Географиялық ақпараттық жүйе туралы жалпы ақпарат

 

Кіріспе

 

Геоақпарат – географиялық ақпарттық жүйелерді пайдалану, іске қосу, жобалау, ғылыми негіздеу және ГАЖ бағдарламасы бойынша тәжірибелік және ғылыми мақсаттарды жүзеге асыру ғылымы, технологиясы және өндірістік іс-әрекет. Бұл құбылысқа нақты белгілі бір қысқаша анықтама беру қиын, себебі ол қоршаған ортаға жаңа жақтан, новаторлық бағыттан қарау мүмкіндігін туғызған күрделі ұғым.

Жалпылама тілмен айтқанда, ГАЖ –  ғаламда болып жатқан барлық құбылыстар мен нысандарды талдау мен карталауға арналған жаңашыл компьютерлік технология. Бұл технология карта ұсынатын географиялық (кеңістіктік) талдау мен толық визуализациялауға мүмкіндік берумен қатар, статистикалық талдау және сұраныс жасау сияқты дәстүрлі мәліметтер базасымен жұмыс операцияларын біріктіреді.  Бұл мүмкіндіктер ГАЖ-ды басқа ақпараттық жүйелерден ерекшелендіреді, сонымен қатар, қоршаған ортадағы құбылыстар мен жағдайларға болжам жасап, талдаумен байланысты міндеттердің кең спектріне жол ашады. Басты факторлар мен себептерді, одан кейінгі оның салдарын анықтап, іс-әрекеттің стратегиялық және ағымдық шешімдерін жоспарлау да ГАЖ-дағы уникалды артықшылықтар болып табылады.

Карталарды жасау мен географиялық талдау абсолютті жаңашылдық емес. Бірақ ГАЖ технологиясы соған  байланысты жалпы адамзаттың немесе белгілі бір ұйымның алдында  тұрған мәселелерді шешуге ыңғайланған, жылдам, тиімді және заманға сәйкес бағытты ұсынады. Ол талдау мен болжау процедурасын автоматтандырады. ГАЖ-ды қолданысқа енгізгенге дейін географиялық ақпаратты толыққанды талдау, оған сәйкес оптималды шешімдерді қабылдау тек саланы меңгерген қоғамның белгілі бір бөлігінің ғана қолынан келген бола, қазіргі таңда арнайы құралдар мен бағыттардың арқасында бұл орта кеңейе түсуде. 

ГАЖ географиялық жағдай негізінде  біріктірілген тематикалық қабаттар түрінде қоршаған орта туралы ақпаратты  сақтайды. Бұл қарапайым жүйе әр түрлі міндеттерді шешуде өзінің құндылығын көрсетті:  көлік құралдары  мен материалдарының қозғалысын бақылауға, шынайы жағдайлар мен  жоспарланған іс-шаралардың детальды бейнесін, атмосфераның жаһандық циркуляциясын модельдеу, т.б.[1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Географиялық ақпараттық жүйе туралы жалпы ақпарат

 

Географиялық ақпараттық жүйе немесе геоақпараттық жүйе (ГАЖ) – бұл кеңістіктік және олармен  байланысты кеңістіктік емес мәліметтерді жинау, сақтау, өңдеу, талдау мен кескіндеуді  және олардың негізіндегі географиялық кеңістік жайлы ақпарат пен білімді  қамтитын ақпараттық жүйе.

Географиялық немесе кеңістіктік  мәліметтер обьектілердің кеңістікте таралуын есепке алуды қажет ететін түрлі саламен айналысатын ұйымдар  пайдаланатын барлық ақпарат көлемінің  жартысынан астамын құрайды. ГАЖ  кеңістіктік мәліметтердің талдауының негізіндегі оңтайлы басқару  шешімінің қабылдау мүмкіндігін  қамтамасыз етуге бағытталған.

ГАЖ жүйесі экологиялық жағдайлардың, табиғи ресурстарды орынды пайдалану  мониторингінің ғылыми және қолданбалы мәселелерін шешу мақсатында және де инфрақұрылымдық жобалау үшін, қалалық  және аймақтық жоспарлау, төтенше жағдайлардағы  жедел шара қабылдау үшін пайдаланылады. Өмірде кездесетін алуан түрлі мәселелер  келесі белгілер бойынша жіктелетін ГАЖ-лерді құруға алып келді.

