориальной дифференциации планеты) занимают как традиционные формы экономической организации, основанные на международном разделении труда (они развились несколько столетий назад в эпоху великих географических открытий, объединивших региональные экономики), так и современные формы экономической интеграции, связанные с транснациональной организацией труда (их возраст насчитывает всего несколько десятилетий, возникли они в постиндустриальную эпоху развития мировой экономики). Эти экономические образования не охватывают планету в целом, но продуцируемые внутри них связи имеют, как правило, межконтинентальный (надмакрорегиональный) характер. Этот уровень территориальной дифференциации можно, видимо, называть субпланетарным.
Самую высокую иерархическую ступень занимают предельно возможные на планете формы территориальной организации природно-социально-экономических систем -мировое хозяйство и мировая цивилизация. Это -
собственно планетарный, или глобальный, уровень.
Следует заметить, что территориальные системы всех восьми основных уровней дифференциации являются полнокомпонентными географическими образованиями, т. е. их необходимо рассматривать в качестве носителей как материальных, так и духовно-
интеллектуальных связей и отношений между входящими в эти ПСПС составными частями.
В вопросе о структурно-компонентной дифференциации геосистем остается еще немало не проработанных моментов. Так, например, до сих пор нет достаточно четкого графического (формализованного) представления о принципиальном функциональном строении территориальных систем, в том числе о функционально-организационной структуре ПСПС. Требование о необходимости графического представления о строении территориальных систем не есть самоцель. Формализованное представление не только гносеологически более ценно, но без него практически невозможно картографическое, не проведя которые нельзя считать законченным современное географическое исследование инновационного характера.
Согласно существующей практике подразделения человеческой деятельности на сектора с учетом характера взаимоотношения основных структурных элементов производительных сил, система отношений, имеющих место в блоке производство, относится к первичному и вторичному секторам. Система отношений, реализуемых в блоке непроизводственная сфера деятельности и общеобщественная инфраструктура, являясь услугами, образует третичный сектор. Духовно-интеллектуальная деятельность, составляющая вторую часть блока воспроизводство населения, относится к четвертичному сектору. Кроме этих, достаточно уверенно выделяемых в настоящее время секторов, в рассматриваемой структуре ПСПС имеются еще два блока целиком - это первый и пятый, и подблок материальная основа воспроизводства населения, которые трудно идентифицировать в существующей секторной системе отношений. Представляется, что в их отношении следует поступить следующим образом. Первый блок, в состав которого включаются оценка природно-ресурсного потенциала и экомониторинг, т. е. действия, предшествующие активному материальному взаимоотношению общества и природы, можно, наверное, считать нулевым (препрактическим) сектором человеческой деятельности. Пятый блок содержит действия, которые частично являются производственными (например, рециклинг отходов производства), отчасти - это услуги (обеспечение природно-экологических условий жизнедеятельности в виде геомелиораций), а часть из них можно отнести к нулевому сектору (сбор информации о состоянии природных объектов при проектировании их воспроизводства). Индивидуальную рекреационно-бытовую деятельность человека в настоящее время
трудно идентифицировать с точки зрения относимости ее к тому или иному сектору, ибо это какой-то совершенно особый вид человеческой деятельности.
Сказанное относительно структуры ПСПС можно выделить территориальную систему производительных сил и территориальную систему природопользования, каждая из которых базируется на нескольких главных блоках. Опорой ПСПС служат блок производство, подблок обращение материальных благ блока непроизводственная сфера деятельности и общеобщественная инфраструктура, целиком подблок естественная основа воспроизводства населения и частично подблок формирование духовно-интеллектуального потенциала человека (в части подготовки профессиональных кадров) блока воспроизводство населения. ПСПС опирается на блоки природа и воспроизводство природных условий. Безусловно также, что обе эти ведущие территориальные системы формируются в контакте и с другими блоками и подблоками ПСПС, но это, действительно, лишь контакты, а не базирование.
