Классификация и функции ГИС

Классификация ГИС по их функциональности связана с программным обеспечением ГИС. Пока же уместно выделить самые общие функции ГИС, вынесенные в ее определение выше: это получение данных, их ввод в компьютерную (точнее цифровую среду), хранение (в том числе обновление, или актуализация), обработка, вывод (например, в форме карт), распространение и использование данных, включая принятие решений на их основе. Классическая схема функций ГИС, предложенная «патриархом» канадской и мировой геоинформатики Р.Томлинсоном и неоднократно воспроизведенная в отечественных и зарубежных монографиях и учебниках, приведена на рис. 1 Соответственно этим обобщенным функциям выделяются структурные единицы ГИС: ее подсистемы (блоки, модули), включая подсистему ввода и т.д. [3].

Известна также классификация ГИС по уровню управления. Например, в зависимости от уровня органов государственного управления, использующих ресурсы геоинформационной системы, различают ГИС федерального, регионального и специального назначения, причем под последними понимаются системы, используемые дня обслуживания информационных потребностей конкретных отраслей народного хозяйства.

Гис как системы проектируются, создаются и эксплуатируются в комплексе составляющих их компонентов (блоков, подсистем, функциональных модулей), обеспечивающих функциональную полноту, адекватную решаемым задачам, возможность расширения функций и модификации системы.

Реализация ГИС — многоэтапный процесс, включающий исследование предметной области и требований пользователя к системе, ее технико-экономическое обоснование (анализ соотношения «затраты — прибыль»), системное проектирование, детальное проектирование на уровне научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, тестирование и прототипирование, опытную и штатную эксплуатацию.

При рассмотрении объектов информационного (геоинформационного) моделирования в ГИС предполагалась достаточность их описания в терминах пространственных координат. Решение многих задач предусматривает необходимость координирования пространственных объектов во времени. Задание четвертой координаты объекта — времени ЯШ позволяет ввести понятие пространственно-временных данных. Ими оперируют пространственно-временные ГИС.

Резюмируя вышеизложенное, под географической информационной системой будем понимать аппаратно- программный человеко-машинный комплекс,— обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию данных, информации и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и прикладных задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества. Иногда этап сбора данных, осуществляемый методами дистанционного зондирования, глобального позиционирования и другими, сводят к технологии их ввода в ГИС. Наконец,

необходимо отметить второе значение термина «ГИС»как синонима программных средств, программного продукта, программного обеспечения ГИС, реализующего функциональные возможности ГИС в первом (основном) его значении.

Источники пространственных данных для ГИС — основа их информационного обеспечения. Затраты на информационное обеспечение геоинформационных проектов достигают 90 % от их общей стоимости. В литературе постоянно упоминается еще одна достойная внимания цифра — до 70 % всех данных, составляющих информационные ресурсы наций, регионов и ведомств, имеют пространственную привязку или могут быть более или менее легко координированы, получив статус пространственных. Тем не менее информационное обеспечение ГИС остается крайне трудоемким делом. Это связано с тем, что цифровая среда существования ГИС предполагает цифровую форму обрабатываемых ею данных, ^ а основную массу источников составляют аналоговые данные

(«бумажные» карты, статистические табличные отчеты, тексты). При анализе и оценке различных типов источников как основы информационного обеспечения ГИС следует иметь в виду их общие свойства, а именно пространственный охват, масштабы, разрешение, качество, форму существования (аналоговая — цифровая), периодичность поступления, актуальность и обновляемость, условия и стоимость получения, приобретения и перевода в цифровую форму (цифрования), доступность, форматы представления, соответствие стандартам и иные характеристики, которые объединяются обобщающим термином «метаданные» («данные о данных»).

ГИС, как правило, оперируют различными упорядоченными наборами данных. Среди них традиционно различают картографические, статистические, аэрокосмические материалы, которые преобразуются и вводятся в среду ГИС и/или заимствуются из других геоинформационных систем — поэтому именно они будут предметом рассмотрения в данном подразделе. Помимо указанных материалов реже используются данные специально проводимых полевых исследований и съемок, а также литературные (текстовые) источники, что дает нам право охарактеризовать их лишь в самом общем виде. «Тип источника» объединяет генетически однородное множество исходных материалов, каждое из которых сильно различается по комплексу характеристик, что и будет проанализировано ниже. К ним принадлежит, например, такой важный знак — в какой: цифровой (векторной, растровой) или нецифровой (аналоговой) форме получается, хранится и используется тот или иной набор данных, от чего зависят легкость, точность ввода этих данных в цифровую среду ГИС.

