РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ В СОЧЕТАНИИ С ГИС-ТЕХНОЛОГИЯМИ И СИСТЕМАМИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
2.1. Определение геоинформационного картографирования и его характерные черты
Общий прогресс в области информационных технологий и их технической базы - компьютерной техники - оказал значительное влияние на классические в методологическом отношении научные направления: географию и картографию.
Собственно исторически соединились в единое целое традиционно используемая с незапамятных времен карта как графический и понятный образ о территории и компьютерные средства обработки, анализа и представление данных об изучаемом объекте с учетом взаимосвязей между его частями и элементами.
В работах А.М. Берлянта, особенно в [8, 9, 11, 12], геоинформационное картографирование определяется как "автоматизированное создание и использование карт на основе ГИС и баз картографических данных и знаний". По существу в геоинформационном картографировании можно чётко выделить два взаимосвязанных направления:
- создание карт новыми технологиями,
- использование карт на основе имеющего опыта и новых технических возможностей.
Схема геоинформационного картографирования обобщена нами на множественность представлений объекта, среди которых особенно выделяем карту (рис.2.1).
Перейдем теперь к описанию составных частей, показанных на этом рисунке.
Под ОБЪЕКТОМ понимается объект географический, расположенный в пространстве (на поверхности) Земли природного либо антропогенного характера.
С позиций геоинформатики [90] ОБЪЕКТ пространственный понимается как геометрическая фигура либо последовательность точек, взаимосвязанных между собой геометрически и содержательно в нуль-, одно-, дву-, трех - либо четырехмерном пространстве. Базовыми геометрическими фигурами являются: точка, ломаная линия, многоугольник, многогранник, пиксел, воксел.
Пространственные объекты можно разделить на дискретные и непрерывные, простые и составные (сложные), записанные с использованием векторных либо растровых данных.
Объект дискретный - это пространственный объект с довольно сжатой, описательной характеристикой; собственно описательная часть - общая для всего объекта (как пример - земельный участок с единым реестрационным номером и стоимостью участка в целом).
Объект непрерывный - это пространственный объект в виде поля точек, в каждой из которой имеется своя атрибутивная составляющая (как пример - цифровая модель рельефа, когда в каждой точке с координатами х,у рельеф имеет свою высоту z), так что описательный атрибут z можно представить функцией
.
Объект простой - это пространственный объект, в котором не содержатся иные пространственные объекты.
Объект сложный (составной) - в отличие от простого объекта содержит в себе другие пространственные объекты.
Пространственный объект, как и образ, может быть представлен векторными либо растровыми данными.
В первом случае имеем дело с точкой, линией, поверхностью и соответственно координатами их элементов.
Во втором случае имеем дело с пикселем, а совокупность пикселей создают растр, который описывает линию, площадь либо поверхность. Для трёхмерного блока элементарной составляющей есть воксел (voxel), как бы пространственный кубик, из которого состоит трехмерный блок - объект или его модель.
База картографических данных - это универсальное собрание сведений о географическом объекте, отображенном на существующих картографических материалах.
Каждая точка в информационном слое имеет описательную часть. В случае реляционной базы данных (этот тип баз данных теперь употребляют наиболее чаще) упорядоченные данные представляются таблицами, так что можно организовать "путешествие" по таблицам для получения нужных сведений об объекте.
Геоинформационное картографирование на современном этапе предполагает диалоговый режим обработки данных с четким (или не вполне четким) распределением функций между человеком и компьютером. Чем больше возможностей человек закладывает в компьютер, тем быстрее происходит обработка данных и получение конечной продукции. Но всегда ли эта продукция будет удовлетворять нашим требованиям, всегда ли компьютер превзойдет человека с его профессиональным опытом, способностями принимать решения в нестандартных ситуациях, когда огромную роль играет его интуиция и творческий подход?
Как известно, разрешение таких противоречий ученые видели в создании баз знаний и систем искусственного интеллекта. Результатами исследований были экспертные системы.
В середине 90-х годов прозвучала очень серьезная критика - экспертные системы, несмотря на свою внешнюю привлекательность, не дали желаемых результатов. Однако, следуя законам диалектики, то, что сегодня не особенно удачно, через определенное время выйдет на новый виток и принесет желаемые результаты.
База знаний - это база данных, с помощью которых можно принимать решения на основе сведений, касающихся некоторой предметной области знаний, и с учетом мнения и опыта экспертов.
База географических знаний - пока единственный источник сведений, который может облегчить работу картографа при геоинформационном картографировании. В нашем представлении (рис.2.1) знания четко структуризированы по направлениям 1,2,....n тематического картографирования. Такая разветвленная на подбазы общая база знаний представляет собою сеть с присутствием взаимосвязей между специальными (тематическими) знаниями. В этом аспекте достаточно перспективным представляется использование нейронных систем.
Новым понятием, которое мы ввели в схему рис.2.1, есть "образ объекта". Полагаем, что этот термин представляет карту как образ пространства, что впервые очень удачно сформулировал проф. А.Берлянт в монографии [12].
Другим подвидом образа объекта есть модель. Если