Задействование рассматриваемого стратегического признака с учетом подразделения на подблоки структурно-функциональных элементов ПСПС дает возможность выделить 12 основных видов территориальных систем, таких как: природно-ресурсная; мониторинга природной среды и природопользовательской деятельности (экомониторинга); производства; обращения материальных благ; рекреационно-бытовых и производственных услуг; административно-территориального управления; безопасности граждан, общества, государства и человечества; материальной основы воспроизводства населения; формирования духовно-интеллектуального потенциала человека; защиты природной среды; преобразования природных условий, или территориальная система геомелиораций; восстановления природных условий (объектов), или территориальная система георециклики.
Территориальные природно-ресурсные системы представляют собой совокупность природных ресурсов и природной среды (обстановки; условий - в узком значении слова), имеющих место на той или иной территории, как бы открывают весь возможный ряд территориальных систем. Именно с оценки хозяйственного, рекреационного и других видов утилитарного естественного потенциала территории начинаются все экономико-географические исследования. В этой части природно-ресурсные ПСПС - объект познания географии природных ресурсов. В состав природно-ресурсных ПСПС входят также рациональное использование природных - территориальных и вещественно-энергетических - ресурсов и организация особо охраняемых природных территорий
(ООПТ). Первая из этих групп действий -предмет экономики природопользования, вторая
- сепортологии.
Здесь же, в начале всего ряда, располагается и территориальная система мониторинга природной среды и природопользовательской деятельности, или территориальная система экологического мониторинга. Ее место определяется функциональным назначением к охвату действий по мониторингу природной среды для целей экологического и синоптического диагноза и прогноза, а также по экологическим контролю и надзору. Кроме оценки воздействия человеческой деятельности
на окружающую (природную) среду (ОВОС), в состав экомониторинга входят действия по оценке защищенности природных объектов от негативного антропогенного (прежде всего
- техногенного) воздействия и оценке измененности (степени изменения) природных условий территории (природных объектов). Вместе с территориальной системой защиты природной среды от негативного антропогенного воздействия экомониторинга образует территориальную геоэкологическую систему, в которую, таким образом, входят мониторинговые, научно-исследовательские, образовательные и инспекторские организации в области геоэкологии. Данная ПСПС - объект познания природопользования и ее составной части - геоэкологии.
Территориальные системы производства - совокупность хозяйственных объектов (хозяйствующих субъектов) на той или иной территории, объединенных внутри- и межрегиональными (межрайонными) производственными связями. Эта обширная, чрезвычайно разнообразная совокупность ПСПС, куда входят промышленное производство, сельское хозяйство, строительство (с ремонтом и реконструкцией), лесное хозяйство, водное хозяйство, заготовки и переработка даров природы, образует множество межпроизводственных сочетаний в виде территориально-производственных комплексов.
Территориальные системы обращения материальных благ - совокупность хозяйственных объектов (хозяйствующих субъектов) на той или иной территории, объединенных внутри- и межрегиональными (межрайонными) торгово-обменными и материальными потребительскими отношениями. В данную ПСПС входят отрасли непроизводственной сферы - предприятия оптовой и розничной торговли, складские комплексы, хранилища продукции, сервисные организации сферы торговли (консалтинговые, маркетинговые, рекламные и т. д.).
Несмотря на то, что территориальная система производства относится к сфере производства, а территориальная система обращения материальных благ - к сфере услуг, их целесообразно объединять в территориальную хозяйственную систему в силу единства
целей - удовлетворение потребностей населения и самого хозяйства в материальных продуктах. Весь этот органичный комплекс человеческой деятельности есть объект экономической географии (региональной экономики).