Использование географических карт как источников исходных данных для формирования баз данных удобно и эффективно по ряду причин. Во-первых, атрибутивные характеристики, полученные с картографических источников, имеют территориальную привязку во-вторых, в них нет пропусков, «белых пятен» в пределах изображаемого пространства (территории, акватории и др.) и, в-третьих, уже имеется множество технологий перевода этих материалов в цифровую форму. Картографические источники отличаются большим разнообразием — кроме общегеографических и топографических карт насчитываются десятки и даже сотни типов различных тематических карт, один только перечень которых занял бы не одну страницу текста. Детальная характеристика обеспеченности картографическими материалами ^ достаточно стабильна.

В каждом из этих классов могут быть выделены сюжеты, имеющие «экологический уклон», полезные для экологии»[Комплексное..., 1997. - СП]. Действительно легко отметить некоторую условность разграничения карт, когда, например, на комплексных и синтетических экологических картах происходит совмещение или слияние разнородных тематических слоев, относящихся к разным типам. Тем не менее, исходя из классификаций [А.Г.Исаченко, 1992; Л.М.Смирнов, 1994; В.И.Стурман, 1995 ид], выделяют крупные блоки экологических карт ^ биоэкологические, геолого-экологические, географо-экологические, антропоэкологические, социально-экологические, общие экологические [Комплексное...., 1997]. ф В 90-е годы XX в. в России была проделана значительная

работа по преобразованию аналоговой информации общегеогеорафических, топографических и геологических карт в цифровой (векторный) вид. Для выполнения этих работ в Роскартографии были созданы центры геоинформатики (Росгеоинформ, ГосГИСЦентр, СевЗапгеоинформ,

Сибгеоинформ, Уралгеоинформ и Дальгеолинформ) которые, используя технологии, разработанные в НИИ ПМК (Нижний Новгород), выполнили работы по цифрованию карт масштаба 1:1 ООО ООО и 1: 200 ООО. В последующем Росгеоинформ был слит с ГосГИСЦентром, а Дальгеоинформ вошел в состав Хабаровского АГП. Результаты работы центров хранятся и поддерживаются в актуальном состоянии в Фонде цифровой пространственной информации в ГосГИСЦентре.

Созданием цифровых карт практически всех перечисленных выше типов занимаются также соответствующие профильные организации и ведомства. Так, например, геологические карты в цифровом виде создают региональные информационно- компьютерные центры Министерства природных ресурсов РФ. Вся работа по созданию цифровых геологических карт выполняется с использованием нескольких ГИС — Arclnfo, ArcView (ESRI, Inc.), ГИС «ПАРК» (Ланэко), GeoGraph/GeoDraw (ЦГИ ИГ РАН). Созданные на настоящий момент карты хранятся в ГлавНИВЦе МПР. Информация о состоянии работ по созданию цифровых геологических карт доступна в Интернете на сайте государственного банка цифровой геологической информации Министерства.природных.ресурсов.[2].
1.4 Карты и атласы

Следует отметить особую роль серий карт и комплексных атласов, где сведения приводятся в единообразной, систематизированной взаимно согласованной форме: по проекции, масштабу, степени генерализации, современности, достоверности и другим параметрам. Такие наборы карт особенно удобны для создания тематических баз данных. В последние годы более часто стали создаваться не серии карт, а атласы самой различной тематики. Причем заметим, что упорядочение тематических слоев в них может быть самым разнообразным и определяется целевой установкой атласа. Так, например, в учебниках по картографии, а обновление фондов тематических карт до 1990 г., регулярно характеризовалось в выпусках ВИНИТИ РАН «Итоги науки и техники. Картография». В настоящее время эта информация содержится в многочисленных каталогах хранилищ карт, в том числе доступных через Интернет.

Кратко охарактеризуем основные блоки картографических источников. Организация таких блоков может основываться на имеющейся системе классификации карт.

