Зацерковний В.І. та ін. ГІС та бази даних

Показовими для цього періоду фактами є офіційне визнання, наприклад, у Великій Британії в 1984 р. методів обробки просторових даних науково-дослідними пріоритетами (Jackson et al., 1990) і створення у США Національного центру географічної інформації й аналізу (NCGIA) Національної академії наук (1987 р.), призначеного для проведення базових досліджень у галузі географічного аналізу з використанням ГІС. Іншим прикладом є підтримка урядом США Інформаційної системи природних ресурсів штату Техас (1976 р.), формування державних інститутів у галузі ГІС.

У 80-х рр. ХХ ст. з’являються системи керування просторовими даними, які дозволили поєднати картографічну інформацію і традиційні бази даних. З цього моменту користувачі одержали можливість відображати на карті не тільки власне географічну інформацію, а й взагалі будьякі матеріали, що мають просторову складову.

Наприкінці 80-х рр. ХХ ст. з’являються перші природоохоронні ГІС. Як приклад, на рис. 2.32 представлені фрагменти атласу навколишнього середовища Західного Берліна.

Рис. 2.32. Атлас навколишнього середовища, Західний Берлін

(Umweltatlas Berlin, 1986–1987)

У цей же період відбувається зменшення ролі та впливу окремих дослідників-особистостей і невеликих наукових груп на розвиток ГІС. Поступово накопичується велика кількість статистичних даних у друкованій формі, координованих у просторі, тобто створюються необхідні умови для розробки ГІС. Починається випуск міжнародних періодичних видань,

91

присвячених різним теоретичним і прикладним аспектам використання ГІС,

у тому числі: теоретичний "International Journal Geographical Information System" (Міжнародний журнал географічних інформаційних систем) –

з 1987 р.; журнал "GIS World" (ГІС світ) – з 1988 р.; "Geo Info System" (Геоінформаційні системи) – з 1990 р.; "GIS Europe" (ГІС Європа) – з 1992 р. тощо. Щорічно проводиться велика кількість наукових і науковопрактичних конференцій різного рівня (від регіональних до всесвітніх) присвячених ГІС.

Важливу стимулюючу роль у посиленні інтересу до ГІС викликало прагнення асимілювати для вирішення як наукових, так і практичних завдань, у тому числі й на комерційній основі, накопичених до того часу значних масивів даних ДЗЗ [22; 52].

Уцей період відбувалось зближення між автоматизованими картографічними системами і ГІС, яке зумовило подальшу їх інтеграцію. Поступово, зважуючи на появу відповідного програмного забезпечення і спеціального обладнання, відбувалися ускладнення систем.

З появою фотограмметричних графопобудовників (plotter) був досягнутий значний прогрес у кодуванні цифрових даних. У цей час набули широкого застосування дані, які надходили з датчиків, що працювали на орбітальних і геостаціонарних супутниках, таких, як LANDSAT, а пізніше SPOT. Однак, ГІС залишалися ще прерогативою великих організацій,

восновному національних агенцій.

У1970-х рр. і навіть на початку 1980-х рр. основна діяльність із комп’ютерної обробки даних ДДЗ у світі була зосереджена в обмеженому колі організацій: у безпосередніх постачальників даних, тобто у тих, хто приймав і поширював інформацію з космічних супутників, або у великих науково-дослідних установах, найчастіше військового або астрономічного профілю, пов’язаних з космічними дослідженнями Землі і планет або з проблемами обробки зображення. Такі організації відрізнялися передовим технічним оснащенням. Незважаючи на те, що працювали в таких організаціях доволі великі наукові колективи, переваги надавалися розробкам методів обробки зображення. Здійснювали такі розробки, головним чином, математики і програмісти, а не представники прикладних наук (географи, геологи, лісники, ботаніки, ґрунтознавці).

