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

Дослідження проводили Інститут географії та Далекосхідний науковий центр AH CPCP, Московський (кафедра картографії і геоінформатики), Казанський, Тбіліський, Тартуський і Харківський університети.

У другій половині 80-х рр. XX ст. були розроблені перші автоматизовані системи картографування, зокрема АКС МДУ, яка була орієнтована передусім на потреби тематичного картографування, здійснювалися дослідження з просторового аналізу, картографо-математичного моделювання, тематичного картографування та їх автоматизації (О. М. Берлянт (рис. 2.37), М. Л. Беручашвілі, В. Т. Жуков, П. В. Петров, C. M. Сербенюк, Ю. Г. Симонов, B. C. Тікунов, І. Г. Черваньов (рис. 2.38), В. А. Черв’яков та ін.), з теоретичного обґрунтування і розроби перших геоінформаційних систем (М. Л. Беручашвілі, І. В. Гарміз, B. C. Давидчук, В. П. Каракін, О. В. Кошкарьов (рис. 2.39), В. Г. Лінник, М. В. Панасюк, A. M. Трофімов та ін.). В МДУ були створені пакети "МАГ", "AIRPOLL".

Першою ГІС, розробленою в колишньому СРСР, мабуть, була геоінформаційна система Марткопського фізико-географічного стаціонару Тбіліського університету (Беручашвілі М. Л., 1986) [83].

Перші ж програмні геоінформаційні пакети на території СНД були розроблені у 90-х рр. XX ст. Серед них найвідомішим є пакет GeoDraw/ Географ, створений у 1992 р. Центром геоінформаційних досліджень Інституту географії Російської академії наук (РАН), який має декілька тисяч інсталяцій. За своїми функціональним можливостям ця система не поступається багатьом зарубіжним настільним геоінформаційним пакетам.

101

Крім GeoDraw / Географ, у Російській Федерації розроблено низку програмних геоінформаційних пакетів, які мають по декілька сотень інсталяцій. Найвідомішими з них є пакети: "Панорама" (Топографічна служба Збройних Сил РФ, – ГеоСпектрум Інтернешнл), "Парк" (ТОВ "Ланеко", м. Москва), CSI-MAP (компанія "КСІ-технологія", м. Санкт-Петербург), Sinteks ABRIS (компанія "Трісофт", м. Москва), ObjectLand (3AT "Радом-Т",

м. Таганрог) і "Інго"(компанія "Інтегро", м. Уфа), "Пангея" (Пангея). Постійно з’являються нові оригінальні геоінформаційні розробки,

причому не тільки в московських інститутах, але й у регіональних наукових центрах. Як спеціалізовану розробку можна відзначити систему цифрової фотограмметрії Photomod (ЗАО "Ракурс").

Запізніле впровадження в Росії і країнах СНД ГІТ призвело до майже повної відсутності розвиненого ринку цифрових карт. Це стало причиною своєрідного технологічного лідерства Росії на ринку програмних продуктів для автоматичної та напівавтоматичної векторизації сканованих картографічних матеріалів. Справа в тому, що в США і країнах Західної Європи більшість топографічних карт було переведено в цифрову форму шляхом ручного цифрування за допомогою дігітайзерів задовго до початку ери активного застосування сканерів.

Серед російських програм-векторизаторів можна виділити пакети

EasyTrace (EasyTrace Group), MapEdit (Резидент), Spotlight (Consistent Software), AutoVec (AutoVec).