Общегеографические карты. Топографические (масштаб 1: 200 ООО и крупнее), обзорно-топографические (от 1: 200 000 до 1: 1 000000 включительно) и обзорные (мельче 1: 1 000 000) карты содержат разнообразные сведения о рельефе, гидрографии, почвенно-растительном покрове, населенных пунктах, хозяйственных объектах, путях сообщения, линиях коммуникаций, границах. В геоинформатике эти карты служат для двух целей — получения информации о перечисленных объектах местности и пространственной привязки тематических сведений. К этой же группе источников можно отнести фотокарты и космофотокарты. полученные с использованием фотопланов, составленных по результатам аэро- и космической съемки, с нанесенными на них горизонталями И другой картографической нагрузкой, обычной для общегеографических карт. Среди тематических карт выделяют карты природы, населения и др.

Карты природы. Это наиболее разнообразная по тематике группа карт, включающая карты геологического строения и ресурсов недр, геофизические, рельефа земной поверхности и дна океанов, метеорологические, гидрологические и океанографические, почвенные, геоботанические, зоогеографические, медико- географические, ландшафтные и общие физико-географические, охраны природы.

Карты народонаселения. Среди карт народонаселения выделяют следующие основные сюжеты: размещение населения по территории и расселение; этнографическая и антропологическая характеристика народонаселения; демографическая характеристика, социально-экономическая характеристика.

Карты экономики. Данный класс карт наиболее обширен и разнообразен среди карт социально-экономической тематики. Здесь, прежде всего, выделяют карты промышленности. Еще более многочисленны карты сельского хозяйства. Широко используется характеристика природных ресурсов, зачастую с их хозяйственной оценкой и прежде всего земельных фондов, трудовых ресурсов, материально-технической базы сельского хозяйства и др. Отраслевые карты сельскохозяйственного производства подразделяют на карты земледелия и животноводства. Карты лесного хозяйства характеризуют распространение и использование лесных ресурсов. Карты транспорта отображают разнообразные проявления деятельности всех видов транспорта, а также дают их общую комплексную характеристику.

Карты науки, подготовки кадров, обслуживания населения связаны как с картами народонаселения, так и экономики. Поэтому некоторые виды карт иногда характеризуются в двух предыдущих разделах (карты торговли, связи и т.д.), а иногда их выделяют в качестве самостоятельных групп в пределах карт науки, подготовки кадров и обслуживания населения. Однозначной классификации карт в данном случае нет.

Отдельно выделяются политические, административные и исторические карты. Что касается классификации экологических карт, то можно согласиться с тем, что они «... не имеют четких различий по содержанию ни с картами природы, ни с социально-экономическими картами. В каждом из этих классов могут быть выделены сюжеты, имеющие «экологический уклон», полезные для экологии» [Комплексное..., 1997]. Действительно легко отметить некоторую условность разграничения карт, когда, например, на комплексных и синтетических экологических картах происходит совмещение или слияние разнородных тематических слоев, относящихся к разным типам, выделяют крупные блоки экологических карт — биоэкологические, геолого-экологические, географо-экологические, антропо-экологические, социально-экологические, экономико-экологические, общие экологические.

Важным источником цифровой пространственной информации становится Интернет. Следует выделить два направления обеспечения цифровой информацией через Интернет — продажа данных (в основном для навигационных систем) и предоставление данных как ресурса для размещения собственной (обычно рекламной) информации. В первом сегменте в качестве примера можно назвать сайты фирм Ингит, С- Мар, а во втором - e-atlas.ru и nakarte.ru.[12]
1.5 Источники данных для ГИС

Одним из основных источников данных для ГИС являются материалы дистанционного зондирования. Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей космического (пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования типа «Шаттл», автономные спутниковые съемочные системы и т.п.) и авиационного (самолеты, вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты) базирования и составляют значительную часть дистанционных данных (remotely sensed data) как антонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки. К неконтактным (дистанционным) методам съемки помимо аэрокосмических относятся разнообразные методы морского (наводного) и наземного базирования, включая, например, фототеодолитную съемку, сейсмо-, электро-, магниторазведку и иные методы геофизического зондирования недр, гидроакустические съемки рельефа морского дна с помощью гидролокаторов бокового обзора, иные способы, основанные на регистрации собственного или отраженного сигнала волновой природы.

Аэрофотосъемку в нашей стране начали осуществлять с 30- х годов XX в. И к настоящему времени накоплен фонд снимков, полностью покрывающих страну, а для многих районов с многократным перекрытием, что особенно важно при изучении динамики объектов. Материалы аэрофотосъемки используются в основном для топографического картографирования страны, а также широко применяются в геологии, в лесном и сельском хозяйстве.