Зазвичай, результатом робіт таких колективів були унікальні пакети програм, а не комерційні універсальні продукти. У виробничих обсягах здійснювалася, як правило, лише попередня обробка ДДЗ. Тематичне дешифрування мало в основному характер наукового експерименту. Однак треба відзначити, що більшість прийомів і методів обробки зображення, притаманних сучасним пакетам прикладних програм для роботи з ДДЗ, були розроблені й апробовані саме в 1970–80-х рр. Лише наприкінці 80-х рр. ХХ ст. з’явилися перші комерційні системи для обробки ДДЗ. Особливо

92

визначалася розробка американської компанії ERDAS з м. Атланта, яка відразу ж стала лідером у цьому секторі ринку. З інших досягнень також треба назвати роботи канадського колективу PCI (пакет EASI / PACE) й

австралійської фірми Earth Resource Mapping (система ER Mapper).

Таким чином, наприкінці 80-х років XX ст. сформувалася світова геоінформаційна індустрія, яка включала апаратні й програмні засоби ГІС та їх обслуговування. Наприклад, у 1988 p. тільки прямі витрати за цими статтями у світі перевищували 500 млн дол. США, а в 1993 p. витрати склали близько 2,5 млрд дол. США (Ottens, 1992).

Уцей же період стає зрозумілим, що інтенсивному розвиткові нового напрямку не вистачає професійних геоінформатиків, готових до розробки й експлуатації технологій, які так швидко розвиваються. Це призвело до розробки Національним Науковим Фондом США Проекту курсу навчання ГІС NCGIA. Проект ґрунтувався на концепції необхідності розробки навчальних матеріалів, що будуть широко розповсюджуватися серед педагогів, які викладають ГІС.

Упроекті навчального курсу були зібрані воєдино та формалізовані всі раніше розроблені матеріали, а також був визначений обов’язковий набір тем.

Після двох років апробації даного курсу почалося його бурхливе поширення [92]. Базовий курс (близько 1000 сторінок) придбали багато навчальних закладів світу. Понад 70 країн за 5 років придбали понад 1300 копій даного навчального курсу, який був перекладений багатьма мовами світу. На кінець 80-х рр. ХХ ст. у світі вже було зареєстровано понад 450 університетів США, Європи та Австралії, які надавали можливість отримання геоінформаційної освіти. Курси з ГІС також були включені до переліку обов’язкових дисциплін департаментів лісового господарства, екології, архітектури, регіонального планування, геології, екологічних досліджень тощо [93]. Крім того, в багатьох університетах з’явилася потреба у викладачах ГІС і в реорганізації багатьох дисциплін для включення у них курсу ГІС.

Потужний інтеграційний потенціал ГІТ почав реалізовуватись із середини 80-х рр. XX ст. у низці міжнаціональних і глобальних проектів з моніторингу природного середовища, таких, як CORINE – Геоінформаційна система країн Європейського Співтовариства (з 1985 р.) і GRID – Глобальний ресурсний інформаційний банк даних (з 1987 p.) [83].

Розробка проекту CORINE почата відповідно до рішення ЄЕС від

27 квітня 1985 р.

Система містить понад 40 шарів інформації, включаючи топографію, адміністративні кордони, кліматичні дані (більше ніж 6,5 тисяч метеорологічних станцій), дані по земельних і водних ресурсах, рослинному та тваринному світу. Особливу увагу приділено оцінці ризику несприятливих

93

природних і антропогенних явищ, таких, як сейсмічна активність, водна ерозія ґрунтів тощо, а також джерелами зосередженого техногенного забруднення природного середовища. Зокрема, до складу CORINE входить проект з атмосферного повітря – CORINAIR, що охоплює проблеми викидів діоксиду сірки, оксидів азоту та летючих органічних сполук у країнах ЄС. При цьому до уваги береться близько 120 видів господарської діяльності. Програмне забезпечення проекту CORINE здійснюється з використанням геоінформаційних пакетів ARC / INFO для масштабу

1:1000000 і SICAD – для масштабу 1:300000.

Проект GRID розробляється з 1988 р. низкою країн-учасниць (Канада, США, Норвегія, Швеція та іншими), Міжнародних та національних організацій (НАСА, Інститут досліджень природних систем – ЕSRI, Женевський університет та інші). Програмне забезпечення GRID здійснюється за допомогою пакета ЕЛАС, розробленого в НАСА для обробки даних дистанційного зондування та геоінформаційного пакета ARC / INFO, розробленого ЕSRI (США).

