Сторінка
1

Задачі і методи аналізу забруднень в ГІС

Вступ

Сучасні геоінформаційні системи (ГІС) являють собою новий тип інтегрованих інформаційних систем, що оперують координатно-прив'язаною інформацією і, у силу цього, мають визначену специфіку в організації й обробці даних, але включають методи обробки даних багатьох раніше існували автоматизованих систем.

Хоча розробка ГІС почалася більш 30 років тому як чисто географічних інформаційних систем, якісно новий зміст вони одержали лише за останні 8-10 років. Це зв'язано з тим, що вони перестають бути чисто географічними. Загальна тенденція їхнього розвитку полягає в тому, що географічна інформація служить лише основою для рішення великого числа прикладних задач, зв'язаних з керуванням територіально розподіленими об'єктами, землекористуванням, навігацією, с/г. виробництвом, екологічним моніторингом територій, прокладкою різноманітних магістралей і т.п. Зокрема, великі роботи проводяться по створенню ГІС міського господарства, ГІС екологічного моніторингу. Усе ширше починають застосовувати ГІС-технології в бізнесі, причому власне картографічна інформація в цих ГІС є допоміжної і служить лише для координатній прив'язці тих додаткових зведень про об'єкт керування, відображення й аналіз яких є головними функціями даної ГІС.

Але чим ширше стає область застосувань ГІС, тим сильніше відчувається "однобокість" існуючих ГІС. Хоча в даний час на ринку є велике число програмних пакетів ГІС, але майже усі вони є симбіозом чисто картографічних систем із графічними засобами і методами моделювання САПР. З вітчизняних ГІС можна назвати систему пакетів GeoDraw, GeoGraph, що доповнюється системою Геоконструктор. З закордонних систем найбільш відомими є ArcCAD, ArcViev, AtlasGIS, WinGIS, SICAD/open, Maplnfo, Arclnfo і ін. Маючи досить розвиті засоби уніфікації, перетворення і збереження вхідної інформації, графічного моделювання і візуалізації, усі вони характеризуються явно недостатніми засобами аналізу наявної інформації і підтримки прийняття рішень. Таким чином, для ефективного використання ГІС-технологій у перерахованих вище нових практичних додатках інтелектуальність сучасних ГІС явно недостатня. Фактично вони здатні лише в зручній і наочній формі відображати закладену в них координатно-прив'язану інформацію і виконувати розрахунки деяких кількісних характеристик відображуваних об'єктів, чого явно недостатньо для підтримки прийняття управлінських рішень. Тому метою даного реферату є типізація нових задач ГІС-технологій і обговорення можливих методів їхнього рішення, зв'язаних з їхнім застосуванням в інформаційно-керуючих системах і спрямованих на подальший розвиток аналітичних можливостей ГІС і методів підтримки прийняття рішень.

Відповідно до розмаїтості конкретного призначення геоінформаційних керуючих систем різноманітні і розв'язувані ними задачі. Тому провести їхню класифікацію на змістовному рівні навряд чи можливо. Однак, абстрагуючи від конкретного змісту задач у даних предметних областях, можна спробувати класифікувати розв'язувані задачі, використовуючи деякі формальні ознаки, зв'язані з цілями і процедурами обробки вихідної інформації в ході їхнього рішення. Така класифікація може істотно допомогти у виборі найбільш адекватній розв'язуваній задачі методів аналізу й інструментальних засобів підтримки рішення. Для цього досить ідентифікувати реальну задачу в конкретній предметній області з одним з типів по пропонованій класифікації, а далі вибрати з задач, що рекомендуються для даного типу, методи й інструментальні засоби її рішення і формалізувати задачу з урахуванням обраних методів і інструментальних засобів.

1. Побудова картографічних геоінформаційних полів. Ці задачі можна віднести до класичних задач картографії, якщо інформаційною ознакою є рельєф місцевості. Традиційний метод їхнього рішення складається в побудові ізоліній, що відповідають деяким фіксованим значенням даної інформаційної ознаки. Прикладом може служити відображення висоти місцевості на географічних картах. Для наочності відображення зони між сусідніми ізолініями виділяються кольором. (Так, на фізичних географічних картах низовини відображаються різними відтінками зеленого кольору, а височини - коричневого.) Якщо відображувана ознака є не кількісним, а дуальним ("є - ні"), те ситуація тільки спрощується є лише одна ізолінія, що відповідає границі розподілу даної ознаки.

Дані задачі є традиційними для ГІС і підтримуються багатьма інструментальними засобами ГІС.

2. Визначення геометричних центрів виділених зон. Ці задачі можуть і відноситися як до зон (полям) розподілу якісних (дуальних) інформаційних ознак, так і кількісних. У першому випадку задача зводиться до відомої геометричної задачі перебування "центра ваги" плоских фігур. В другому випадку її також можна інтерпретувати як геометричну задачу. Для цього геоінформаційне поле розподілу даної кількісної ознаки варто представити у виді об'ємної тривимірної фігури з плоскою основою, де поточне значення даної ознаки z, що залежить від географічних координат (х, у), представляє висоту цієї фігури в даній крапці. Тоді задачу перебування геометричного центра полючи кількісної ознаки можна інтерпретувати як геометричну задачу перебування проекції центра ваги даної об'ємної фігури на площину підстави. Оскільки така об'ємна фігура має в загальному випадку неправильну форму, те найпростіше вирішувати цю задачу чисельними методами з використанням відомих у теоретичній механіці методів рівноваги сил і їхніх моментів.

3. Визначення областей перетинання полів розподілу інформаційних ознак. Для дуальних ознак ця задача зважується простим накладенням полів розподілу різних ознак один на одного. Обчислення площі області перетинання, що вийшла, особливої складності не представляє.

Складніше обстоїть справа з полями розподілу кількісних ознак. У цьому випадку необхідно за даними ознакам увести порівнянні безрозмірні шкали (простіше всього - у виді відносних значень стосовно максимально можливого значення даної ознаки). Тоді можна, як і в попередньому випадку, інтерпретувати полючи розподілу ознак у виді неправильних об'ємних фігур із плоскою основою і характеризувати зону перетинання цих фігур її обсягом і площами зони перетинання по кожній ізолінії. Головною проблемою тут є введення єдиних безрозмірних шкал для всіх інформаційних ознак, що зіставляються, тому що визначення таких шкал тією чи іншою мірою суб'єктивно (наприклад, яке значення інформаційної ознаки приймати в якості максимально можливого - те максимальне значення, що представлено в даній вибірці даних, фізично гранично можливе значення, а в останньому випадку - як його визначати). [1-3]