Существуют две другие геоинформационные концепции интеграции наук о Земле:

•геоиконика, обобщающая теорию геоизображений (термин введен А. М. Берлянтом еще в 1985 г.);

•геоматика, означающая тесное соединение наук о Земле с математикой и информатикой; термин широко используется в зарубежных странах вместо геоинформатики.

Обеспечивая развитие наук о Земле, геоинформатика прогрессирует и сама, развивает и совершенствует методы анализа географической информации — геоинформационные методы географических исследований, широко используя разные типы геоизображений и технологий.

1.3. Общее представление о ГИС

Термин географическая информационная система является дословным переводом с английского "Geographic(al) information system". Различные определения ГИС, подборка которых дана в [Берлянт, 1996; Геоинформатика. Толковый.., 1999; Геоинформатика, 2005], отражают историю эволюции ГИС как синтеза методов и средств, первоначально развивавшихся в системах автоматизированного проектирования, автоматизированного картографирования, цифровой обработки данных дистанционного зондирования и управления базами данных.

Следует подчеркнуть два определяющих момента: а) географические информационные системы прежде всего имеют дело с гео-

вимой, координированной, масштабированной и генерализованной в пространстве и времени; б) используют законы информатики, которая в свою очередь есть система знаний, относящихся к производству, переработке, хранению и распространению всех видов информации в обществе, природе и технических устройствах.

Изучение конкретного пространства — привилегия не только ГИС. Изначально изучение пространственных форм объектов реального мира относится к основным задачам математики. Космическое и земное пространство исследуется также физическими науками. Изучение пространственных представлений действительности входит в задачи математико-картографического моделирования. Специфика геоинформационного изучения пространства состоит в использовании геоинформационных моделей действительности и в их разработке в комплексе с методами других наук. Но изучение только пространственного расположения — сильное сужение задачи, важен учет существа явлений, их пространственного состояния, структуры, взаимосвязей и функционирования.

Термин ГИС употребляется и в другом значении — он обозначает программное средство ГИС, программный продукт, ГИС-пакет, обеспечивающий функционирование ГИС как системы (ГИС ArcView, ГИС Idrisi). На нынешнем уровне развития роль ГИС не ограничивается сбором, обработкой, хранением и передачей информации. Для наук о Земле ГИС стала одним из основных инструментов моделирования природных, хозяйственных, социальных процессов и ситуаций, прослеживания их связей, взаимодействий, прогнозирования развития в пространстве и времени и отображения их в соответствующих слоях БД на языке электронных карт, получения новой качественной и количественной информации, а главное — средством обеспечения (поддержки) принятия решений управленческого характера и представления выводов.

1.4. Основные этапы развития ГИС

Начальный этап становления автоматизации обработки пространственной информации относится к 50-60-м гг. прошлого века и определяется рядом факторов: развитие компьютерных технологий, совершенствование графических аппаратных средств, теории пространственных процессов в экономической и социальной

географии, осознание экологических проблем. До начала 80-х гг. решающее влияние на развитие ГИС оказывала Гарвардская лаборатория машинной графики и пространственного анализа.

Первоначально ГИС предназначались для решения достаточно узких задач, в первую очередь инвентаризации земельных или экономических ресурсов, обработки статистической информации. Первые ГИС появились в Швеции в середине 60-х гг. Эти ГИС существенно отличались от современных. Пространственный аспект данных в них был ограниченным, они работали в основном с земельно-учетной документацией.

Впериод 1963-1971 гг. велась разработка Канадской ГИС (CGIS), которая до сих пор остается одной из крупнейших. Это региональная ГИС национального уровня, созданная для анализа данных инвентаризации земель Канады в целях рационализации землепользования в крупных сельских районах страны, получения статистических оценок создания карт систематизации земель по различным признакам, в том числе пригодности для разного использования (масштаб исследований 1:50 ООО). Ее становление внесло существенный вклад в развитие концептуальных и технических аспектов ГИС. В ней впервые данные инвентаризации формировались на основе цифрования карт с помощью специально созданного экспериментального сканера.

В70-х гг. стали формироваться первые фундаментальные принципы ГИС: сформулированы понятия пространственного объекта и его описания позиционными и атрибутивными характеристиками, разработаны технологии цифрования карт как основного источника информации в ГИС, операции манипулирования пространственными данными, в основе которых лежали алгоритмы вычислительной геометрии. Для этого периода характерно проявление взаимодействия методов и средств ГИС и автоматизированного картографирования. Особенно быстрым был прогресс геоинформа-

ционных и картографических технологий в США, проявившийся

вдеятельности Геологической службы США и Бюро переписей.

Вконце 70-х гг. под эгидой Международного географического союза выполнена инвентаризация прикладных ГИС и программных средств, обеспечивающих работу с пространственными данными, средств компьютерной графики и картографии. В 1981 г. эта работа завершилась выпуском под редакцией Д. Марбла уникального трехтомника «Программное обеспечение обработки пространственных данных»

[Marble, 1981]. Новый прорыв в развитии геоинформатики относится к началу 80-х гг. XX в. и связан с появлением персональных компьютеров. Первые геоинформационные системы строились на основе систем автоматизированного проектирования и картографирования, называемых CAD/CAM или AM/FM системами.

До 1980 г. из-за высоких цен на аппаратуру интерес к ГИС-техно- логиям в России проявляли лишь крупные государственные научные

ипроизводственные организации. Затем затраты на применение ЭВМ существенно снижались, примерно на порядок за каждые шесть лет. Основной причиной прогресса в ГИС-технологиях с начала 90-х гг., несомненно, явилось развитие и широкое распространение элект- ронно-вычислительной техники, и именно персональных компьютеров (ПК). Особенно сказались повышение быстродействия ПК, значительное увеличение оперативной и дисковой памяти, новых запоминающих устройств, повышение качества графических устройств ввода

ивывода картографической и аэрокосмической информации. И конечно — доступность программных средств ГИС мирового уровня, допускающих многовариантное их использование.

Крупные фирмы-производители программных ГИС-продуктов, такие как ESRI Inc., ERDAS, Intergraph Corp., предоставили свои пакеты бесплатно или с большими скидками целому ряду научных

иобразовательных организаций, что способствовало скорейшему освоению и использованию ГИС-технологий, позволило быстрее увидеть и оценить перспективы. Правда, это явление существенно затормозило процесс создания отечественных ГИС-продуктов, в теоретических разработках и в программном обеспечении отдельных модулей которых были уже достигнуты значительные результаты на начальных стадиях работ по автоматизации.

Потребность в использовании и создании ГИС, анализе количественных и качественных показателей пространственно привязанных объектов и явлений возникает в настоящее время у представителей различных областей деятельности и профессиональных знаний — науки, техники, образования, управления, маркетинга и многих др. Отсюда все возрастающий интерес к ГИС и геоинформационным методам. С другой стороны, каждая из наук, имеющих дело с пространственно распределенной информацией, предоставляет целый ряд методов, которые в совокупности своей способствуют созданию и функционированию ГИС.