Зарегистрироваться

Проблемно-ориентированные ГИС

Категории Геоинформатика | Под редакцией сообщества: Науки о Земле


Проблемно-ориентированные ГИС
– общая характеристика разных типов ГИС, связанная с формулировкой решаемой задачи, набором исходной информации и используемой моделью пространственных данных. Тематическая база интегрированных географических данных, отнесенных к исследуемой территории, является, по существу, сложной информационной моделью объекта исследования в проблемно-ориентированной ГИС. Множество типовых географических задач можно условно объединить в четыре базовые прикладные группы, каждая из которых требует принятия специфических решений по проектированию ГИС, выбору типа пространственных данных и их модели. Это – инвентаризация, оценка и мониторинг окружающей среды (природно-ресурсные ГИС), кадастр (кадастровые ГИС), планирование и управление коммуникациями и средствами связи (сетевые ГИС), планирования и контроля в разных видах деятельности, связанных с управлением территориями (информационно-управленческие ГИС).

Природно-ресурсные ГИС обеспечивают решение задач инвентаризации, оценки состояния, динамики природной среды и прогноза развития природных процессов.

Основные аналитические методы и ГИС-технологии в природно-ресурсных ГИС – многопараметрическая классификация и пространственная интерполяция. Однако разные интересы при использовании таких ГИС (например, научные и управленческие, национального или интернационального масштаба) требуют определенных шагов при выборе модели пространственных данных и методологии сбора информации (образцы в точках или данные дистанционного зондирования Земли), и как использовать данные для моделирования объектов и процессов, чтобы получить достоверный результат. Для решения природно-ресурсных задач в основном используют векторные модели пространственных данных, получаемых по картам, аэрокосмическим снимкам и данным полевых обследований территорий. Известны примеры применения растровых моделей в случаях преобладания среди исходных данных космических снимков.

Примером интеграции разных подходов к выбору модели данных, моделированию геополей и выбору технологий функционирования ресурсной геоинформационной системы служит ГИС "Черное море" (ГИС «Черное море». / Под ред. А. М. Берлянта, В. О. Мамаева, О. Р. Мусина. М.: 1999.), разработанная на кафедре картографии и геоинформатики в рамках международного проекта.

Кадастровые ГИС. Основная задача кадастровых ГИС – создание регистра земель, который включает информацию о территориальном подразделении и владении землями. Разрабатываются также ГИС для ведения лесного кадастра, минерально-сырьевых или водных ресурсов, градостроительного и многих других. Полная инвентаризация связана с разработкой комплексного территориального кадастра. Сложность создания таких ГИС вызвана тем, что помимо позиционной (координатной) информации, которую можно измерить разными способами, требуется использование разного рода непространственной информации: политической, правовой, ведомственно-административной. Такую информацию трудно представлять в сложившихся структурах ГИС-пакетов. К важнейшим параметрам кадастровой информации относятся: пространственное расположение (точная координатная привязка), площадь, соседство, информация о взаимосвязях и атрибуты (имя, адрес владельца и т.п.). Самое главное – это точная фиксация реального положения, и поэтому высоки требования к проведению границ, измерениям координат и кадастровым планам, что, в свою очередь, определяет выбор векторно-тополгической модели данных.

Сетевые ГИС. В настоящее время наблюдается резкий подъем в создании муниципальных ГИС, в задачи которых входит инвентаризация сетевых систем – газ, вода, кабели и т.п., пространственная фиксация их расположения и управление ими. Подобная задача ставится и относительно трубопроводов, каналов орошения и т.п., причем она может решаться на разных территориальных уровнях – муниципальных, региональных, национальных. Проблема осложняется тем, что во многих случаях все эти сетевые объекты находятся под землей, могут быть расположены вдоль улиц. Для создания сетевых ГИС важны три показателя: атрибуты сети (тип сети, ее использование, информация о материалах, сроке функционирования, производителе и т.д.); положение сети (полная информация для быстрого доступа при авариях или для того чтобы их избежать); информация о том, какие сети связаны вместе, с тем, чтобы использовать в качестве векторно-топологические модели связанных линии и атрибутов.

