Сферы применения ГИС 5 страница

Огромные возможности и порой неожиданные эффекты дают картографические анимации. Разнообразные модули анимационных программ обеспечивают перемещение картографического изображения по экрану, мультипликационную смену карт-кадров или трехмерных диаграмм, изменение скорости демонстрации, возврат к избранному фрагменту карты, перемещение отдельных элементов содержания (объектов, знаков) по карте, их мигание и вибрацию окраски, изменение фона и освещенности карты, подсвечивание и затенение отдельных фрагментов изображения и т.п. Совершенно необычны для картографии эффекты панорамирования, изменения перспективы, масштабирование частей изображения (наплывы и удаления объектов), а также иллюзии движения над картой (облет территории), в том числе с разной скоростью.

В обозримом будущем перспективы развития картографии в науках о Земле связываются прежде всего и почти целиком с геоинформационным картографированием. Они исключают необходимость готовить печатные тиражи карт. "В любой момент, - пишет Дж. Моррисон [7], - в режиме реального времени можно будет получить на экране дисплея визуализированное изображение изучаемого объекта или явления... И вместо совершенствования устаревших методов и технологий следует постоянно расширять применение ГИС и осваивать решение новых задач_". Внедрение электронных технологий "означает конец трехсотлетнего периода картографического черчения и издания печатной картографической продукции". Взамен мелкомасштабных карт и атласов пользователь сможет затребовать и сразу получить все необходимые данные в машинночитаемом или визуализированном виде, и даже само понятие "атлас" подлежит пересмотру.

Сегодня новые карты и атласы уже не пахнут типографской краской, а подмигивают с экрана яркими огоньками значков и меняют окраску в зависимости от нашего желания и настроения. Возможно, недалеко то время, когда картографические голограммы создадут полную иллюзию реальной местности, а пейзажные компьютерные модели сведут на нет различия между картой и живописным полотном.

12.2 карты в сетях "интернета"

И все же самые головокружительные перспективы сулит включение карт и других геоизображений в системы телекоммуникации. Уже сегодня гораздо дешевле разместить цветную карту в "Интернете", чем напечатать ее на бумаге. Если учесть еще и затраты на распространение традиционной картографической продукции, то экономическая выгода становится очевидной. В этом одна из причин того, что в недалеком будущем "Интернет" станет, видимо, главным каналом картографической коммуникации, основным средством взаимодействия создателей и потребителей карт.

Объем геоизображений, обращающихся сегодня в "Интернете", поражает воображение - это сотни тысяч документов. Все они могут быть разделены на четыре большие категории:

1) статичные геоизображения (карты и атласы, полученные путем сканирования печатных или рукописных оригиналов);

2) интерактивные геоизображения, составляемые и обновляемые по запросам пользователей;

3) анимации, фильмы, мультимедийные геоизображения;

4) геоизображения в ГИС.

Основные тематические группы карт в "Интернете" составляют:

- обзорные справочные карты;

- карты погоды и опасных атмосферных явлений;

- навигационные и транспортные карты, условий проезда по дорогам;

- карты окружающей среды и риска природных катастроф;

- карты текущих политических событий, горячих точек и т.п.;

- карты для туризма, отдыха, путешествий.

Все они отвечают конкретным целям, и прежде всего поиску актуальной справочной информации. По некоторым оценкам, основной объем карт в "Интернете" составляют карты погоды, а вторые по частоте встречаемости - карты городов и автомобильных дорог. Но есть много геоизображений, ориентированных и на специализированное применение, на профессиональные интересы пользователей (например, разновременные планы, карты, снимки городов, или спутниковые иконокарты для сельского хозяйства). Наконец, особую группу составляют геоизображения для образовательных целей, содержащие материал по тем или иным учебным курсам, инструкции, упражнения.

Как показывают обследования, сегодня основные пользователи "Интернета" - это сравнительно молодые люди с достаточно высоким уровнем образования, хорошо ориентированные в компьютерных технологиях и информатике. В массе своей это интеллектуалы: 51% - представители науки и образования, 30% - предприниматели и деловые люди и лишь 19% - работники правительственных, административно-управленческих, военных и других организаций.

