Экологиялық мониторингтің ақпаратпен қамтамасыз етілуі.

Экологиялық мониторингтің ақпаратпен қамтамасыз етілуі.

1. Геоақпараттық картографиялау.

2. Географиялық ақпараттық жүйелер.

1. Геоақпараттық картографиялау.

Карта дегеніміз жер бетінің едәуір территориясының Жердің қисықтығын ескере отырып картографиялық проекцияда салынған жазықтықтағы кішірейген кескіні. Карта арқылы шешілетін міндеттердің сан алуандығы мазмұны жағынан да, олардың масштабтары жағынан да әр түрлі карталардың қажеттілігін тудырады.

Картография уақыт пен кеңістіктегі процестер мен құбылыстардың өзара байланысы және өзгеруі туралы географиялық карталарды жасау және жасау әдістерінің қолданылуы туралы ғылым.

Картография жер бетінің едәуір территорияларының кескіндерін әр түрлі мақсаттағы карталар түрінде жасау әдістері мен процестерін, оларды жасау және көбейту технологиясын зерттейді.

Өткен ғасырдың 60-70 ж.ж. көптеген елдерде территорияларды ірі масштабты шаруашылықтар үшін игеру өз кезегінде картографиялық зерттеулер жүргізу қажеттілігін туғызды. Мұндай зерттеулер нәтижелері ірі картографиялық еңбектер – атластар түрінде пайдаланылды. Атластар негізінен жоспарлау мақсатында жасалынды. Атлас карталары бірнеше топтарға бөлінді:

• Табиғи жағдайлар картасы - рельефті, климатты, топырақты, өсімдікті, ландшафты, гидрогеологияны, пайдалы қазбалар кеніштерін ашып көрсетеді.

• Өндіріс құрылымының картасы - өнеркәсіптердің, құрылыстың, транспорттың, сауданың, ауыл шаруашылығы мен мал шаруашылығы өнімділігінің ерекшеліктерін сипаттайды.

• Халық және халықтың орналасу құрылымының картасы - халықтың өнеркәсіппен, ауыл шаруашылығымен, құрылыспен айналысуын және оның әлеуметтік-экономикалық құрылымын, демографиялық ерекшеліктерін көрсетеді.

• Техникалық инфрақұрылым картасы - жолдың, сумен қамтамасыз етілу жағдайларын, коммуникацияны сипаттайды.

• Қоршаған ортаның қалыптасуының картасы - Қоршаған ортаның қалыптасуының картасы - өзен, қорғауға алынған және рекреационды аймақтар, табиғи демалыс орындарының жағдайларын көрсетеді.

• Әкімшілік бөлімдер картасы - әкімшіліктерге бөлінуді, маңызды қалаларды, олардың өсу динамикасын сипаттайды.

Атлас карталар контур карталармен қамтамасыз етіледі. Контур карталар құрылыс нысандарын тұрғызғанда, территориялар жоспарлауды дамыту жобаларын жасау үшін қолданылады. Мөлдір көрінетін қағаздарға салынатын арнайы тақырыптық карталар да бар. Олар бір-бірімен салыстыру, сәйкестендіру үшін қолданылады. Осындай жұмыстардың бәрі қазіргі заманғы геоақпараттық технологияның элементтері болып табылады.

2. Географиялық ақпараттық жүйелер.

ХХ ғасырдың аяғындағы белсенді автоматтандыру мен компьютерлендіру арқасында картография табиғат пен қоғам өзара әсерлесуі мен тіршілігінің маңызды аспектілері туралы ауқымды ақпараттар жиынтығының ұстаушысы және үйлестірушісі болды. Ақпараттандыру ғылым мен практиканың мектептен бастап жоғары мемлекеттік саясатқа дейінгі барлық саласына енді.

Ақпараттық технологиялар негізінде кеңістіктік координатталған деректерді жинау, өңдеу және таратуды қамтамасыз ететін ерекше ақпараттық-бағдарламалық кешендер, географиялық ақпараттық жүйелер (ГАЖ) жасалынды. ГАЖ-дің негізгі қызметінің бірі – компьютерлік (электрондық) карталарды, атластарды және басқа картографиялық туындыларды жасау және пайдалану болып табылады.

Алғашқы ақпараттық жүйежәне деректерді өңдеудің пакеттік жүйелері 1960 жылдың басында Канадада жасалынған. Бұл жүйе карталарды талдау және салу процестерін айтарлықтай жетілдіре түсті. Тақырыптық және географиялық ірі ақпараттарды сақтау мүмкіндігі туды.