Функционалды мүмкіндіктері  бойынша ГАЖ:

- Жалпы мақсаттағы толықфункционалды  ГАЖ;

- Маманданған ГАЖ қандайда  бір заттық облыстағы нақты  мәселелерді шешуге бағытталған  ГАЖ;

- Үйде және ақпаратты-анықтамалық  қолдануға арналған ақпараттық  анықтамалық жүйелер.

Сонымен қатар ГАЖ-дің  функционалдық мүмкіндіктері оны  тұрғызудағы сәулеттік ұстанымдармен  анықталады:

- жабық жүйелер – кеңею  (расширение) мүмкіндігі болмайды, ол  тек қана сатып алу сәтіне  бірмәнді анықталған функциялар  жиынтығын орындауға қабілетті. 

- ашық жүйелер – арнайы  құрылғының көмегі арқылы қолданушының  өзімен тұрғызыла алатындықтан  пайдалану жеңілдігімен кеңею.

Кеңістіктік деректерді ГАЖ-да ұсыну үшін векторлық және растрлық деректердің құрылымдары қолданылады. Векторлық құрылым – объекттердің геометриясын суреттейтін, кеңістіктік объекттердің координатты парлар (векторлардың) түріндегі ұсынысы.

Растрлық  деректердің  құрылымдары деректерді екі кабат  тор күйінде ұчынады, әр ұяшық  тек бір мәнді білдіреді, объектті сипаттайтын, аудандағы немесе суреттегі  растрдың ұяшығына сәйкес. Мұндай сипаттама  ретінде объект коды (орман, және т.б.), биіктік немесе оптикалық тығыздық алынады.

 

Растрлық деректердің  дәлдігі ұяшықтардың өлшемімен  шектеледі. Мұндай құрылымдар анализ бен  әр түрлі ақпараттың визуализацияның  ыңғайлы тәсілі болып табылады. Растрлық және векторлық құрылымдарды iске асыру үшiн деректердің әр түрлі модельдері жасалған. Кеңістіктік деректердің модельдері - кеңiстiктiк объекттерiн формализацияланған сандық сипаттауға арналған логикалық ережелер. Векторлық деректердің құрылымдарын векторлық деректердің модельдеріне қосудың бірнеше тәсілі бар, бір қабаттағы объекттер мен басқа әр түрлі қабаттағы объекттердің арасындағы өзара байланысты зерттеуге мүмкіндік береді. Деректердің векторлық модельдерінің ең қарапайымы – “спагетти” моделі болып табылады. Мұндай жағдайда картаның графикалық суреті дәлме дәл салынады.

Бұл модельде объектілер арасындағы байланыстар сипатталмайды, әрбір  геометриялық объект жеке сақталады  және басқаларымен байланысты емес, мысалы координаттардың бірдей жиынтығы арқылы жасалған 25 және 26 жалпы объектілердің  шекарасы екі рет жазылады. Объектілір арасындағы барлық байланыстар тәуелсіз есептелуі керек, бұл анализ мәліметтерін қиындатады және сақталатын ақпараттың көлемін ұлғайтады. Векторлық топологиялық модельдерде объектілердің көршілестігі және жақындығы туралы мәліметтер және басқа, өзара орналасқан векторлық объектілердің сипаттамалары баp[2].

 

2 Географиялық ақпараттық жүйелердің құрылымы

 

Геоақпараттық жүйелер бес  негізгі құрамдас бөліктен тұрады: аппараттық құралдар, бағдарламалық  қамтамасыздандыру, мәліметтер, орындаушылар және әдістер.

Аппараттық құралдар дегеніміз - бұл геоақпараттық жүйелер орнатылған компьютер. Қазіргі таңда геоақпараттық жүйелер компьютерлік платформалардың әр түрлерінде жұмыс жасай береді: орталықтандырылған серверлерден жеке немесе байланыстырылған үстелдік компьютерлер желісіне дейін. 