Другие отрасли непроизводственной сферы деятельности (образование, здравоохранение, наука, культура, физкультура и спорт, туризм и отдых, бытовое обслуживание, общественное питание, социальная защита и обслуживание, религиозные и ритуальные организации), а также часть отраслей общеобщественной инфраструктуры (транспорт, связь, радио, телевидение, жилищно-коммунальное хозяйство, финансовые и страховые службы), можно сгруппировать в единый комплекс рекреационно-бытовых и производственных услуг. Пространственные отношения предприятий и организаций, входящих в эту группу отраслей, образуют территориальную систему рекреационно-бытовых и производственных услуг. Данная ПСПС - объект социальной географии.
Воспроизводство населения подразделяется на две связанные многими отношениями ветви деятельности - процесс естественного воспроизводства населения и процесс формирования духовно-интеллектуального потенциала человека. В первом случае задействуются все виды индивидуальной деятельности человека (бытовая, индивидуальная рекреационная и др.) и отрасли, осуществляющие весь комплекс рекреационно-бытовых услуг. Эту часть воспроизводства населения охватывает ПСПС материальной основы воспроизводства населения. Данная ПСПС - объект познания социальной географии и географии населения. Во втором опора осуществляется на деятельность таких обслуживающих отраслей, как образование, наука, культура, религиозные организации, средства массовой информации. Все они входят в состав территориальной системы формирования духовно-интеллектуального потенциала человека (ПСПС интеллектуального потенциала человека). Данная ПСПС - объект познания географии населения (демографической географии).
Рассмотренные выше территориальная природно-ресурсная система и территориальная система мониторинга природной среды и природопользовательской деятельности включают предпрактическую деятельность, связанную с земной природой. Практическая же деятельность в этой сфере должна быть вынесена в самостоятельную организационную структуру в виде территориальной системы воспроизводства природных условий. Целесообразно выделять три группы видов такой деятельности, а именно: 1) защиту природной среды от негативного антропогенного воздействия (защиту среды обитания человека от физического, химического и биологического загрязнения, обращение с отходами производства и потребления и др.), 2) мелиорацию природных
комплексов (включая сельскохозяйственные мелиорации, инженерную подготовку территории, уход за ландшафтом и др.) и 3) восстановление свойств природных объектов, нарушенных хозяйственной и рекреационной деятельностью (включая такие действия, как рекультивация нарушенных земель, искусственное пополнение подземных вод, лесовосстановление, восстановление популяций диких животных и др.). Соответственно с этим делением, можно говорить о трех видах территориальных систем: защиты природной среды; преобразования природных условий; восстановления природных условий (объектов), или территориальная система георециклики.
При объединении территориальных систем, содержащих относящиеся к природе виды деятельности человека, мы получаем интегральную территориальную систему природопользования. Данные ПСПС являются объектами познания социально-экономической географии и природопользования. Объединение в одну всех территориальных систем без духовно-интеллектуальной составляющей дает нам территориальную систему производительных сил. Данные ПСПС - объекты познания общественной (экономической, социальной и политической) географии. Задействование же всех без исключения видов территориальных систем в интегральное целое приводит к созданию территориальной природно-социально-экономической системы. Данные ПСПС - объекты познания единой географии.
Еще одним важным критерием структуризации территориальной системы следует считать функциональную иерархию составных частей, позволяющую выделить в ПСПС материальный базис и интеллектуальную надстройку. В качестве базиса, естественно, определяется материальный процесс взаимоотношения природы и общества, на базе которого формируются и от особенностей которого зависят надстроечные интеллектуальные компоненты - познание (наука и инновации), воспитание-образование и управление. Все четыре главных структурно-функциональных элемента ПСПС имеют взаимоотношения друг с другом по типу «объект - субъект», причем как в случае прямых, так и обратных связей. Характер связи, т. е. прямая это связь или обратная, определяется условно; главное здесь то, что принятая вначале в качестве прямой в дальнейшем заменяется противоположно направленной, которая и будет затем считаться вторичной.