Өткен ғасырдың 90 жылдарының басындағы түрлі ақпараттарды интеграциялауды жүзеге асыратын интеграцияланған бағдарламалық өнімдер мен ақпараттық жүйелердің пайда болуы – автоматтандырылған интеграцияланған ақпараттар жүйесі – ГАЖ дамуының жаңа кезеңі болды.

Қазіргі уақытта ГАЖ аясында тек географиялық ақпараттар ғана емес, сонымен бірге жер бетінде болып жатқан барлық процестер мен құбылыстар зерттеледі. Сондықтан «геоақпараттық жүйелер» түсінігі өте кең және «географиялық ақпараттық жүйелер» түсінігін қамтиды. Қазіргі заманғы ГАЖ өзінде деректер мен технологияларды біріктіргендіктен интеграцияланған болып табылады.

Өнеркәсібі дамыған елдерде экономикада, саясатта. Экологияда, табиғи ресурстарды басқару мен қорғауда, ғылымда, білімде және т.б. пайдаланылатын мыңдаған ГАЖ-лер бар. Олар картографиялық ақпараттарды, аралықтан зоналау деректері мен экологиялық мониторингті, статистика мен санақты, гидрометеорологиялық бақылауды, экспедициялық материалдарды, бұрғылау нәтижелерін т.б. интеграциялайды.

ГАЖ-ді жасауда көпетеген халықаралық ұйымдар (БҰҰ, ЮНЕСКО, Қоршаған орта бойынша бағдарлама және т.б.), мемлекеттік мекемелер, министрліктер мен ведомостволар, картографиялық, геологиялық және жер қызметтері, жеке фирмалар, ғылыми-зерттеу институттары мен университеттер қатысады. ГАЖ дайындауда үлкен көлемде қаржы жұмсалады. Бұл жұмысқа өнеркәсіптік салалар толық қатысады, тармақталған геоақпараттық инфрақұрылым жасалады. Көптеген елдерде ұлттық және аймақтық органдар құрылған, олардың міндеттеріне ГАЖ-ді және автоматтандырылған картографияны дамыту, сондай-ақ геоақпарат аясында мемлекеттік саясатты анықтау жатады.

Деректер банкілері мен базалары құрылады. 1985 жылы экологиялық проблемалар ақпараттары және қоршаған ортаның жағдайын бағалау жөніндегі ЮНЕП департаменті жанынан Табиғи ресурстар жөніндегі мәліметтердің Ғаламдық ақпараттық базасы (ГРИД) құрылды. Осы база арқылы БҰҰ-ның агенттігі мен басқару қызметтері, сондай-ақ үкіметтік және халықаралық ұйымдар өздеріне қажетті деректерді алады. ГРИД бағдарламасының орталығы Кенияда орналасқан және басқа елдердегі, оның ішінде Ресейдегі ондаған орталықтарды біріктіреді. ГРИД-тің негізгі міндеті – пайдаланушыларды әр түрлі экологиялық деректермен қамтамасыз ету. ЮНЕП-тің ұйымдастыруымен Ресейде бұл бағдарлама аясында Қызыл кітапқа енгізілген өсімдіктердің түрлері, кейбір өнеркәсіптік қалдықтар мен зиянды заттар, өмір сүру сапасын бағалау және т.б. бойынша деректер банкілері мен базалары құрылды. Ресейдің мемлекеттік бағдарламаларында картографиялау үшін геоақпараттық технологияларды дамытуға, сондай-ақ басқару мақсаттары үшін әр түрлі дәрежедегі ГАЖ құруға басты назар аударылған. Реседің ірі қалалары – Мәскеуде, Сан-Петерборда, Екатеринборда, Новосібірде, Иркутскіде және Хабаровскіде – геоақпараттық орталықтар құрылған.Оларға жергілікті геоақпараттық жүйелер мен аэроғарыштық деректерді жинайтын орталықтар жалғанған. Ресейдің біртұтас геоақпараттық жүйелер инфрақұрылымына ғылыми институттар мен университеттердің деректер банкілері мен базалары бірте-бірте енгізіледі. Геоақпараттық жүйелердің аумақтық деңгейлері мен оған сәйкес келетін масштабтарды 7 кестеде көрсетілген деңгейлер бойынша ажыратуға болады.

Кесте 7. ГАЖ-дің территориялық деңгейлері.