Геоақпараттық жүйелердің бағдарламалық қамтамасыздандырылуы географиялық (кеңістіктік) ақпаратты сақтау, талдау және визуализациялауға қажетті функциялар мен құралдардан тұрады. Бағдарламалық өнімдердің негізгі компоненттері болып табылады:

- мәліметтер базасын басқару жүйесіне географиялық ақпарат енгізу және жүзеге асыруға арналған құралдар;

- кеңістіктік сұраныстар, талдау және визуализацияны (бейнелеу) қолдайтын құралдар;

- құралдар мен функцияларға оңай қол жетуге арналған графикалық қолданбалы интерфейс.

 

Мәліметтер ең маңызды компонент болып табылады. Кеңістіктік орналасқан (географиялық орналасу) және онымен байланысты кестелік мәліметтер қолданушының өзімен жиналып, дайындалуы немесе жабдықтаушылардан алынуы мүмкін. Кеңістіктік мәліметтерді басқаруда географиялық ақпараттық жүйе географиялық ақпаратты басқа типтегі мәліметтермен байланыстырады. Мысалы, электронды картаның белгілі бөлігімен сол жердің халқы, топырақ сипаттамасы, жақын арадағы қауіпті нысандар (ГАЖ-дың көмегімен шешілетін міндетке байланысты) туралы жинақталған мәліметтер байланыстырылуы мүмкін. Ақпаратты өңдеу мен жинаудағы күрделі, таратылған жүйелерде картадағы нысанмен бар мәліметтер емес, тек оның дерек көзі ғана бейнеленеді. Мұндай әрекет орман өрттері немесе індеттермен күресумен байланысты жағдайларда қолданылады.

Орындаушылар деп бағдарламалық  өнімдермен тікелей жұмыс істейтін және нақты міндеттерді шешуге жоспарлар  құратын адамдарды айтады. Бағдарламалық өніммен жұмыс жасайтын адамдардың геоақпараттық жүйелердің бір бөлігі ретінде қарастырылуының да өз мәні бар. Географиялық ақпараттық жүйелердің тиімді жұмыс істеуі үшін өндірушілер жасаған әдістерді қолдану міндетті болып табылады, сондықтан арнайы мамандандырылған орындаушылар болмаса, кез келген өнімнің мәнісі болмайды.

ГАЖ қолданушылары болып  жүйені жасайтын және ретке келтіріп отыратын арнайы мамандарымен қоса, күнделікті ағымдағы жұмыстары мен мәселелерін  шешу үшін пайдаланатын қарапайым қызметкерлер саналады.

Географиялық ақпараттық жүйені қолданудағы сәттілік пен  тиімділік (оның ішінде экономикалық та болуы мүмкін) әрбір ұйымның жұмысы мен міндеттерінің спецификасына  сәйкес құрастырылатын жұмыс ережелері  мен дұрыс жасалған жоспарға байланысты болады[3].

 

 

2.1 ГАЖ құрылымының қосалқы жүйелері

 

Геоақпараттық жүйелердің құрылымына төрт міндетті қосалқы жүйе кіреді:

1. Мәліметтерді енгізу. Бұл жүйешік қашықтықтан зондылау немесе карта материалдарынан алынған кеңістіктік мәліметтерді енгізу мен өңдеуді жүзеге асырады;
2. Сақтау мен іздеу. Бұл сәйкес талдау мәліметтерін жедел түрде алып отыру үшін және оларды іске қосып, реттеу үшін қолданылады;
3. Өңдеу мен талдау. Бұл параметрлерді бағалауға және есептік-аналитикалық тапсырмаларды шешу үшін пайдаланылады;
4. Мәліметтерді әр түрлі формада (жергілікті орынның картасы, кестесі, суреті, блок-диаграммасы, сандық модельдері) көрсету (беру).

 

Осылайша, геоақпараттық  жүйелердің міндеттеріне тек карталарды құрастырып, бейнесін көрсету ғана кірмейтінін байқаймыз. Бірақ, оған қарамастан, әлемдік тәжірибеде де, өзіміздің отандық пайдалануда  да ГАЖ көбінесе карталарды дайындап шығаруда кеңінен қолданылып, кеңістіктік  мәліметтерді аналитикалық өңдеу мен  тауарлар мен қызметтердің ағымын басқаруда  аса ескерілмей келеді.

