GeoGuide
    GeoGuide
    GeoGuide
 
Новини | Довідники | Законодавство | Конференції | Каталоги | Публікації | Про сайт
     
 
Партнери

Сайт "Географія в Україні"
Сайт "Географія в Україні"

Сектор геоінформаційних технологій та геомоніторингу, ХНУ ім. Каразіна
Сектор геоінформаційних технологій та геомоніторингу, ХНУ ім. Каразіна

 

ОСНОВНІ ЗНАННЯ ПРО ГЕОІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ В ШКІЛЬНОМУ КУРСІ ГЕОГРАФІЇ

(Сінна О. І., Третьяков О. С., Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна)
 

У статті представлено основні сучасні уявлення про геоінформаційні системи (ГІС) та пов’язані з ними поняття, які визначаються обов’язковими для вивчення в межах одного з уроків у 8 класі згідно нової шкільної програми з географії. Стаття передає погляд авторів-географів на розуміння ГІС та можливості їх представлення учням.

Ключові слова: геоінформаційні системи (ГІС), системи глобального позиціонування.

 

Людина завжди прагнула пізнати той світ, що її оточує, поступово розширюючи межі пізнання від невеликої ділянки території, на якій мешкає, до сусідніх країн, а згодом – всієї планети та навколоземного простору. У різні часи історичного розвитку людства, серед засобів цього пізнання важливе місце посідало графічне, а точніше – картографічне представлення дійсності, що значно змінилося: малюнки на скелях згодом змінилися схемами й першими картами на пергаменті, деревині й тканині, а у ХХ столітті паперові, машинно-видані карти набули широкого впровадження в різних сферах життя, сформувалася потужна галузь картографічного виробництва. На сучасному етапі розвитку науки й технологій, у тому числі враховуючи повсюдну комп’ютеризацію, одним із найбільш ефективних засобів пізнання навколишнього світу, вивчення та управління територіями визнані геоінформаційні системи (ГІС).

Починаючи з середини ХХ ст. і донині геоінформаційні системи пройшли шлях від розвитку в межах вузькоспеціалізованих галузей знань, якою займалися лише окремі, технічно освічені фахівці, до систем широкого вживання, які сьогодні використовуються в наукових дослідженнях і комерційній діяльності найрізноманітніших тематичних напрямів, а також прийшли в повсякденне життя людей, які можуть користуватися ними, не маючи спеціалізованих знань. Відбувається поступове залучення ГІС і в освітній процес. В Україні впровадження підготовки з геоінформаційних систем більш широко представлене в межах вищої освіти, переважно за технічними та природничими спеціальностями. Для шкільної освіти, є характерним те, що ГІС пропонується вивчати як один із предметів на вибір в межах профільного навчання в старших класах. Крім того, необхідність формування окремих знань про ГІС визначено в межах нової шкільної програми з географії.

Метою статті є висвітлення основних понять щодо ГІС, які потребують розкриття в межах шкільного курсу географії. Незважаючи на те, що ГІС довгий час (біля 20 років) викладаються в рамках програми підготовки фахівців з географії, в шкільну освіту це поняття прийшло нещодавно та, передусім, в рамках профільного рівню викладання. До того ж, частина вчителів географії не вивчали цього поняття в межах вищої освіти, а численні, досить різноманітні й часто спеціалізовані публікації про ГІС в доступних інтернет-джерелах не задовольняють повністю потребу вчителя у фаховій методичній допомозі згідно специфіки викладання цього питання в школі. Однак стаття не є суто методичною розробкою конкретного уроку за темою. Основним завданням даної публікації автори визначають ознайомлення вчителів із специфікою геоінформаційних систем з точки зору географічної складової цього поняття, а також – знайомство з тими широкими можливостями використання ГІС, які є доступними сьогодні, у тому числі – в повсякденному житті кожної людини, і про які доцільно розповісти школярам.

Аналізуючи різні тлумачення поняття геоінформаційних систем, варто зупинитися на двох провідних смислових значеннях, що є найбільш вживаними. У широкому сенсі, геоінформаційні системи – це інформаційна система, що забезпечує збір, збереження, обробку, доступ, відображення і поширення просторових даних. Друге смислове значення полягає в тому, що ГІС – це синонім програмних засобів, програмних продуктів чи програмного забезпечення, в якому закладені функціональні можливості для реалізації всіх тих завдань, що визначені в першому тлумаченні [1]. Дійсно, ГІС часто розуміється, перш за все, як спеціалізована програма для роботи з даними, що мають просторову прив’язку, у більш вузькому значенні – взагалі, лише як програма для комп’ютерного укладання карт. Усі ці поняття є досить обмеженими, варто пам’ятати про те, що ГІС – це високотехнологічна система, що може допомагати ефективно вирішувати різноманітні задачі, пов’язані з територіями, з простором. При цьому, не зменшуючи ролі карти у пізнанні територій, варто наголосити на тому, що в ГІС картографічне представлення даних і результатів досліджень є лише однією (але не єдиною) з форм візуалізації тих складних процесів, що здійснюються в системі.