ГАЖ-дің түрі		Масштаб
Ғаламдық	5·108 км2	1:1 000 000 – 1:100 000 000
Ұлттық	104 – 107 км2	1:1 000 000 – 1:10 000 000
Аймақтық	103 – 105 км2	1:100 000 – 1:2 500 000
Муниципальді	103 км2	1:1000 – 1:50 000
Жергілікті (қорықтар, ұлттық парктер және т.б.)	102 – 103 км2	1:1000 – 1:100 000

ГАЖ әр түрлі мақсаттағы тақырыптар бойынша да бөлінеді. Арнайы жер туралы (ЖАЖ), кадастрлық (КАЖ), экологиялық (ЭГАЖ), оқу, теңіз және көптеген басқа да ақпараттық жүйелер құрылған. Географияда көп тараған жүйе – ресурстық ГАЖ. ГАЖ-дің бұл түрі кең ауқымды және әр түрлі тақырыптағы ақпараттар негізінде құрылады және бағалау, ресурстарды қорғау мен тиімді пайдалану, оларды пайдалану нәтижелеріне болжау жасауға арналған.

ГАЖ-дің негізгі міндеттері:

• деректерді географиялық (кеңістіктік) тұрғыдан байланыстыру;

• қолда бар деректерді синтездеу арқылы жаңа ақпараттарды іздестіру;

• нысандардың кеңістіктік-уақыттық байланыстарын көрсету;

• қабылданған шешімдердің орындалуын қамтамасыз ету;

• жаңа ақпаратттар есебінен деректер базасын жедел жаңарту мүмкіндігі. Кез келген ГАЖ ақпараттық құралдарға (әр түрлі компьютерлерге), бағдарламалармен қамтамасыз етуге (бағдарламалық өнімдерді сақтауды қамтамасыз ету, кеңістіктік ақпараттарды көзге көрінетіндей етіп өңдеу, талдау), ақпаратпен қамтамасыз ету (аралықтан зондпен тексеру, кадастар жайлы мәліметтер) және т.б. негізделген. ГАЖ-ді басқаруды жүйені әзірлейтін және өңдейтін немесе қойылған міндеттерді шешетін пайдаланушы (орындаушы) жүзеге асырады.

ГАЖ құрылымы әдетте ақпараттық қабаттар жиынтығы түрінде ұсынылады. Қабат – белгілі бір территориямен шектелген және бір координата жүйесінде орналасқан бір тақырыпқа немесе нысандар сыныбына жататын бір типті кеңістіктік нысандардың жиынтығы.

Мысалы, базалық қабат рельеф туралы деректерді қамтиды, сонан соң гидрогеография, жол жүйесі, елді мекендер, топырақ, өсімдіктер, ластанған заттарды тарату қабаттары және т.б. Бұл қабаттарды шартты түрде, әр сөреде анықталған тақырыптар бойынша карталар немесе сандық ақпараттар сақталатын «этажерка» түрінде қарастыруға болады.

Қойылған мәселелерді шешу процесінде қабаттарды жеке-жеке немесе әр түрлі жиынтықтар түрінде талдайды, яғни олардың өзара қосылуы – оверлейді орындайды. Оверлей операциялар дегеніміз геометриялық қосылу нәтижесінде пайда болатын туынды нысандарды генерациялау арқылы әр аттас қабаттардың қосылуы. Көбінесе оверлейді екі полигональді қабатпен жүргізеді. Қабаттардың жиынтығы ГАЖ-дің графикалық бөлімінің интеграцияланған негізін құрайды, нысанның керек-жарақтары немесе оның белгілі бір қабатқа қосылған бөліктері нақты қабат нысанына топтық қасиетке ие болуға мүмкіндік береді. Осылайша, рельеф бойынша деректерге жердің көлбеу бұрышының туынды қабаттарын тұрғызуға болады, жол желісі және елді-мекен туралы мәліметтер бойынша территорияның жол желісімен қамтамасыз етілу дәрежесін ескеруге және жаңа қабатты қалыптастыруға болады.

Көрсетілген негіздердің комбинациясының мүмкіндігі туды, мысалы, ландшафттық карталардың топографиялық карталармен немесе фотокарталардың карталармен бірге пайдаланылуы және т.б.

Көп қабатты электрондық карта - ГАЖ кеңістіктегі үлкен көлемді ақпаратты жинақтаумен шектеліп қана қоймайды, деректерді сұрыптайды, талдайды, көзге көрінуін қамтамасыз етеді, интерактивті өңдеу тиімділігін жоғарылатады.

Кез келген ГАЖ-нің негізін автоматтандырылған картографиялық жүйе құрайды, бұл – ақпаратты енгізетін, өңдейтін және шығаратын кіші жүйелер қатарынан құралатын құралдар және бағдарламалық құрал-жабдықтар кешені.