Географическое распределение пользователей "Интернета" неравномерно. Наибольшее их число сосредоточено в Северной Америке, Европе, Австралии и Новой Зеландии. Но если судить по относительным показателям, то наивысший уровень достигнут в Скандинавских странах. В Финляндии на тысячу жителей приходится более 47 серверов - это наивысший показатель в мире. В США - 10-20 серверов на 1000 жителей, в Канаде, Великобритании, ФРГ - примерно 10, в России - около 5. На рис. 4 приведена карта, характеризующая число абонентов телекоммуникационных сетей в крупнейших городах России. В целом по стране пользователи научных организаций и вузов имеют примерно равные доли - 49 и 43% соответственно [2].

Обилие карт и других геоизображений, обращающихся в "Интернете", - это, однако, не только благо, но и большая проблема для пользователя. Информация захлестывает его, ему трудно ориентироваться. Графические документы избыточны и не всегда упорядочены. По меткому выражению Дж. Батлера [8], обращение к "Интернету" порой напоминает попытку напиться из пожарного шланга. Поэтому важнейшей проблемой в ближайшем будущем станет разработка навигаторов, позволяющих передвигаться по "Интернету" для поиска требуемого геоизображения, а также создание дружественных пользовательских интерфейсов.

Одно из таких средств - виртуальные атласы, то есть атласы, которые можно формировать, применяя определенные правила работы в "Интернете". По сути это своеобразные пользовательские графические интерфейсы, создаваемые для работы с ресурсами пространственной информации: картами, снимками, анимациями, другими геоизображениями, текстами, звуками, статистическими данными, метаданными, разного рода указателями.

Виртуальные атласы обеспечивают доступ к пространственным данным разных уровней от глобального обзора до отдельной страны или региона. Они могут иметь разные назначение, проблемную ориентацию, пространственный охват, быть учебными, справочными или туристскими - все определяется системой навигации и интерфейсом. При этом они постоянно обновляются за счет новых геоизображений, вводимых в "Интернет". Для этого разрабатываются специальные системы слежения и выявления (своеобразного мониторинга) вновь поступающих ресурсов пространственной информации и ее оперативной оценки с точки зрения целесообразности включения в виртуальный атлас.

Итак, если задуматься о картах будущего, то, видимо, это будут "разумные изображения" (Intelligent Images), синтезирующие информацию из разных источников, обращающиеся в компьютерных сетях в реальном масштабе времени и с переменным разрешением. Такое мнение высказал недавно Л. Джордан, президент одной из ведущих американских компаний по разработке ГИС [6]. Пользователь сможет работать с такими геоизображениями в интерактивном режиме и перемещаться по ним в любом направлении в двух, трех или четырех измерениях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование. М.: Астрея, 1997. 64 с.

2. Берлянт А.М., Аляутдинов А.Р., Мусин О.Р., Платонов А.П. Картографирование телекоммуникационных сетей России // ГИС-обозрение. 1995. Весна.

3. Берлянт А. М., Жалковский Е. А. К концепции развития ГИС в России // Там же. 1996.

4. Берлянт А.М., Мамаев В.О. и др. Создание ГИС "Черное море" - результат международного научного сотрудничества // Там же. 1997. № 1.

5. Гармиз И.В., Кошкарев А.В., Тикунов В.С., Трофимов А.М. Теоретические и методологические аспекты развития географических информационных систем // География и природ. ресурсы. 1991. № 1.

6. Джордан Л. На пороге новой эры: Интеграция ГИС и дистанционного изображения // ARC/Review. 1997. № 1.

7. Моррисон Дж. Картография нового тысячелетия // Геодезия и картография. 1996. № 8.

8. Butler J. An Introduction to Geoscience Education Resources on the Internet//Computers and Geosci. 1995. Vol. 21, № 6. Р. 817-824.

9. First Meeting of the Working Party on Data Management and Geographic Information System (GIS) // PCU GEF Black Sea Environ. Progr. Istanbul, Turkey, 5-7 Apr. 1994. 21 p.

13 ГІС І ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Мабуть одне із самих головних і, найчастіше, досить важких і дорогий справ на початку будь-якої серйозної роботи - зібрати якнайбільше інформації про об'єкт, процес чи явище, що Вас цікавлять. При ком­плексному підході, характерному для екології, звичайно приходиться спиратися на узагальнюючі характеристики.