Розробка геоінформаційних додатків у країнах СНД, зокрема в Росії, ведеться як на базі російських пакетів програм, так і зарубіжних. При Міністерстві природних ресурсів Російської Федерації була створена Єдина інформаційна система надрокористування Росії, одним з основних завдань якої є державне геологічне картування масштабу 1:200000 (програма "Госгеолкарта – 2000"). Серед великих геоінформаційних проектів у Росії треба також згадати ГІС "Гляціологія" на основі каталогу льодовиків і

102

"Атласу сніжно-льодових ресурсів світу", ГІС VM-COUNTY, яка включає бази даних з економіки та населення колишнього СРСР і США (Московський державний університет). Велика автоматизована система лісового картографування (АСЛК) розроблена й успішно експлуатується у ВНІЦ "Лісові ресурси" [22]. Ґрунтовий інститут ім. В. В. Докучаєва розробив низку інформаційних систем ґрунтознавчої орієнтації, створив ГІС "Охорона ґрунтів". У Санкт-Петербурзькому державному університеті створена автоматизована картографічна система морської картографії (АКС МК). У Казанському університеті створена географічна інформаційна система моделювання навколишнього середовища "ГІС-МОС".

Питаннями застосування комп’ютера для вирішення ландшафтних завдань одними з перших у СРСР стали займатися грузинські географи під керівництвом М. Л. Беручашвілі. В Тбіліському університеті створена ГІС моніторингу ландшафтів Грузії [Беручашвілі М. Л., 1989].

Здійснювалися дослідження в галузі автоматизації картографування, просторового аналізу, картографо-математичного моделювання (О. М. Берлянт, М. Л. Беручашвілі, В. Т. Жуков, Д. В. Лисицький, П. В. Петров, C. M. Сербенюк, Ю. Г. Симонов, B. C. Тікунов, І. Г. Черваньов, В. А. Черв’я- ков та ін.), теоретичного обґрунтування геоінформаційних систем (Н. Л. Беручашвілі, І. В. Гармиз, B. C. Давидчук, В. П. Каракін, О. В. Кошкарьов, В. Г. Лінник (рис. 2.40), М. В. Панасюк, A. M. Трофимов, В. Я. Цвєтков

(рис. 2.41) та ін.).

Проте, незважаючи на значні досягнення передусім російських учених, більша частина ринку програмного геоінформаційного забезпечення в країнах СНД представлена все ж продукцією західних фірм – ESRI, Intergraph, MapInfo, Autodesk тощо.

Таким чином, аналізуючи третій етап розвитку геоінформатики, треба відзначити, що первісно використання комп’ютера в галузях, що оперують просторовими даними, йшло окремими паралельними шляхами: картографія з високоякісним кресленням, автоматизоване проектування і комп’ютерна графіка, геодезія, фотограмметрія, технологія дистанційного зондування, просторовий аналіз растрових даних тематичних карт, інтерполяція векторних (точкових) даних тощо. Однак поступово з’ясувалося, що, незважаючи на різні цілі, усі ці дисципліни потребують інструментів, здатних виконувати одні і ті ж функції: збір, збереження, пошук, трансформація та відображення просторових даних з реального світу. Саме таким інструментом і стала ГІС у сучасному її розумінні.

ІV етап (початок ХХІ ст. – сьогодення). Цей етап є періодом по-

дальшого розвитку створення національних інфраструктур просторових даних (НІГД), їх інтеграцією в загальноєвропейську та світову системи. Відбувається подальший динамічний розвиток ГІС у світі.

103

Підвищується конкуренція серед комерційних виробників геоінформаційних послуг, покращується сервіс користувачам ГІС, доступність і "відкритість" програмних засобів дозволяє використовувати і навіть модифікувати програми. Поява користувальницьких "клубів", телеконференцій, територіально роз’єднаних, але зв’язаних єдиною тематикою збільшує потребу в геоданих.

Усередині 90-х рр. ХХ ст. відбулось падіння цін на обчислювальну техніку, зумовлене "падінням" цін на пам’ять, що призвело до збільшення кількості постачальників на ринку геоінформаційних продуктів, істотного розширення кола вирішуваних завдань, появи найсучасніших технологій, таких як GPS, електронних тахеометрів та ін.).

