Лекція 4
Особливості та базові поняття геопросторовго моделювання
Той, хто негайно хоче бачити результати
своєї праці, повинен йти в чоботарі.
Альберт Ейнштейн
Геоінформаційне моделювання як інтегроване (комплексне) застосування різнорідних даних, об’єктів, методів і технологій ГІС.
Об’єкти ГІМ. Сутність, простір і час – основні категорії об’єктів геоінформаційного моделювання (ГІМ).
Види та методи ГІМ
Геоінформаційне моделювання є відносно молодою галуззю наукових досліджень, яка охоплює широке коло питань створення і використання ГІС, GPS та ДДЗ, пов’язаних з ними математичних методів і алгоритмів, обчислювальних технологій.
За останні роки сфера застосування геоінформаційного моделювання значно розширилась. Зокрема, ГІТ стали одним з основних інструментів при проведенні екологічних досліджень, в оцінці і моніторингу стану природного середовища та ресурсів, у численних інших дослідженнях у різних галузях науки і практики. Можна навести безліч прикладів, у яких потрібно будувати просторові запити і вибірки даних, шукати оптимальне місце розташування об’єктів на місцевості і карті, моделювати переміщення або динаміку поширення того чи іншого процесу (явища), визначати взаємозв’язки та кореляції просторових розподілів.
Геоінформаційне моделювання – інтеграційна теорія, яка на новій методологічній основі об’єднує вже відомі методи проектування, укладання, використання та аналізу геоінформаційних моделей для дослідження об’єктів реального світу за допомогою системи упорядкування і трансформації інформації про ці об’єкти.
Геоінформаційне моделювання (ГІМ) можна визначити як моделювання просторових об’єктів, взаємопов’язаних з атрибутивними даними (базами даних) за допомогою математичних методів і програмних засобів ГІС. На відміну від теоретичних методів моделювання, ГІМ є високотехнологічним процесом (за рахунок взаємодії з об’єктами бази даних) і виступає інструментом, який забезпечує збір, збереження, обробку, доступ, відображення та розповсюдження просторово-координованих даних.
ГІМ є засобом інтелектуальної обробки та відображення просторової інформації для одержання нових знань. Комп’ютерне електронно-графічне моделювання, застосування графічних, графо-математичних та електронно-графічних моделей і ГІТ – основа ГІМ.
Теоретичну основу ГІМ становить уявлення про картографо-кібернетичну систему, що функціонує завдяки картографічним даним і алгоритмам, які описують усі процеси створення й використання карт із залученням цифрової та графічної інформації.
ГІМ полягає в умінні конструювати геоінформаційні моделі та аналізувати їх для вивчення об’єктів реального світу. Його можна розглядати як сучасну ГІТ, яка, на відміну від теоретичних методів моделювання, є технологічним процесом, оскільки взаємодіє з об’єктами бази даних ГІС.
У процесі ГІМ утворюється новий тематичний шар електронної карти, що якісно відрізняється від того, що дослідник бачив раніше. З цієї точки зору, до процедур ГІМ відноситься й тематична обробка даних ДЗЗ, оскільки в результаті тематичної класифікації утворюється новий шар – класифіковане зображення. Однак це найпростіший приклад ГІМ. Класифіковане растрове зображення без накладання на нього хоча б якихось векторних шарів не є ГІМ, це просто перефарбована в умовні кольори картина земної поверхні. А ось коли на підставі класифікації створюється тематична карта – це вже ГІМ (етап image understanding).
Інтерактивне редагування окремих шарів просторової інформації, навіть за матеріалами аерокосмічних зйомок, до ГІМ не відноситься. А ось створення ресурсних карт за матеріалами тематичної обробки даних ДЗЗ – це вже завдання ГІМ. Побудова графіка або діаграми на основі просторових даних – це, по суті, також ГІМ.
Таким чином, процес ГІМ відрізняється від звичайних процедур редагування просторової інформації саме комплексним використанням як просторових, так і атрибутивних даних, і це є основною причиною зростаючої популярності ГІТ.
Моделювання як метод наукового пізнання – це побудова моделі і дії з моделлю [69]. Моделювання в технологічному аспекті може бути розглянуто як форма відображення дійсності [70]. ГІМ дає можливість переносу результатів, отриманих у ході побудови та дослідження моделей, на оригінал і тим самим розв’язує завдання переносу знань [71].
Основу ГІМ як спеціальної технології становлять перетворення, що базуються на теоретико-множинних відношеннях, законах формальної логіки, алгоритмах обробки зображень, технологіях роботи з комп’ютерною графікою, технологіях системи управління базами даних тощо.
Метою ГІМ є або "пояснення того, що є", або "прогнозування того, що буде". Моделювання дозволяє з меншими витратами відтворити процеси взаємодії реального об’єкта і зовнішнього середовища та виявити критерії оптимізації цієї взаємодії. Особливістю ГІМ є опора на просторові відношення [76].
При візуалізації застосовують знакове ГІМ, при якому моделями слугують знакові утворення будь-якого виду: карти; схеми; графіки; креслення; формули; графи; умовні знаки; тайли тощо.
Та́йли (від англ. tiles – плитки) – в цифровій картографії жаргонна назва квадратних растрових зображень рівної величини, якими, як плиткою, буває вимощена поверхня відображення карти.