Характеристики навколишнього середовища, внаслідок чого обсяги навіть мінімально достатньої вихідної інформа­ції безсумнівно повинні бути великими. У противному випадку обґрунтованість дій і рішень навряд чи може бути досягнута. Однак простого нагромадження даних теж, на жаль, недостатньо. Ці дані повинні бути легко доступні, систематизовані у відповідності з потребами. Дуже корисна можливість зв'язати, різнорідні дані один з одним, порівняти, проаналізувати, просто переглянути їх у зручному і наочному виді, наприклад, створивши на їхній основі необхідну таблицю, схему, креслення, карту, діаграму. Угруповання даних у по­трібному виді, їхнє належне зображення, зіставлення й аналіз цілком залежать від кваліфікації й ерудовано­сті дослідника, обраного їм підходу до інтерпретації накопиченої інформації. На етапі обробки й аналізу зібраних даних істотне, але аж ніяк не перше, місце займає технічна оснащеність дослідника, що включає придатні для рішення поставленої задачі апаратні засоби і програмне забезпечення. Звичайно вони здобува­ються саме в такій послідовності, хоча насправді підбирати комп'ютер і периферійні пристрої доцільно, від­штовхуючи від обраного програмного продукту. У якості останнього в усьому світі всі частіше застосову­ється сучасна могутня технологія географічних інформаційних систем.

13.1 Роль і місце ГІС у природоохоронних заходах.

ГІС має визначені характеристики, що з повним правом дозволяють вважати цю технологію основ­ної для цілей обробки і керування інформацією. У традиційному уявленні можливі межі інтеграції різнорід­них даних штучно обмежуються. Близьким до ідеалу вважають, наприклад, можливість створення карти врожайності полів шляхом об'єднання даних про грунти, клімат і рослинність. ГІС дозволяє піти значно далі. До вищенаведеного набору даних Ви можете додати демографічну інформацію, зведення про земельну вла­сність, добробут і доходи населення і т.д. У результаті з'являється можливість прямо визначити ефектив­ність запланованих заходів по збереженню природи, їхній вплив на життя людей і економіку сільського гос­подарства. Можна піти ще далі і, додавши дані про поширення захворювань і епідемій, встановити чи є вза­ємозв'язок між темпами деградації природи і здоров'ям людей, визначити можливість виникнення і поши­рення нових захворювань. У кінцевому рахунку вдається досить точно оцінити всі соціально-економічні аспекти будь-якого процесу, наприклад скорочення площі лісових угідь чи деградації ґрунтів. ГІС - спосіб і засіб глянути на Землю як єдине ціле.

У 70-х роках минулого сторіччя люди вперше змогли побачити Землю з космосу, що привело до ви­никнення нового узагальненого погляду на нашу планету. Однак у той час ще не було адекватних засобів аналізу одержаних дистанційних даних для їх повноцінного використання в повсякденному житті. Тільки з появою ГІС можливість вирішення такої задачі стала реальністю, тому що ця технологія дозволяє зібрати воєдино і проаналізувати різну, на перший погляд, мало зв'язану між собою інформацію, одержати заснова­ний на масовому фактичному матеріалі узагальнений погляд на нього, кількісно і якісно проаналізувати вза­ємні зв'язки між його параметрами і процесами, які характеризують що відбувається в ньому.

Деградація середовища. ГІС з успіхом використовується для створення карт основних параметрів навколишнього середовища. Надалі, при одержанні нових даних, ці карти використовуються для виявлення масштабів і темпів деградації флори і фауни. При введенні даних дистанційних, зокрема супутникових, і звичайних польових спостережень з їхньою допомогою можна здійснювати моніторинг місцевих і широко­масштабних антропогенних впливів. Дані про антропогенні навантаження доцільно накласти на карти зону­вання території з виділеними областями, що становлять особливий інтерес із природоохоронної точки зору, наприклад парками, заповідниками і заказниками. Оцінку стану і темпів деградації природного середовища можна проводити і по виділеним на всіх шарах карти тестовим ділянкам.

Забруднення. За допомогою ГІС зручно моделювати вплив і поширення забруднення від крапкових і площадних джерел на місцевості, в атмосфері і по гідрологічній мережі. Результати модельних розрахунків можна накласти на природні карти, наприклад карти рослинності, чи ж на карти житлових масивів у даному районі. У результаті можна оперативно оцінити найближчі і майбутні наслідки таких екстремальних ситуа­цій, як розливи нафти й інших шкідливих речовин, а також вплив постійний діючих крапкових і площадних забруднювачів.

