Скачать учебники

Тикунов В. С. Геоинформатика. Периодизация развития геоинформатики. 60-70-е годы

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

1.3. Периодизация развития геоинформатики

Что же привело к рождению геоинформатики? Круг причин и предпосылок огромен, но главными были следующие:
• широкое распространение компьютеров и совершенствование средств периферии;
• накопление обширных аэрокосмических, статистических и других материалов;
• потребность упорядочения сведений в базах данных для разнообразных целей;
• обеспечение сохранности и доступности этих материалов для широкого круга пользователей;
• необходимость оперативных принятий решений и др.

Произошло не просто суммирование знаний, технических возможностей и опыта из сфер вычислительной техники, информатики, географии и картографии, а их умножение, что и привело к «взрывообразному» развитию данного направления. Следует заметить, что в течение всей истории геоинформатики, укладывающейся в ничтожно малый отрезок времени в 40-45 лет, были и периоды ускорения, и относительного замедления, и даже некоторого застоя. Сам взгляд на историю существенно зависим от точки зрения (места в клубке идей и технологий, из которого тянется сегодняшняя нить геоинформатики в ее современном и вполне устоявшемся понимании).
Геоинформатика как наука относительно молода, но и она имеет свою историю, которая может быть разделена на четыре нечетко выраженных периода.
I период. В 60-е годы XX в. совершенствовались техника и опыт под единой, пока не оформившейся «крышей». Наиболее ярким примером этого периода было создание в 1963—1971 гг. Канадской ГИС (CGIS) под руководством Р. Томлинсона. Ее методические основания обобщены в его докторской диссертации [P. Tomlinson, 1974], а технологические и прикладные аспекты освещены в десятках, если не сотнях статей, в том числе серии избранных публикаций и другой периодике. Ставшая одним из примеров крупной универсальной региональной ГИС национального уровня, CGIS может считаться классикой, и «ни одна из систем не Хгожет сравниться с Канадской ГИС по числу статей, ссылающихся на нее» [G.Nagy, Sh.Wagle, 1979]. Данная система создавалась для анализа данных инвентаризации земель Канады в области рационализации землепользования. Одним из важнейших результатов ее использования было создание карт масштаба 1:50000, причем применялось самое современное оборудование — специальный экспериментальный сканер. Выполнялось наложение и измерение площадей, ранее не использовавшиеся в геоинформатике. Применялась абсолютная система координат. Позднее была создана база данных на основе тематических слоев, налажен дистанционный доступ к ней, а еще позднее была предпринята попытка приспособить Канадскую ГИС к сетевым технологиям, однако появились более современные системы, с которыми ей было сложно конкурировать. К тому же, как и всякая пионерная разработка, проект оказался весьма дорогостоящим.
Работы шведской школы геоинформатики концентрировались вокруг ГИС земельно-учетной специализации, в частности Шведского земельного банка данных, предназначенного для автоматизации учета земельных участков (землевладений) и недвижимости. Методические основы этих работ хорошо известны отечественному читателю из фундаментальных статей О. Саломонссона [1976] и Т. Германсена [1976] во втором выпуске сборника «Новые идеи в географии» (отв. ред. В. М. Гохман и Ю. В. Медведков) — одной из немногочисленных публикаций по проблематике ГИС, приуроченной к XXIII конгрессу Международного географического союза (МГС) в Москве и оказавшей значительное влияние на адаптацию идей геоинформатики в нашей стране. Основная цель конгресса — упорядочить собранный материал и облегчить доступ к нему, в частности для автоматизированного картографирования. Карты в основном строились в виде грубых алфавитно-цифровых распечаток — изображений, состоящих из букв и цифр, которые благодаря разной плотности создавали примитивный эффект полутоновых изображений (рис. 4).

Рис. 4. Карта оценки природных условий для виноградарства Молдавии, созданная на алфавитно-цифровом печатающем устройстве ЭВМ (доступно при скачивании полной версии книги)

