В конце 6ох годов в США сформировалось
мнение о необходимости использования
ГИС - технологий для обработки и представления
данных Национальных Переписей Населения.
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. Был разработан
специальный формат представления картографических
данных DIME, для которого были определены
прямоугольные координаты перекрестков,
разбивающих улицы всех населенных пунктов
США на отдельные сегменты. 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 197о года, а также большое количество
упрощенных компьютерных карт для маркетинга,
планирования розничной торговли и т.д.
Пользовательский период поздние
198о-настоящее время. Этот период пример
нового отношения к пользователям показали
разработчики и владельцы геоинформационного
программного продукта GRASS для рабочих
станций, созданного американскими военными
специалистами для задач планирования
природопользования и землеустройства.
они открыли GRASS для бесплатного пользования,
включая снятие авторских прав на исходные
тексты программ. В результате, пользователи
и программисты могут создавать собственные
приложения, интегрирую GRASS с другими программными
продуктами. Насыщение рынка программных
средств для ГИС, в особенности, предназначенных
для персональных компьютеров резко увеличило
область применения ГИС-технологий.
Это потребовало существенных
наборов цифровых геоданных, а также необходимости
формирования системы профессиональной
подготовки и обучения специалистов по
ГИС [15].
Современному обществу без
ГИС-технологий не обойтись. Без них невозможно
построение экономики и ведение современного
хозяйства. Тенденции в мире таковы, что
необходима возможность во времени управлять
огромной базой пространственных данных,
а для этого необходимы ГИС. До недавнего
времени эту задачу было сложно решить,
т.к. был малый банк данных, ограничивался
доступ получения пространственных данных
о земле (космоснимки). Но в последние несколько
лет ситуация изменилась в лучшую сторону
и с появлением новых технологий, ГИС поднимаются
на ступень выше. Это позволяет внедрять
ГИС в новые сферы жизнедеятельности общества.
1.3 Основные направления
и использование ГИС в современном обществе
Пространственный объект может быть определен как цифровое представление объекта реальности, иначе
цифровая модель объекта местности, содержащая его координаты и набор
свойств, характеристик, атрибутов, или
сам этот объект. Термин «картографический
объект» встречается и в англоязычной
литературе по цифровой картографии и
ГИС: картографируемый объект местам (Cartographic entitу (real world)), его цифровое представление (Cartographic object (digital
storage)) и обобщающего понятия картографических
объектов (Cartographic feature), которое применимо и к объектам
реальности, и к их цифровым представлениям,
описаниям, моделям.
объект - представление в цифровом
виде всей и части сущности ее характеристиками, геометрией
и связями с другими предметами.
Картографический объект - графический
объект, необходимый для обеспечения определенных
требований представления информации.
Атрибуты картографического объекта обеспечивают
дополнительные указания по воспроизведению[16].
Пространственный объект - как
цифровая модель объекта так и сам объект
«реальности», или «местности». Распространен
синоним термина «пространственный объект»
- географический объект, или «геообъект».
Представление пространственных
объектов реальной действительности основано
на следующих допущениях:
- пространственные данные состоят из цифровых представлений реально существующих дискретных пространственных объектов;
- свойства, показанные на карте, например, озера, здания, контуры должны пониматься как дискретные объекты;
- содержание карты может быть зафиксировано в базе данных путем превращения свойств карты в пространственные объекты;
- многие свойства, которые показаны на карте, на самом деле виртуальны.
Множество цифровых данных
о пространственных объектах образует пространственные данные. Пространственные данные состоят
из двух взаимосвязанных частей: позиционной и непозиционной составляющей
данных, иначе говоря, описания пространственного
положения и тематического содержания
данных. При этом выделяются соответственно
тополого-геометрические и атрибутивные
данные. В самом общем виде в пространственных
данных следует различать и выделять три
составные части: топологическую, геометрическую
и атрибутивную. В настоящее время сформировалось
два различных подхода к определению понятия
«пространственные данные» [4]. В первом
случае под пространственными данными
понимаются цифровые данные об объектах
реальности (местности, территории, акватории
и т.п.), которыми оперируют при создании
геоинформационной системы.[11] Во втором
случае термин «пространственные данные»
понимается в более широком смысле слова,
включая в себя не только данные в первом
значении, но все «пространственно-координированные
данные»[9] Термин «пространственные данные»
имеет несколько синонимов, употребляемых
в обоих значениях. Первый из них - «географические
данные» - может претендовать на роль стандартизованного,
наряду с «пространственными данными».
К менее распространенным относятся «геоданные»,
«геоинформационные данные» и «геопространственные
данные».
Перечень элементарных пространственных
объектов (основные метрические и тополого-геометрические
примитивы), которыми оперируют современные ГИС, выглядит следующим
образом:
точка син. точечный объект;
линия син. линейный объект;
полигон син. полигональный объект,
многоугольник, контурный объект,
область;
поверхность син. Рельеф; Тело;
пиксел син. пиксель, пэл;
ячейка (регулярной сети).
Выбор способа организации
данных в ГИС, и, в первую очередь, модели
данных, т.е. способы цифрового описания
пространственных объектов, значительно
важнее, чем выбор программного продукта,
поскольку напрямую определяет функциональные
возможности создаваемой ГИС и применимость
или иных технологий ввода информации.
от типа модели данных зависит
как пространственная точность представления
графической части информации, так и возможность
получения качественного картографического
материала и организации контроля карт.
