Printsipi_GIS_A5_Shipulin

1.1.7 Поняття "Структура"

Найважливішим системним поняттям є поняття "структура".

забезпечують його цілісність і тотожність самому собі, тобто

збереження основних властивостей при різних зовнішніх і внутрішніх змінах [3]. Структура – це стійка форма зв'язків між елементами

системи.

Структура виражає тільки те, що залишається стійким, відносно незмінним при різних перетвореннях системи.

Виділення структури об'єкта – є найважливіша складова вивчення об'єкта як системи. Основні кроки виділення структури:

1)виділення множини елементів системи;

2)визначення просторових розташувань елементів простору;

3)виділення зв'язків (відношень) між елементами, які є

інваріантними при певних змінах системи. Будь-яка система має ієрархічну структуру.

1.1.8 Системний ефект

Системний ефект виражений постулатом Аристотеля:

"Ціле – більше суми його частин".

Це означає, що "Властивості предметів і способи дій на вищих рівнях не можуть бути виражені за допомогою підсумовування властивостей і дій їх компонентів, узятих ізольовано. Якщо, проте, відомі ансамбль компонентів і відношення, що існують між ними, то вищі рівні можуть бути виведені з компонентів" [2]. Приклад 1: в навчальному процесі "сума знань не є система знань"; але якщо окремі знання системно організовані і отримані, вони утворюють систему знань. Приклад 2: прибуток після злиття двох компаній перевершує суму прибутків цих компаній до об'єднання.

По відношенню до дій системний ефект позначають терміном Синергія. (від греч. Synergos — що разом діє). Синергія — це комбінована дія двох або більшого числа чинників, що характеризується тим, що їх об'єднана дія істотно перевершує ефект кожного окремо взятого компонента і їх суми.

Завдяки системному ефекту наш світ значно більше, чим проста сукупність ізольованих і автономних елементів. Для пізнання в рівній

20

мірі необхідні не тільки елементи, але і зв'язки між ними.

1.1.9 Системні принципи

При розгляді об'єкта як системи повинні дотримуватися наступні основні системні принципи [3]:

1) принцип цілісності - принципова незвідність властивостей системи до суми

властивостей складових її елементів і невивідність з останніх властивостей цілого;

2) принцип структурності - можливість опису системи через встановлені її

структури, тобто мережі зв'язків і відношень системи; обумовленість поведінки системи не стільки поведінкою її окремих елементів, скільки властивостями її структури;

3) принцип взаємозв'язаності системи і середовища - система формує і проявляє свої властивості в процесі

взаємодії з середовищем, будучи при цьому провідним активним компонентом взаємодії;

4) принцип ієрархічності - кожен компонент системи, у свою чергу, може

розглядатися як система або підсистема, а досліджувана в даному випадку система є одним з компонентів ширшої системи; складні системи містять багато різних ієрархій;

5) принцип множинності опису кожної системи - через принципову складність системи її адекватне

пізнання вимагає побудови множини різних моделей, кожна з яких описує тільки певний аспект системи.

1.1.10 Форми і способи опису систем

Можливі [7, с. 121] наступні форми опису систем:

математична форма,

графічна форма,

текстова форма.

Використовують два способи опису систем:

внутрішній опис систем,

21

зовнішній опис систем.

Внутрішній опис представляє систему через множину елементів і зв'язків.

Графічна форма представляє систему у вигляді графів, зв'язаних таблиць.

Математична форма представляє систему через множину

параметрів Qi, званих змінними стану, і математичними залежностями. У загальному випадку поведінка системи, залежна від часу t, описується системою n диференціальних рівнянь першого порядку:

При зовнішньому описі система приймається за «чорний ящик». Чорним ящиком називається система, внутрішній зміст якої невідомий. Істотними є зовнішні зв'язки системи, які забезпечують взаємодію між системою в цілому і зовнішнім середовищем (рис.1.1.1). Зовнішні зв'язки можна розглядати також як зв'язки між елементами даної системи з елементами інших систем, складових зовнішнього середовища.

Рис. 1.1.1 – Відношення системи і середовища

Відношення з середовищем і іншими системами графічно зображається у вигляді блок-схем і діаграм (рис. 1.1.2).