 

2.2 Бағдарламалық қамтамасыздандыру - құрылым компоненті ретінде. ArcGIS бағдарламасы

 

ArcGIS – толық атқарымдық  географиялық ақпараттарды өңдеуге арналған ГАЖ бағдарламалық өнімдерінің оңтайлы жиынтығы. ArcGIS пайдаланушыларға ГАЖ қажет болатын жерге, үстел үстілік нұсқада, серверлік немесе арнайы құрылған қосымшада дамытуға рұқсат береді. Ол  Web немесе ұжымдық жағдайларда жұмыс жасауға арналған.

Үстел үстілік ГАЖ  географиялық ақпаратты және білімді біріктіретін, құратын және қолданатын ГАЖ кәсіпқойларына арналған негізгі платформа болып табылады. Серверлік ГАЖ  көпшілік пайдаланушыларға желілер арқылы ГАЖ мүмкіндіктерін ұсына отырып, қосымшалар серверлерінде бағдарламалық қамтамасыз етуді орталықтандыруға рұқсат етеді. Оңтайлы ГАЖ  компанияның ұйымдық қызметкерлеріне географиялық ақпаратты жинауға, сақтауға, жаңартуға, өңдеуге, талдауға және бейнелеп көрсетуге мүмкіндік береді.

Барлық ақпараттық жүйелер  тәрізді, ArcGIS мәліметтермен жұмыс жасауға арналған тексерілген үлгімен жабдықтаған – ол геодеректер базасы. Геодеректер базасы ArcGIS  өнімінің барлық өнімдері мен қосымшаларымен бөлінетін жалпы кеңістігі болады, мүмкіндіктері төмендегідей:

• әр түрлі мәліметтер түрімен жұмыс жасау;

• шектен шыққан ережелер мен байланыстарды қолдану;

• деректердің файлдары мен базаларында сақталынған географиялық мәліметтердің үлкен көлемін алу

Геодеректер қоры географиялық мәліметтердің менеджері ғана болып  қоймай, сонымен қатар шектен шыққан бизнес-логиканы қалыптастырады, мысалы топология  және геометриялық желілер түріндегі мәліметтер арасындағы байланысты қалыптастырады, мәліметтерді тексереді және оларға рұқсатын жүргізеді.

Толық атқарымдық географиялық ақпараттық жүйе бола тұрып,  ArcGIS үстел үстілік ГАЖ көмегімен мәліметтер, карталар, ғаламшарлар және үлгілерді жеңіл түрде құруға, ГАЖ сервер арқылы оларға рұқсатын ұйымдастырып,  осы ақпаратты Web, үстел үстілік  ГАЖ және оңтайлы тапсырысшылар арқылы қолдануға мүмкіндік береді. ArcGIS іскерлік және ғылыми қолдануға картографиялық бейнелеуге құралын ұсынады. Сонымен бірге, 2D немесе 3D тәртібінде интерактивті зерттеуге, ақпараттағы уақытша және кеңістікті өзгерістерді визуаландыруға,  деректердің өзгерісіндегі жасырын құрылым мен үрдістерді тауып, алған географиялық мәліметтер мен шешімдерді қабылдайтын және ұйымдық жұмысшыларға бағыттауға болады.

ArcGIS жедел шешімдерді қолдайтын географиялық ақпаратты үлгілеуге арналған тегіс қамти алатын құралдар жиынын  ұсынады. ArcGIS жүйесін:

• Географиялық құрылымдарды табу және сипаттау;

• Географиялық ақпараттың барлық деректемесі негізінде үлгілеу және талдау;

• Географиялық желілерді оңтайландыру және қорларды бөлу;

• Визуалды үлгілеу ортасы арқылы ретпен орындалатын әрекеттерді  автоматтандыру үшін қолданылады.

Компанияның деректер қорына қарамастан, ArcGIS географиялық ақпаратпен мәліметтерді жедел және тиімді визуаландыруын және олардың аналитикалық өңделуін қамтамасыз ететіндей ұйымдастырады және басқарады.

Жүйе кеңістікті ақпараттың үлкен көлемін тиімді сақталынуын және басқарылуын, сонымен қатар бірнеше деректер көздері арасындағы мәліметтердегі өзгерістердің таратылуын қамтамасыз етеді. Мысалы, коммуналдық қызметтегі жұмысшыла оңтайлы құрылғыларды қолданса, өздерінің құрылғыларында істен шыққан су құбырын белгілеп, осы мәліметтерді орталық серверге жібере алады[4].