У80-х рр. ХХ ст. в США створюються програмні геоінформаційні пакети (інструментальні ГІС), майбутні лідери світового геоінформаційного забезпечення: пакет ARC / INFO, розроблений Інститутом досліджень систем навколишнього середовища (Environmental System Resarch Institute ESRI Inc.) (1982 р.); пакет MapInfo фірми Mapping Information Systems Corp. (1987 р.); пакет IDRISI, розроблений в Університеті Кларка

(1987 р.); пакет Modular GIS Environment (MGE) фірми Intergraph (1988 р.). Wilderness Society та Sierra Biodiversyty Institute виконали вперше картування вікових лісів із використанням ГІТ, аерота космічного знімання. На початку 90-х рр. ХХ ст. Служба риби і дичини США (U. S. Fish and Wildlife Service) розпочала аналіз системи природних територій із застосуванням ГІС (GAP-аналіз), її відповідності розмаїттю екосистем у

штатах США.

Однак усі ці кроки все ще вимагали дорогих програмних і апаратних засобів (високопродуктивних робочих станцій) і не досягали рівня масових технологій.

У90-х рр. ХХ ст. з’являються інтелектуальні інформаційні системи, що використовують одночасно візуальні та звукові образи, різноманітні мультимедійні можливості.

Одне з останніх досягнень у галузі ГІС – побудова віртуальних світів, при цьому ГІС забезпечує тривимірну візуалізацію.

На сучасному етапі розвитку ГІС виділилось декілька світових лідерів у виробництві геоінформаційних додатків:

– ArcGIS від ESRI (США);

– MapInfo від Pitney Bowes Business Insight (США);

94

–GeoMedia від Intergraph (США);

–Bentley MicroStation від Bentley Systems (США) та інші.

Історія ESRI. Компанія ESRI – Environmental Systems Research Institute – Інститут досліджень систем навколишнього середовища (http://www.esri.com/) була заснована в 1969 р. Джеком і Лаурою Данжермонд (рис. 2.33), як консультативна група на базі теоретичних ідей і методів, розроблених у Гарвардській лабораторії та інших організаціях [Goodchild M., Kemp K., 1991].

Рис. 2.33. Джек і Лаура Данжермонд (Jack and Laura Dangermond)

під час заснування ESRI у 1969 р. (ліворуч) і в 2007 р. (праворуч)

Бізнес починався з 1100 доларів США їх особистих збережень і керувався з Редланда (шт. Каліфорнія), міста, в якому виріс Джек Данжермонд.

Спочатку Джек Данжермонд сформував службу, яка надавала послуги з реалізації геоінформаційних методів і технологій з урахуванням наукового підходу. Маючи освіту в галузі планування міських територій, він представив їх наукове обґрунтування у своїй дисертації. На першому етапі це був достатньо простий процес математичного аналізу даних. Накопичений досвід дозволив Джеку Данжермонду в 1969 р. зібрати команду фахівців і створити ESRI, Inc., президентом якого він є і дотепер.

Оскільки у 70-х рр. ХХ ст. розвиток ГІС йшов у напрямі використання й удосконалення різних растрових і векторних систем, компанія ESRI займалась розробкою програмного забезпечення, яке дозволяло вводити дані, редагувати їх, організовувати розподілені потоки, аналізувати й отримувати на виході заданий результат. ESRI сфокусувалася на розвитку фундаментальних ідей ГІС та їх застосуванні у реальних проектах, наприклад, на розробці плану перебудови Балтимора, допомозі компанії Mobil Oil у виборі ділянки в Рестоні тощо.

Д. Данжермонд один з перших зрозумів, що з’явився стійкий попит на комерційні ГІС, які могли б використовувати інші фірми для реалізації

95

своїх проектів. Для створення комерційних геоінформаційних пакетів, компанія ESRI найняла декількох програмістів. Перший комерційний продукт ESRI – ARC / INFO – з’явився в 1981 р. У тому ж році була проведена перша конференція користувачів ESRI, на яку зібралось аж 18 осіб.