Землеволодіння. ГІС широко застосовуються для складання і ведення різноманітних, у тому числі земельних кадастрів (земельні інформаційні системи). З їхньою допомогою зручно створювати бази даних і карти по земельній власності, поєднувати їх з базами даних по будь-якому природному і соціально-економічному показниках, накладати відповідні карти одну на одну і створювати комплексні (наприклад ресурсні) карти, будувати графіки і різного виду діаграми.

Охоронювані території. Ще одна розповсюджена сфера застосування ГІС - збір і керування даними по охоронюваних територіях, таким як заказники, заповідники і національні парки. У межах цих районів можна проводити повноцінний просторовий моніторинг рослинних співтовариств, коштовних і рідких видів тварин, визначати вплив антропогенних утручань, таких як туризм, прокладка доріг чи ЛЕП, планувати і доводити до реалізації природоохоронні заходи. Можливе виконання і багато користувальних задач, таких як регулювання випасу худоби і прогнозування продуктивності земельних угідь. Такі задачі ГІС вирішує на науковій основі, тобто вибираються рішення, що забезпечують мінімальний рівень впливу на дику природу,

збереження на необхідному рівні чистоти повітря, водних об'єктів і фунтів, особливо в часто відвідуваних туристами районах.

Неохоронювані території. Регіональні і місцеві керівні структури широко застосовують можливос­ті ГІС для одержання оптимальних рішень проблем, пов'язаних з розподілом і контрольованим використан­ням земельних ресурсів, улагоджуванням конфліктних ситуацій між власником і орендарями земель. Корис­ним і найчастіше необхідним буває порівняння поточних границь ділянок землекористування з зонуванням земель і перспективних планів їх використання. ГІС забезпечує також можливість зіставлення границь зем­лекористування з вимогами дикої природи. Наприклад, у ряді випадків буває необхідним зарезервувати ко­ридори міграції диких тварин через освоєні території між заповідниками чи національними парками. По­стійний збір і відновлення даних про границі землекористування може надати велику допомогу при розроб­ці природоохоронних, у тому числі адміністративних і законодавчих мір, відслідковувати їх виконання, вча­сно вносити зміни і доповнення в наявні закони і постанови на основі базових наукових екологічних прин­ципів і концепцій.

Відновлення середовища проживання. ГІС є ефективним засобом для вивчення середовища про­живання в цілому, окремих видів рослинного і тваринного світу в просторовому і тимчасовому аспектах. Якщо встановлені конкретні параметри навколишнього середовища, необхідні, наприклад, для існування якого-небудь виду тварин, включаючи наявність пасовищ і місць для розмноження та відповідні типи і запа­си кормових ресурсів, джерела води, вимоги до чистоти природного середовища, то ГІС допоможе швидко підшукати райони з придатною комбінацією параметрів, у межах яких умови існування чи відновлення чи­сельності даного виду будуть близькі до оптимального. На стадії адаптації переселеного виду до нової міс­цевості ГІС ефективна для моніторингу найближчих і віддалених наслідків початих заходів, оцінки їхньої успішності, виявлення проблем і пошуку шляхів по їх подоланню.

Наукові дослідження і технічна підтримка. Інтегральні функціональні можливості ГІС у найбільш явному виді виявляються і сприяють успішному проведенню спільних міждисциплінарних досліджень. Во­ни забезпечують об'єднання і накладення один на одного будь-яких типів даних, аби їх можна було відобра­зити на карті. До подібних досліджень відносяться, наприклад, такі: аналіз взаємозв'язків між здоров'ям на­селення і різноманітними (природними, демографічними, економічними) факторами; кількісна оцінка впли­ву параметрів навколишнього середовища на стан локальних і регіональних екосистем і їх складових; ви­значення доходів землевласників у залежності від переважних типів грунтів, кліматичних умов, далекості від міст і ін.. виявлення чисельності і щільності ареалів поширення рідких і зникаючих видів рослин у зале­жності від висоти місцевості, кута нахилу і експозиції схилів.

