Валерий Гохман, DATA+
Наш мир меняется буквально на глазах. И происходит это во многом благодаря развитию ИТ-технологий, проникновению информации во все сферы нашей жизни. Одним из направлений информатики является геоинформатика, учитывающая пространственную (географическую) компоненту при описании окружающих нас объектов и явлений. Такой подход наиболее универсален, поскольку большая часть информации в той или иной мере касается или имеет прямое отношение к Географии – системе наук, объединенных тесной взаимосвязью между изучаемыми ими объектами и общностью конечной задачи, заключающейся в комплексном исследовании природы, населения и хозяйства и в установлении характера взаимодействия между человеческим обществом и географической средой. Технология Географических информационных систем (ГИС), как научное и прикладное направление, помогает реализовать эту задачу на современном уровне на благо всего нашего общества.
География – это неотъемлемая, естественная часть нашей повседневной жизни. Это часть нашего ближайшего окружения, нашей страны, нашей планеты. Это часть вещей, с которыми мы ежедневно контактируем: погода, дорожное движение, качество наших вод и земли, магазины, государственные и коммерческие организации, экономика и многое другое. Мы часто этого не замечаем, поскольку география везде!
Географический подход помогает людям принимать более обоснованные решения во многих сферах деятельности. Географические данные можно собрать, организовать (структурировать) и интегрировать в бизнес процессы любой организации. Географическая информационная система – это не вещь в себе. Ее используют для создания новых полезных информационных продуктов, помогающих сэкономить ресурсы и деньги за счет увеличения производительности и эффективности работы с геоданными.
География важна в любой деятельности, в любой прикладной области. Поэтому ГИС все шире используются многими тысячами организаций во всем мире. Ежегодный оборот рынка ГИС, в который вовлечен и государственный, и частный секторы экономики, научные и образовательные учреждения, составляет миллиарды долларов.
Мир без геотехнологий
Представьте себе наше общество без Гео-технологий. Очевидно, человечество в своем развитии отступило бы на несколько шагов назад.
Что было бы, если бы не было GPS и других систем позиционирования. Многие люди получают реальные выгоды от возможности быстро определить точное местоположение. Вспомним современную навигацию, когда с помощью GPS и цифровой карты можно свободно ориентироваться в незнакомом городе или стране, отследить перемещение автомобилей, поездов, судов и авиалайнеров. Раньше для этого приходилось полностью полагаться на бумажную карту, компас и изучать звездное небо.
Что было бы, если бы не появились цифровые камеры? Без «цифры» фотосники, аэро-и космические изображения не пользовались бы столь большим успехом, резко сузилась бы сфера их применения. И технология СУБД не получила бы возможность хранить изображения. Сейчас является обычной практикой хранить в базах данных векторные данные вместе с растровыми данными дистанционного зондирования, что позволяет работать с актуальными данными, быстро учитывать происходящие изменения.
Что было бы, если бы не существовала технология ГИС, но существовали бы GPS, были ли бы мы более информированы? Может быть, в этом случае GPS были только предметом роскоши для немногих избранных. А базы данных содержали бы информацию, в том числе данные о земельных участках и объектах инфраструктуры, которую нельзя было бы представить в виде столь популярных теперь цифровых карт. С другой стороны, что было бы, если бы ГИС существовали, а методы дистанционного зондирования (в геопространственном смысле) – нет? Тогда не было бы и базовых изображений, часто используемых, например, в виде подложки, и в популярных сейчас картографических веб-сервисах отсутствовал бы столь привлекательный режим вывода гибридных отображений.
Очевидно, что человечество потеряет часть своей истории, научного и культурного наследия, если не переведет накопленные информационные архивы, в том числе картографические, из бумажного в цифровой вид.
Компьютеры и другие подобные устройства, в том числе мобильные (органайзеры, IPod и т.д.), все шире проникают в массы. Вместе с другими информационными технологиями они являются передовым рубежом развития человечества, способствуют повышению качества нашей жизни, востребованы нашим обществом. И даже далекие от этой сферы люди с удовольствием пользуются предоставляемыми им возможностями и услугами, невольно становясь менее консервативными.
Как найти рыбу в океане без GPS, цифровых навигационных карт и эхолотов? Пришлось бы, как это делалось раньше, курсировать практически наугад и скрещивать пальцы, полагаясь на удачу. Столь же нерационально осуществлять пространственный поиск и анализ практически вслепую, не используя мощные возможности ГИС. Без них мы по-прежнему использовали бы только бумажные карты, лелея мечту о чем-то подобном методам цифровой картографии.
