Кесте Географиялық зерттеуде ақпараттық технологияны пайдалану

Алғашқы мәліметтер жинау. ГАЖ-ға келіп түсетін ақпараттардың көзі әр түрлі болуы мүмкін: экспедициялық тәжірибелердің нәтижелері (карталар, күнделік жазбалар, кешендік суреттеу), кескіндеу мәліметтері, т.б. Әр кезеңдегі тәжірибешілердің байқауы бойынша, түскен ақпараттың ең басты талабы - сол мәліметтерді салыстыру.

Мұның қол жеткен табысы - даладағы жиналған мәліметтердің нақты (стандартты) әдістерін пайдалану (мысалы, ТТК-ны кешендік суреттеу бланкі). Бұл шығу мәліметтерінің тұтас әдістемелік бірінші өңдеуі болып табылады.

Аймақтық ГАЖ-ды ұйымдастыру кезінде қабылданатын ең басты шешім қоршаған ортаның жағдайын төтенше өңдеу болып табылады, соның ішінде аэровизуалдық бақылау. Көбіне ГАЖ-ға ғарыштық және аэрофототүсірілімдердің мәліметтері кіреді, сонымен қатар тақырыптық сериялар картасы ақпараттың көзі ретінде шешілген тапсырманың масштабын анықтайды (зональды, аймақтық). Сонымен бірге төтенше жаңарту мен жедел талдау тәжірибелерінің көрінісі мен үдерісінің талабы кіреді.

Мониторинг жүйесін ұйымдастырудың нөтижесінде, қоршаған ортаның жағдайы төтенше бақылауға (литомониторинг, радиоэкологиялық және т. б. байланысты болады.

Гидрометеорологиялық ақпараттар жүйесі қабылдауы тиянақты мәліметтер жиынтығын талдау торабы болып табылады, оған мемлекеттің барлық аймағы кіреді және ол атмосфера мен су қорларының жағдайы жайындағы мәліметтерді пайдалануға басшылық етеді. Табиғи құбылыстардың ретроспективті болжамы кезінде өткен уақыттың ұзақтығы пайдаланылады, ол кей уақыттарда ондаған жылдарға тірелсе, ал жүзжылдық уақыт сирек кездеседі. Сондықтан географиялық жүйенің эволюциясын біліп тану үшін тарихи кезеңдердің жинақтары мен архивтік мәліметтердің көмегіне жүгінеміз, осы мәліметтердің арқасында өткен уақыттағы өңірдің ландшафт жағдайларын қалпына келтіреміз.

Мәліметтердің кіруі және сақталуы. Жиналған мәліметтерді ЭЕМ-де өңдеуге дайындау керек. Осы қойылған мақсат бойынша алғашқы талдау орындалады. Бұл өзінің қатарына нақтылы мәліметтердің тексерілуін, толықтығын және нақтылығын кіргізеді. Қойылған талапқа сәйкес келмеген мәліметтер істен шығарылады. Аймақтық ГАЖ-дың негізі тақырыптық карта болып табылады. Сондықтан да ең басты көңіл қоятын жағдай картографиялық ақпараттың толықтығы мен нақтылығына байланысты. Картографиялық ақпараттағы ең басты орын алатын айла - өңдеу пішінділігі, бұл алғашқы мәліметтердің жойылуы мен бұрмалануына әкеліп соқпауы керек.

Картаны ЭЕМ-ге кіргізу екі сатыға бөлінеді: контурлық бөлімді сандау және аңызды кодпен жазу. Картаның аңызды кодпен жазылуы арнайы жіктеулік өңдеуге сәйкес келуі керек. Бұл сатыда ең басты көңіл қоятын жағдайдың бірі - ол ТТК-ның стандартты түрде жазылуы, оның қатарына тікелей ТТК-ның анықтамасын, сонымен қатар жекекомпоненттік меншіктеу, картографиялық ақпаратты кіргізу үшін алдын-ала дайындық жұмыстары

Мәліметтердің талдауы. Пайдаланушының сұранысына байла­нысты мәліметтерді талдауды атқару тәртібі оның іріктелуі мен ізденісінен басталады. ГАЖ мәліметтік талдаудың мүмкіндігін әр түрлі тәртіпте қолдайды: үлгілік, сараптамалық және анықтамалық. Қажетті түрде статистикалық мәліметтер орындалады (корреляциялық, регрессиялық, факторлық, дисперсиялық), ол іріктелудің бірыңғайлылығын айтуға көмектеседі, жіктеулік тапсырманы шешуге көмектеседі. Үлгілік шешімдердің нақтылығы статистикалық критерийді орнатуға пайдаланады.