Обов’язковими компонентами ГІС, від повноти та якості яких залежить її ефективність, визначаються просторово-координовані дані, програмне і апаратне забезпечення,  методологічний апарат аналізу та, безумовно, фахівці, що будуть використовувати ГІС в професійній діяльності.

Просторово-координовані дані (інші терміни – просторові чи географічні дані,  географічно-координовані, географічно-прив’язані дані) – це такі дані, що мають пряму чи опосередковану вказівку на своє розташування у земному просторі, тобто містять інформацію у вигляді координат, поштової адреси, назви певного географічного об’єкту чи, наприклад, напряму та відстані від відомої точки [3]. Такі дані вносяться в ГІС у вигляді шару даних – однорідного за геометричною та тематичною ознакою сукупністю окремих об’єктів. Геометрична однорідність шару передбачає те, що шар містить об’єкти, однотипні за геометрією, тобто найчастіше це – точки, лінії, полігони [7]. Тематична однорідність передбачає поєднання об’єктів за певним змістовним навантаженням, певною темою. Наприклад, в один шар можуть бути об’єднані полігональні водні об’єкти (водосховища, озера, ставки). За бажанням дослідника, в залежності від існуючих задач, цей шар може бути розбитий на два окремих – природні й штучні водні об’єкти з полігональною геометрією. При цьому, шар даних містить дві взаємопов’язані складові – графічну (просторову) та атрибутивну [6]. У найпростішому розумінні, графічна складова – це те, що відображається у вигляді карти, графічне представлення об’єктів, що координатно-прив’язані та взаємоузгоджені між собою у просторі. Атрибутивна складова містить всі додаткові відомості про кожен об’єкт, найчастіше – це таблиця, кожен рядок якої пов'язаний з графічним об’єктом карти. Атрибутивна складова може містити значну кількість характеристик про об’єкти у вигляді буквенно-цифрових позначень (назви об’єктів, різні статистичні дані, якісні характеристики тощо) чи навіть прив’язаних додаткових файлів у зовнішньому по відношенню до атрибутивної таблиці середовищі (скан-копії документів, відео тощо).

Одним із джерел просторово-координованих даних можна вважати інформацію про місцеположення дослідника, отриману через системи глобального позиціонування. До основних систем, що мають найбільш широке  розповсюдження, слід віднести американську систему GPS [8] та осійську ГЛОНАСС [4]. Основним принципом роботи зазначених систем є зв’язок наземного пристрою з кількома геостаціонарними супутниками, що дозволяє визначити не тільки двомірні координати, але й висоту розташування дослідника. Системи глобального позиціонування дають можливість:

  • визначення місцеположення;
  • визначення найбільш короткого та зручного шляху до пункту призначення;
  • визначення швидкості руху.

Програмне й апаратне забезпечення є основою роботи ГІС. Визначальною рисою геоінформаційного програмного забезпечення, є можливість роботи з просторовими даними з їх географічною прив’язкою в середовищі програми. Тобто якщо в програмі закладена можливість географічної прив’язки даних, їх картографічного (графічного) представлення та аналізу, то це програмне забезпечення можна віднести до геоінформаційного. Зрозуміло, що програмні засоби потребують відповідного апаратного забезпечення, перш за все, персонального комп’ютера, робочої станції або серверу. В залежності від завдань, для виконання яких використовуються ГІС перелік апаратного забезпечення може бути значно розширений, включаючи плотери, сканери, мультимедійні дошки тощо.

Програмні засоби можуть мати різну функціональність й особливості застосування, у тому числі в залежності від компанії-виробника. Сьогодні найбільш відомими світовими лідерами в галузі комерційного виробництва геоінформаційних систем визнані компанії ESRI (розробник сімейства програмних продуктів ArcGIS), Pitney Bowes Business Insight (розробник професійної ГІС – MapInfo Professional та низки пов’язаних програмних продуктів), Intergraph Corporation (випускає сімейство геоінформаційних програмних продуктів GeoMedia) та багато інших. На ринку СНД найбільше вирізняється КБ «Панорама», що є розробником, перш за все, програмного забезпечення ГІС «Карта». Окремо варто назвати програмні засоби, що є лідерами серед растрових ГІС, тобто таких програм, що працюють більше з графікою у растровому форматі (переважно це високотехнологічні системи обробки й аналізу космічних знімків). В першу чергу, це такі програмні комплекси як ENVI та ERDAS Imagine.