Это лишь частные примеры того, что могло бы быть, если бы не появились геотехнологии. Впрочем, само по себе точное местоположение – это не единственное предоставляемое ими преимущество. Все виды человеческой деятельности получают от геотехнологий огромное преимущество. Записи заносятся быстрее, ими легче обмениваться, их удобнее хранить и быстро отображать на экранах компьютеров в любом месте страны и мира. Вклад этих технологий не только в том, как мы собираем и используем пространственную информацию, но и в том, как мы теперь можем обмениваться ею и сохранять все накапливаемое знание. И одно из ключевых мест в этом процессе занимают ГИС.
Про ГИС
ГИС – это набор компьютерного оборудования, географических данных и программного обеспечения для сбора, обработки, хранения, моделирования, анализа и отображения всех видов пространственно привязанной информации.
ГИС – это среда, которая связывает географическую информацию (где что находится) с описательной (что собой это представляет). В отличие от обычных бумажных карт (даже отсканированных), на которых «что вы видите, то и получите», ГИС предоставляет в ваше распоряжение множество слоев разнообразной общегеографической и тематической информации.
Взглянув на бумажную карты, вы увидите привычное представление городов и дорог, гор и рек, административных и прочих границ. Города представлены точками и кружками, дороги – черными линиями, горные пики треугольничками, а озера – голубыми областями.
Работать с ГИС-картой столь же просто. Вы также можете увидеть на ней точки, представляющие такие объекты, как города, линии, представляющие протяженные объекты (например, дороги), и небольшие замкнутые области, соответствующие площадным объектам, таким как озера.
При это вся исходная информация – где расположены точки, какова длина дорог или площадь озера – хранится в отдельных слоях в цифровом виде на компьютере. И все эти географические данные рассортированы по слоям, причем каждый слой представляет свой тип объектов (тему). Одна из таких тем может содержать все дороги на определенной территории, другая – озера, а третья – все города и другие населенные пункты на той же территории.
И эти темы можно накладывать друг на друга и получить комплексную информацию по данной территории. В любой момент можно включить или отключить отображение любого из слоев, поменять их очередность в зависимости от решаемых задач и вопросов, на которые ищутся ответы. Вы также всегда можете контролировать объем и полноту отображаемой на карте информации, проводить комплексный пространственный анализ и моделирование имеющихся данных.
Три Вида ГИС
Чаще всего ГИС ассоциируются с картами. Но карта – это лишь один из возможных путей работы с геоданными и один из видов продуктов, которые можно создавать в ГИС. Это важно учитывать, потому что это значит, что ГИС может предоставить в ваше распоряжение значительно больший спектр возможностей решения задач, чем простые картографические программы или простое добавление данных к онлайновым инструментам картографирования (создание так называемых «mash-up» средств).
ГИС можно рассматривать в трех Видах:
Вид базы данных: ГИС является уникальным типом базы данных о нашем мире – географической базы данных. Это «Информационная система для географии». В основе ГИС лежит структурированная БД, описывающая мир в географических терминах, с точки зрения пространственного расположения его объектов и явлений.
Вид карты: ГИС – это набор интеллектуальных карт и других графических видов, которые показывают объекты и их взаимоотношения на земной поверхности. Карты можно сформировать и использовать как «окно в базу данных» для поддержки запросов, анализа и редактирования информации. Эти действия называются геовизуализацией.
Вид модели: ГИС – это набор инструментов для преобразования информации. Они позволяют формировать новые географические наборы данных из уже существующих, применяя к ним специальные аналитические функции – инструменты геообработки. Другими словами, путем объединения данных и применения некоторых правил вы можете создать модель, помогающую найти ответы на поставленные вопросы.
Вместе эти три Вида являются важнейшими составляющими интеллектуальной ГИС и используются в разных вариантах и на разных уровнях во всех приложениях ГИС.
Интеллектуальные ГИС
Исторически сложилось так, что люди накапливают свой опыт и выражают свое личное и коллективное знание в виде общих форм абстракций, таких как текст, иероглифы, язык, математические термины, музыка и другие виды искусства, чертежи и карты. Все они из поколения в поколение используются для фиксации и распространения нашей культуры и достижений нашей цивилизации.
В наш информационно-компьютерный век мы стали сохранять и накапливать практически все собираемые сведения (данные) и обмениваться ими по сетям Всемирной паутины. Эти наборы знаний быстро стали предоставляться в цифровой форме. А появление ГИС способствовало лучшему пониманию, представлению и управлению многими аспектами нашей планеты, как системы, их комплексному анализу и отображению.
География традиционно является одной из основных структур и языком для представления ключевых концепций о нашем мире и обмена знанием о нем. ГИС предоставляют механизм для сбора и предоставления географического знания в виде пяти базовых элементов: карты и глобусы, географические наборы данных, модели рабочих процессов, модели данных и метаданные.