Виды космических материалов очень разнообразны. Существуют две технологии космических съемок: съемки с использованием фотографических и сканерных систем[14].

Дистанционно зондирование осуществляется специальными приборами — датчиками. Датчики могут быть пассивными и активными, причем пассивные датчики улавливают отраженное или испускаемое естественное излучение, а активные способны сами излучать необходимый сигнал и фиксировать его отражение от объекта. К пассивным датчикам относятся оптические и сканирующие устройства, действующие в диапазоне отраженного солнечного излучения, включая ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны. К активным датчикам относятся радарные устройства, сканирующие лазеры, микроволновые радиометры и др. В настоящее время в области разработки оперативных космических электронных систем дистанционного зондирования наметилась тенденция к комбинированному использованию различных многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением, включая всепогодное оборудование. Наряду с этим по-прежнему используются неоперативные космические системы с панхроматическим фотооборудованием и многоспектральными фотокамерами, обеспечивающими высокое разрешение и геометрическую точность [14].

Результаты дистанционных измерений, осуществляемых с помощью бортовой информационно-измерительной аппаратуры аэрокосмической системы, представляют собой регистрацию в аналоговой или цифровой форме характеристик электромагнитного излучения, отраженного от участков земной (водной) поверхности или собственного излучения этих участков.

Для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) используются ультрафиолетовый, видимый или световой диапазон, ближний или фотографический, инфракрасный, тепловой инфракрасный и микроволновый диапазоны волн электромагнитного излучения.

В условиях облачности, покрывающей 70 — 80% поверхности

Земли, зондирование в микроволновом диапазоне позволяет регистрировать излучение сквозь облака, при этом в миллиметровом и сантиметровом диапазонах еще необходимо учитывать влияние атмосферы, а в дециметровом диапазоне в этом нет необходимости-

При высоком качестве изображения фотографические съемки выполняются не систематически; лишь в отдельных случаях возможно получение повторных снимков на одну и ту же территорию. Из-за эпизодичности съемок и трудностей, связанных с облачностью, регулярное покрытие территории таким видом съемки не обеспечивается. Поэтому приходится обращаться к других типов — телевизионным и сканерным снимкам со спутников двойного назначения и ресурсных спутников. Эти снимки бывают сверхвысокого разрешения разрешения от 0,5 до 5 м (QuickBird-2, США и др.), высокого разрешения: от 5 (SPOT) до 30-40 м (Landsat ТМ, Ресурс-0 и др.); среднего разрешения: 150-200 м(Ресурс-0, Метеор-Природа) и малого разрешения: 1 км (NOAA, США) и более.

На сканерных снимках хорошего качества, особенно на цветных синтезированных, в целом выделяются те же объекты, что и на фотографических снимках, но при этом обеспечивается регулярная повторяемость съемки и удобство автоматизированного ввода в базы данных, поскольку они поступают в цифровом виде

К обзорным телевизионным и сканерным снимкам с метеорологических и ресурсных спутников относятся снимки, получаемые сканерами среднего и малого разрешения.

Снимки в невидимом диапазоне спектра электромагнитных волн распространены менее широко, среди них тепловые инфракрасные и снимки в радиодиапазоне (микроволновом и ультракоротковолновом). В последние годы все большее значение придается гиперспектральной съемке.

Характеризуя различные стороны дистанционного зондирования, следовало бы сказать и о масштабах, проекциях, периодичности, орбитах, покрытии и других параметрах космических систем, что излишне для учебника по геоинформатике.

В последние годы стали широко использоваться уже упоминавшиеся глобальные системы позиционирования, дающие возможность получать координаты с точностью от нескольких метров до нескольких миллиметров, что в сочетании с портативными персональными ЭВМ и карманными персональными компьютерами со специализированным программным обеспечением обработки данных позволяет использовать их для полевых съемок в условиях необходимости их сверхоперативного выполнения (например, при ликвидации

последствий стихийных бедствий и техногенных катастрофах)

Теперь обратимся к статистическим материалам, имеющим цифровую форму и удобным для непосредственного использования в ГИС, среди которых особо выделим государственную статистику. Основное ее предназначение -дать представление об изменениях в хозяйстве, составе населения, уровне его жизни, развитии культуры, наличии материальных резервов и их использовании, соотношении а развитии различных отраслей хозяйства и др. Для получения государственной статистики на территории страны обычно используется единая методика ее сбора.