Вторая половина 60-х годов XX в. знаменательна также работами Гарвардской лаборатории машинной графики и пространственного анализа. Созданное здесь программное обеспечение стало классическим в сфере автоматизированного картографирования. Так, первый и наиболее известный пакет SYMAP позволял создавать общегеографические карты на алфавитно-цифровых печатающих устройствах (изображения, подобные приведенному на рис. 4). Позднее, к концу 60-х годов с переходом к работам на графопостроителях, SYMAP трансформировалась в CALFORM. К этому же времени были разработаны программы SYMVU (для трехмерных изображений) и GRID (для работ с растровыми ячейками). Этот набор программ в 70-е годы преобразовался в POLYVRT и далее — в ODYSSEY, как комплексного пакета, базирующегося на векторных данных. Нельзя сказать, что в 60-е годы состоялось становление геоинформатики в России, но положительный результат, несмотря на существенные материальные затраты, был получен.
II период. В начале 70-х годов XX в. ситуация начала меняться. Стало очевидно, что у геоинформатики большое будущее, появились примеры эффективного применения ГИС, но стоимость техники, программного обеспечения и обслуживания были столь высоки, что для многих они просто недоступны. Поэтому первая половина 70-х годов — это период шлифовки и доводки методики в крупных организациях и энтузиазм отчаянных одиночек. Зазвучали также голоса пессимистов: геоинформатика, мол, это «овчинка, которая не стоит выделки», так как ее продукция получается просто «золотой». Это был период некоторого застоя. Однако, справедливости ради, отметим появление в это время нескольких крупных теоретических обобщений и прежде всего — по методике структурирования пространственных данных.
Состояние и история разработок ГИС в Швеции, отражающая срез на середину 70-х годов, представлена специальным монографическим изданием журнала «Картографика» [Comput. cartogr. in Sweden, 1977]. По данным, сообщаемым во вводной статье этого издания О. Вастессоном, к середине 70-х годов в стране шла разработка и эксплуатация 12 информационных систем (ГИС или. информационных систем, расширяемых до их уровня). В предисловии к книге Д. Тейлор анализирует также процесс их развития в Канаде, разделенный на пять стадий (рис. 5), иллюстрирующих «в неакадемических терминах и мерах» степень энтузиазма и надежд разработчиков ГИС: сверхэнтузиазм первых экспериментов, не' подкрепленный реальными возможностями; разочарование от первых неудач; возросшая активность и новые надежды; второй кризис, связанный с трудностями решения некоторых проблем; движение к завершению после их решения.

Рис. 5. Стадии развития ГИС в Канаде [Comput..., 1981. — Р. 4] (доступно при скачивании полной версии книги)

