1. Место географической информации (информации о местности в системах управления)
При совершенствовании процессов управления органами государственной власти, различными государственными структурами и объектами большое значение отводится картографическому и геоинформационному обеспечению этих процессов. Органы управления не могут эффективно функционировать без использования географической информации с необходимыми требованиями по объему, срокам представления и качеству.
Решение любой функциональной задачи пользователя на местности во многом зависит от характера реальной обстановки (состояния предметной области), под которой будем понимать совокупность различных факторов и условий, оказывающих непосредственное или опосредствованное влияние на ее решение.
К числу важнейших компонентов обстановки относятся: положение объектов в пространстве (объектов местности, стационарных и мобильных средств, не относящихся к объектам местности), их взаимоотношение, состояние объектов местности и окружающей среды (степень заражения и затопления, область распространения пожаров и т. п.), характер местности, климатические условия, время суток и года и т. п.). Часть этих факторов носит статический характер, а часть — динамический, т. е. имеет пространственно-временную зависимость.
Одним из основных путей совершенствования геоинформационного обеспечения является разработка и широкое использование географических информационных систем (ГИС). Геоинформационная система — это аппаратно-программный комплекс для сбора, анализа, обработки и отображения пространственно-определенных данных. Общая структура ГИС представлена на рис. 1.
Как показывает анализ процессов управления в вопросах, связанных с прогнозированием проблемных ситуаций в деятельности аварийно-спасательных служб, органов и объектов управления силовых министерств регионального и федерального уровней, геопространственные данные являются критической составляющей, используемой на всех этапах деятельности лица, принимающего решение (ЛПР), и напрямую влияющей на возможность принятия "правильного" решения [3].
На рис. 2 показана роль геопространственных данных при анализе проблемных ситуаций и выработке управляющих воздействий. Современные геоинформационные системы представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые оперируют координатнопривязанной и координатно-временной информацией и обладают определенной спецификой в организации и обработке данных.
На рис. 3 представлены основные функциональные возможности ГИС, включающие методы обработки данных многих ранее существовавших автоматизированных систем. В состав этой информации входят различные виды и типы данных от различных источников — геодезические, фотограмметрические, картографические, сейсмические, метеорологические, гидрографические, навигационные, специальные и др.
По составу обрабатываемая информация представляет собой географическую пространственную информацию, а сама ГИС является географическо-пространственной информационной системой.
Под географической пространственной информацией понимается информация о пространственно-временном расположении географических объектов, находящихся на поверхности Земли (объектов местности), их физических свойствах и взаимосвязях, а также процессах и явлениях, происходящих с объектами местности, их свойствами и взаимосвязями. Она, как никакой другой вид информации, имеет все признаки всеобщности и в то же время свои особенности [5].
Геоинформационные системы реализуют в основном те методы обработки информации, которые используются в источниках приема или получения исходных данных. Основу ГИС и организацию в них геопространственных данных определяют принятые информационные модели данных об объектах или используемых явлениях, а модели зависят от методов обработки и методов использования результатов обработки. Базы данных современных ГИС представляют собой совокупность структурированных данных, форма и содержание которых определяются и зависят от обрабатывающих программ и степени их целостности.
Разработка ГИС осуществляется с 80-х годов прошлого столетия как чисто географических систем. Но за последние годы они получили новое качественное содержание, связанное с обработкой геопространственных данных, необходимых для управления территориально-распределенными объектами. Без указанной информации невозможно принятие решений по множеству направлений народнохозяйственного и военного назначения (прогнозирование проблемных ситуаций и оперативное реагирование, выработка решений и планирование действий аварийно-спасательных служб, управление органами и объектами силовых министерств регионального и федерального управления, землепользование, навигация, экологический мониторинг и др.).
2. Ограничения в использовании геоинформационных систем
В структуре построения и методике использования геопространственных знаний различных ГИС существует немаловажное различие. Конкретные ГИС разрабатывались для конкретного заказчика (пользователя) на различной методологической основе. В результате этого пользователи различных ГИС не понимают друг друга и не могут без потери информации выполнять полноценный обмен данными между собой. Отдельная ГИС, в силу ограниченности, не может удовлетворять пользователей различной геопространственной информацией.
Интерфейсы пользователя и ГИС осуществляются с помощью средств, многие из которых неестественны для человека и требуют присутствия при общении подготовленного специалиста в области картографии. Автоматизированный обмен данными ГИС и пользователей осуществляется путем представления их в некотором формате. При этом форматы обмена сильно зависят от моделей геоинформационных данных, применяемых в ГИС.
Анализ структуры современных ГИС показал, что методы получения и обработки геопространственных данных определяются средствами получения исходных данных, их содержанием и формой представления, а также возможностями ГИС удовлетворять требования пользователей. Их информационное взаимодействие включает совокупность отдельных компонент, которые позволяют ГИС выполнять свои функции по обработке лишь указанной конкретной ситуации. В настоящее время существует внушительное число программных пакетов ГИС, но практически они являются симбиозом чисто картографических систем с графическими средствами и методами моделирования САПР.
В настоящее время определилось несколько классов ГИС, среди которых можно выделить следующие:
инструментальные ГИС (ИГИС) — системы с наиболее широкими возможностями, включающими ввод и хранение данных, сложные запросы к ним, пространственный анализ, документирование информации и разработку приложений;
системы для просмотра геоинформации (СПГИ) — реализуют возможности просмотра ранее введенной и структурированной по правам доступа информации, выполнения запросов к базам данных и документирования результатов;
справочные картографические системы (СКС) предназначены только для работы со встроенной базой данных и имеют минимальные средства для ее обновления и пополнения;
векторизаторы растровых изображений (ВРИ) — реализуют процедуры ввода пространственных данных со сканера и их преобразования в векторную информацию;
специализированные средства пространственного анализа (ССПА) ориентированы, в первую очередь, на частные задачи типа анализа рельефа, распределения ресурсов (транспортные задачи) и т. п.;
средства обработки и дешифрирования данных дистанционного зондирования (СОДЦЗ) — предназначены для обработки цифровых изображений земной поверхности.
Принадлежность ГИС к тому или иному классу определяется составом основных функциональных возможностей, реализованных в ней. В таблице приведены группы функциональных возможностей ГИС, определяющих ее класс.
ГИС характеризуется большими объемами и разнообразием обрабатываемых данных, а также применением специфических методов их обработки. В ГИС обработка данных заключается в анализе пространственного расположения, взаимосвязей и атрибутов большого набора различных объектов, их объединений и пересечений, получившего название пространственного анализа (рис. 4). Это позволяет более широко использовать ГИС для получения качественно новой информации на основе уже имеющейся. Совместное применение ГИС и интеллектуальных систем поддержки принятия решения (ИСППР) позволит реализовать потенциальные возможности ГИС по повышению интеллектуальности ИСППР по пространственному анализу информации.
В них достаточно развиты средства унификации, преобразования и визуализации. В то же время существующие ГИС оснащены недостаточными средствами анализа содержащейся информации для поддержки принятия решений. Фактически ГИС способны лишь отображать заложенную в них информацию и выполнять расчеты некоторых характеристик отображаемых объектов (см. таблицу). Интеллектуальность этих систем недостаточна для поддержки принятия управленческих решений. Технология управления геоинформацией в ГИС будет улучшена, если она будет соответствовать организации ее применения в АСУ. Для достижения этой цели необходима интеграция технологий ГИС и ИСППР и определенная адаптация их организации.
Таким образом, проблемным вопросом является повышение эффективности используемых ГИС в процессах принятия решений и интеграция с интеллектуальными системами поддержки принятия решений.
