3. Общие сведения об эвм

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) - техническое устрой­ство, построенное на электронных элементах, отличающаяся значительными вычислительными возможностями, быстродействием, надежностью и доста­точно большими объемами памяти, имеет единое управление. ЭВМ способны осуществлять сбор, обработку, хранение и выдачу информации.

Существует несколько поколений ЭВМ. Первое поколение ЭВМ поя­вилось в 1940-х гг. и были выполнены на электронных лампах. ЭВМ второго поколения были устроены уже на полупроводниковых транзисторах. В это

время были разработаны основы программирования. ЭВМ третьего поколе­ния соединила возможности предыдущих. Базой ЭВМ четвертого поколения являются большие и сверхбольшие интегральные схемы. Это позволило уве­личить объем машинной памяти и уменьшить размеры ЭВМ. Сейчас идет разработка ЭВМ пятого поколения с оптикоэлектроникой. Это позволить увеличить скорость вычислений в несколько раз.

Современная ЭВМ состоит из следующих устройств:

1) процессора - «мозга» ЭВМ. Он состоит из а.рифметичсско-логического устройства, обеспечивающего выполнение простейших арифме-тических и логических операций, устройства управления, преобразующее ко-ды машинных команд в конкретные действия;

2. оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), выполняющего функции автоматической записи и выбора информации;

2. внешних запоминающих устройств (ВЗУ), выполняющих туже функ­цию, но емкость ОЗУ во много раз меньше ВЗУ, однако доступ к информации в ОЗУ намного быстрее, чем в ВЗУ. Наиболее распространены ВЗУ на маг­нитных дисках;

2. устройства ввода-вывода информации (УВВ). Сейчас существует очень много всевозможных типов УВВ. Среди них можно выделить алфавит­но-цифровые терминалы (дисплей), графические терминалы, телетайп, печа­тающие устройства (принтеры), графопостроители и др.

Классификация ЭВМ по масштабу решаемых задач. Выделяют сле­дующие классы ЭВМ: супер-ЭВМ, большие и средние ЭВМ, мини-ЭВМ, ма­шины серии ЕС ЭВМ и IBM, микро-ЭВМ (калькуляторы и др.).

4. Методика применения эвм в геоэкологических исследованиях

Методика применения ЭВМ в геоэкологических исследованиях вклю­чает следующие основные этапы.

1. Постановка исследовательской задачи и формулировка гииотизы от­носительно ее решения.

2. Построение модели изучаемого явления или процесса и отбор систе­мы показателей, характеризующих объект исследования в рамках выбранной модели.

3. Выбор количественного метода, позволяющего формализировать со­держательную модель.

4. Составление схемы алгоритма решения задачи и создание программы на алгоритмическом языке. Следует обратить особое внимание на возмож­ность использования современных исследовательских пакетов статистиче­ских программ. Наиболее распространенными и универсальными являются следующие программные продукты Statistica, Systat, NCSS, SPSS и др. В ос­новиом все пакеты совпадают, но существенно различаются в деталях. В раз­ных пакетах одни и тс же методы могут быть представлены в несколько от­личных версиях и с разной полнотой.

1. Перенос программы и исходных данных на носители информации или ввод ее с клавиатуры дисплея.

2. Формулировка задания для ЭВМ с помощью операторов языка управления заданиями.

3. Отладка программы, заключающаяся в обнаружении и установлении ошибок, допущенных на всех предыдущих этапах.

1. Интерпретация полученных результатов, постановка новой задачи.

■ 5. Создание гсо(эко)информационных систем для решения геоэко­логических задач

Проведение экологической экспертизы и экологического прогнозиро­вания, создание системы экологического мониторинга требует оперативного анализа мощного потока разнообразной информации. Для этих целей исполь­зуют геоинформационные системы (ГИС) и экоинформационные системы (ЭИС). Понятие ГИС более широко используется в научной литературе. ГИС (ЭИС) - системы автоматизированного сбора, хранения, преобразования и представления эколого-географической информации, основывающиеся на средствах вычислительной техники - ЭВМ. По существу ГИС машинная мо­дель окружающей природной среды.

Создание ГИС (ЭИС) стало возможным, после того как информацион­ные технологии стали проникать в науки о Земле. Это породило геоинформа­тику и экоинформатику. Геоинформатика - наука изучающая принципы, технику и технологию сбора, накопления, передачи, обработки, представле­ния и распространения данных, а также получения на их основе новой ин­формации о пространственно-временных явлениях (Тикунов, 1997). Первые ГИС были созданы в Канаде в начале 1960-х гг. (GOIS). В нашей стране ана­логичные исследования начались почти двадцать лет спустя и до сих пор ра­боты зачастую связаны с адаптацией зарубежного опыта. Исторически ГИС в современном их пониании развивались на базе информационно-поисковых систем и позднее картографических банков данных. Информационные систе­мы рассматривались как первый этап автоматизированного создания карт, позднее в функции ГИС стали включать блоки математико-картографического моделирования и автоматизированного воспроизведения карт. Рассматривая карту как инструмент для географического анализа и вы­деляя подсистему пользователя, ГИС стали охватывать область использова­ния карт. В настоящее время существует большое множество ГИС в различ­ных странах и разных отраслях экономики. Большинство ГИС включают в свои задачи создание карт или используют картографические материалы как источник информации.

Источниками информации для ГИС (ЭИС) являются: географические и экологические карты, аэро- и космофотоснимки, данные полевых экспедици­онных наблюдений и исследований, результаты лабораторных анализов, ка­дастровые данные, результаты переписи населения и т. д.

