Системные основы геоинформационного моделирования территорий

УДК 528.926:004 В.С. Грузинов МИИГАиК, Москва

СИСТЕМНЫЕ ОСНОВЫ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ

V.S. Gruzinov

Moscow State University of Geodesy and Cartography, Moscow SYSTEM CONCEPT OF TERRITORIES GIS MODELING

Моделирование - эффективное средство исследования территории, позволяющее проводить анализ состояния и развития территории при минимальном объёме дорогостоящих полевых работ.

В настоящее время особую актуальность представляют исследования по моделированию территории на основе информационных технологий с применением ЭВМ. Это обусловлено значительным увеличением вычислительных ресурсов и вытекающей из этого возможностью построения детальной и вместе с тем всеобъемлющей модели территории.

Территория представляет собой сложное образование. Возможно выделить отдельные компоненты и взаимосвязи между ними, возможно представить их как единую целостность. Следовательно, некоторые свойства территории можно изучать, рассматривая её как единую систему. На всякой территории можно выделить отдельные разномасштабные структуры. Значит пространственная организация территории иерархична. Представляется возможным смоделировать многоуровенную структуру территории с выделением существенных надсистемных и подсистемных уровней.

Ооздавая модель объектов территории и взаимосвязей между объектами как единую целостность можно получить полезную информацию о территории. Моделирование объектов связано с необходимостью описания их содержательной сущности, формы и положения на данной территории.

Описание формы и положения объекта возможно относительно земного пространства. Для этого можно использовать геодезическую систему координат, которая построена с целью ориентации в общеземном пространстве.

Пространство, в котором данная территория может быть описана в земной геодезической системе координат правомерно называть геопро странством.

Содержательное описание территории представляет собой предмет исследования географии. Системный подход к содержательному описанию территории возможен на основе её представления как геосистемы или части геосистемы.

Образ территории как геосистемы в геопространстве есть геомодель.

Для создания геомодели необходима исходная информация о территории. Информация об объектах территории, содержащая пространственное описание, достаточное для привязки объекта к земной системе координат есть геоинформация.

Соответственно процесс построения и исследования геомодели правомерно называть геоинформационное моделирование.

Приведённые терминологические определения позволяют не плодить новых избыточных сущностей в области терминологии. В данном случае удаётся ограничиться лишь конкретизацией устоявшихся понятий применительно к проблеме изучения территории.

Результаты исследования кратко можно свести к следующим выводам.

Исследованы информационные свойства территории как части земного пространства заполненной совокупностью объектов, представляющих собой единую территориальную систему.

Показано, что целостная территориальная система представляет собой геосистему.

Выделена географическая и геодезическая составляющие геоинформации.

В результате предпринятых исследований разработан геосистемный подход, выработаны основные стратегии моделирования территории, рассмотрены средства моделирования.

Сформулированы основные требования геосистемного подхода к представлению территории в в виде модели:

1. Представление д.б. системным;

2. Представление д.б. формализованным, машиночитаемым;

3. Представление д.б. привязано к системе координат земного пространства-времени.

Сущность геомоделирования заключается в представлении объектов и взаимосвязей между ними, исходя из принципа единства места и времени. Геоинформационное моделирование позволяет упорядочить все известные земные тела и явления относительно целостного пространства-времени. Объектами геомоделирования являются такие объекты, для которых существенна характеристика их пространственно-временного распределения в земной системе координат.

Геомодель представляет собой сложную иерархически организованную систему, открытого типа, включающую замкнутые подсистемы. Для геомодели характерно наличие обратных связей. Геомодель включает в себя конкретные объекты и абстрактные понятия.

Основным содержанием ГИС является геоинформация, т.е. информация, существенным свойством которой является привязка к земному пространству (позиционирование).

Полноценный анализ геоинформации возможен только в случае представления этой геоинформации в виде единой модели, позволяющей восстановить структуру, целостность и взаимосвязи между объектами

(естественными телами) и явлениями, характеризующими данную территорию.

Ядром ГИС является геомодель, включающая в себя следующие элементы: базы растровых, векторных и атрибутивных данных, банк знаний и геоязык.

В структуре геоязыка, необходимого для цифрового моделирования, выделены следующие составляющие: параметры земного пространства, система классификации и кодирования, правила цифрового описания, формат цифрового представления и библиотека графических знаков.

Цифровое геомоделирование осуществляется на базе ГИС. ГИС рассматривается как среда геомоделирования.

Геоинформационная система территориальна, т.е. обязательно должна быть определена область земного пространства, на которую создаётся геомодель.

Геомодель территории должна представлять собой образ территориальной геосистемы.

В общем случае моделирование объектов и явлений складывается из моделирования трёх основных содержательных составляющих геомодели, которыми являются природная, социальная (Общество) и экономическая (Хозяйство) компоненты.

При анализе территории важно рассматривать её как часть земного пространства.

Необходимость координатного описания территории в координатах земного пространства определяет правомерность привлечения геоинформационных технологий.

Процесс создания модели территории, базирующийся на применении геоинформационных технологий будем называть геомоделированием, а создаваемую модель - геомоделью.

Важной задачей геомоделирования является привлечение всех имеющихся достоверных источников информации о территории. Таковыми могут быть снимки, карты, каталоги, описания и т.п.

Применение геоинформационных технологий предполагает представление этих материалов в цифровом виде, позволяющем осуществлять эффективную обработку исходных данных с применением вычислительных ресурсов ЭВМ.

Вместе с тем важнейшим субъектом, занимающимся анализом территории является человек - специалист по геоинформационному анализу. Поэтому необходимо учитывать психофизиологические особенности восприятия информации человеком.

Эти особенности на сегодняшний момент определяют преимущественное использование геоинформации, представленной в графическом виде, иначе, называемой геоизображениями.

Основным преимуществом такой информации является возможность достижения необходимой наглядности и удобочитаемости.

Важная роль в организации процесса геоинформационного моделирования территории отводится проблеме формирования сопутствующей инфраструктуры.

Задача полноценного геоинформационного моделирования территории под силу только юридически и финансово состоятельной организации, обладающей необходимыми лицензиями, сертифицированными средствами, кадрами и технологиями.

© В.С. Грузинов, 2008