СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ГЕОПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ
научный руководитель – д. т.н., профессор ,
КазНУ им. аль-Фараби, г. Алматы
*****@***ru
Период развития геоинформатики с начала 60-х до середины 90-х годов прошлого века принято считать эпохой ГИС. Это время прихода цифровых технологий в картографию, накопления большого объема цифровых пространственных данных, создания многочисленных ГИС различного назначения.
Пространственные данные (географические данные, геоданные) — данные о пространственных объектах и их наборах, включающие сведения об их местоположении, форме и свойствах, представленные в координатно-временной системе. Пространственные данные составляют основу информационного обеспечения геоинформационных систем.
Пространственные данные обычно состоят из двух взаимосвязанных частей: координатных и атрибутивных данных. Установление связи между этими частями называется геокодированием. Координатные данные определяют позиционные характеристики пространственного объекта. Они описывают его местоположение в установленной системе координат. Атрибутивные данные представляют собой совокупность непозиционных характеристик (атрибутов) пространственного объекта. Атрибутивные данные определяют смысловое содержание (семантику) объекта и могут содержать качественные или количественные значения.
Успехи в развитии технической базы, а также программного обеспечения обработки и представления данных, в частности, графической их составляющей, послужили в 80-е годы основой для бурного развития средств компьютерного картографирования. Решаемые в информатике задачи с пространственными отношениями объектов, связываемых на уровне атрибутивных данных и отображаемых примитивным способом на графических схемах, получили новые возможности использования объединенных методов информатики и автоматизированной картографии.
Как отмечают картографы, к началу 80-х годов в картографии четко оформились две теоретические парадигмы. Модельно-познавательная парадигма трактует картографию как науку о познании окружающего мира посредством картографического моделирования и сами карты рассматривает как образно-знаковые модели действительности. Коммуникативная парадигма рассматривает картографию как науку о передаче графической информации, особую отрасль информатики, а карту - как своеобразный информационный канал. Развитие картографии на базе ГИС-технологий привело к формированию новых понятий «геоинформационного картографирования» и «геоиконики». [1]
Выделяются три этапа в создании и использовании геоинформационных технологий при решении различных задач. ГИС первого поколения были с примитивными графическими средствами и отсутствием цифровых картографических материалов, что объяснялось, прежде всего, чисто техническими причинами: неразвитостью периферийных устройств, критичностью вычислительных ресурсов по отношению к объемам данных и времени исполнения задач. На втором этапе параллельно с развитием средств информатики и независимо от них развивались цифровые методы картографирования. Были отработаны две формы представления данных - растровые и векторные структуры, появились операции манипулирования пространственными данными. Структурная и функциональная близость информационного и картографического направлений, единство их интересов и областей применения создали предпосылки их будущей интеграции в виде геоинформационных систем.
Растровые данные Векторные данные Матричные данные
тиражные оттиски диапозитивы топокарта план города матрица слоев матрица качеств
космоснимки аэроснимки кадастровая карта поэтажный план матрица высот рельефа
Современные тенденции в развитии ГИС ведут к интеграции геоинформационных технологий со средствами традиционной обработки и анализа информации, включающими статистический анализ, математико-картографическое моделирование, экспертные оценки. [2]
Методы математико-картографического моделирования позволяют выполнять разнообразные многопараметрические классификации, создавать реальные и абстрактные поверхности, использовать методы интерполяции и экстраполяции сходных по качественным характеристикам разнокачественных данных при создании моделей социально-экономических процессов, моделей поддержки принятия решений и прогноза и т. п. [3]
В области ГИС-технологий включается набор технологически взаимосвязанных информационно-программных компонентов, обеспечивающих полное функциональное покрытие сервисных процедур накопления, обработки и отображения данных по следующим направлениям: ● тематические базы данных: проектирование, заполнение и ведение семантических баз данных; привязка семантической информации к графическим объектам карт; двусторонний обмен информацией между семантическими и картографическими данными; запуск математических моделей для расчета и анализа данных на основе информации, хранящейся в графической и семантической базах; получение отчетов в табличном, текстовом и графическом видах; ● автоматизированное картографирование: сканирование карт, схем и планов различного масштабного ряда; обработка и интерактивная векторизация растровых изображений; формирование цифровых моделей топографических и тематических карт; создание цифровых моделей рельефа; формирование запросов и выдача информации, основанной на операциях пространственного анализа; ● обработка данных дистанционного зондирования: дешифрирование и автоматическая классификация цифровых аэро - и космических изображений; создание и обновление карт по цифровым снимкам; построение трехмерного изображения местности и интерактивная навигация по трехмерному изображению; проведение ретроспективного тематического анализа с помощью анимации; ● распределенные сетевые системы: создание распределенных проблемно-ориентированных ГИС.
В последнее время рынок геоинформационных технологий развивается на платформе «открытых систем» - систем, состоящих из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы. С точки зрения открытых систем решение прикладной задачи рассматривается как обеспечение единой сквозной технологии представления, хранения и обработки атрибутивных и пространственных данных - картографических и графических. [4]
Современные технологии обработки геопространственных данных позволяют адекватно моделировать большие и сложные природные и социально-экономические геосистемы на основе ГИС [1, 5]. Но наука РК и России пока не в полной мере использует эти возможности, решает частные задачи отдельных подсистем геосферы: атмосферы, гидросферы, педосферы, литосферы, биосферы. Но природа едина, необходимо переходить к построению единой модели взаимодействия общества и геосфер для поддержки принятия управленческих решений. Западные ученые уже строят такие модели.
Конечно, это и сложно, и дорого, но молодые ученые РК должны решить данную задачу, имеющую огромную научную и практическую ценность.
Литература
1. Интеграция картографии и геоинформатики: тенденции 90-х годов // Геодезия и картография. - 1991. - №7. - С. 31-36.
2. Информационные технологии в решении экологических проблем // Сибирский экологический журнал. - 1997. - Т. 4. - С. 229-234.
3. Применение математико-картографического моделирования для социально-географических исследований / , [и др.]. // Геоситуационный анализ: материалы докл. Междунар. науч. конф. Казань, 26-29 сент. 2007 г. - Казань: Меддок, 2007. - С. 211-214.
4. Интеграция картографии и информатики: современные тенденции // Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской Академии наук. Материалы международной конференции "Интеркарто - 6" - г. Апатиты, 22-24 августа 2000 г. – С.165-172.
5. Гради Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. - Издательство Бином, Москва. – 2000. – 558 с.