Уцей період приклад нового ставлення до користувачів продемонстрували розробники та власники геоінформаційного програмного продукту GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) для робочих станцій, створеного американськими військовими фахівцями (Army Corps of Engineers) для завдань планування природокористування і землеустрою. Вони відкрили GRASS для безкоштовного користування (public-domain), включаючи зняття авторських прав на вихідні тексти програм. Як наслідок, користувачі та програмісти змогли створювати власні додатки, інтегруючи GRASS з іншими програмними продуктами.

На сучасному етапі GRASS Version 4.1, яка була створена в 1993 р.,

втому числі вихідні тексти програм, системну і довідкову документацію, навчальний посібник для користувачів, ряд прикладів наборів даних, відкрито розповсюджується в мережі Інтернет.

Приклад Army Corps of Engineers наслідувала ESRI, Inc., яка відкрила

в1994 р. для необмеженого безкоштовного користування свій програмний продукт ArcView 1 for Windows, який також можна було отримати в мережі Інтернет.

Насичення ринку програмних засобів для ГІС, зокрема призначених для персональних комп’ютерів (Desktop GIS), різко збільшило сферу застосування ГІТ. Це стало вимагати створення великих наборів цифрових геоданих, а також необхідності формування системи професійної підготовки та навчання фахівців із ГІС.

Унайбільш розвинутих у геоінформаційному відношенні країнах ці проблеми вирішувалися шляхом формування державних національних і міжнародних ініціатив з розробки і створення так званих "Інфраструктур геопросторових даних" (ІГД), які включають питання ГІТ, телекомунікацій, стандартизації даних і професійної підготовки. Так, наприклад, 19 жовтня 1990 р. у США був опублікований "Циркуляр А-16", спрямований на "максимальний розвиток національних цифрових ресурсів просторової інформації, з залученням до цієї діяльності федеральних, регіональних і місцевих органів управління, а також приватного сектору. Ці національні

104

інформаційні ресурси, взаємопов’язані за допомогою єдиних критеріїв і стандартів, забезпечать поширення й ефективний обмін просторовими даними між виробниками і користувачами".

З цією метою був створений Федеральний комітет просторових даних. Для популяризації "Циркуляра А-16" 11 квітня 1994 р. Президент США Б. Клінтон видав урядове розпорядження під назвою "Координація у сфері отримання і доступу до даних Національної інфраструктури просторових даних".

2.3. Історія розвитку відкритих ГІС

Історія розвитку відкритих ГІС починається з кінця 1970-х – початку 1980-х рр. і пов’язана зі створенням у 1978 р., з ініціативи Служби охорони рибних ресурсів і диких тварин США, відкритої векторної ГІС

MOSS (Map Overlay and Statistical System). Її появу можна вважати однією з ключових подій, що визначили подальший напрям розвитку ГІС.

MOSS стала першою інтерактивною ГІС, призначеною для роботи на міні-комп’ютерах і поєднувала в собі можливість роботи як з растровими, так і з векторними даними. Свого часу MOSS використовувалася для розв’язку різних завдань, як на рівні міністерств США, так і в багатьох урядах штатів і місцевих органів влади.

Сьогодні можна виділити такі популярні відкриті ГІС:

–GRASS GIS (рік створення – 1982, США);

–ILWIS (дата створення – 1980-ті рр., Голландія);

–MapWindow GIS (рік створення – 1998, США);

–SAGA (рік створення – 2001, Німеччина);

–Quantum GIS (рік створення – 2002, міжнародний проект);

–gvSIG (рік створення – 2003, Іспанія).

2.4. Розвиток ГІС в Україні

ГІТ в Україні набули розвитку в середині 90-х рр. XX ст. За цей час ГІС пройшли шлях становлення, з однієї точки зору – суттєвий, з іншої… З іншої, все могло би бути і значно краще.