ГАЖ-нің функционалдық мүмкіндіктері:

• сандық деректерді компьютерге енгізу;

• мәліметтер мен картографиялық проекцияларды түрлендіру;

• мәліметтерді әр түрлі үлгілерде конверсиялау;

• мәліметтерді сақтау және басқару;

• картометриялық операциялар және т.б.

ГАЖ-де расторлық және векторлық мәліметтермен жұмыс істеуге болады. Векторлық модельдер нысандарды дискретті ерекшеліктер бойынша сипаттау үшін пайдаланылады; расторлық – үздіксіздік қасиетімен ерекшеленетін нысандармен жұмыс істеуге арналған.

ГАЖ функциялары 11 суретте көрсетілген. Ақпаратты енгізудің кіші жүйесі – бұл кеңістіктік ақпаратты сандық түрге аударуға және компьютердің есте сақтау бөліміне немесе деректер базасына енгізуге арналған құрылғы.

Сандық түрге аудару үшін цифрователь (дигитайзерлер) және сканерлер қолданылады. Цифровательдер көмегімен бастапқы картаны және басқа да белгілерді қадағалап контур жүргізеді, ал компьютер жадына осы уақытта осы сызықтардың ағымдағы координаталар мен контурлары сандық түрде түседі. Қадағалау процесін оператор өз қолымен орындайтын болғандықтан сызықтар жүргізуге көп уақыт кетеді және қателіктер жіберіледі. Сканерлер ақпараттарды бүкіл өріс бойынша қатар-қатарымен автоматты түрде есептеуді жүзеге асырады. Картаның өзі планшетте немесе барабанда орналасады. Сканерлеу тез және дәл орындалады, бірақ сандық түрде енген элементтерді қосымша қайта қарап шығу керек болады: өзендер, жолдар, басқа да контурлар. Сандық түрге көшірілген нысандардың сандық және сапалық сипаттамасы, сондай-ақ статистикалық мәліметтерді компьютер клавиатурасы арқылы енгізеді. Барлық сандық ақпарат деректер базасына келіп түседі.

Деректер базасы – қандай да бір тақырып (тақырыптар) бойынша сандық түрде берілген реттелген массивтер, мысалы, рельеф, елді-мекендер туралы мәліметтер базасы, геологиялық немесе экологиялық ақпараттар базасы. Деректер базасын қалыптастыру, онымен жұмыс істеу және кіруге рұқсатты қамтамасыз ететін жүйе деректер базасын басқару (ДББЖ) деп аталады. Егер деректер базасы бірнеше компьютерге орналастырылған болса (мысалы, түрлі мекемелерде немесе тіпті түрлі қалалар мен елдерде), онда оларды тармақталған мәліметтер базасы деп атайды. Бұл жағдайда кез келген ұйым өз массивін қалыптастырады, оны бақылап отырады және қазіргі заманға сай деңгейде ұстап отырады, бұл өте ыңғайлы. Деректер базасы мен басқару құралының жиынтығы деректер банкін түзеді. Деректердің тармақталған базалары мен банкілері компьютерлік желілер арқылы қосылады және оларға рұқсат беру (сұраныс, ізденіс, оқу, жаңарту) бір ғана басқару жүйесі арқылы жүзеге асырылады.

ГАЖ

Компьютерлік файлдардың негізгі құрылымы

Мәліметтерді басқаруға арналған мәліметтер базасының құрылымы

Нысандардың және олардың атрибуттарының графикалық көріністері

ГАЖ мәліметтерінің көп қабатты модельдері

Реттелмеген файлдар

Тізбектей реттелген файлдар

Индекстелген файлдар

Мәліметтердің иерархиялық құрылымы

Желілік

қорлар

Мәліметтердің реляциялық базасы

Мәліметтердің расторлық көріністері

Мәліметтердің векторлық көріністері

Расторлық модельдер

Векторлық модельдер

Гибрид және интегралданған жүйелер

Бетті кескіндеуге арналған векторлық модельдер

ГАЖ-гі мәліметтердің картографиялық және геоақпараттық құрылымы.

Ақпаратты өңдейтін кіші жүйе коспьютерден, басқару және бағдарламамен қамтамасыз ету жүйелерінен құралады.

Бүгінгі күні әр түрлі мақсаттарға арналған ГАЖ-дің түрлері өте көп. Жалпы қарапайым сөзбен айтқанда, ГАЖ-ді техникалық бағдарламалар кешені деп қарастыруға болады.