Нужно отметить существенное взаимовлияние двух геоинформационных школ. Анализ ранней канадской и шведской литературы по ГИС показывает, что ГИС «первого поколения» (60-е — начало 70-х годов) значительно отличались от того, что понимается под ними в настоящее время. Они зачастую были ориентированы на чисто утилитарные задачи инвентаризации земельных ресурсов, земельного кадастра и учета в интересах совершенствования системы налогообложения, решаемые путем автоматизации земельно-учетного документооборота в виде банков данных соответствующей специализации. Основная функция ГИС состояла во вводе в машинную среду первичных учетных документов для хранения и регулярного обновления данных, достаточно незамысловатой (на сегодняшний взгляд) обработки, включающей агрегацию данных и генерацию итоговых отчетных статистических табличных документов, вполне аналогичных «Земельным балансам».
Инвентаризационные задачи, но на иной исходной основе — путем массового цифрования карт — решались первоначально и в Канадской ГИС. Однако участие в их разработках научно-исследовательских коллективов, в том числе профессиональных географов (в Швеции — это коллектив Университета Лунда), позволило заложить в их основу некоторые фундаментальные принципы, которые обеспечили их выход в сферы не только узко прагматических, но и более универсальных интересов и областей применения. Первый и главный шаг, который вывел ГИС из круга баз данных общего назначения, заключался во введении в число атрибутов операционных объектов (земельных участков, строений, физических и юридических лиц, ареалов использования земель, бонитировки почв или лесотаксации) признака пространства, в какой бы форме местоуказания (в координатах, в иерархии административной принадлежности, в терминах принадлежности к ячейкам регулярных сетей членения территории) он ни выражался. Достаточно революционным являлось уже указание координат центроидов объектов — прием, активно использовавшийся в Швеции. Напомним, что в начале 60-х годов массовое цифрование карт и их представление в векторном формате было уделом отдельных экспериментов картографических служб оборонных ведомств.
В этот период сформировалось понятие пространственных объектов, описываемых их позиционными и непозиционными атрибутами. Оформились две альтернативные линии представления — Растровые и векторные структуры, включая топологические линейно-узловые представления. Чуть позже была создана технология массового цифрования карт — основного источника данных в Канадской ГИС. Поставлены и решены задачи, образующие ядро геоинформационных технологий: наложение (оверлей) разноименных слоев, генерация буферных зон, полигонов Тиссена и иные операции манипулирования пространственными данными, включая определение принадлежности точки полигону, операции вычислительной геометрии вообще. Найдены эффективные решения других геометрических проблем, алгоритмы аналитических операций и графоаналитических построений.
Функциональная ограниченность ГИС «первого поколения» (например, отсутствие или примитивность средств графической и картографической документации) имела и чисто технические причины: неразвитость периферийных устройств, давно забытый пакетный режим обработки данных (дисплей, применение которого позволило реализовать интерактивное взаимодействие оператора и машины, становится обычным устройством отображения лишь в середине 70-х годов) на крупных и мощных, но безумно (по сегодняшним меркам) дорогих ЭВМ, непереносимость программного обеспечения, критичность вычислительных ресурсов по отношению к объемам данных и времени исполнения задач. Так или иначе, ядро геоинформационных технологий было сформировано до начала 70-х годов, определив облик ГИС первого поколения.
Для 70-х годов характерно достаточно тесное взаимодействие методов и средств геоинформатики с параллельной и ранее независимой линией развития цифровых методов картографирования и автоматизированной картографией. Начало было положено работами Ж. Бертена по печати компьютерных статистических карт на примитивных печатающих устройствах, ранее упоминавшимися экспериментами Лаборатории машинной графики и пространственного анализа Гарвардского университета, успехами в области автоматизированного картографирования государственных топографо-геодезических служб. Считается, что первая автоматизированная картографическая система была создана в Великобритании в Экспериментальной картографической части Королевского колледжа искусств Д.Бикмором в 1964 г. В России сформировалось новое направление — математико-картографическое моделирование [В.Т.Жуков, С.Н.Сербенюк, В.С.Тикунов, 1973, 1980].
Общность технической базы, структурно-функциональное единство или подобие автоматизированных картографических систем и ГИС создали в 70-х годах предпосылки к их будущей интеграции, породив, однако, «картоцентрический» взгляд на геоинформатику, ее сущность и историю [P. A. Burrough, 1986]. Хотя действительно исторически ГИС в современном их понимании развивались в значительной степени на базе информационно-поисковых систем, позднее они включили функции картографических банков данных с параллельным расширением возможностей математико-картографического моделирования и анализа данных. Рассматривая карту как инструмент для географического анализа и выделяя подсистему пользователя [М. Копеспу, К. Rais, 1985], ГИС стали охватывать и область использования карт. Большинство ГИС этого периода включают в свои задачи создание карт или используют картографические материалы как источник исходных данных.
К этому периоду относится быстрый прогресс геоинформационных и автоматизированных картографических технологий в США. Здесь следует сказать о Геологической службе США и Бюро переписей, в частности, в связи с созданием системы, ориентированной на детальную характеристику уличной сети городов и организацию транспортного движения. Создано также несколько компьютерных атласов по материалам переписей.
Большая организационная роль в становлении геоинформатики принадлежит Международному географическому союзу, в том числе ее комиссии по сбору и обработке географических данных под руководством Р. Томлинсона. Среди ее основных инициатив следует назвать инвентаризацию ГИС и программных средств, относящихся к манипулированию пространственными данными, машинной и картографической графике. Эта работа была выполнена в конце 70-х годов, и по ее итогам в 1981 г. опубликован трехтомник «Программное обеспечение обработки пространственных данных» под редакцией Д. Марбла [Computer software, 1981], не имеющий аналогов в мировой литературе по сей день, исключая, может быть, «Справочники по ГИС» [The 1990 GIS Sourcegeoinformatika, 1990; 1991-1992 International GIS..., 1991; 1993 International GIS..., 1992].
Первый том инвентория содержал стандартизованные описания 85 полномасштабных ГИС; несколько сотен описаний иных программ обработки географических данных помещены во втором и третьем томах. Проблематика ГИС постоянно входила в программы конгрессов МГС, включая XXIII Московский (1976), оказавший значительное влияние на развитие советской географии, обратив внимание на важность развертывания исследований в области геоинформатики. В программах Международных картографических конференций Международной картографической ассоциации (МКА) тематика ГИС стала выноситься в отдельные рубрики значительно позже, уже после XI конференции МКА в Варшаве в 1982 г.
Новый взлет наметился в конце 70-х — начале 80-х годов XX в., когда широко распространились дешевые персональные компьютеры. Открылись принципиально новые возможности для массового потребителя. Эйфория проявляется во всем, вплоть до попыток обосновать целесообразность замены и поглощения традиционных наук, имеющих дело с пространственно распределенными данными, одним всеобъемлющим направлением. Картографическая продукция этого времени уже почти не отличается от карт, издаваемых по традиционным технологиям.

< Общая технологическая схема ввода, обработки и вывода данных в ГИС

Содержание книги "Тикунов В. С. Геоинформатика."

Периодизация развития геоинформатики. 80-90-е годы >

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

При копировании информации обязательны прямые ссылки на сайт, а также на авторов книг.
Все книги являются собственностью их авторов и служат исключительно для ознакомления.
© Edu-Knigi.ru, 2011. © Дизайн и программирование от студии "ПСГ".