ГАЖ-дың ең басты мағынасы имитациялық үлгілеу жүйесіне сүйенеді, яғни ЭЕМ-нің математикалық үлгісінің көмегімен табиғи зерзатты біліп-оқу. Тәжірибешінің математикалық әдіспен жұмыс істеу кезінде зерттелетін зерзаттың әр түрлі жағдайларына байланысты тәжірибе алуға мүмкіндігі жетеді. Математикалық әдістің ЭЕМ-дегі тәртібі машиналық тұжырымдар жасауға мүмкіндік береді, мүның іске асуы табиғи жағдайда өте қымбатқа түседі немесе кейбір нақтылы тұжырымдарға байланысты мүмкін емес. Қазіргі заман талабына байланысты ГАЖ-ды жабдықтау үшін геог­рафиялық ақпараттарды, кең көзқарастағы әдістер мен тәсілдерді қолдану қажет.

Осылайша: имитациялық үлгілеу кезінде ақпараттық талдау мен табиғи ортаның жағдайына қойылған баға сарапшының көңілін аударады. ГАЖ-дағы маңызды орын алатын нәрсе - ол картаны автоматтандыру арқылы құру, яғни бар ақпараттарды суреттеу үшін пайдалану, сонымен қатар имитациялық үлгілеу нсмесе сарапты бағалардың шешімдерін ұсыну. Бұл карталық құры-лыстан басқа, ГАЖ-ды іске асыру мүмкіндігі - ол іріктелулер мен ақпараттың мәтінді және тізбек түрінде берілуінде.

Мәліметтің сценарийлері және шешім қабылдауы. ГАЖ-дың құрылуы, дүрысын айтқанда, ұзақ үдеріс, өзінің құрылуы кезінде көп уақыттың және еңбек қорларын қажет ететін кезең. Сондықтан жаңа ГАЖ ғылыми-тәжірибелік тапсырмаларды шешу үшін ғана емес, сонымен қатар іс жүзіндегі әр түрлі қажеттіліктерді қамтиды. Іс жүзіндегі тапсырмаларды шешу кезінде мекемелер мен жеке колданушының өзара қарым-қатынасы маңызды орын алады. Олар ГАЖ-дың ақпарат қорларын түтынушылар (АҚТ). Тәжірибенің мақсаты ретінде мамандар құрастырылған АҚТ-ға сүйене отырып ғылыми тапсырмаларға мағлұмат бере алады, олардың тәжірибелік шешімдері - ақпараттарды қамтамасыз ету жүйесін үлгілеу. Қабылданған шешім талдаудың кейбір альтернативті варианттары табиғи кешендік жүйеге келіп тіреледі. Сондықтан осы аталған ГАЖ жұмысының алдына қойған мақсаты жіктеу тапсырмасына келіп тіреледі. ГАЖ-дың жұмыс істеу қағидалары. ГАЖ дегеніміз тақырыптық қабаттардың бірігуі негізінде пайда болады. Бірақ өте иілгіш келетіні нақты тапсырыстарды шешуі өзінің құндылығын көрсетеді. Яғни оған құралдар мен жабдықтар қабаттасып, қазіргі жагдайлар мен жоспарлаған шараларды бөлшектеп елестету мен ғаламдық атмосфера айналымын өңдеу жатады [20].

Векторларды үлгілеу ақпараттардың, XV координаттары түрінде, кодтарда сақталады. (Қазіргі кезде ГАЖ-да жиі 3-інші кеңістік және 4-інші уақыттық координаттары да қосылады). Нүктенің орны (нақты зерзатта) бұрғылау скважинасы, координаттар жұбымен бейнеленеді. Сызықтық зерттеулер су, жол, құбырлар сияқтылардың XV координаттарының жиынтығы ретінде сақталады.

Аудандарды зерттеулер өзен жайылмасы, жер учаскесі сияқтылар координаттарының туыстық жиынтығы ретінде сақталады. Векторлық үлгі үзік зерзаттарды сипаттау үшін өте қолайлы болса, ал құрамы үздіксіз өзгеріп тұратын X тығыздығын сипаттау үшін қолайсыз.

Расторлы үлгі үздіксіз жұмыстар үшін қолайлы. Расторлы бейнелеу жеке қарапайым құрастыру үшін жинақтау мәнін көрсетеді. Ол карта мен суретті сканерлеуі мүмкін. Екі үлгілеу әдісінің де өзіндік қасиеті мен жетіспеушілігі болады. Қазіргі ГАЖ-дар векторлы үлгілеумен қоса, расторлы үлгілеуде де жұмыс істей алады.

