ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.09.2020
Просмотров: 1359
Скачиваний: 6
4. Развитие геоинформационных технологий в 1960-е годы (становление Канадской и Шведской ГИС).
В 60-е годы XX в. совершенствовались техника и опыт под единой, пока не оформившейся «крышей». Наиболее ярким примером этого периода было создание в 1963-1971 гг. Канадской ГИС (CGIS) под руководством Р. Томлинсона. Ее методические основания обобщены в его докторской диссертации, а технологические и прикладные аспекты освещены в десятках, если не сотнях статей, в том числе серии избранных публикаций и другой периодике. Ставшая одним из примеров крупной универсальной региональной ГИС национального уровня, CGIS может считаться классикой, и «ни одна из систем не может сравниться с Канадской ГИС по числу статей, ссылающихся на нее». Данная система создавалась для анализа данных инвентаризации земель Канады в области рационализации землепользования. Одним из важнейших результатов ее использования было создание карт масштаба 1:50000, причем применялось самое современное оборудование — специальный экспериментальный сканер. Выполнялось наложение и измерение площадей, ранее не использовавшиеся в геоинформатике. Применялась абсолютная система координат. Позднее была создана база данных на основе тематических слоев, налажен дистанционный доступ к ней, а еще позднее была предпринята попытка приспособить Канадскую ГИС к сетевым технологиям, однако появились более современные системы, с которыми ей было сложно конкурировать. К тому же, как и всякая пионерная разработка, проект оказался весьма дорогостоящим.
Работы шведской школы геоинформатики концентрировались вокруг ГИС земельно-учетной специализации, в частности Шведского земельного банка данных, предназначенного для автоматизации учета земельных участков (землевладений) и недвижимости. Основная цель — упорядочить собранный материал и облегчить доступ к нему, в частности для автоматизированного картографирования. Карты в основном строились в виде грубых алфавитно-цифровых распечаток — изображений, состоящих из букв и цифр, которые благодаря разной плотности создавали примитивный эффект полутоновых изображений.
Анализ ранних канадских и шведских ГИС показывает, что ГИС первого поколения значительно отличалась от того, что понимается под ними сегодня. Их отличала ориентация на задачи инвентаризации земельных ресурсов, земельного кадастра в интересах налогообложения, решаемые путем автоматизации документов в виде банков данных. Основные функции шведской ГИС состояла во вводе в ЭВМ учетных документов для хранения и регулярного обновления данных, простой обработки, включающей систематизацию данных и подготовку отчетных статистических табличных документов.
Инвентаризационные задачи, но на иной исходной основе - путем массового цифрования карт, решались первоначально и в канадской ГИС. Однако, участие в их разработке научно-исследовательских коллективов в т.ч. географов, позволило заложить в их основу некоторые фундаментальные принципы, которые обеспечили их выход из сферы узкопрограммных, к более универсальным интересам и новым областям применения.
Первый и главный шаг, который вывел ГИС из круга баз данных общего назначения, заключался во введении признака пространства (в координатах, в иерархии административной принадлежности). Именно в это время оформились две основные альтернативные линии представления данных - растровые (ячеистые) и векторные. Чуть позже была создана технология массового цифрования карт - основного источника данных в Канадской ГИС. Поставлены и решены задачи, образующие ядро ГИС – технологий: наложение (оверлей) разноименных слоев, операций манипулирования пространственными данными.
Функциональная ограниченность ГИС первого поколения (отсутствие или примитивность средств графической и картографической документации) имела и чисто технические причины: неразвитость периферийных устройств (дисплей, применение которого позволило реализовать интерактивное взаимодействие оператора и машины, становится обычным устройством отображения лишь в середине 70-х годов), очень дорогих ЭВМ, непереносимость программного обеспечения и время исполнения задач.
5. Характерные черты развития геоинформационных технологий в 1970-е годы.
Этот период характеризуется развитием крупных геоинформационных проектов, поддерживаемых государством, формированием государственных институтов в области ГИС, снижением роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп.
В конце 60-х годов в США сформировалось мнение о необходимости использования ГИС - технологий для обработки и представления данных Национальных Переписей Населения (US Census Data).
Потребовалась методика, обеспечивающая корректную географическую "привязку" данных переписи. Основной проблемой стала необходимость конвертирования адресов проживания населения, присутствовавших в анкетах переписи, в географические координаты таким образом, чтобы результаты переписи можно было бы оформлять в виде карт по территориальным участкам и зонам Национальной переписи.
Для этих целей Национальное Бюро Переписей США (U.S. Census Bureau) разработало комплексный подход к "географии переписей" и 1970 год - год очередной Национальной Переписи США, проводимой раз в десять лет - впервые стал годом "географически локализованной переписи"
Был разработан специальный формат представления картографических данных DIME, для которого были определены прямоугольные координаты перекрестков, разбивающих улицы всех населенных пунктов США на отдельные сегменты.
Алгоритмы обработки и представления картографических данных были заимствованы у разработчиков ГИС Канады и Гарвардской лаборатории и оформлены в виде программы POLYVRT, осуществляющей конвертирование адресов проживания в соответствующие координаты, описывающие графические сегменты улиц.
Таким образом, в этой разработке впервые был широко использован топологический подход к организации управления географической информацией, содержащий математический способ описания пространственных взаимосвязей между объектами
Создание, государственная поддержка и обновление DIME-файлов стимулировали также развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:
· автоматизированные системы навигации
· системы вывоза городских отходов и мусора
· движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т.д.
Одновременно на основе этой информации была создана серия атласов крупных городов, содержащих результаты Переписи 1970 года, а также большое количество упрощенных компьютерных карт для маркетинга, планирования розничной торговли и т.д.