Екологічна освіта. Оскільки створення паперових карт за допомогою ГІС значно спрощується й здешевлюється, з'являється можливість одержання великої кількості різноманітних природних карт, що розширює можливості і широту охоплення програм і курсів екологічної освіти. Через простоту копіювання і виробництва картографічної продукції її може використовувати практично будь-який учений, викладач чи студент. Більш того, стандартизація формату і компонування базових карт є основою для збору і демонстра­ції даних, одержаних учнями і студентами, обміну даними між навчальними закладами і створення єдиної бази по регіонах і в національному масштабі. Можна підготувати спеціальні карти для землевласників з ме­тою ознайомлення їх із планованими природоохоронними заходами, схемами буферних зон і екологічних коридорів, що створюються в даному районі і можуть торкнутися їхньої земельної ділянки.

Екотуризм. Можливість швидкого створення привабливих, барвистих і, у той же час, якісних про­фесійно складених карт робить ГІС ідеальним засобом створення рекламних і оглядових матеріалів для за­лучення до сфери екотуризма. Характерною рисою так званих "екотуристов" є глибока зацікавленість у до­кладній інформації про природні особливості даної місцевості чи країни, про процеси, що відбуваються в природі, зв'язаних з екологією в широкому змісті. Серед цієї досить численної групи людей великою попу­лярністю користуються створені за допомогою ГІС науково-освітні карти, що відображають поширення ро­слинних співтовариств, окремих видів тварин і птахів, області ендеміків і т.д. Подібна інформація може ви­явитися корисною для цілей екологічного освіти чи для туристських агентств, для одержання додаткових засобів з фондів проектів і національних програм, що заохочують розвиток подорожей і екскурсій.

Моніторинг. В міру розширення і поглиблення природоохоронних заходів однією з основних сфер застосування ГІС стає спостереження за наслідками дій що починаються на локальному і регіональному рів­нях. Джерелами обновлюваної інформації можуть бути результати наземних зйомок чи дистанційних спо­стережень з повітряного транспорту і з космосу. Використання ГІС ефективне і для моніторингу умов жит­тєдіяльності місцевих і привнесених видів, виявлення причинно-наслідкових ланцюжків і взаємозв'язків, оцінки сприятливих і несприятливих наслідків природоохоронних заходів, що починаються, на екосистему в цілому й окремі її компоненти, прийняття оперативних рішень по їх корегуванню в залежності від мінливих зовнішніх умов.

Сучасне місто не обходиться без спеціальних служб, що стежать за екологічним станом навколиш­нього середовища. На ГІС ведуться каталоги різних проб, по яких розраховується стан компонентів навко­лишнього середовища: атмосфери, ґрунтових і зливових вод, водойм, земель. Ведеться облік природних ре­сурсів: міських парків, лісових зон, окремих насаджень. Моделюються можливі зони забруднення при аварійних чи залпових викидах підприємств, встановлюються основні джерела забруднень для накладення штрафів і прийняття рішень щодо їх видалення за місто. Число екологічних задач нескінченно.

13.2 Роль ГИС в системе по чрезвычайным ситуациям Украины

Происходящее во всем мире широкомасштабное наращивание и разноплановое внедрение геоинформационных ресурсов в значительной степени связано с необходимостью совершенствования информационных систем, обеспечивающих принятие решений на государственном уровне. Использование ГИС-технологий для обеспечения правительственных информационных систем даже обозначено в мировой практике специальным термином "G-Government" (как элемент системы "E-Government" - "электронное правительство"), который подчеркивает особенности этой современной и эффективной формы работы с пространственной информацией.

В Украине одним из важных шагов в этом направлении стало создание Правительственной информационно-аналитической системы по чрезвычайным ситуациям (ПИАС ЧС). Ее основными заказчиками являются Кабинет Министров Украины и Министерство Украины по вопросам чрезвычайных ситуаций и по делам защиты населения от последствий Чернобыльской катастрофы (МЧС). Система призвана обеспечить межведомственное информационное взаимодействие и аналитическую поддержку принятия решений на основе современных методов пространственного анализа, моделирования развития чрезвычайных ситуаций и прогнозирования их последствий (рис. 1).

Рис. 1. Некоторые варианты анализа и представления пространственной информации.

Структура и возможности данной системы, основным исполнителем работ по созданию которой является фирма ЗАО "ЕСОММ", описаны в статье, опубликованной в ArcReview №2 (21) за 2002 г.

Для реализации столь масштабных комплексных проектов требуются немалые финансовые, организационные и интеллектуальные ресурсы. Поэтому одним из важных моментов является рассмотрение места и роли геоинформационных технологий и обоснование необходимости их внедрения в общую информационную структуру правительственных систем.

Дата добавления: 2015-06-25