Для упорядочения всей совокупности данных государственной службой определены группы показателей по отраслям статистики. В качестве таких групп в нашей стране использовались отрасли статистики: промышленности; природных ресурсов и окружающей среды; технического прогресса; сельского 1С хозяйства и заготовок; капитального строительства; транспорта и связи; торговли; труда и заработной платы; населения, здравоохранения и социального обеспечения; народного образования, науки и культуры; бюджетов населения; жилищно- коммунального хозяйства и бытового обслуживания населения; материально-технического снабжения и переписей; финансов.

Каждая из отраслей характеризуется набором показателей. В качестве примера обратимся к статистике сельского хозяйства и заготовок. Так, статистика земледелия включает показатели, связанные с рациональным использованием и охраной земельных угодий, их мелиорацией и химизацией, подготовкой и проведением сельскохозяйственных работ, производством и распределением продукции земледелия, выявлением неиспользованных ресурсов производства, эффективностью и качеством работ в этой области сельского хозяйства. Широко используются показатели валового сбора сельскохозяйственных культур и их урожайности. Обширна статистика животноводства, кормов и заготовок сельскохозяйственных продуктов. Важна группа показателей основных фондов и производственных мощностей в сельском хозяйстве, а также в механизации и электрификации сельскохозяйственного производства. [13]

Статистика труда в сельском хозяйстве включает данные о численности, составе и движении рабочей силы; об использовании фонда рабочего времени, организации труда; об определении уровня и изучении динамики производительности труда, выявлении резервов повышения производительности труда; об анализе уровня и динамике заработной платы работников сельского хозяйства. Статистика себестоимости производства сельскохозяйственной продукции характеризует деятельность предприятий. Элементы производственных затрат составляют: оплата труда с начислениями, амортизация основных средств производства, затраты на текущий ремонт машин и зданий, расход семян, кормов, удобрений, ядохимикатов и др. В пределах других сфер (вне государственной статистики) сбор статистических данных в широком масштабе и регулярно не осуществляется. Широки возможности использования стационарных измерительно- наблюдательных сетей для получения, прежде всего, гидрологических и метеорологических данных, регулярный сбор и обработка которых имеет определенную историю. Так, метеорологические наблюдения включают синоптические характеристики у поверхности земли, показатели термобарического поля в свободной атмосфере (средние месячные значения давления, геопотенциала и температуры воздуха для уровня моря и основных изобарических поверхностей); данные актинометрических наблюдений (суммарная и отраженная радиация, радиационный баланс и т.д.); характеристики ветра в свободной атмосфере; нормы и аномалии средней месячной температуры воздуха; нормы месячных сумм осадков; месячные суммы осадков в процентах от нормы и еще многие другие показатели, исчисляемые несколькими десятками.

Гидрологические материалы содержат сведения о прошлом, настоящем и для некоторых элементов будущем состоянии рек, озер и водохранилищ. Данные собираются сетью из около 2000 опорных гидрометеорологических станций. Распространены и телеметрические станции, способные вести наблюдения и передавать данные в специальные центры без участия человека. Налажен автоматический сбор и хранение всего спектра данных — от срочных наблюдений до сводок за многолетние периоды — во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидрометеорологической информации — Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД) в Обнинске (Калужская обл.), в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) в Санкт- Петербурге. Для этих целей собираются сведения по всем водомерным и гидрометеорологическим постам, которые до 90-х годов публиковались в виде отдельных изданий.

В массив гидрологических наблюдений входят данные: о средних, высших и низших уровнях воды; о средних месячных расходах воды; о максимальных расходах воды и слоях стока за половодье и паводки; о ледовых явлениях на реках с устойчивым и неустойчивым ледоставом; о гранулометрическом составе взвешенных, влекомых и донных наносов; о средних месячных и декадных температурах воды по бассейнам; о дождевом паводковом стоке; о расходах взвешенных наносов и мутности воды, а также ряд других данных.[13]

Многообразны работы, проводимые для нужд океанологии. Сбор осуществляется в глобальном масштабе с использованием судов погоды, научно-исследовательских судов, плавмаяков, океано-графических буйковых станций и др. Состав наблюдаемых данных включает следующие гидрометеорологические характеристики: температуру и соленость воды в приземном слое океана (моря) и щ стандартных горизонтах (до глубины 500 м); направление, высот и период ветровых волн и зыби; скорость и направление течений ] поверхностном слое и на некоторых горизонтах; скорость и правление ветра на установленной высоте; температуру воздуха; температуру точки росы; атмосферное давление; общую солнечную радиацию и др. В настоящее время

собираемые данные группируются в Центре океанографических данных ВНИИГМИ-М1 где они обрабатываются, контролируются и накапливаются носителях информации, в частности на микрофильмах и магнитных лентах.

