ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ В БАЗАХ ДАННЫХ ГИС

Географические данные могут иметь разное представление - изображения, тексты, координаты, сложные объекты. Набор необходимой географической информации, совокупность данных в ГИС и их отображение определяются тематикой решаемых задач и составляемых карт, источниками пространственно определенной информации, используемыми техническими и программными средствами перевода данных в цифровую форму, их хранения и картографической визуализации. Пространственные данные - вторая базовая составляющая проблемно-ориентированной ГИС. Рассмотрим принципы формирования информационного обеспечения ГИС разработки структуры и содержания ее базы данных.

2.1. Типы и источники пространственных данных

Пространственные данные, необходимые для создания информационного обеспечения ГИС, можно подразделить на две группы - первичные и вторичные.

Первичные данные — это данные, которые измерены непосредственно, например, путем выборочного обследования в полевьи

условиях или путем дистанционного зондирования. При этом «плотность» обследования определяет так называемое разрешение данных. Например, если пространственная выборка осуществляется через 1 км, останутся незафиксированными изменения, размер которых меньше 1 км, в то же время выборка должна отражать характеристики, свойственные всем точкам территории, которую она представляет. Разрешение данных, получаемых путем дистанционного зондирования, определяется автоматически и зависит от технических характеристик съемки.

К стандартным методам выборочного обследования относятся случайные, систематические (ключевые) и расслоенные (районированные) выборки.

При случайной выборке могут быть с одинаковой вероятностью выбраны любые точки или любые моменты времени, а при систематической выборке придерживаются определенных правил (например, через 1 км), которые, однако, не должны оказывать влияния на результат анализа. При расслоенной выборке эксперт заранее исходит из того, что имеющаяся совокупность состоит из различных подмножеств, и проводит выборку по каждому из них, чтобы добиться адекватного отражения всех параметров. Например, если известно, что на части территории рельеф более расчлененный, она обследуется с большей плотностью и это позволяет дать более точное представление о характере рельефа. Если необходима репрезентативная выборка всей совокупности, то выборки по каждому подмножеству включаются в нее с соответствующими весами.

Вторичные данные получают из уже имеющихся карт, таблиц или других баз данных.

Карты поставляют основную территориально-привязанную информацию для БД ГИС. Как и карты, различают данные:

•о природных ресурсах и окружающей среде;

•экономические и социально-экономические.

Данные о природных ресурсах и окружающей среде следует подразделить на топографические и тематические.

Источником топографических данных служат топографические, обзорно-топографические и обзорные карты. При создании БД ГИС регионального уровня эти карты чаще всего используют для построения координатной основы БД и выбора проекции, пространственной привязки тематических данных и в качестве

источника данных о рельефе, гидрографии, населенных пунктах, дорогах, административных и других границах объектов. Данные этого типа имеются и в цифровой форме, например, Роскартографией созданы цифровые карты 1:1 ООО ООО и 1:200 ООО масштабов для всей территории России и выборочно — более крупных масштабов. Широко известна цифровая карта-основа мира масштаба 1: 1 ООО ООО

DCW (Digital Chart of the World), созданная корпорацией ESRI в формате ГИС-пакета Arclnfo и распространяемая на CD-ROM вместе с картографическим браузером (программой картографической визуализации).

К этому же типу следует отнести данные крупномасштабных топографических съемок, а также данные географической привязки (возникновению последних способствовало развитие ГИС). Это географические материалы, представленные в виде базовых карт территориальных единиц и атласов, а также цифровые материалы: файлы границ, данные многоцелевого кадастра, координатные данные, получаемые системами спутникового позиционирования.

Большую часть тематических данных получают по тематическим картам, большое разнообразие которых классифицировано в учебниках по картографии.

Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) — важнейший источник информации о состоянии и изменении природной среды для создания тематических слоев в БД, а также обновления (актуализации) топографических данных. ГИС-технологии способствуют эффективному совместному использованию картографических источников и снимков. Дешифрирование снимков позволяет создать множество типов тематических карт и слоев БД ГИС, например, растительности, почвенного покрова, сельскохозяйственных культур, использования земель (подробно эти вопросы рассматриваются в главе 8). По аэро- и космическим снимкам слои БД часто создают интерактивно, сочетая визуальное дешифрирование нужных объектов с цифрованием (обводкой) их контуров мышкой на экране монитора.