Информационно-управленческие ГИС. Решение задач управления территориями и контроля явлений и процессов, происходящих на них, связано, в первую очередь, с обеспечением возможности получения, обновления и применения больших объемов своевременной разносторонней информации, как пространственной, так и любой другой. Поэтому первая проблема – это проблема базы данных: обоснованного выбора СУБД, определения структуры БД (что хранится и управляется СУБД, а что в стандартных текстовых таблицах), формирования правил манипулирования данными. Поскольку в квалификацию принимающих решения по управлению территориями специалистов не входит владение геоинформационными технологиями, то такая ГИС должна обладать функциональными средствами поддержки принятия решений и представления результатов моделирования ситуаций в понятной, легко воспринимаемой форме.

Особый тип проблемно-ориентированных ГИСобучающие (учебные) ГИС. Их создание обусловлено потребностью фундаментальной подготовки специалистов высшей квалификации, обладающих навыками решения многообразных задач изучения и выявления закономерностей в природе и обществе на основе пространственно-координированной информации и ГИС-технологий. Концепция таких ГИС разработана на кафедре картографии и геоинформатики географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и реализована для учебно-научного полигона МГУ «Сатино» (Учебная ГИС «Сатино»). Проблемная ориентированность учебных ГИС способствует решению двух проблем: внедрения ГИС в науки о Земле и практического освоения основ геоинформатики, геоинформационных методов решения прикладных задач. Такие ГИС являются компьютерным учебным пособием для решения этих проблем, а также средством аккумулирования опыта и знаний специалистов в соответствующих областях. Ядром обучающей ГИС является база интегрированных географических данных, обеспечивающая комплексное географическое и системное изучение территории и объединенная учебными заданиями по специальности.

Открытые ГИС появились в связи с тенденцией глобализации во многих сферах деятельности человеческого общества и коммуникационными потребностями. Концепция открытых ГИС базируется на стремлении к развитию коммуникации в геопространственной области и взаимодействию между программными и техническими средствами ГИС. Колоссальные объемы зарегистрированной пространственно-определенной информации, включающей не только снимки и карты, накоплены в мире, и их стоимость оценивается биллионом долларов. Развитие коммуникационных технологий, и в особенности, Интернет создают потенциальные возможности для обмена, интеграции и распространения такой информации. Основной причиной практической нереализованности этих возможностей являются стандарты данных, принятые в разных странах мира, например, разные системы координат и способы геокодирования. Ключевой фразой открытых систем, направленной в сторону пользователей, является независимость от конкретного поставщика данных и программных продуктов.

Основанный крупными фирмами-производителями программных ГИС-продуктов консорциум Открытых ГИС – Intergraph и ESRI, объявил своей главной целью разработку стандартов интерфейсов для пространственных данных и поддержки разных структур программного обеспечения таких ГИС. Политика интеграции базируется на современной технологической базе и архитектуре «клиент-сервер».

В концепцию открытых ГИС укладывается и две другие, более географические концепции — «Цифровая Земля» (проект США) и «Электронная Земля» (проект России).

Концепция «Цифровая Земля» была изложена Альбертом Гором (бывшим вице-президентом США) в 1998 г. «Цифровая Земля» рассматривается как трехмерное топографическое представление планеты в растровом и векторном форматах с переменным разрешением (до 1 м), с накоплением и использованием огромных объемов тематической информации.

В отличие от проекта США российская концепция, изложенная профессором А. И. Мартыненко (2002), направлена на разработку многомерных компьютерных моделей разных компонентов геосистемы для выявления и анализа закономерностей их развития, на создание комплексной базы знаний, а также на отображение интегрированной пространственной информации в динамике.

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.