ГАЖ-дың артықшылығы мен кемшіліктері. ГАЖ картогра­фиялық дамуда жаңа жол ұсынады. Бұл жүйе 4-картографияның кемшіліктерін ұтуға мүмкіндік туғызады, яғни оларды шектелген сыйымдылық ұтады. Соңғы онжылдықта қағазды карталардың ақпараттарын қолдануда күрделілік байқалады. ГАЖ ақпараттарды көзбен көруге мүмкіндік туғызады. Экранға тек дәл қазір керекті ақпаратты шығарып алуға болады. Шынында да күрделі кешенді картаны өзара үйлестірген жеке меншік карта ауысуы орындалды. Сонымен қатар ақпараттық құрылымы, демек оның өңделуінің тиімдігі артады .

Географиялық мәліметтердің көзі. Географиялық мәліметтердің көзі ретінде географиялық мәліметтердің әр түрлі бейнеде (суреттер, карталар, ғарыштық суреттер, зерзаттар координаты, сөздер, күрделі зерзаттар) болады. Қазіргі уақытта Интернет жүйесі арқылы алынған сандық ақпараттар көп. Оларды ГАЖ-да қолдану үшін мүндағы мәліметтердің түрпатын, сапасын, дәлдігін, шындығын біліп, оларды ГАЖ-ға енгізуге қажетті техникалық құралдардың параметрлерін білу қажет. ГАЖ-дың МБ-сына ерекше рөлі беріледі. Кейбір кездерде, етер де МБ жақсы "басқару жүйесі" болса, оны ақпараттық жүйе ретінде қарайды (мысалы, анықтама-лык ГАЖ-дар).

Геомәліметтердің үлгілерін таңдағанда:

• 
  біріншіден, қажетті ақпараттардың тұрпатын, әр түрлі үлгілерді салыстырып, мысалға "зерзаттық және қабаттық" құрылымы бойынша, расторлық және векторлық мәліметтердің формасы бойынша;
  
• 
  екіншіден, ГАЖ-дың МБ-сын таңцағанда біз бұл үлгілерді (ннтегра-ция) қосып бірге пайдалана аламыз. Мысалы: "зерзаттық-қабаттық", "расторлық- векторлық";
  
• 
  үшіншіден, "зерзаттық" тұрғыда кеңістік дискреттік зерзаттармен көрсетіледі.
  

МБ байланысын көрсету. МБ-сын құрғанда, ең күрделі мәселе ондағы мәліметтердің бір-бірін көрсетуі және оларды кодтау әдістері. Қазіргі уақытта МБ-ның мәлімет байланыстары түрде көрсетілген:

• 
  қарапайым элеменперден күрделі зерзаттарды құру үшін колданылатын байланыс;
  
• 
  зерзаттардың координаттарын есептеу арқылы колданы­латын байланыс (бір картадан екінші картаға топырақ типтерін айқындау);
  
• 
  мәліметтердің координаты арқылы есептелмейтін, мәліметтерді МБ-ға кіргізерде кодтайтын байланыс.
  

Қабаттарды келістіру - ГАЖ-ды құрудағы негіtri операция. Оны оверлейлік үдеріс дейміз. Оверлей дегеніміз - бір-біріне бірнеше қабатты қойып келістіру. Мұндағы қабаттар бір жүйедегі координатта, бір проекцияда және бір масштабта болу қажет. Оверлейлік операцияның 3 типі бар:

• 
  географиялық мәліметтер қабаттарының оверлейі;
  
• 
  көлемдік зерзатты бір және көп элементтердің қосындысы ретінде;
  
• 
  көлемдік мәліметтерді интерполяциялау оверлейі.
  

• 
  үзбесіз;
  
• 
  сканерлеуші.
  

Мәтінді және санды мәтіндерді, кестелер мен графиктерді -осы мәліметтерді жинақтайтын сызықтық басып шығару қондыр-гысы - ЭЕМ көмегі арқылы өнделген картограммалар мен карто-диаграммаларды басып шығарады, 1 сек. ішінде 1500-ге жуық белгілер басылады.

Автоматты графопостроительдер (AT) - картографиялық бейнелерді қағаз бетіне, пластинаға, фотопленкага түсіретін автоматты сызбалар . Үлкен АТ-ның жұмыс аумағының көлемі - 2 м, кішісі 1 м болады. АТ видеоэкраннан (дисплей) кестелер, графиктер, алфавитті-санды түрдегі барлық мәліметтер енгізілетін электронды-сәулелі түтікшелерден тұрады.