Эти пять элементов вместе с мощным аналитическим программным инструментарием образуют строительные блоки для сборки интеллектуальных геоинформационных систем. Такие ГИС позволяют сохранять географическое знание, представленное в цифровом виде. Эти элементы являются фундаментом для решения разнообразных задач с помощью ГИС, таких как повышение эффективности, поддержка принятия обоснованных действий и решений, планирование, анализ ресурсов, разнообразные оценки, взаимодействие и обмен информацией.
Интеллектуальные ГИС позволяют накапливать знание и обмениваться им в виде наборов геоданных, карт, моделей со всеми пользователями и профессионалами, занимающимися поддержкой стандартизированных рабочих процессов и разработкой развитых моделей географических процессов. Такие ГИС позволяют создавать хранилища знаний, управлять ими и публиковать их для коллективного использования.
Программные продукты семейства ArcGIS и база геоданных созданы для всесторонней поддержки этого основанного на общем знании подхода. Они позволяют создавать, использовать, управлять и обмениваться всеми элементами географического знания.
Технологические тренды развития ГИС
В своем развитии ГИС опираются на достижения информационных и компьютерных технологий, их развитие идет по пути дальнейшего расширения средств картографии и графических представлений, обработки, анализа и моделирования данных, взаимодействия с другими системами и платформами.
Компания ESRI постоянно развивает многие направления программных разработок, ведущих к расширению функциональности своего ПО в русле общих тенденций эволюции ГИС-технологий и геоинформатики в целом. К ним можно отнести следующие направления:
- Картография – совершенствование настольных ГИС приложений за счет добавления новых средств создания и оформления картографических продуктов, инструментов анализа и редактирования геоданных
- Серверные ГИС – развитие мощной серверной платформы для предоставления современных геоинформационных сервисов через широкий спектр клиентских приложений и клиентских платформ
- Мобильные ГИС – расширение использования базовых мобильных технологий и устройств, их поддержки при работе с мобильными ГИС приложениями
- GeoWeb – расширенные возможности доступа к информации, средствам ее обработки и отображения все большему числу пользователей в любое время и в любом месте через среду Интернет
- Управление геоданными – расширение функциональности базы геоданных и возможностей работы с пространственными данными.
Компания ESRI вовлечена в процесс работы с географической информацией с момента образования в 1969 году, как частной консультационной фирмы, специализирующейся на проектах в сфере землепользования. В 1980-х годах ESRI сосредоточила свои усилия на разработке и применении программного обеспечения ГИС и стала крупнейшей на этом рынке организацией, полностью занятой исследованиями в области ГИС и продвижением этой технологии в разные сферы человеческой деятельности.
ESRI и ГИС выросли от решения сравнительно простых задач на основе простых строительных элементов (графических примитивов) – точек, линий и полигонов – до решения сложных задач с использованием развитых моделей данных. ESRI продолжает развивать концептуальные основы и свою платформу ГИС для обслуживания потребностей своих многочисленных пользователей и всего общества.
Конференция 2007
Компания ESRI идет в авангарде развития теории ГИС и ее практического воплощения в новых продуктах, методах исследования, инструментарии. В этом мы и все ее участники в очередной раз убедились на 27-й Всемирной конференции пользователей ESRI, прошедшей в Сан-Диего, Калифорния, в июне 2007 г. На ней присутствовало более 14 тысяч человек из 113 стран мира, в том числе более 50 из России и наших соседей из стран бывшего СССР. Причем в этом году почти треть участников были «новичками», впервые приобщившимися к этому грандиозному в мире ГИС событию, что говорит о растущей популярности и привлекательности этой технологии. Кстати, следующая конференция пройдет 4-8 августа 2008 г. также во Дворце конгрессов и конференций это гостеприимного города с его комфортной, практически неизменной в течение всего года погодой (см. www.esri.com/events/uc).
Как всегда, программа конференции была насыщенной и разнообразной, а непосредственно перед ней был проведен ряд учебных и образовательных семинаров, прошли Конференция пользователей в сфере образования, ГИС-саммит для специалистов в области геодезии и инженерно-коммунального хозяйства. Помимо пленарных заседаний, программа включала более 700 сессий, технических семинаров и встреч тематических групп, разделенных по 42-м направлениям. В выставочном павильоне 300 организаций представляли свои разработки в самых разных сферах применения ГИС, а красочные стенды и экспозиции Галереи карт с материалами по выполненным с помощью ГИС проектам занимали несколько залов.
ЮБИЛЕЙ: 25 лет ArcInfo 15 лет ArcView
Конференцию проходила под девизом «Географический подход», подчеркивающем важность использования географической науки, поддерживаемой ГИС, в качестве инфраструктуры для лучшего понимания нашего мира и применения географического знания для решения глобальных проблем и повседневных задач, стоящих перед обществом.