При проведении тех или иных исследований, например на стационарах, собираются сведения о характеристиках ландшафтов ил» при учете населения птиц, где применяются интересные методики сбора данных, но, как правило, они не координируются в государственном и тем более в глобальном масштабах. Зачастую об следования проводятся отдельными экспедициями и используются для частных научно-исследовательских работ.

Велико информационное значение справочных изданий по отдельным типам географических объектов. Кроме вышеупомянутых справочников Гидрометслужбы, Госкомстата и др., хорошим примером может быть 40-томный Каталог ледников СССР, аккумулировавший в себе разнообразные гляциологические данные, в последующем обобщенные в Атласе снежно-ледовых ресурсов мира.

Отличительная особенность текстовых материалов — отчетов экспедиций, статей, книг — состоит в том, что, имея большой фактический материал, они не всегда представлены в специально классифицированном виде и не обеспечивают точную пространственную локализацию данных. Это позволяет разделить их по: годности для информационного обеспечения географических исследований. Во-первых, это книги и статьи обычного типа, содержащие разнообразные сведения, рассредоточенные как в региональном, так и в тематическом плане. Упорядоченному

использованию подобного типа данных помогает их библиографическая каталогизация, в частности региональные каталоги географических библиотек. Определенной тематической и региональной систематизации лавины вновь поступающих текстовых материалов способствует их прохождение через Реферативный журнал, издаваемый ВИНИТИ РАН, рубрики которого нацелены именно на системное информационное обеспечение исследований. [13]

Вторую группу составляют обобщающие тематические монографии по отдельным компонентам природы и хозяйства для крупных регионов (например, «Рельеф Земли», «Почвы мира» и др.) или комплексные географические работы (например, «Физико-географическое районирование СССР»). Близки к ним имеющие предметную и региональную направленность обобщающие глобальные и региональные географические работы, начиная от материков, океанов, крупных регионов мира (такие, как многотомное издание «География океанов», «Сохранение биоразнообразия» (2002) и др.) и заканчивая отдельными физико-географическими или экономико-географическими и политико-административными единицами «Малые реки Волжского бассейна» (под ред. Н. И. Алексеевского), «Геоэкология Прикаспия» (под ред. Н.С.Касимова) и др. В заключение необходимо отметить, что в ГИС редко используется только один вид данных. Чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию

ГИС «Черное море»

В большинстве случаев ГИС создаются на основе обширных банков и баз данных цифровой информации, куда кроме картографических материалов включаются данные многолетних непосредственных наблюдений, статистические сведения, данные дистанционного зондирования. Примером может служить ГИС "Черное море", созданная на основе международного сотрудничества стран Черноморского бассейна. Этот бассейн с разнообразной морской жизнью, обильными рыбными ресурсами, теплыми песчаными пляжами и неповторимыми по красоте прибрежными пейзажами, привлекающими туристов, в последние десятилетия испытывает катастрофическое ухудшение экологической обстановки из-за возрастающей антропогенной нагрузки на все компоненты окружающей среды, что ведет к резкому сокращению рыбных ресурсов, снижению рекреационного потенциала, к деградации ценнейших прибрежных водно-болотных угодий.

Для централизованного принятия срочных мер по спасению Черного моря страны региона обратились за поддержкой в Глобальный фонд сохранения окружающей среды, основанный в 1991 году Всемирным банком в соответствии с Программой ООН по окружающей среде. В результате была сформирована и начала осуществляться трехлетняя Программа по спасению Черного моря - BSEP (Black Sea Environmental Programme), нацеленная на решение трех главных задач: 1) создание и укрепление региональных механизмов воздействия на экосистему Черного моря; 2) разработка и проведение политики и программы помощи, контроля и спасения окружающей среды; 3) привлечение инвестиций в экологические программ.