В ARC / INFO була вдало реалізована ідея ГІС Канади про розподіл інформації на ознаки та інформацію про місце розташування об’єктів. Успішне сполучення стандартної реляційної системи управління базами даних (INFO), в якій можливе маніпулювання таблицями властивостей, із спеціалізованою програмою (ARC), яка дозволяє маніпулювати об’єктами, що зберігаються у вигляді дуг, багато в чому визначило успіх цього програмного продукту. А цей принцип згодом став використовуватися у багатьох ГІС.

Це дає підставу вважати Джека Данжермонда (рис. 2.34) родоначальником комерційного застосування геоінформаційних технологій.

Рис. 2.34. Джек Данжермонд, 2009–2012 рр.

Цікаво, що в 2002 р. Джек Данжермонд, незважаючи на величезний прорив у галузі геоінформаційних технологій, заявив: що"… геоінфор-

маційні технології наразі, перебувають на початковому етапі розвитку, і ми тільки починаємо розуміти її можливі галузі застосування. Вона і далі буде розвиватись еволюційним шляхом і стане тим, чим вона є – однією з найбільш універсальних і найважливіших технологій нашого світу. Концепція, що лежить в її основі, – використання просторових характеристик положення для інтеграції всієї доступної інформації про світ – поступово стане дійсним мостом між науковими дисциплінами й організаційними структурами".

Модульна структура ГІС ArcInfo дозволяла надбудовувати інструментарій новими прикладними засобами. ArcInfo стала першою ГІС, що використовувала переваги нової супермалої апаратури (міні-комп’ютери – робочі станції).

Відтепер ГІС могла базуватися на платформі, вартість якої була доступною багатьом управлінням з раціонального використання природних ресурсів і навіть окремим користувачам. Особливе значення мала неза-

96

лежність від спеціалізованих платформ й операційних систем (на відміну від ГІС "першої хвилі"). Первісно система ArcInfo успішно застосовувалася в лісовому господарстві, потім на ринок ГІС вийшли й інші додатки цієї системи.

З появою нових операційних систем і нового апаратного забезпечення ArcInfo оперативно переходила та продовжує оперативно переходити на нові платформи.

Сьогодні ArcInfo є складовою частиною програмного продукту, який називається ArcGIS. Він включає в себе такі додатки:

–настільні ГІС – ArcInfo (ГІС з максимальною функціональністю), ArcEditor (ГІС проміжного рівня), ArcView (ГІС початкового рівня), ArcReader, ArcGISExtensions;

–серверні ГІС – ArcGIS Server, ArcGIS Explorer, ArcGISImage Server, ArcIMS;

–географічні бази даних;

–інструменти розробників ГІС – ArcGIS Engine;

–мобільні ГІС – ArcPad, ArcGIS Mobile, ArcGIS Desktop.

Історія MapInfo. Програмний продукт MapInfo був розроблений однойменною компанією в 1986 р., яка згодом була викуплена Pitney Bowes Business Insight. MapInfo є одним з продуктів, які виробляє ця компанія:

•прикладні програми – EasyLoader, Encom Geophysical Applications, Encom Licensing Software, GIS Software Applications, MapBasic, MapInfo Manager, MapInfo Professional, MapInfo ProViewer, MapMarker, Spatial Data Management Applications;

•інструменти розробників ГІС – MapX, MapXtreme, Routing J

Server;

•рішення, що настроюються під замовника, – AnySite, TargetPro, Vertical Mapper;

•платформні рішення для ГІС – Envinsa, SpatialWare;

•географічні бази даних – Business Points, Communications Data, MediaPrints, PSYTE.

Зараз MapInfo Professional використовується в 130 країнах світу, перекладена 20 мовами, зокрема російською, і встановлена в десятках тисяч організацій.