Анализируя данную схему, необходимо обратить внимание на закономерность, обусловленную наличием прямых и обратных связей между полноправными участниками процесса, протекающего на территории. Эта закономерность приводит к тому, что процесс исследования интеллектуальных элементов территориальной системы четко структурируется путем последовательности обращения из анализируемого в данный
момент блока в каждый другой блок, входящий в элементный состав ПСПС. В результате получается, что процесс научного познания (и связанной с ним неразрывно инновационной деятельности) представляет собой набор таких действий, как: познание материального процесса; процесса воспитания и образования населения; механизма управления территориальной системой; механизма исследования территориальной системы.
Процесс управления территориальной системой включает в себя действия по: управлению материальным процессом, протекающим в ПСПС; научной и инновационной деятельностью населения данной территории; педагогической (воспитательно-образовательной) деятельностью на территории; регулированию самого механизма управления территорией.
Каждый из основных элементов ПСПС имеет внутреннее строение в форме «объект -субъект». Так, в материальном процессе, протекающем на территории, в качестве объекта выступает пассивная природа, а в качестве субъекта, соответственно, - активные социально-экономические системы (фактически получается - природопользователи). В процессе научного познания объектом является механизм исследования, а субъектом -научные кадры, реализующие методологию и методику исследования. Объектом педагогического воздействия является население, а субъектом - система воспитания и образования. При регулировании управления территорией объектом служит механизм управления территориальной системой, а субъектом - система органов территориального управления.
В качестве вспомогательных подходов к структуризации отдельных составных частей ПСПС - природы и совокупности социально-экономико-политических систем (природопользователей) следует выделить еще два: ресурсно-компонентный и отраслевой. В физико-географических работах наиболее распространенным является ресурсно-компонентный подход, при котором дифференциация массива природных объектов осуществляется на основе выделения отдельных видов природных ресурсов (земель, полезных ископаемых, воды, воздуха, биологических ресурсов) или компонентов географической оболочки Земли: недр, почв, рек, озер, океанов и морей, атмосферы, биогеоценозов (лесов, лугов, садов) и т. д.
Аспекты - это свойства (стороны, грани, срезы, показатели, параметры, качества) того или иного объекта, которые характеризуют и вычленяют его особенности. Изучение таких свойств объекта означает изучение его аспектов, а сам такой принцип (подход) к исследованию можно называть аспектным. В отличие от двух предыдущих -
функционально-организационного и базисно-надстроечного - аспектный принцип связан не с организационной структурой объекта, а с теми или иными нюансами функционирования. Методологические аспекты охватывают философские, общенаучные, кибернетические, науковедческие и пр. Методические представляют собой совокупность аспектов, связанных с функционированием составных частей ПСПС, и так называемых сквозных, т. е. таких, которые охватывают все стороны функционирования объекта, как бы пронизывают его. Основными сквозными аспектами являются натуральные, временные (исторические, прогнозные), правовые, организационно-директивные, информационные (включающие картографические, геостатистические, геосемантические), математические, экономические (стоимостные), инженерные (инженерно-технические), политические (национально-политические, социально-политические, административно-политические), нравственные.
Выводы. Методология анализа пространственной информации может быть эффективно выстроена на основе исследования геосистем, интегрирующих информацию об иерархической модели территории. и позволяет расширить возможности цифровых ИПД как систем интеграции и распространения пространственно-временной информации, оптимизация функциональных возможностей которых является важной составляющей научного подхода к оценке состояния и направлений изменения географической оболочки, дающего возможность эффективного использования геоинформационных технологий при поддержке принятия взвешенных управленческих решений.
Эффективность анализа больших пространственно-временных данных при этом значительно возрастает при использовании мультимодельных хранилищ (гибридных баз данных, основанных на функциональных возможностях СУБД разных классов), по причине того, что ни одна конкретная парадигма к организации систему управления пространственно-временной информацией в цифровых ИПД не дает возможность эффективного решения всех задач. Важным результатом использования мультимодельных пространственно-временных СУБД является достижение возможности гибкого масштабирование хранилища, повышение надежности и отказоустойчивости.