Координационная группа Программы, в состав которой вошли эксперты из каждой черноморской страны, уделила особое внимание формированию геоинформационной системы по природным ресурсам и состоянию среды Черноморского бассейна. Создание такой ГИС реализовано в МГУ на кафедре картографии и геоинформатики. Работа предусматривала сбор, обработку и увязку всех картографических материалов и результатов экспедиционных наблюдений, поступивших от стран-участниц, создание специализированного программного обеспечения для ввода и редактирования цифровых данных, составление электронных карт, моделирование и проведение исследований, связанных с формированием ресурсно-экологической ГИС "Черное море".

ГИС реализует две функции: моделирование и информирование об объекте. Она поддерживает научно- исследовательские работы в пределах акватории и прилегающей части Черноморского бассейна, обеспечивает распространение информации всем заинтересованным пользователям и принятие решений по природоохранным и защитным мерам, направленным на спасение уникальной экогеосистемы.

В разработке ГИС "Черное море" и насыщении ее баз данных участвовали 11 научно-исследовательских институтов из стран Черноморского бассейна и более 50 экспертов. Основной информационной единицей в ГИС "Черное море" является карта, сопровождаемая легендой, текстовым описанием и дополнительной информацией, относящейся к картографируемым объектам. При этом сама карта рассматривается как набор слоев и при выводе на экран они накладываются один на другой. Каждому слою приписываются следующие атрибуты: название слоя, соответствующее

представленным объектам; признак видимости; признак активности. [10]

Обычно карта имеет один (иногда больше) тематический слой и слой географической основы. Всего ГИС "Черное море" содержит около 2000 карт, сгруппированных в семь тематических разделов (блоков). Иерархию разделов тематических электронных карт следующая:

1) география - общая информация о природе Черноморского региона;

2) геология - тектоника, геологическое строение, геоморфологическое районирование, эволюция берегов;

3) метеорология - типичные климатические и погодные условия;

4) физическая океанография - поля солености, плотности и температуры вод для каждого месяца и сезона года по 20 стандартным горизонтам;

5)химическая океанография - распределение кислорода, сульфидов, нитратов, фосфатов для 11 стандартных горизонтов, а также содержание тяжелых металлов, нефтепродуктов и других загрязняющих веществ;

6) биология - карты водно-болотных угодий Причерноморья, заповедников, зон обитания экзотических видов флоры и фауны, а также серия карт, показывающих биологическую продуктивность Черного моря, распределение фитопланктона, зоопланктона и макро зообентоса;

7) рыбные ресурсы - серии карт зон обитания коммерческих видов рыб, районов их нереста и зимовки.

Внутри каждого из семи разделов содержатся наборы аналитических и синтетических карт, организованных в иерархические древовидные структуры. Навигатор ГИС позволяет перемещаться по иерархии вперед или назад вдоль любой из ветвей, для просмотра содержания разделов, подразделов или отдельных карт. Пользователь имеет возможность выбрать любую карту в разделе или подразделе, открыть ее для просмотра и получить информацию о представленных на ней объектах. Например, войдя в раздел "Метеорология", можно вначале запросить "температуру воды", месяц "январь", затем "глубину 100 м" и в результате откроется карта "Температура воды в январе на глубине 100 м".

Модули, входящие в ГИС "Черное море", позволяют выполнять следующие виды анализа:

-визуальное сопоставление двух карт путем их совмещения (оверлей);

-численный корреляционный анализ карт, включая расчет коэффициента корреляции или построение корреляционной карты для двух анализируемых показателей (включая выбор размеров скользящего окна в процентах от площади карты);

-запуск анимации (с прямым и обратным ходом времени и заданной скоростью) для анализа изменений динамических показателей (климатических, гидрофизических, гидрохимических) и интерполяция данных на любую заданную дату;

-активизация информационной подсистемы по рекам бассейна Черного моря, которая содержит осредненные по годам гидрологические характеристики для всех рек, показанных на карте.

При работе с любой картой можно выполнять ее масштабирование, определять координаты любой точки, на которую указывает курсор, сдвигать изображение, выводить легенду, просматривать текст описания карты, вызывать дополнительную информацию, привязанную к тому или иному объекту на карте. Меняя размеры окон, оператор может автоматически размещать на экране одновременно несколько карт либо выводить их на печать [11]
2. КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ АНОМАЛИЙ

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: