Модуль 1 ‑ Понятие ГИС-анализа

Раздел 3 ‑ Классификации в гис-анализе

Лекция 1.3.1 ‑ Понятие классификации в ГИС-анализе

Классификация наземных объектов – старая проблема. Она привлекала умы ученых разных направлений, каждый из которых смотрел на Землю своими глазами, используя свой лексикон и свой интеллектуальный фильтр. Хотя идея классификации разбросанных по поверхности Земли объектов кажется довольно простой, практические аспекты этой задачи далеки от полной очевидности. То, как мы классифицируем то, что видим, получит отображение в том, как мы анализируем данные, и что означают наши выводы. На самом деле, то, как мы классифицируем данные, может даже предопределять, какие выводы мы получим. К этому процессу нельзя относиться беспечно, так как плохая классификация может сбить нас с пути.

Неправильная классификация может сбить с толку тех, кто принимает решения. То, как мы классифицируем вещи, имеет много общего с тем, как мы на них смотрим, при каком разрешении или масштабе, и как мы используем данные впоследствии. Способ классификации влияет и на выбор средств наблюдения – наземных, воздушных, космических. Классификации могут быть простыми, на основе одного критерия, такого как тип ландшафта, или сложными, на основе многих критериев (высота, количество осадков, экологическое функционирование и т.д.). Некоторые классификации могут создаваться комбинированием многих параметров разных покрытий. Способы классификации одного набора покрытий могут полностью меняться в зависимости от тех вопросов, которые мы хотим выяснить.

Ниже мы познакомимся с задачей классификации земли, которая часто интересовала ученых, исследующих вопросы природопользования. Мы рассмотрим вкратце некоторые системы классификации и некоторые базовые методы классификации, которые могут использоваться в ГИС. Наконец, мы увидим, как сами классификации могут быть разложены на составные части или объединены с данными других покрытий для переклассификации того, что мы имели вначале.

Число возможных методов классификации и переклассификации бесконечно. Все они сильно зависят от потребностей пользователя, как и работа всей ГИС в целом. Не зацикливайтесь на самих классификациях; сейчас аргументы в пользу одной системы перед другой вам, как новичку в ГИС, не важны. Лучше потратьте время на общие методы классификации и вопросы производительности. Это позволит вам в дальнейшем приспособиться к любой среде и любой задаче.

1. Принципы классификации

Классификация – одна из самых естественных вещей, которые делают люди. Даже самые заурядные вещи подвергаются классификации. Мы носим одежду различных типов, водим машины разных марок, имеем различные категории занятости. Мы мужчины или женщины, члены той или другой политической партии или независимые, взрослые, подростки или дети, и т.д. Используемые нами классификации приводят людей, места и вещи в некоторую систему, которая дает нам понимание того, как они функционируют: подобно другим членам своих групп и отлично от членов других групп или классификаций. В этом – суть классификации.

Свойство людей создавать классификации давно распространяется на анализ природных образований на земной поверхности. Многовековая история картографии показывает, как люди группировали природные образования по физическому типу (суша и воды), политическим подразделениям (государства), присутствию людей (обитаемые и необитаемые). Веками эти классификации помещались на карты без теоретического обоснования того, как они должны организовываться, и учета влияния, которое они могут иметь на принимаемые решения. Проблемы классификации были подробно исследованы лишь тогда, когда была признана важность классификации содержимого карт как средства принятия решений и научного инструмента. Хотя интерес к влиянию классификации территорий начал распространяться в начале XIX века среди организаций, управляющих природными ресурсами и землеустройством, потребность в них возрастала параллельно с развитием других технологий – спутникового дистанционного зондирования (ДЗ), компьютерной картографии, ГИС. Благодаря способности этих систем поддерживать и обрабатывать большие объемы пространственной информации, пришло время созревания интереса к лучшему классифицированию участков земной поверхности. Сейчас, как и тогда, важно, чтобы, иногда банальная, задача классификации не принималась на веру, а рассматривалась в меру скептически из-за потенциальных ограничений, которые накладываются классифицирующими фильтрами на наши интерпретации и решения.

Классификация зависит от типов объектов, которые мы собираемся группировать. Существуют раздельные классификации для растительности, почв, геологических формаций и увлажненных земель, сельского хозяйства, землепользования и типов ландшафта. Эти классификации могут быть простыми, как классификация растительности на основе только видов растений, или они могут быть более функциональными, как картографирование экосистем, а не одной только растительности. Варианты классификации диктуются масштабом, когда, например, растительность отображается не для малых регионов, а для целой Земли. Другие случаи классификации определяются больше техникой, используемой для получения исходных данных, такой как спутниковое ДЗ. Бывают и такие, которые адресованы известным или предполагаемым взаимодействиям факторов, как показывает пример карт физико-биологических комплексов, анализа потенциала земли или ее пригодности для конкретных целей; эти классификации довольно похожи, но отражают тонкие различия в том, как классификация должна применяться. Физико-биологические комплексы используют комбинацию пространственно упорядоченных проявлений биологических и физико-географических феноменов, связанных, например, с почвами или топографией, для оценки жизнестойкости природных систем. Анализ потенциала территории чаще всего относится к ее способности поддерживать жилищное строительство, сельскохозяйственную деятельность, дикую природу и другие важные категории. Карты пригодности отражают области, классифицированные не только по типам почв, но и по другим биологическим и физическим характеристикам, они используются для оценки пригодности соответствующих регионов для разнообразной человеческой деятельности.

Все вместе, эти классификации и тысячи других, которые созданы и которые создаются, имеют одну общую черту: все они учитывают целевую аудиторию, или конечных пользователей. Пользователи одних классифицированных наборов данных, таких как классификации пригодности земли для одного типа землепользования, очень конкретны. В других случаях карта будет использоваться гораздо более широкой аудиторией. Система классификации растительности ЮНЕСКО, созданная до нашествия спутниковых техники, была разработана для унификации классификаций растительности по всему миру, чтобы любой человек на Земле, интересующийся растительностью, мог говорить о растениях, используя единую базовую систему. Хотя этот широкий подход к классификации может быть полезен как общий стандарт, его ценность как средства для принятия решений в конкретных ситуациях ограничена. Благодаря сегодняшним ГИС мы можем хранить исходные данные, не подвергнутые классификации, и обрабатывать их в соответствии с нашими потребностями. Это наиболее ценная сторона классификации средствами ГИС: чем более точно ваша классификация настраивается на нужды пользователей, тем более полезной она становится. ГИС обеспечивают широкие возможности классификации и переклассификации атрибутивных данных для достижения этого результата. На самом деле, их работу можно отнести, прежде всего, к переклассификации, так как данные, вводимые в ГИС, часто уже классифицированы. Оператор ГИС либо использует существующую классификацию, либо перерабатывает имеющиеся атрибуты для создания классификации, лучше соответствующей поставленным вопросам или принимаемым решениям. Поэтому далее мы будем обозначать эту функцию как "переклассификация".