Опис системи провадиться у термінах Входів і Виходів: Вхід > Чорний ящик > Вихід

При зовнішньому описі систем використовуються системні об'єкти:

Вхід – те, що змінюється при протіканні даного процесу;

Вихід – результат процесу;

Процес – те, що переводить вхід у вихід;

22

1.1.11 Класифікація систем

Істотним аспектом розкриття змісту поняття система є виділення різних типів систем. Системи підрозділяються:

1)за властивостями:

матеріальні (речові);

неорганічної природи (фізичні, геологічні);

живі (біологічні системи, організми, популяції, виды, екосистеми);

соціальні (соціально-економічні структури суспільств);

абстрактні (поняття, гіпотези, теорії, наукові знання, формалізовані);

2)за походженням:

природні;

штучні;

3)за характером переходу до іншого стану:

статичні;

динамічні;

4)за знанням значень змінних:

детерміновані;

імовірнісні (стохастичні);

5)за характером взаємовідношень системи і середовища:

закриті;

відкриті;

6)за складностю:

прості;

складні;

дуже складні.

У керівництві Граді Буча [9, с.13] представлено п'ять ознак складної системи.

1)Складні системи часто є ієрархічними і складаються з взаємозалежних підсистем, які, у свою чергу, також можуть бути розділені на підсистеми, і т. д., аж до найнижчого рівня.

2)Вибір, які компоненти в даній системі вважаються елементарними, відносно довільний і у великій мірі віддається на розсуд дослідника.

3)Внутрішньокомпонентний зв'язок звичайно сильніше, ніж зв'язок між компонентами. Ця обставина дозволяє відділяти "високочастотні" взаємодії усередині компонентів від "низькочастотної" динаміки взаємодії між компонентами.

24

4)Ієрархічні системи зазвичай складаються з небагатьох типів підсистем, по-різному скомбінованих і організованих.

5)Будь-яка працююча складна система є результатом розвитку працюючої простішої системи... Складна система, спроектована "з нуля", ніколи не запрацює. Слід починати з працюючої простої системи.

Приклади класифікації систем наведені в табл. 1.1.1.

Таблиця 1.1.1 Приклади класифікації систем.

1.1.12 Контрольні питання і завдання для самостійної роботи

1)Дайте визначення поняття "Система".

2)Дайте визначення понять "Елементи систем", "Системні зв'язки", "Структура системи".

3)Які основні принципи повинні дотримуватися при розгляді об'єкта як система?

4)Які існують форми і способи опису систем?

5)Які бувають типи систем?

25

Рис.1.2.1– Зростання ГІС/геопросторової індустрії за даними Daratech, Іnc.

Про високий інтерес до цієї технології свідчить велике число конференцій і симпозіумів, які проводяться щороку. Спостерігається зростання числа учасників конференцій. Особливо вражає це зростання на щорічній підсумковій конференції для користувачів програмного забезпечення ESRI (інституту дослідження систем довкілля - світового лідера в області розробки програмного забезпечення ГІС). У 1998 році в цій підсумковій конференції брало участь 8 тис. чоловік з 90 країн світу; у 1999 році – 9; у 2001 р. – 11; у 2002 р. – 12; у 2006 р. -13, у 2008 р. – більше 14 тис. користувачів з 124 країн світу. ГІС вивчають не тільки в університетах, в системах підвищення кваліфікації, але вже і в школах, коледжах.

Геоінформаційні системи впливають на багато аспектів нашого життя. ГІС інтегруються в освіту, бізнес, виробництво і діяльність урядів.

Управління складними територіальними системами, такими як сучасне місто, вимагає не тільки високої кваліфікації адміністрації, але і хорошого інформаційного забезпечення процесу управління. Вироблення обгрунтованих і ефективних рішень можливе тільки на основі відповідної обробки і аналізу величезних об'ємів інформації про складні системи і процеси міста. Це вимагає залучення ефективних засобів, що базуються на комп'ютерних технологіях. Впровадження ГІС в управління містом означає перехід на новий, ефективніший рівень управління.

ГІС в науці допомагає інтегрувати наукові області, ламаючи бар'єри між біологією і геофізикою, між економікою і демографією. Цьому сприяє моделювання процесів у реальному часі, потужний

27

інструментарій просторового аналізу, висока просторова роздільна здатність даних.