Другими источниками тематических данных служат, например, метео- и экологические наблюдения, мониторинг, лабораторные исследования и т. п.

Данные о природных ресурсах относительно стабильны и не нуждаются в частом обновлении в БД; пространственное разрешение может быть не очень большим.

относятся данные о взаимодействии природы и общества, населении, деятельности населения, а также о пространстве и/или структурах, используемых для осуществления этой деятельности. Данные могут быть обобщены по временным интервалам или по социально-эконо- мическим показателям.

Источниками социально-экономических данных служат в основном государственная статистика и административная отчетность (надежные данные, но, как правило, они конфиденциальны, доступ к ним ограничен) и тематические карты. Ведомственная информация может поставляться в цифровой форме на коммерческой основе, однако она часто имеет особый географический охват или специфическое обобщение.

Социально-экономические данные малопригодны для баз данных ГИС, если отсутствует достоверная информация об их пространственном размещении. Пространственная привязка информации позволяет обобщать данные по географическому принцииу, например, переходить от данных по отдельным городам к данным о регионе. Социально-экономические данные быстро меняются и устаревают.

Особенно велика роль в создании информационного обеспечения

серий карт и комплексных атласов. Их преимущество заключается в систематизации и единообразии представления пространственной информации, согласованности по математической основе и проекции, по тематике и времени. Не случайно комплексные атласы иногда называют «бумажными ГИС».

Обширные и детальные данные могут быть получены в результате полевых исследований территорий, ключевых участков, которые являются основой оценочных и прогнозных исследований, а также расчета интегральных показателей оценки экологического состояния природной среды. Однако традиционно подавляющее число таких данных находится на бумажных носителях, в текстовой форме, что влечет за собой целый ряд неудобств в последующей работе с ними. В то же время с появлением новых технических средств сбора информации, таких как приемники спутникового позиционирования, цифровые фотокамеры, стали возможными ГИС-технологии полевых исследований — технологии реального времени. Использование данных полевых исследований неизбежно ставит вопрос о способах их представления и хранения.

Широкие возможности для получения данных открывает Интернет. Как отмечает А. М. Берлянт (1997), сформировалось особое геоинформационное гиперпространство — среда, в которой функционируют цифровая геоинформация и геоизображения всевозможных видов и назначения. Известными и широко используемыми источниками цифровой координатно привязанной информации являются уже упоминавшаяся DCW и поисковая система Google Earth (электронный глобус). В Интернет распространяются электронные карты и атласы (туристические, тематические карты и атласы, созданные для презентаций), отсканированные печатные карты и снимки, космические снимки, мультимедийные изображения, динамические карты, например, синоптические. Эти источники пространственных данных отвечают конкретным целям, среди которых — поиск справочной информации, профессиональные или образовательные интересы. Проблема использования этих данных в ГИС состоит в том, что зачастую их качество занижено или неизвестно.

Общие свойства данных как основы информационного обеспечения представляют так называемые метаданные (данные о данных) [ГОСТ, 1999]. Файлы метаданных должны создаваться одновременно с разработкой БД и включать информацию: о пространственном охвате, проекции, масштабе, географической основе и базовой карте, точности, о времени создания или версиях наборов данных и др. Наличие метаданных позволяет пользователю получить представление о достоверности информации.

Снимки и карты могут довводиться в ГИС по мере надобности. При ограниченности технических ресурсов данные могут храниться как в цифровом, так и не цифровом виде (традиционные карты, снимки). Общее представление об информационной обеспеченности территории должна давать информационно-поисковая система, которую целесообразно включить в структуру ГИС.

Анализ общего состава данных (геокодированной информации) необходимого для создания функционирующей ГИС, показывает, что для его определения необходимо ответить на ряд вопросов:

•имеется ли возможность сбора, хранения и обновления географической информации;

•каковы ожидаемые объемы данных, и каковы их форматы;

•какой объем данных необходимо преобразовать в цифровую форму, сколько времени это займет и сколько будет стоить;