Серед позитивних чинників, які характеризують сучасний стан застосування ГІТ, необхідно відзначити такі:

1. Формування в державних установах і організаціях груп фахівців, які активно працюють у напрямку застосування ГІС у різних сферах людської діяльності, зокрема: у Державному проектному інституті Дніпромісто (Київ), Науково-дослідному інституті геодезії і картографії

105

(Київ), Київському національному університеті будівництва і архітектури, Київському національному авіаційному університеті, Одеському національному університеті ім. І. І. Мечникова, Національному університеті біоресурсів і природокористування України, Національному університеті "Львівська політехніка" (Львів), Національній гірській академії (Дніпропетровськ), Харківському технічному університеті радіоелектроніки, Українському центрі менеджменту Землі і ресурсів (Київ), Донецькому національному технічному університеті, Чернігівському державному інституті економіки і управління та в інших.

2.Створення ГІС-асоціації (1997 р.) і Асоціації геоінформатиків

(2003 р.), сприяють активізації та консолідації геоінформаційної діяльності в Україні. Всеукраїнський благодійний фонд сприяння розвитку геоінформаційних технологій та послуг "ГІС-Асоціація України" об’єднує фахівців, зайнятих у галузі розробки та впровадження ГІС. ГІС-Асоціація у своїй структурі має дирекцію, експертну раду, учбово-методичний центр та департамент впровадження проектів.

3.Щорічне проведення ГІС-форумів, починаючи з 1995 р., конфе-

ренцій "Геоінформатика: теоретичні і прикладні аспекти" (з 2002 p.), конференцій користувачів продуктів фірми ESRI в Криму (з 1998 p., ЗАТ ЕСОММ), а також окремих тематичних конференцій, семінарів, нарад, присвячених використанню геоінформаційних технологій (наприклад, "Геоінформаційні технології сьогодні" (Львів, 1999 р.); "Геоінформаційні системи і муніципальне управління" (Миколаїв, 2000 р.) "Можливості ГІС / ДЗЗ-технологій у сприянні вирішення проблем регіону" (Одеса, 2003 р.), Можливості сучасних ГІС / ДЗЗ технологій у сприянні вирішення проблем регіонів (ДНВЦ "Природа") та багатьох інших.

4.Створення державних підприємств і комерційних компаній, які спеціалізуються на розробці і / або використанні ГІТ, зокрема: державного науково-виробничого підприємства "Геосистема" (Вінниця) і наукововиробничого центру "Геодезкартінформатика" (Київ); комерційних компаній "Інтелектуальні системи, Гео", "Інститут передових технологій", "ЕСОММ", "ГЕОКАД", "Аркада", "Герніка" (Київ); "Високі технології" (Одеса) тощо.

5.Розробка спеціалізованих геоінформаційних пакетів: "Рельєф-про-

цесор" – Харківський національний університет ім. В. М. Каразіна; векторно-растрової інструментальної ГІС настільного типу ОКО – ВАТ "Геобіономіка" (Київ); програмних комплексів GEO+CAD і GeoniCS, призначених для обробки даних досліджень і геоінженерного проектування в галузі цивільного, промислового і транспортного будівництва – компанія "ГЕОКАД", AT "Аркада" і НПЦ "Герніка" (Київ), K-mine (Кривбасінвест, Кривій Ріг) та ін.

106

6. Створення електронного атласу України (рис. 2.42) – пілотної версії комп’ютерного Національного атласу України (2000) – Інститутом географії НАН України і компанією "Інтелектуальні системи, Гео" (Київ).

Рис. 2.42. Фрагмент Національного атласу України

Атлас містить 875 унікальних карт, які створені на базі новітніх знань і статистичної інформації, а також тексти, графіки і фотографії. Він органічно об’єднує шість тематичних блоків.

Загальна характеристика. Інформація про геополітичне положення України, її фізико-географічні умови й адміністративний устрій, місце в європейському та світовому природно-ресурсному, економічному і демографічному потенціалі.

Історія. Інформація про основні етапи історії українського народу і держави.

Природні умови та природні ресурси. Інформація про особливості та якість природних умов країни, наявність і кількість природних ресурсів.