6. Появление и развитие с 1990-х гг. элементов интеллектуализации ГИС.
В 90-е годы появились интеллектуальные системы и технологии мультимедиа — комплексного воздействия на различные органы чувств человека — зрение, слух, а в перспективе — обоняние и даже осязание. Можно обратиться и к более частным вопросам, например картографической визуализации в ГИС. Так, даже традиционные бумажные карты, естественно имеющие самое широкое распространение и применение, стали претерпевать определенные изменения — становиться «рельефными», пригодными для визуального и компьютерного считывания, переноситься на другие основы: материю, пластик, что позволяет, например, работать на пластиковых контурных картах в школе, используя их многократно и для разных целей и т.д. Подавляющее большинство карт преобразуется в цифровые модели, а их тематические наборы или слои начинают комплексироваться в электронные атласы, изготовляемые по индивидуальному заказу. Обычными становятся голографические изображения и карты в области «виртуальной реальности».
В это время интенсивно велись работы в области моделирования— активно внедрялась теория фракталов, катастроф, хаоса в географии, начали применять нейронные сети для многомерных классификаций и прогнозирования — задач, традиционно важных для всех географических наук. За рубежом оформилось направление, называемое geoprocessing. Бурно и стремительно стали вестись работы по инфраструктурам пространственных данных. Очень многочисленными стали примеры интеграции ГИС и Интернет, вплоть до того, что некоторые ученые стали называть этот период эпохой Интернет-ГИС. Не обошли Россию и тенденции, прослеживаемые в области геоинформатики в наиболее развитых в этом отношении странах. В области теории — совершенствование фундаментальных понятий, «интеллектуализация» ГИС, обращение к объектно-ориентированным моделям в ГИС, развитие теории «нечетких знаний», совершенствование систем управления базами пространственных данных и знаний, разветвленных пользовательских систем и сетевых структур, а также интегрированных ГИС. Все большее внимание стало уделяться интеллектуальному анализу данных (data mining).
Применение ГИС из стадии экспериментов начинает переходить в сферу практического использования, причем не в отдельных пунктах, а по всему фронту научных, практических и управленческих областей. Идет процесс существенного пересмотра учебных программ по геоинформатике, а также совершенствование подготовки кадров пользователей ГИС. Все больше проектов стало выполняться не на персональных компьютерах, а на рабочих станциях, с широким использованием компьютерных сетей. Очень важным нам представляется обращение к полномасштабным системам поддержки принятия решений.
Естественно, что говорить о конце прошлого и начале наступившего века в историческом контексте пока еще рано. Однако уже сейчас обозначился новый технологический виток в спиралиразвития геоинформатики, который готовит ее к новым достижениям в начавшемся столетии. Это, прежде всего, создание мобильных ГИС, интеллектуализация систем, включение новых модулей, например, имитационных моделей, разработки сценариев развития в ГИС, а также интеграция самих информационных систем с новыми технологиями, использующими пространственные данные. Усиливается интерес к адаптации достижений психологии в геоинформатике.
7. Основные понятия и термины геоинформатики
Геоинформатика – молодая и развивающаяся наука, в связи с чем проблемы терминологии для нее все еще актуальны. Фундаментальными понятиями геоинформатики являются пространственные данные, пространственный объект, база пространственных данных и географическая информационная система.
В русскоязычной терминологии геоинформатики пространственным данным соответствуют два разных понятия:
1. пространственные данные в широком смысле слова, включающие описания объектов реальности, цифровые изображения, цифровые карты, каталоги координат пунктов опорной геодезической сети и т. п.;
2. пространственные данные, составляющие информационное обеспечение ГИС — это цифровые данные об объектах реальности (местности, территории и т. п.).
В качестве синонимов термина «пространственные данные» в обоих значениях употребляются термины «географические данные», «геопространственные данные», «пространственно-координировсанные данные».
Термин «пространственный объект» также используется двояко: это и объект реальности, и его цифровое представление, или иначе, цифровая модель объекта местности. Это может быть материальный или абстрактный объект реального или виртуального мира и одновременно его цифровая модель, отражающая информацию о его местоположении и свойствах. В англоязычной терминологии для описания пространственного объекта используют разные термины: «spatial object» – объект реальности и «spatial feature» – цифровая модель объекта реальности. В геоинформатике понятие пространственного объекта как объекта реального мира подразумевает и простые объекты (здания, водотоки и т.п.), и их объединения (населенные пункты, речные системы), и природные или социально-экономические явления, процессы, происходящие на территории (осадки, атмосферное давление, лесной пожар, наводнение, миграция населения и т.п.). Все это может быть объектом анализа и моделирования. Пространственные данные о пространственных объектах традиционно подразделяют на две взаимосвязанные составляющие — позиционные и непозиционные данные: позиционные описывают местоположение объектов и/или их пространственную форму в координатах двух- и трехмерного пространства; к непозиционным относятся качественные и количественные характеристики объектов (атрибуты), соответствующие тематической форме данных или кодированному представлению взаимосвязей объектов (топологии); они позволяют маркировать и опознавать тип объекта.
Совокупность данных о пространственных объектах, образует множество пространственных данных, организованных по определенным правилам, устанавливающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, и составляет содержание базы пространственных данных (для краткости часто называемую базой геоданных). Наборы пространственных данных сопровождаются метаданными – данными о пространственных данных; они содержат сведения о составе, происхождении, местонахождении, качестве (включая точность, достоверность), системах координат и масштабах, форматах представления, условиях доступа, авторских правах на данные и т.п.