Видеоэкранда жарық өткізгіштер болады, олар математикалық операциялардың, сандық көрсеткіштердің дұрыс берілуін тексеруге арналған. Экрандық фотопленка бейнелерді суретке түсіріп алуға, микрофильмдер түсіруге болады.

Автоматты есептегіш құралдар мен сандағыштар электронды, картометриялық приборлармен, автоматты графопостроительдермен және ЭЕМ-мен бірігіп, автоматты картографиялық жүйелерді (АКЖ) құрайды. АКЖ арқылы үлкен аумақтарда терең зерттеулер жүргізіп, өте дәл тиімді карталар жасалынады.

Карта жасауды автоматтандыру. Кешенді карталар геожүйені терең танып-білуде, ондағы элементтердің бір-бірімен өзара тығыз байланысын зерттеуде үлкен роль атқарады [21].

Әр түрлі тақырыптық карталарға біріктірілген талдау жасау геожүйедегі әр түрлі құбылыстарды зерттеуге тереңінен жол ашады. Мысалы: топырақтың және өсімдіктің өзара байланысы, бір-біріне тигізетін әсері. Сондықтан да күрделі геожүйені зертгеуде карталар үлкен мәліметтің көзі болып есептеледі.

Уақыт озған сайын карта жасаудың картографиялық әдістерінің автоматтандырылуына мынадай факторлар әсер етті:

• 
  өнеркәсіп пен ауыл шаруашылығында жоспарлау мен күрделі мәселелерді тиімді шешу;
  
• 
  қоршаған ортаны қорғау;
  
• 
  табиғи байлықты ұтымды пайдалану;
  
• 
  бұл зерттеулер өте үлкен аумақты немесс акваторияны, ірі экономикалық аудандарды, табиғи және табиғи шаруашылық белдеулерін - шельфтерді қамтыды;
  
• 
  үлкен параметрлі геожүйені танып-білуде жаңа ғылыми зерттеулер жүргізу, олардың қозғалысына баға беру;
  
• 
  аэроғарыштық мәліметтердің түрлеріне байланысты картографиялық шығармалардың, яғни түрлі тақырыптағы карталар онімдерінің күрт көбеюі;
  
• 
  зерттеу әдістерінің жеделдеуі және экономикалық тиімділігі өз әсерін тигізеді.
  

МБ-ға қойылатын талаптар:

• 
  мәліметтердің жүйелілігі;
  
• 
  көрсеткіштердің өте дәлдігі;
  
• 
  бір масштабтан екінші бір масштабқа ауысуы.
  

Автоматтандырылған картографиялау келесі этаптарга болінеді:

• 
  ақпараттармен қамтамасыз етуді автоматтандыру;
  
• 
  кеңістіктік-уақыттық ақпараттарды логикалық-математикалық өңдеуден өткізу;
  
• 
  карта жасауды автоматтандыру;
  
• 
  картаны қолдануды автоматтандыру.
  

1-ші деңгей - ЭЕМ-де картографиялық бейнелерді АЦПУ-дың көмегімен салу.

2-ші деңгейі - арнайы техникалық құралдарды қолдану (графопостроитель, матрицалық басу құралдары).

ГАЖ және КМБ-да арақашықтықты, ауданды, контурлардың периметрін, контур біріктіру, автоматтандырған есептеу мүмкіндігі қолданылады, бұлар аудандастыру, бағалау, карталар жасағанда және басқа да операциялар жасағанда керек болады.

Қазіргі уақытта әлемде бірнеше мың ГАЖ-дар бар, олардың функционалдық мүмкіндігі, ақпарат көзі, техникалық құралдарында айырмашылығы бар. Ең көп дамыған және тараған көп мақсатты ГАЖ-дар қоршаған ортаның бір немесе бірнеше компоненттерін зерттеуге арналған (топырақтану, геология, гидрология, т.с.с). ГАЖ-ды жа­сау жұмысы өте қымбат және қиын, сондықтан да көп мақсатты ГАЖ құруға көп көңіл бөлінеді. Бұған мысал - ландшафтық ГАЖ -дар [22].

Ландшафтың жеке компоненттері негізінде құрылған ГАЖ-дар бүкіл ландшафт құрылымы туралы толық түсінік бере алмайды. Сондықтан көп мақсатта қолданылатын, ТТК-ның неше түрлі тұрпаттары туралы ГАЖ-дың негізі ретінде ландшафтың үлгісін аламыз.

ГАЖ-дың ландшафт блогы, ТТК-ның сандалған үлгісі ретінде құрылады, сондықтан ландшафтық ақпараттар ТТК-ны 3 жақтан сипаттайды:

• 
  компоненттік (литология, топырақ, өсімдік);
  
• 
  морфологиялық (фация, урочище, ландшафт);
  
• 
  ТТК жағдайының динамикасы (стексы).
  