Історія Intergraph. У 1969 р. Джеймс Мідлок (рис. 2.35) залишив посаду інженера в корпорації IBM, де розробляв програмне забезпечення для навігації ракетоносіїв Сатурн (Saturn), які запускали космічні апарати Аполлон (Apollo) на Місяць, і заснував у Хантсвіллі (штат Алабама) компанію M&S Computing, вклавши 39 000 дол. США власних заощаджень. Засновник M&S Computing вважав, що в такому місці програмісти будуть дуже затребувані.

97

Рис. 2.35. Джеймс Мідлок (James Meadlock)

Крім Д. Мідлока до групи засновників увійшли його дружина Ненсі, Террі Шенсмен, Кейт Шонрок і Роберт Тарбер. Через 6 місяців до них приєднався Джеймс Тейлор.

Очікуваний успіх M&S Computing ґрунтувався на розрахунку, що урядові агенції почнуть використовувати цифрові обчислювальні системи замість аналогових, які використовувались у той час для керування ракетами в режимі реального часу, і що приватна компанія зможе досягти процвітання за рахунок зміни цієї технології.

Перші здобутки компанії були пов’язані із застосуванням цифрових обчислювальних машин для управління ракетами в реальному часі за замовленнями NASA й армії США. Як більшість компаній, що тільки починали свою роботу, організація була готова виконувати будь-яку роботу, щоб забезпечувати оплату рахунків. Результати багатьох робіт закінчувалися використанням комп’ютерної графіки для відображення даних, наприклад, розрахункової траєкторії (симуляції) запуску ракет. Цей підхід знайшов відображення в назві компанії, складеній зі слів

Interactive і Graphics.

Подібні замовлення NASA істотно надихнули компанію до ведення бізнесу в сфері комп’ютерної графіки. Пізніше таке програмне забезпечення було розширене на галузь проектування інтегральних схем.

Д. Мідлок запропонував концепцію програмного забезпечення, що здатне генерувати комп’ютерну графіку без участі програміста, що на той час було ноу-хау в індустрії. Перші версії цих програмних систем були реалізовані на міні-комп’ютерах Xerox (колишніх Scientifi з Data Systems) Sigma 5 та Sigma 2.

Перша комерційна система для картографування Interactive Graphics Design System і компанія M&S Computing були продані адміністрації

98

округу Нешвілл у 1974 р. Зайнявшись комп’ютерною графікою, M&S Computing у 1980 р. змінила назву на Intergraph (Interactive graphics), що підкреслило націленість компанії на випуск продуктів інтерактивної графіки. У жовтні 2010 р. компанію Intergraph купила компанія Hexagon AB.

Зазначене програмне забезпечення є платним (пропрієтарним) і, як правило, його офіційна купівля у виробника (або дистриб’ютора) не під силу пересічному користувачеві-досліднику. У цьому випадку на допомогу приходять так звані відкриті ГІС, які сьогодні отримують все більшого поширення.

Одночасно з ESRI і Intergraph були засновані британська Ferranti і швейцарська Contraves (трохи пізніше до них примкнули норвезька

Koninglike Wappenfabriek і німецька Messerschmidt-Boelkow-Bluehm). Ferranti пропонувала ГІС для кадастрового картографування наприкінці 70-х рр. ХХ ст., проте незабаром зникла з ринку.

Одна з провідних компаній у сфері розробки ГІС – MapInfo Corporation – була створена в 1986 р. До її продукції входять настільна ГІС, різні картографічні продукти, а також деякі веб-додатки. Найбільш відомим продуктом компанії є ГІС MapInfo Proffesional.

Заснована в 1982 р. корпорація Autodesk – найбільший у світі постачальник програмного забезпечення для промисловості та цивільного будівництва, машинобудування, ринку засобів інформації і розваг – у 1996 р. випустила програмний продукт AutoCAD Map для створення ГІС. Понад 150000 користувачів AutoCAD, які в той період використовували його головним чином у картографії, є доволі серйозним результатом.

Компанія Bentley Systems, Inc. (США) була створена в 1984 р. її спеціалізація – комплексні ГІС-САПР-технології. Перші десять років існування Bentley була компанією одного продукту MicroStation – професійної, високопродуктивної графічної системи для 2D і 3D автоматизованого проектування. З 1995 р. Bentley почала стрімко розширювати сферу інтересів і, відповідно, спектр пропонованих програмних продуктів. Сьогодні компанія Bentley звертає серйозну увагу на удосконалення технологій ГІС.

ІІІ етап (90-ті роки ХХ ст.). Активне впровадження в життя персональних комп’ютерів, виробництво яких розпочала фірма IBM у 1981 р., стимулювало створення цілого класу настільних ГІС, орієнтованих на масового користувача. Наприкінці 80-х рр. ХХ ст. цей ринок переважно належить двом американським системам MapInfo (MapInfo Corp.) і AtlasGIS (Strategic Mapping Inc.). На початку 1990-х рр. у цих пакетів з’явився потужний конкурент – ArcView GIS (ESRI Inc.).

Перші загальнодоступні, повнофункціональні ГІС, що були здатні працювати на персональних комп’ютерах, з’явились у 1994 р. Саме з цього часу й почався бурхливий розвиток ГІС як масової технології. ГІТ

99

почали широко використовуватися для розв’язку завдань управління в торгівлі, транспорті, складському господарстві, сільському господарстві, екології та природокористуванні, охороні здоров’я, туризмі, будівництві, оптимальному інвестуванні тощо.

На відміну від професійних інструментальних ГІС (типу ARC / INFO), для настільних систем характерні обмежені функціональні можливості, невисокі вимоги до апаратного забезпечення ГІС (орієнтація на персональні комп’ютери з процесором Intel і ОС Microsoft) і відносна дешевизна (вартість в межах 500–2000 дол. США). Здебільшого вони були тим програмним середовищем, яке дозволяло користувачу або відносно просто створювати ГІС у відповідності з його власними запитами і можливостями, або вирішувати певні завдання, котрі були пов’язані з просторовою інформацією та використанням ГІТ. Саме цей період став періодом комерційного розвитку ГІС.

Широкий спектр різноманітних програмних засобів, розвиток настільних ГІС, розширення сфери їх застосування за рахунок інтеграції з базами непросторових даних, поява мережевих додатків, поява значної кількості непрофесійних користувачів системи, які підтримують індивідуальні набори даних на окремих комп’ютерах, відкрили шлях системам, що містять корпоративні та розподілені бази геоданих.

Сьогодні світовими лідерами серед комерційних геоінформаційних пакетів є програмні продукти фірм ESRI (Arc / Info і Arc View GIS), Intergraph (MGE), Maping Information Systems (MapInfo).

Прогрес ГІТ у 90-х рр. ХХ ст. значною мірою був зумовлений прогресом апаратних засобів, причому як комп’ютерів – виникненням 32-бітових, а згодом 64-бітових мініта мікро-ЕОМ, так та засобів уведення й виведення просторової інформації – дигітайзерів, сканерів, графічних дисплеїв і плотерів.

Уцей же період, у розвинених країнах світу, ГІТ стає найбільш поширеною технологією обробки, аналізу та подання просторово-координо- ваної інформації при розв’язку різних завдань у географії, геології, екології, особливо при виконанні великих міждисциплінарних проектів, містобудівному плануванні, на транспорті, у кадастровій діяльності, регіональному плануванні й управлінні та багатьох інших сферах людської діяльності. За даними (Burrough, McDonnell, 1998), в 1995 p. у світі ГІС використовувалися більше ніж у 93000 місцях, з них 65 % знаходилися в Північній Америці і 22 % – у Європі. Для цього етапу стає помітною тенденція зміщення центру активності щодо освоєння і впровадження ГІТ спочатку в країни Східної Європи, а потім у країни СНД.

Уколишньому СРСР дослідження в галузі ГІТ були розпочаті у 80-х рр. ХХ ст. і головним чином, як відзначає B. C. Тікунов (рис. 2.36) [22], були пов’язані з адаптацією зарубіжного (західного) досвіду.

100