Любая ГИС должна выполнять несколько функций (Масляев, Кустов, Кирюшин, 2000):

• обеспечивать функции сбора, кодирования и ввода информации;

• обеспечивать функции редактирования, обновления и эффективного хранения данных, а также преобразования данных в разные формы;

-обеспечивать функции анализа, моделирования информации; -обеспечивать функции запросов на получении информации;

• обеспечивать функции представления результатов работы в виде на­глядных документов - таблиц, карт, диаграмм и т. п.

К основным принципам организации ГИС относят:

• системность технологического процесса, выражающаяся в том, что методологической основой создания ГИС служит системный подход, рас­сматривающий получение информации, ее обработку и интерпретацию в структуре ГИС как этапы единого процесса;

• достоверность и точность информации;

• функциональность системы. По особенностям функционирования выделяют два типа ГИС: ГИС как информационная система (база данных), ГИС как инструмент (система экспертных оценок) для исследования и про­гноза;

• целевое и тематическое назначение автоматизированных систем.

Единой классификации ГИС не существует. Существуют различные ас­пекты их классификации. По территориальному охвату ГНС подразделяют­ся на общегосударственные, региональные и глобальные. По целям создания - многоцелевые и специальные, в т. ч. информационно-справочные, кадаст­ровые, картографические, инженерно-планировочные, территориально-управленческие. По тематической направленности - обшегеографические, отраслевые, в т. ч. водных ресурсов, использования земель, лесопользования, рекреации, инвентаризационные, кадастровые и др. По проблемной ориента­ции выделяют ГИС: инженерные, тематического картографирования, библио­графические, административные, обработки комической информации, управления природными ресурсами, тематического картографирования. По структуре и архитектуре ГИС различают: проблемно-процессорную мо­дель, модель базы данных, модель интерфейса (система объектов с различ­ными характеристиками). По организации ГИС бывают закрытые (пользова­тель их модифицировать не может), специализированные (предназначенные для решения определенной задачи) и открытые (способные расширять свои функции за счет встроенных средств). Большинство ГИС отраслевые, ориен­тированы на решение частных задач. Комплексных ГИС мало, создание их дело сложное.

В самом общем виде структура информационной системы представля­ется следующим образом: базы данных, диалоговая система пользователя, программно-технический продукт, блок моделей, блок оценки и принятия решений.

К функциям информационных систем относят:

• подготовку и ведение банков данных;

• информационно-справочные функции;

• имитационное и экспертное моделирование;

• автоматизированное картографирование и др.

Для формализованного представления данных в информационной сис­теме применяются растровый, векторный методы, метод по ячейкам регуляр­ной сети. Наиболее оптимальным является объединение растрового и век­торного подхода к представлению данных. Кроме того, информационные системы позволяют использовать данные различных систем управления база­ми данных. Основная задача ближайших лет - это стандартизация информа­ционных систем.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1 В чем причины математизации географии и геоэкологии?

2. Покажите современные направления применения математических методов в эко-лого-1 еографических исследованиях.

3. Какова роль гео(эко)информацио1тых систем для современной науки и практи­ки?

Литература

Анучин, В. А. Теоретические основы географии / В. А. Анучин. - М. : Мысль, 1972.

Джеймс, II. Все возможные миры. История географических идей / П. Джеймс, Дж. Мартин. - М. : Прогресс, 1988. - 672 с.

Введение в ЭВМ / под ред. А. Я. Савельева. - М. : Просвещение, 1987. - 240 с.

Дьяконов, К. II. Современные методы географических исследований / К. И. Дья­конов. Н. С Касимов, В. С. Тикунов. -М. : Просвещение, 1996.

'Золотое, А. А. Математические методы в географии / А. А. Золотов, А. Ю. Щерба­ков /Калинин, ун-т. - Калинин, 1989. - 79 с.

Линник, В. Г. Физическая география и геоинформационные системы / Современ­ные проблемы физической географии. - М., 1989. - С. 65 - 73.

Масляев, В. II. Методы геоэкологических исследований / В. II. Масляев. М В. Кустов, А. В. Кирюшин / НИИ регионологии. - Саранск, 2000. -- 48 с.

Математические методы в географии. - Казань, 1976. – 351

Матэр, П. И. Компьютеры в географии / П. И. Мат:>р. - М., 1981. Пузачснко, IO. Г. Математические методы в географии и экологии / 10. Г. Пуза-ченко. - М. : Наука, 2004.

Савельев, А. Я. Персональный компьютер для всех / А Я. Савельев, В. А. Сазонов, С. Э. Лукаев -М.: Высш. шк.. 1993 - 135 с.

1 iiKviioB, В. С. Моделирование в картографии / В. С. Тикунов. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1997.-405 с.

Трофимов, А. М. Геоинформационные системы и проблемы управления окру­жающей средой / А. М. Трофимов, М. В. Панасюк. - Казань : Изд-во Казан, ун-та, 1984.

Тюрин, К). Н. Анализ данных на компьютере / Ю. Н. Тюрин, А. А. Макаров. - М. : Финансы и статистика, 1995. - 384 с.

Факторный, дискриминантный кластерный анализ. - М. : Финансы и статистика, 1989 -215с.

Лекция 16. МЕТОДЫ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГ О ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

1. Методологические основы и общие понятия прогнозирования.

2. Классификация эколого-географических прогнозов.

3. Этапы эколого-географического прогнозирования.

4. Принципы и методы прогнозирования.