Метод геоинформационных систем в географической науке

1.3.2.3. Геофизические методы.

К.П. Соколов вводит наиболее полное определение понятию геофизические методы: - «это методы разведки, исследование строения земной коры физическими методами с целью поисков и разведки полезных ископаемых». Ученый также кратко характеризует сущность данных исследований: геофизические методы основаны на изучении физических полей. Измерения параметров этих полей ведутся на поверхности Земли (суши и моря), в воздухе и под землёй (в скважинах и шахтах). Получаемая информация используется для определения местонахождения геологических структур, рудных тел и т.п. и их основных характеристик [49, с.76].

«Основная цель комплексирования геофизических методов, - отмечает В.В. Федынский, — обеспечение надежности однозначного решения поставленных геологических задач и определения основных параметров исследуемых объектов и вмещающей среды [52, с.25].

В зависимости от природы физических полей, используемых в геофизическом методе, В.В. Федынский различает: гравиметрическую разведку, магнитную разведку, электрическую разведку, сейсморазведку, геотермическую разведку [см. там же, с.27].

В.К. Хмелевский акцентирует внимание на новом направлении геофизического метода — ядерная геофизике, исследующей естественное радиоактивное излучение, чаще всего гамма-излучение, горных пород и руд и их взаимодействие с элементарными частицами (нейтронами, протонами, электронами) и излучениями, источниками которых служат радиоактивные изотопы или специальные ускорители (генераторы нейтронов) [55, с.11].

Автор так же отмечает, что все виды основаны на использовании физико-математических принципов для разработки их теории, высокоточной аппаратуры с элементами электроники, радиотехники, точной механики и оптики для полевых измерений, вычислительной техники, включая новейшие электронные вычислительные машины для обработки результатов [см. там же, с.12].

  Геофизический метод разведки быстро развиваются, успешно решая задачи поисков и разведки полезных ископаемых, особенно в районах, закрытых толщами рыхлых отложений, на больших глубинах, а также под дном морей и океанов.

1.3.2.4.  Геохимический метод.

Геохимия исторически сформировалась как химия элементов. Расчленение и корреляция отложений геохимическим методом основаны на изучении характера распределения и миграции химических элементов в земной коре.

В инструкции по геохимическим методам отмечается, что «геохимические методы поисков полезных ископаемых основаны на изучении закономерностей пространственного распределения химических элементов или их природных соединений в литосфере, гидросфере, атмосфере и живом веществе» [24, с.34].

В свою очередь, ученые В.Л. Барсуков, С.В. Григорян, Л.Н. Овчинников особо выделяют гидрохимические методы поиска, основанного на постулате о пренебрежимо малых содержаниях рудных элементов в атмосферных осадках в таком случае наличие элементов в речных, грунтовых и подземных водах можно считать результатом извлечения их из горных пород [4, с.46].

Наиболее полное и популярное объяснение дает Wikipedia – Интернет энциклопедия: «Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод. «Важнейшие задачи геохимического метода исследования:

1. Определение относительной и абсолютной распространённости элементов и изотопов в Земле и на её поверхности.

2. Изучение распределения и перемещения элементов в различных частях Земли для выяснения законов и причин неравномерного распределения элементов.

3. Анализ распределения элементов и изотопов в космосе и на планетах Солнечной системы (космохимия).

4. Изучение геологических процессов и веществ, производимых живыми или вымершими организмами (биогеохимия)» [12].

1.3.2.5. Метод геоинформационных систем.

Однозначное краткое определение этому явлению дать достаточно сложно. Популярное толкование понятия ГИС вводит сайт, посвященный последним научным разработкам. Географическая информационная система (ГИС) - это возможность нового взгляда на окружающий нас мир. Если обойтись без обобщений и образов, то ГИС – «это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта» [59].

Эти возможности, как отмечается, отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий [см. там же].

Официальный сайт Донецкого Университета по-иному трактует определение геоинформационной системы – «многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических бизнес-данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации» [19].

Интернет-словарь определяет географическую информационную систему как «информационную система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных)». ГИС предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества. Основу ГИС составляют автоматизированные картографические системы, а главными источниками информации служат различные геоизображения [16].

Аналогичное определение встречается в Wikipedia – Интернет энциклопедии, но оно представлено более широко: «Геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система) — системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах» [12].

ГИС включают в себя возможности СУБД, редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне.

По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS) [см. там же].

2. Геоинформационные системы (ГИС).

2.1. Понятие геоинформационных систем.