Окремою загальносвітовою тенденцією розвитку геоінформатики є розвиток ідей відкритості даних та програмного забезпечення, тобто можливості вільного доступу та безкоштовного використання. Збільшення відкритості й доступності просторових даних відбувається на наших очах – сьогодні звичайні користувачі через Інтернет-мережу мають доступ до детальних карт, космічних та аерофотознімків майже будь-якої ділянки земної поверхні, що здійснюється переважно завдяки потужним онлайн серверісамGoogle Планета Земля та GoogleКарти, Яндекс-карти та ін Популярності набувають сервіси, на яких користувачі самостійно можуть створювати й вдосконалювати зміст карти, додаючи дані про місцевість, що їм добре відома (Яндекс Народна карта, віще згадуваний Google Планета Земля, Google Map Maker, Open Street Map тощо). Відкритість програмного забезпечення пов’язана з розробкою та постійним вдосконаленням безкоштовних ГІС, таких як QuantumGIS (QGIS), GRASS, SAGA, gvSIG та багато інших. Відкриті картографічні сервери та відкрите програмне забезпечення ГІС вже сьогодні є доступними для розуміння і пізнання, у тому числі як для вчителів, так і для сучасних школярів, які сьогодні досить швидко вчаться володіти сучасними комп’ютерними технологіями. Крім того, їм на допомогу стануть чисельні Інтернет-форуми з ГІС-тематики (наприклад, [2,5]), де можна знайти відповіді на питання, методичні рекомендації, консультації фахівців. Недарма серед обов’язкових компонентів ГІС ми назвали фахівця, адже ефективність як розробки, так і використання цих систем визначається людським потенціалом. Нарешті, у сучасні геоінформаційні системи закладений потужний методологічний апарат аналізу, однак ефективність його використання безпосередньо залежить від того, яким чином і хто саме ставить задачі, вирішує їх та інтерпретує отримані результати. Фахівці в області геоінформаційних систем можуть мати освіту й кваліфікацію в області комп’ютерних технологій, наук про Землю, територіального управління чи менеджменту персоналу, при цьому знайти свою «нішу» в професійному світі ГІС.

Впровадження тематики геоінформаційних систем у шкільний курс є позитивною тенденцією та є вкрай необхідним, адже геоінформаційні системи і сервіси зараз входять до життя кожного учня, поза залежністю від бажання учителя. Дійсно, більшість учнів вільно користується інтернет-сервісами для пошуку адреси, мають GPS-приймачі у власних смартфонах, і т. ін. До того ж, знайомство з ГІС в межах шкільного курсу з географії дозволить учням почати знайомство з цією цікавою галуззю ще до остаточного вибору свого майбутнього професійного шляху й можливо відкрити в собі нові здібності та здобути нове захоплення (до речі, вчитель на уроці може ініціювати дискусію з учнями про галузі знань і професії, які пов’язані з ГІС, або запропонувати це питання в якості творчого домашнього завдання).

Література:

  1. Бондаренко Е. Л. Географічні інформаційні системи: навчальний посібник / Бондаренко Е. Л. – К.: ТОВ «СПТ “Бавок”», 2011. – 160 с.
  2. ГИС-лаб, независимый информационный ресурс, посвященный Географическим информационным системам (ГИС) и Дистанционному зондированию Земли [Электронный ресурс]. / GIS-lab.– Электронные данные. – GIS-lab, 2013. – Режим доступа: http://gis-lab.info
  3. ДеМерс, Майкл Н. Географические информационные системы. Основы.: Пер. с англ. – М.: Дата+, 1999. – 490 с.
  4. Компьютерный бюллетень ЦУС «ГЛОНАСС» [Электронный ресурс]. / Информационно-аналитический центр федерального космического агентства.– Электронные данные. – ИАЦ ФГУП ЦНИИмаш, 2013. – Режим доступа: http://glonass-iac.ru/CUSGLONASS
  5. Межрегиональная общественная организация содействия развитию рынка геоинформационных технологий и услуг [Электронный ресурс]. / ГИСА.– Электронные данные. – ГИСА, 2013. – Режим доступа: http://www.gisa.ru
  6. Митчелл Энди. Руководство по ГИС-анализу. – Часть 1: Пространственные модели и взаимосвязи.: Пер. с англ. – Киев: ЗАО ЕСОММ Со, Стилос, 2000. – 198 с.
  7. Томлинсон, Роджер Ф. Думая о ГИС. Планирование географических информационных систем: руководство для менеджеров.: Пер. с англ. – М.: Дата+, 2004. – 330 с.
  8. Official U.S. Government information about the Global Positioning System (GPS) and related topics [Electronic resource]. / National Coordination Office for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing.–Electronic data. – NCOSBPNT, 2013. – Access mode: http://www.gps.gov
 
До каталогу публікацій >>>
Оголошення

Запрошуємо
ГІС-Форум "Освіта. Наука. Виробництво" - 2015
ГІС-Форум-2017
 
м. Харків
22-24 лютого
2017 р.

 
 
 
Новини | Публікації | Довідники | Законодавство | Конференції | Каталоги | Про сайт
GeoGuide, 2009-2017, info@geoguide.com.ua