• 
  жалпы ғылымдық ландшафтық карта;
  
• 
  ТТК-ның антропогендік модификация картасы;
  
• 
  сумен ағатын заттар жүйесінің картасы;
  
• 
  аудандағы гравитациялық, биогендік ағындар картасы.
  

• 
  Мәліметтердщ логикалық және физикалық үйымдастырылуы:
  
• 
  МББЖ және мәліметтер базасының үлгілерін құру;
  
• 
  Автоматтандырылған картографиялық жүйенің құрылымын жасау;
  
• 
  ЛГМБ-да картометрикалық операцияларды жасау.
  

• 
  бастапқы ақпараттарды жинау;
  
• 
  географиялық мәліметтерді формализациялау;
  
• 
  ландшафтың сандық және символдық үлгісін салу;
  
• 
  математикалық- картографиялық үлгілеу.
  

Ландшафтық-географиялық мәліметтерді нысандандыру кезеңі бірнеше операциядан тұрады. Метрикалық мәліметтер жоғарыда аталған әдістердің бірімен расторлық, векторлық сандық түрге айналдырылады. Тақырыптық мәліметтерді нысаналау жіктегіш мәлімет құру негізінде жасалады.

Ландшафтың ішіндегі байланыс туралы білім алгоритмдер жәнс логикалық операциялар түрінде көрсетіледі. Мәліметтерді және білімді нысаналау сандық немесе символдық ақпараттар қосындысы ретінде көрсетіледі. Оларды МБ-ға кіргізу үшін арнайы құрылымдандыру қажет. МБ-да барлық ақпараттар файл түрінде сақталады, ол нақты мәліметтерден тұрады. Өте үлкен ақпараттар массиві болғанда, мәліметтерді құрылымдау әдістері бар.

Математикалық-картографиялық үлгілеу - бүл ландшафтық-географиялык ақпараттарды өндейді және осы өңделген ақпараттардың қорытындысын карта түрінде көрсетеді.

Өте үлкен өңделетін және сақталатын ақпараттарды құрылымдау қажет: болады. МБ-ны жобалау деп осы концентуалдық үлгіні біртіндеп салуды айтады.

Мәліметтер қорының жинақтамасын үйымдастыру түжырым-дамаларының логикалық және физикалық үлгілері. Жобаланып жатқан ГАЖ-дың ақпараттық үлгісін салу оның логикалық құрылымын жобалау деп аталады. Логикалық үлгі физикалық үлгіге түседі .

ГАЖ-ды үлгілеу мәліметтерді өңдеп, соның негізінде жаңа мәліметтер алуда қолданылады. Мәліметтерді ЭЕМ-де өңдеу математикалық үлгілерді колдану және сараптамалық өңдеуден өткізу арқылы іске асады. Математикалық үлгілеу зерзаттардың құрамын және динамикасын үлгілеу болып екіге бөлінеді. Ландшафтық құрылымын үлгілеу деп оның морфологиялық бөліктерді (фация, урочище, мекен, ландшафт) формализациялау арқылы іске асуын айтады. Ландшафтың құрылымына мыналар кіреді:

1. 
   Литогендік негіз: а) жер бетінің формасы; б)шығу тегі. в) жер беті бұрышы; г) топырақ түзу жыныстары; ғ) су қабатына деиінгі тереңдік.
   
2. 
   Топырақтар: а) топырақ тұрпаттары; б) топырақтың глейленуі; в) топырақ құрамының механикалық құрамы; г) жыртылмаған топырақтың гумус қалыңдығы; ғ) Рһ қышқылдығы 0-20 см.
   
3. 
   Биокомпоненттер: а) эдафтофтық жағдайы; б) өсімдік жамылғысының жағдайы;
   
4. 
   Қазіргі үдерістер: а) сызықтық эрозия; б)жалпақтык, ai ын; в) жел эрозиясы; г) аккумуляция.
   

Сараптамалық жүйелер (СЖ) қазіргі кезде медицинада, химияда, геологияда және географияда жаңа дамып келеді. СЖ-ның имитациялық үлгілеуден айырмашылығы - олардың ақпараттарды сапалы өндіруі. СЖ құрамына кіретін блоктар:

• 
  мәліметтер базасы (ақпараттық блок);
  
• 
  білімдер базасы (алгоритмдер формасы түрінде);
  
• 
  интеграторлар (решатель задач);
  
• 
  лингвистикалық процессор;
  
• 
  білім жинау блогы;