Геоинформационные технологии – бурно развивающееся направление современных информационных технологий. По этой причине пока нельзя говорить о существовании общепринятой терминологии в этой отрасли знаний. Достаточно привести многочисленные определения ГИС, предложенные разными авторами, чтобы понять, насколько еще молода эта сфера деятельности.

Wikipedia - электронная энциклопедия формулирует геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система), как «системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах». Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах.[12].

Сайт, посвященный последним разработкам индустрии, определяет ГИС как «возможность нового взгляда на окружающий нас мир». Если обойтись без обобщений и образов, как отмечает автор колонки, то геоинформационные системы – «это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете». Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта [59].

Научный сайт вводит аналогичное определение географической информационной системы – «это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений». Акцент  сделан на том, что «геоинформационные системы наиболее естественно отображают пространственные данные [45].

Интернет-словарь дает определение, аналогичное Wikipedi’и: «Географическая информационная система - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных)». ГИС предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества [16].

Электронный энциклопедический фонд России формулирует определение географической информационной системы как «современной компьютерной технологии для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете». Технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта [42].

Автор Ю.В. Свентэк по-иному формулируют определение ГИС: «Геоинформационные системы - это внутренне позиционированная автоматизированная пространственная информационная система, создаваемая для управления данными, их картографического отображения и анализа». Следует отметить, что данное определение не совсем полное, поскольку не учитывает человека как элемент информационной системы. Человек в любой информационной системе занимает важное место – это и наблюдатель, и эксперт, и аналитик [47, с.184].

В.С. Тикунов учел данный аспект и определил ГИС как «аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных» а также «интеграцию данных и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и прикладных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества» [29, c.9].

В последующих трактовках все больше внимания уделяется роли человека в геоинформационных системах: информационный сервер объединённого научного совета по проблемам геоинформатики вводит определение ГИС как «систем, состоящих из людей, а также технических и организационных средств, которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выработки информации, удобной для дальнейшего использования в географическом исследовании и для ее практического применения» [14].

Сайт ДонНТУ трактует ГИС как «комплекс аппаратно-программных средств и деятельности человека по хранению, манипулированию и отображению географических (пространственно соотнесенных) данных» [19].    

Сайт компании «Data+» акцентирует внимание на роли системы управления базами данных (СУБД) и определяет ГИС как «систему, включающую базу данных, аппаратуру, специализированное матобеспечение и пакеты программ, предназначенных для расширения базы данных, для манипулирования данными, их визуализации в виде карт или таблиц и, в конечном итоге, для принятия решений о том или ином варианте хозяйственной деятельности». [59].

Также концепцию, ориентированную на ЭВМ излагает сайт ГИС-Ассоциации: «ГИС – это: реализованное с помощью автоматических средств (ЭВМ) хранилище системы знаний о территориальном аспекте взаимодействия природы и общества, а также программного обеспечения, моделирующего функции поиска, ввода, моделирования и др.» [14].

Аналогичное направление принимает сайт Академии САПР (САПР — программное обеспечение, предназначенное для создания чертежей, конструкторской и технологической документации, а также 3D-моделей) и ГИС: «ГИС – это динамически организованное множество данных, соединенное с множеством моделей, реализованных на ЭВМ для расчетных, графических и картографических преобразований этих данных в пространственную информацию» [2].

Наиболее простое, но в то же время полное определение излагает А.В. Кошкарев: «ГИС – это интегрированная компьютерная система, находящаяся под управлением специалистов-аналитиков, которая осуществляет сбор, хранение, манипулирование, анализ, моделирование и отображение пространственно соотнесенных данных» [28, с.19-20].

2.2. Геоинформатика: наука, технология, индустрия.

Русский термин «геоинформатика» произведен от термина «ин­форматика» — иностранного заимствования, обозначающего на­учное направление, которое изучает теорию, методы и способы накопления, обработки и передачи данных, информации и зна­ний с помощью ЭВМ и других технических средств.

Как отмечает Ю.К. Королев, «специфические аспекты информатизации различных облас­тей научной и производственной деятельности породили ряд час­тных «информатик». К примеру, по тому же типу образован тер­мин «геоинформатика» для обозначения дисциплины, связанной с обработкой данных, информации и знаний об окружающей сре­де [27, с.54].

Wikipedia - электронная энциклопедия формулирует определение геоинформатики как «науки, технологии и производственной деятельности по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, по приложению ГИС для практических и научных целей» [12].

Одновременно, как отмечает В.С. Тикунов, «геоинформатика — технология, отличная от иных информационных технологий, технологическая основа создания и эксплуатации ГИС. В самом общем виде суть геоинформационных технологий составляют ввод, обработка и вывод пространственных данных» [29, c. 23].