Глава 2 Геоинформационные
технологии в мониторинге чрезвычайных
ситуаций
2.1 Направления развития
геоинформационного обеспечения в области
защиты населения и территорий в чрезвычайных
ситуациях
Для решения задач по обеспечению
безопасности населения и территорий
от чрезвычайных ситуаций необходимо
использование информационного обеспечения
поддержки принятия управленческих решений
с помощью специальной географической
информационной системы. В современном
мире опасность возникновения чрезвычайных
ситуаций носит комплексный характер
и для эффективного решения проблем защиты
населения и территорий необходимо использование
современных геоинформационных технологий.
особенно актуальна эта проблема
для крупных населенных пунктов, где большая
часть территории находится в зоне повышенного
риска. Возникает необходимость создания
специального геоинформационного обеспечения,
которое позволит проводить сбор, систематизацию
и анализ информации. На основании имеющихся
данных возможно осуществление моделирования
различных типов и видов аварий, мониторинг
и прогнозирование развития параметров
чрезвычайных ситуаций до опасных и критических
значений.
Интегрированная информация
предоставляет возможность прогнозирования
места, времени и масштаба предполагаемого
негативного воздействий чрезвычайных
ситуаций различного характера. Применение
соответствующего геоинформационного
обеспечения для информационной поддержки
принятия управленческих решений, связанных
с чрезвычайными ситуациями, в настоящее
время ограничено из-за недостаточного
научного обоснования в данной области.
Существующее геоинформационное
обеспечение позволяет получать оперативные,
достоверные и полные данные о потенциально
опасных объектах и системах жизнеобеспечения.
Кроме того, использование прогнозного
модуля позволит отображать характер
и размеры возможной угрозы, используя
пространственный аспект в информации
о чрезвычайных ситуациях и основываясь
на картографическом способе представления
информации.
При разработке специализированного
геоинформационного обеспечения для оперативного
управления в условиях чрезвычайных ситуаций
необходимо решить следующие основные
задачи:
- выполнить анализ существующих видов безопасности жизнедеятельности населения и определить тип чрезвычайных
ситуаций, характерный для населенных
пунктов, а также провести формализацию содержания рассматриваемой предметной области с целью применения в геоинформационном обеспечении;
- разработать технологические схемы создания и оперативного функционирования геоинформационного обеспечения для оперативного принятия управленческих решений и моделирования ситуаций, а также для мониторинга и прогнозирования ЧС;
- обосновать уровень геоинформационного обеспечения и разработать серии электронных карт для использования в различных условиях;
- обосновать виды электронных карт и их содержание, необходимое для решения задач в области обеспечения безопасности;
- разработать информационную модель интегрированной территориальной базы данных о потенциально опасных объектах, системах жизнеобеспечения населения и возможных чрезвычайных ситуациях;
- разработать рациональный пользовательский интерфейс для взаимодействия оперативного дежурного и оперативно-диспетчерской службы с геоинформационным картографическим обеспечением;
- создать базу данных о потенциально опасных объектах и системах жизнеобеспечения населения;
- разработать специализированную ГИС, предназначенную для обеспечения безопасности населения и территорий крупных промышленных центров в условиях ЧС;
- апробировать предложенные технологии геоинформационного обеспечения;
- исследования и разработки в данной области должны базироваться на задачах, решаемых
городскими Управлениями по делам Го и ЧС с применением системного подхода, основных на принципах теории картографии и геоинформатики, основах теории моделирования, мониторинга и прогнозирования ЧС.
Применение геоинформационного
обеспечения позволяет разработать специализированную
ГИС, которая на начальном этапе должна
реализовывать следующие задачи:
- осуществлять поиск объектов по типу, названию, адресу;
- осуществлять поиск улицы по названию, зданий по адресу из адресной базы данных;
- Производить выбор типов возможных аварий;
- осуществлять выбор характера ЧС (техногенный, природный, социально-политический, военный) или группы объектов аварии;
- определять зоны обслуживания центральных тепловых пунктов (ЦТП) по номеру ЦТП и его принадлежности к району, а также определять принадлежность объекта к ЦТП (по адресу или его названия);
- Применять созданную библиотеку условных знаков для разработки типовых рабочих карт обстановки;
- Автоматизировано наносить на электронную карту условный знак в зависимости от типа аварии;
- Производить маршрутизацию транспортировки опасных грузов;
- Производить прогнозирование распространения лесных пожаров;
Созданная для обеспечения
безопасности ГИС должна проводить полный
цикл обработки информационных данных
и выдавать продукцию в форме донесений
по факту ЧС или новых интеграционных
электронных карт.
Учитывая данные обстоятельства,
возникает задача создания проблемно-ориентированного
геоинформационного картографического
обеспечения и ГИС, направленных на повышение
эффективности функционирования органов
управления, снижению риска возникновения
ЧС, оперативному реагированию и смягчению
последствий.
На следующем этапе развития
геоинформационного обеспечения необходимо
планировать расширение сервисных функций
разработанной системы, в том числе в подсистеме
поиска информации, представления информации,
скорости принятия решения в условия ЧС,
создания экспертных систем и банков знаний.
Геоинформационная система,
созданная для обеспечения функциональной
деятельности администраций и структур
МЧС, позволяет решать основные задачи
по отображению территорий с опасными
объектами и оперативно управлять в кризисных
ситуациях. однако появляются новые задачи
и проблемы, которые диктуют необходимость
принимать радикальные меры по усилению
общественной безопасности. Создание
обновленной и усовершенствованной версии
геоинформационного обеспечения позволит
перенести центр тяжести государственной
политики с мероприятий по ликвидации
последствий чрезвычайных ситуаций на
их предупреждение.