Населення. Інформація про чисельність, розміщення та рух населення, структуру розселення, національний склад, особливості демографічного, соціально-економічного і гуманітарного розвитку.

Економіка. Інформація, що відображує рівень розвитку продуктивних сил України, структуру, спеціалізацію і територіальну організацію господарства та загальні тенденції трансформації економіки.

Екологічний стан навколишнього середовища. Карти відбивають комплексну оцінку стану і рівня забруднення навколишнього середовища й окремих компонентів природи, систему моніторингу, природно-запо- відний фонд та інші території, що охороняються.

7. Внесення курсів із ГІС і ГІТ до програми підготовки фахівців природознавчих, екологічних, інженерних та сільськогосподарських спеціальнос-

тей у багатьох вищих навчальних закладах країни; відкриття у деяких з них курсів підготовки фахівців у галузі геоінформаційних систем і технологій.

107

До факторів, що стримують розвиток геоінформаційних технологій, належать відносно низький у цілому рівень комп’ютеризації в країні, відсутність у достатній кількості відповідних фахівців і коштів на придбання ліцензійного програмного забезпечення.

Однак, незважаючи на це, ГІС знаходять застосування у все нових сферах науки, виробничої діяльності й освіти. Коло користувачів ГІС постійно розширюється і відкриває нові можливості для обміну накопиченою інформацією. Деякі системи комплектуються за бажанням замовника готовими базами даних. Все це призводить до того, що покупцями ГІС стають невеликі міста й області, окремі галузі промисловості, медицина, освіта тощо. Невеликі навчальні та довідково-інформаційні ГІС бажають мати виші і навіть приватні особи, чия діяльність пов’язана з управлінням.

Важливим моментом необхідно вважати посилення міжнародної кооперації та координації геоінформаційної діяльності. Одним із головних наслідків є створення глобальних інформаційних систем типу Глобальної природно-ресурсної бази GRID під егідою ЮНЕСКО, ГІС європейського економічного співтовариства CORINS і багато інших.

Про значення ГІС можна говорити, виходячи з того, яка увага приділяється їм у більшості країн світу. У багатьох із них створені національні й регіональні організації, до завдань яких входить розвиток досліджень, по- в’язаних із ГІС, розробка пропозицій у сфері національного й міського планування інформації, координація програм отримання, обробки й розповсюдження цієї інформації, створення мереж ГІС. З цією метою розроблена правова база, створюється потужне, апаратне й програмне забезпечення, налагоджена підготовка та перекваліфікація необхідного класу спеціалістів.

Розвиток інформаційних технологій на базі обчислювальної техніки, створення автоматизованих, високопродуктивних робочих станцій, банків даних і баз знань, а також обчислювальних мереж привело до появи нового напрямку в інформатиці – геоінформатики, в основі якої лежать ГІС і ГІТ. На сьогодні вже існують (функціонують) сотні ГІС різного рівня.

Для раціоналізації управлінських процесів у органах виконавчої влади і місцевого самоврядування в розвинутих державах і країнах з перехідною економікою запроваджуються новітні інформаційні технології, в тому числі ГІТ, оскільки відомо, що вони можуть широко застосовуватися в практиці управління, відкривають нові можливості при аналізі територіально-прив’язаних даних, пошуку закономірностей їх розподілу, моделюванні та прогнозі ситуацій.

Розвиток передових країн світу переконливо демонструє відсутність альтернативи цієї технології в державному управлінні та самоврядуванні. Проте при запровадженні будь-яких інновацій на державній службі, особливо сучасних технологій управління, виникають певні ускладнення. Це підтверджується проведеним аналізом щодо спроб застосування ГІТ у декількох регіонах і містах нашої країни.