Список источников
1. Николаев В.А. Классификация и мелкомасштабное картографирование ландшафтов. М.: МГУ, 1978. 62 с.
2. Сочава В. Б. Введение в учение о геосистемах / В. Б. Сочава. - Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1978. - 319 с.
3. Ямашкин С.А. Разработка проектно-ориентированной инфраструктуры пространственных данных с применением облачных технологий // С.А. Ямашкин, А.А. Ямашкин, С.А. Федосин // Радиопромышленность. — № 3. - С. 79-90.
4. Ямашкин С.А. Структура регионального геопортала, как инструмента публикации и распространения геопространственных данных / С.А. Ямашкин // Научно-технический вестник Поволжья. — № 6. - С. 223-225.
5. Han J. Survey on NoSQL database / J. Han, E. Haihong, G. Le, J. Du // 2011 6th international conference on pervasive computing and applications. — P. 363-366.
6. Lu J. Multi-model databases: a new journey to handle the variety of data / J. Lu, I. Holubova // ACM Computing Surveys (CSUR). - - №. 52 (3). - P. 1-38.
7. Miklos L. Landscape as a Geosystem / L. Miklos, E. KoCicka, Z. Izakovicova // Landscape as a geosystem. - Springer, Cham, 2019. - P. 11-42.
8. Roumelis G. Efficient query processing on large spatial databases: a performance study / G. Roumelis, M. Vassilakopoulos, A. Corral, Y. Manolopoulos // Journal of Systems and Software. 2017. - 132. - P. 165-185.
References
1. Nikolaev V.A. Klassifikaciya i melkomasshtabnoe kartografirovanie landshaftov. M.: MGU, 1978. 62 s.
2. Sochava V. B. Vvedenie v uchenie o geosistemax / V. B. Sochava. - Novosibirsk : Nauka, Sib. otd-nie, 1978. - 319 s.
3. Yamashkin S.A. Razrabotka proektno-orientirovannoj infrastruktury" prostranstvenny'x danny'x s primeneniem oblachny'x texnologij // S.A. Yamashkin, A.A. Yamashkin, S.A. Fedosin // Radiopromyshlennosf. - 2019. - № 3. - S. 79-90.
4. Yamashkin S.A. Struktura regional'nogo geoportala, kak instrumenta publikacii i rasprostraneniya geoprostranstvenny'x danny'x / S.A. Yamashkin // Nauchno-texnicheskij vestnik Povolzh ya. - 2015. - № 6. - S. 223-225.
5. Han J. Survey on NoSQL database / J. Han, E. Haihong, G. Le, J. Du // 2011 6th international conference on pervasive computing and applications. - 2011. - P. 363-366.
6. Lu J. Multi-model databases: a new journey to handle the variety of data / J. Lu, I. Holubova // ACM Computing Surveys (CSUR). - 2019. - №. 52 (3). - P. 1-38.
7. Miklos L. Landscape as a Geosystem / L. Miklos, E. Kocicka, Z. Izakovicova // Landscape as a geosystem. - Springer, Cham, 2019. - P. 11-42.
8. Roumelis G. Efficient query processing on large spatial databases: a performance study / G. Roumelis, M. Vassilakopoulos, A. Corral, Y. Manolopoulos // Journal of Systems and Software. 2017. - Vol. 132. - P. 165-185.
Для цитирования: Ямашкин А.А., Ямашкин С.А., Ямашкина Е.О., Мучкаева Н.С., Лямзина И.С. Систематизация данных в цифровых инфраструктурах пространственных данных // Московский экономический журнал. 2021. № 10. URL: https://qje.su/nauki-o-zemle/moskovskij -ekonomicheskij -zhurnal-10-2021-12/
© Ямашкин А.А., Ямашкин С.А., Ямашкина Е.О., Мучкаева Н.С., Лямзина И.С., 2021.
Московский экономический журнал, 2021, № 10.
