Александр Мартыненко - Проблематика информационного обеспечения геоинформационных систем

Александр Иванович Мартыненко

Проблематика информационного обеспечения геоинформационных систем

Предисловие

Ни одна публикация не нуждается в предисловии, нежели эта, ибо в ней сделана попытка глубже проникнуть в проблематику одного из приоритетных направлений глобального геоинформационного картографирования — информационного обеспечения геоинформационных систем (ГИС). У нас не было такого труда с обстоятельным изложением современного понимания сути информационного обеспечения ГИС и основных проблем его разработки.

Разработка любой автоматизированной системы (АСУ) и ее применение немыслимы без эффективного использования геопространственной информации, содержащейся в электронных картах, аэрокосмических, цифровых ортофотопланах и других источниках сведений о местности, которые интегрируются в ГИС. По этой причине ГИС служит важнейшей функциональной частью современных и перспективных АСУ.

В настоящее время ГИС нередко применяется самостоятельно для решения задач топографического и тематического картографирования, сбора, анализа, обработки, моделирования и отображения геопространственной информации.

Но всегда основным назначением ГИС следует считать подготовку и формирование знаний о Земле, отдельных регионах, местности, то есть решение задач глобального геоинформационного картографирования.

Новым, наиболее мощным средством информационного обеспечения АСУ и ГИС, является Система электронных карт. Для ее описания целесообразно использовать метаданные электронных карт в соответствии с принятым в 1999 году Государственным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 51353-99 «Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание», в разработке которого участвовал автор, известный исследователь в области новых технологий.

Данная публикация послужит весьма важному делу разработки и внедрения ГИС различного назначения. Она будет полезной для студентов и преподавателей учебных заведений, сотрудников научно-исследовательских учреждений, специалистов, которые разрабатывают, совершенствуют и применяют АСУ и ГИС.

Доктор технических наук, профессор А. Мартыненко

Москва, 2 марта 2000 г.

Глава 1

Понятие информационного обеспечения и его место в геоинформационных системах

§ 1. Картографическая информация — основа функционирования геоинформационных систем

Процессы управления всегда связаны с переработкой информации. Комплексное использование технических средств получения, передачи, обработки информации и, в первую очередь, использование быстродействующей электронно-вычислительной техники в условиях создаваемых автоматизированных систем управления (АСУ), важной составной частью которых являются геоинформационные системы (ГИС), способствует развитию и широкому применению информатики, кибернетики, системотехники, математических методов, играющих важную роль в решении теоретических и прикладных проблем управления. На современном этапе научным инструментом совершенствования управленческой работы является системный подход, рассматривающий любую область управления как систему динамичную, вероятностную, сложную, состоящую из функционально и структурно обособленных подсистем, образующих ряд уровней управления для достижения общей конечной цели. Важным преимуществом системного подхода является возможность моделирования информационных процессов с последующей реализацией этих моделей на компьютерной технике, что позволяет углубить анализ изучаемых процессов, а в дальнейшем использовать технические средства для синтеза систем на стадии их проектирования.

Функционирование ГИС в любой АСУ основывается на взаимодействии основных ее подсистем. Наиболее важной составляющей частью ГИС является ее информационное обеспечение (ИО). Под информационным обеспечением ГИС понимается вся совокупность информации о картографических объектах местности, способы ее представления, хранения, преобразования и передачи.

Раскроем подробнее смысл приведенного определения.

Топографическая карта представляет собой некое условное отображение большого количества разнообразных, тесно связанных между собой объектов местности и является сложной многоуровневой системой картографических объектов (на карте), каждое звено которой — система определенного уровня — имеет свою структуру, постоянно расширяется и развивается. Так, в условиях деятельности природных сил и человека любой объект на местности и, следовательно, его отображение на карте (картографический объект) изменяет свое местоположение и свои свойства (характеристики). Под местоположением и характеристикой картографического объекта понимаются данные об отображении конкретного объекта местности на карте. Формализованная информация о картографических объектах, их описание объединяются в картографические данные, которые являются обязательной составной частью любой ГИС.

Автоматизированная система управления, использующая для своего функционирования ГИС, с одной стороны, осуществляет управление на основе данных об объектах местности, а с другой — управляет этими объектами. Однако управление объектами местности в АСУ выполняется посредством управления картографическими объектами в ГИС, а через них и самими объектами на местности. Кибернетический подход допускает рассмотрение процессов управления картографическими объектами, прежде всего, как процессов преобразования информации.

Понятие картографической информации непосредственно связано с пониманием информации вообще. Поэтому рассмотрим суть самой информации.

Информация — понятие весьма широкое, многогранное, емкое по смыслу. Сегодня очень часто с легкостью заменяют обычные слова «сообщение», «данные», «новости», «сведения» на модное — «информация». И это не случайно, так как в основе информации лежат знания (сведения) о реальных объектах и явлениях и взаимосвязи между ними. То есть информация — отражение в человеческом сознании данных об объектах материального мира и определенных форм их взаимосвязи. Известное с античных времен, оно заключает в себе и важное философское понятие.

Суть философского понятия «информация» заключается в том, что она является отраженным разнообразием. Термин «разнообразие» означает нарушенное однообразие, которое восстанавливается при постоянном разнообразии. «Отраженное» надо понимать в том смысле, что нарушение имеет относительный смысл в зависимости от того, кто принимает информацию. Проще говоря, информация — это не столько то, что заключается в книге или топографической карте, а также, что очень важно, то новое, что из них получено.

Следовательно, вопреки распространенному мнению, факты или данные сами по себе ни о чем не говорят — они приобретают значение в сравнении с другими фактами или данными. К примеру, даже если красиво оформленная карта имеет множество картографических объектов, то это еще не вся информация. Какую-то относительно небольшую информацию может дать тот факт, что карта составлена в известной системе координат и системе условных знаков. Карта приобретет информационную суть, когда она будет «прочитана» и из нее получены новые сведения об объектах местности. Таким образом, информация — это что-то новое. Но всякое новое основывается на чем-то старом. Новое без старого не воспринимается так же, как и старое без нового. И это замечание особенно важно в картографии.

В геоинформационных системах наиболее распространенной является информация картографическая. Она представляет собой совокупность различных сведений об объектах местности, которые можно фиксировать, передавать, преобразовывать, хранить и использовать в системах управления. При этом применяются сведения о местоположении объектов и об их физических и других свойствах. В условиях конкретной АСУ совокупность данных образует систему картографической информации, которая обеспечивает взаимосвязь всех функций управления и служит основой принятия решений.

Изучение картографической информации, функционирующей в ГИС, подчиняется общим методам изучения информации и может рассматриваться в трех основных аспектах: прагматическом, семантическом и синтаксическом.

Прагматический аспект рассматривает информацию с точки зрения ее назначения и свойств. Он ориентирован на конкретных пользователей и заключается в следующем.

Во-первых, информация может быть полезной и бесполезной, т. е. ее следует рассматривать с точки зрения практической ценности для конкретной ГИС. В условиях создания информационного обеспечения прагматическое изучение информации позволяет установить необходимую и достаточную для принятия решений информацию по уровням управления, выделить ту, которая необходима для конкретной ГИС с позиций минимизации объемов информации.