108

Як свідчить аналіз можливостей ГІТ і основних пріоритетних напрямків природно-ресурсної тематики, ГІС загальнодержавного і регіонального рівнів доцільно орієнтувати на вирішення завдань:

1)оцінки стану природних ресурсів регіону та планування процесів їх раціонального використання;

2)оцінки та прогнозування екологічного стану регіону;

3)оцінки ефективності і прогнозування розвитку регіонів;

4)розробки рекомендацій щодо забезпечення функцій управління регіонами.

Необхідно відзначити, що ці проблемні сфери є також домінуючими для регіональних прикладних дистанційних досліджень регіонів з космосу. Тому можна стверджувати про важливість ГІС і ГІТ для перспективних інформаційних технологій у прикладних дистанційних дослідженнях територіальних угруповань з космосу.

2.5. Перспективи розвитку ГІС на найближчі роки

ГІС розпочали своє існування з назвою "географічні інформаційні системи" (Geographic Information System) і означали програмні засоби для роботи з географічною (просторовою) інформацією та пошаровим її поданням. Таке становище відбувалось майже до 80-х рр. ХХ ст.

У 90-х рр. ХХ ст. це визначення трансформується і основною розшифрування стає "геоінформатика" (Geographic Information Science),

оскільки ці системи сконцентрувались на алгебрі операцій над простором і картами.

Наразі спостерігається тенденція переходу до "географічних інфор-

маційних послуг" (Geographic Information Services) на платформі персо-

нальних комп’ютерів (рис. 2.43) [54].

109

За останні 25 років ГІС пережили великі зміни, як концептуальні, так і функціональні. Це вже не ті "тремтливі" програми, в яких можна було на основі наявних даних створювати карти. Це і зараз одна з найважливіших і найбільш затребуваних функцій ГІС, якщо можна так сказати, їх візитна картка.

На сучасному рівні розвитку ГІС стали практично основним інструментом моделювання природних, господарських, соціальних процесів і явищ, відстеження їх зв’язків, взаємодій, прогнозування їх подальшого розвитку в просторі та часі, а головне – засобом забезпечення (підтримки) прийняття рішень управлінського характеру [4].

Але сучасні ГІС сьогодні – ще й інтеграційне середовище, яке дозволяє об’єднувати і систематизувати різноманітну інформацію, її потоки, що надходять з багатьох відділів і служб. Все частіше і частіше ГІС наближаються до вершин інформаційної структури відомств і підприємств, хоча, одночасно, на інших стадіях робочого процесу їх використовують і для професійного аналізу даних, і для "чорнової" роботи – введення та підготовки даних.

У "інтеграційному" аспекті ГІС використовують, щоб розв’язувати задачі на найвищому рівні територіального управління.

Організація Об’єднаних Націй використовує ГІС для роботи з актуальною інформацією. Де б не проводилися операції ООН, в рамках операції збирається необхідна інформація. Вона подається у вигляді тематичних атласів, доступ до яких відкритий для всіх зацікавлених осіб. Обов’язково готується картографічна основа. Можливість одержувати таку інформацію, можливість моделювання ситуацій роблять ГІС чинними інструментами для планування гуманітарних операцій, запобігання й владнання регіональних конфліктів. Однак ГІС використовуються не тільки для розв’язку великих аналітичних і прогнозних завдань. Ефективний також комплексний просторовий підхід і при розв’язку конкретних повсякденних задач управління територіями.

Створення єдиних муніципальних ГІС дозволяє системно підійти до розв’язку будь-якої територіальної задачі.

Найважливіший етап у розвитку територій – територіальне планування – вже на жодній стадії не обходиться без ГІС, які надають можливість постійної актуалізації потрібної документації, наукову обґрунтованість пропозицій, заснованих на накопичених і наочно представлених даних, можливість моделювання різних сценаріїв, використання створених у ГІС матеріалів для містобудівного й екологічного моніторингу.

Потреба більш ефективно вирішувати питання управління, планування, інвентаризації і експлуатації інженерних комунікацій також приводить до впровадження ГІС, як у муніципальних утвореннях, так і на великих підприємствах.

110