Зростаючий інтерес до ГІС ілюструє зростання потреби в просторових даних високої роздільної здатності, що отримуються з космосу. Для задоволення цих зростаючих потреб запущені нові супутники: у 2001 р. супутник Quick-Bird з роздільною здатністю 0,61 м. панхроматичних даних, у 2007 г.- WorldView-1 з роздільною здатністю 0,50 м., у 2008 г - GeoEye-1, у 2009 г - GeoEye-2 з

роздільною здатністю 0,41 м.

У минулі роки зусилля концентрувалися на створенні просторових баз даних, на накопиченні даних. Це у свою чергу привело до необхідності розробки проблеми поширення геопросторових даних і обміну даними на підставі створення інфраструктури геопросторових даних. В урядовому розпорядженні 1994 р. про національну інфраструктуру геопросторових даних Президента США Уїльяма Дж. Клінтона геоінформаційним технологіям надається наступне значення: "Географічна інформація є найважливішою умовою забезпечення економічного розвитку, вдосконалення управління природними ресурсами і охорони довкілля" [10].

Подальший розвиток ГІС обумовлюють висока динаміка життя, зростання населення, урбанізація, зменшення і обмеження природних ресурсів, глобалізація. Двадцять перше століття – період широкого впровадження засобів для інтеграції інформації. В інформаційному суспільстві ГІС стає однією з найважливіших технологій інтеграції і комунікації інформації.

1.2.2 Визначення ГІС

Коли запитали відомого фахівця в області геоінформатики Ненсі Тоста про перспективу ГІС в новому тисячолітті, вона відповіла: "Я думаю, що в найближчих 10 років припинять ставити питання: "Що таке ГІС? ". У цій відповіді закладений глибокий сенс у контексті розвитку цієї області.

Одні фахівці використовують проблемно-орієнтовані підходи й передові нові методології, використовуючи ГІС як засіб в більш ніж 70 дисциплінах. Інші розглядають ГІС як дисципліну або як тему в інформаційних технологіях або комп'ютерних науках. Тому ще можна зустріти визначення типа "ГІС – це програмне забезпечення", або "ГІС

– це електронна карта", або "ГІС – це база даних", які істотно

28

відрізняються від поширеного розуміння цієї області людської діяльності.

При будь-якому погляді в розгляд мають бути включені певні фундаментальні концепції типа системи, картографічні проекції, масштаб, структури просторових даних, введення, зберігання, перетворення і точність даних, метадані, просторовий аналіз, проектування, управління і впровадження ГІС.

Відомими фахівцями в області ГІС опубліковано декілька десятків визначень ГІС, які в сукупності визначають сталі характеристики ГІС. Ось деякі з них.

Michael Н. ДеМерс: "Геоінформаційні системи - це інструменти для обробки просторової інформації, зазвичай явно прив'язаній до деякої частини земній поверхні і використовувані для управління нею. Як і у випадку з географією, термін Географічна інформаційна система (ГІС) тяжко визначуваний. Він представляє інтеграцію багатьох предметних галузей. Тому немає загальноприйнятого визначення ГІС"

[11, с.8].

Michael F. Goodchild: "Існує дві окремі думки відносно питання "Що є ГІС?":

1)ГІС – це реальне застосування, яке включає апаратне забезпечення, дані, програмне забезпечення і людей, необхідне для вирішення проблем (ГІС-застосування);

2)ГІС – це тип програмного забезпечення, програмного забезпечення, що продається розробниками.

Ми фокусуватимемо на першому визначенні" [12].

NCGIA: "Широко поширене визначення ГІС: ГІС – це система апаратних засобів, програмного забезпечення і процедур, сприяюча управлінню, маніпулюванню, аналізу, моделюванню, представленню і відображенню геореференцних даних для вирішення комплексних проблем планування і управління ресурсами" [13].

Ці та ряд інших відомих визначень дозволяють синтезувати визначення, яке відповідає найбільш поширеному розумінню цієї області:

"ГІС - це система, яка:

∙по-перше, є комплекс взаємодіючих п'яти компонентів, що складається з комп'ютерних засобів, програмного забезпечення, географічних даних, регламенту і користувачів;

∙по-друге, виконує функції введення, інтеграції, зберігання, обробки, аналізу, моделювання і візуалізації географічної інформації".

29