Ее открыл президент ESRI Джек Данджермонд. Он поприветствовал всех собравшихся в огромном зале и отметил, что основная цель конференции заключается в общении, обмене опытом, идеями, информацией, достижениями и подходами к реализации задуманного. «Эта неделя целиком посвящена ГИС, географии и обмену накопленным знанием», – подчеркнул Данджермонд. Затем в своем выступлении, сопровождавшемся показом красочных слайдов и живых демонстраций на трех огромных экранах, он рассказал о своем видении роли ГИС и всех тех, кто ее применяет для решения таких проблем, как рост численности населения Земли, глобальное потепление климата, социальные конфликты, дефицит ресурсов, сокращение биоразнообразия, вопросы безопасности и др. Демонстрировались многочисленные примеров того, как ГИС помогают научным исследованиям, бизнесу, правительственным организациям. Типичные примеры использования ГИС были условно разделены на три группы: настольные целевые проекты с элементами анализа/моделирования/картографирования, выполняемые индивидуально или небольшими коллективами; многопользовательская работа с распределенными базами данных, фиксированными приложениями и транзакциями в рамках рабочих групп; федеративные (системы уровня предприятия) для интеграции, информационного обмена, поддержки взаимодействия в пределах и между разными организациями. Он показал, как Web предоставляет широкие возможности внедрения ГИС путем выполнения совместных вычислений, интегрированных сервисов (mashups), коллективно создаваемых и обновляемых массивов данных по разной тематике, совместной работы с распределенными базами данных. Web используется как платформа для публикации накопленного знания и построения профессиональных систем, обмена информацией, опытом и разработками, создания mashups между ГИС серверами, интеграции базовых карт с ГИС данными, публикации общих и специализированных ГИС-сервисов, их встраивания в стандартные вьюеры, для интеграции пространственно привязанного Web контента. Помимо развития собственно ПО ГИС этому способствуют достижения в скорости обработки и передачи данных, средствах их хранения, новые возможности Мобильных ГИС, Web сервисов и т.д. В докладе Данджермонда и выступлениях сотрудников ESRI были также затронуты вопросы деятельности компании по совершенствованию поддержки пользователей, освещены недавние, текущие и перспективные разработки ее программного ГИС обеспечения, новые публикации издательства ESRI Press и другие темы.
На пленарном заседании в первый день конференции также выступила профессор Варанги Матаи из Кении, нобелевский лауреат мира, основатель и лидер природоохранного движения Зеленый пояс (Green Belt Movement). Данджермонд представил ее как «самую интересную личность», с которыми он когда-либо встречался. Сама госпожа Матаи и ее зажигательный доклад, завершившийся программным призывом «сажать деревья, которые должны быть нашими солдатами», вызвали большой интерес всех присутствовавших в зале. Ежегодно сторонниками этого движения высаживаются миллионы деревьев, а его специалисты широко используют возможности ГИС, что и было продемонстрировано в ходе доклада.
В следующие дни конференции проходили многочисленные технические семинары, ее участники представляли доклады о своих работах и делились опытом с коллегами, работали выставки. В Демо-театре специалисты ESRI демонстрировали возможности программных продуктов ArcGIS и отвечали на вопросы пользователей. Ряд ведущих сотрудников ESRI, таких как Скотт Морхаус (родоначальник ARC/INFO) и Клинт Браун (директор по программным продуктам), поделились своими глубокими знаниями и мыслями о концепциях ГИС, истории и эволюции методов моделирования географической информации, современной и будущей роли ГИС в цифровой картографии и ее значении в интеграции ИТ-систем.
Как известно, в конце прошлого года появилась очень успешная версия ArcGIS 9.2. После этого регулярно, примерно раз в квартал, ESRI выпускает ее обновления (сервис-паки). И, в отличие от прошлых лет, в этих обновления не просто учитываются замечания и выявленные недочеты, они добавляют новую функциональность и даже новые продукты, такие как приложение Survey Analyst.
В начале следующего года появится очередная версия ArcGIS 9.3. Она представит дальнейшее развитие ГИС-технологии на платформе ESRI, в том числе в части создания Интернет-порталов и Веб-каталогов, а также более развитые средства геовизуализации, картографии, моделирования, 3D анализа и анимации, редактирования кадастровой фабрики, Web-картографирования, геостатистического моделирования, обработки изображений, межплатформенного взаимодействия, работы с САПР, и многие другие. Более подробно мы расскажем о ней в ближайшем будущем.
В этом номере ArcReview мы постарались охватить некоторые, хотя, к сожалению, ввиду ограниченного объема нашего издания, далеко не все области применения ГИС, в том числе и нетрадиционные, и даже экзотические, но, надеемся, интересные для Вас.
