Геоинформатика- наука,технология,производство 267
Подсистема вывода (выдачи) информации - комплекс устройств для визуализации обработанной информации в картографической форме. Это экраны (дисплеи), печатающие устройства (принте ры) различной конструкции, чертежные автоматы (плоттеры)
и др. С их помощью быстро выводят результаты картографирования и варианты решений в той форме, которая удобна пользователю. Это могут быть не только карты, но и тексты, графики, трехмерные модели, таблицы, однако если речь идет о пространственной информации, то чаще всего она дается в картографической форме, наиболее привычной и легко обозримой.
Все подсистемы, входящие в автоматические картографические системы, входят также и в ГИС. В состав картографической ГИС производственного назначения включают еще и подсистему издания карт, которая позволяет изготовлять печатные формы и печатать тиражи карт. Если тираж небольшой, что обычно при выполнении научных исследований, то используют настольные картографические издательские системы.
ГИС, ориентированные на работу с аэрокосмической информацией, включают специализированную подсистему обработки изображений. В этом случае программное обеспечение позволяет выполнять различные операции со снимками: проводить их коррекцию, преобразование, улучшение, автоматическое распознавание и дешифрирование, классификацию и др.
Особую подсистему в высокоразвитых ГИС может составлять база знаний, т.е. совокупность формализованных знаний, логических правил и программных средств для решения задач определенного типа (например, для проведения границ или районирования территории). Базы знаний помогают диагностировать состояние геосистем, предлагать варианты решения проблемных ситуаций, давать прогноз развития. Можно считать, что в базах знаний реализуются некоторые принципы функционирования искусственного интеллекта.
14.3. Геоинформатика - наука, технология, производство
В главе I уже было сказано, что геоинформатика существует в трех ипостасях как наука, техника и производство, и это достаточно типичная ситуация в условиях научно-технического прогресса, сближающего науку и производство. Это триединство яв-
ляется одним из факторов, сближающим картографию и геоинформатику.
Геоинформатика как научная дисциплина изучает природные и социально-экономические геосистемы посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и баз знаний.Вместе с картографией и другими науками о Земле геоинформатика исследует процессы и явления, происходящие в геосистемах, но пользуется для этого своими средствами и методами. Главными из них являются компьютерное моделирование и геоинформационное картографирование.
Основные цели геоинформатики как науки - это управление геосистемами в широком понимании, включая их инвентаризацию, оценку, прогнозирование, оптимизацию и т.п. Для картографии особенно важны заложенный в геоинформатике комплексный подход к изучаемым явлениям и ее проблемная ориентация. В структуре геоинформатики различают такие разделы, как теория геосистемного моделирования, методы пространственного анализа и прикладная геоинформатика.
Но с другой стороны, геоинформатика -это технология сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированных данных. ГИС-технологии обеспечивают анализ геоинформации и принятие решений.Наконец, геоинформатика как производство (геоинформационная индустрия) - это изготовление аппаратуры, создание коммерческих программных продуктов и ГИС-оболочек, баз данных, систем управления, компьютерных систем. К этой сфере примыкают формирование ГИС-инфраструктуры и организация маркетинга.
Картография и геоинформатика взаимодействуют по многим направлениям. Они объединены организационно, поскольку государственные картографические службы и частные фирмы занимаются одновременно и геоинформационной деятельностью. Сформировалось особое направление высшего геоинформационно-картографического образования.
Единство двух отраслей науки и техники определяется следующими факторами:
♦ общегеографические и тематические карты - главный источник пространственной информации о природе, хозяйстве, социальной сфере, экологической обстановке;
268 Глава XIV. Картография и геоинформатика
Геоинформационное картографирование 269
системы координат и разграфка, принятые в картографии, служат основой для географической локализации всех данных в ГИС;
карты - основное средство интерпретации и организации данных дистанционного зондирования и любой другой информации, поступающей, обрабатываемой и хранимой в ГИС;
геоинформационные технологии, используемые для изучения пространственно-временной структуры, связей и динамики геосистем, в основном опираются на методы картографического анализа и математико-картографического моделирования;
картографические изображения - самая целесообразная форма представления геоинформации потребителям, а составление карт - одна из основных функций ГИС.
Существуют разные точки зрения на взаимоотношения картографии, геоинформатики и тесно сопряженного с ними дистанционного зондирования. Они отражены в четырех моделях, приведенных на рис. 14.5.
а
ОДЗДГИС^!^)
Рис. 14.5. Модели соотношения картографии (К), дистанционного зондирования (ДЗ) и геоинформационных систем (ГИС). а - линейная модель; б - доминирование картографии; в - доминирование геоинформационных систем; г - модель тройного взаимодействия.
Линейная модель основана на представлении о том, что началом всего является дистанционное зондирование, на него опираются геоинформатика и ГИС, и далее происходит выход на картографию.
Другая схема называется моделью доминирования картографии. Согласно ей дистанционное зондирование и ГИС предстают как подсистемы, входящие в систему картографии.
Модель доминирования ГИС, напротив, представляет картографию и дистанционное зондирование как подсистемы, входящие в геоинформатику и ГИС.
Наиболее реалистичной признается модель тройного взаимодей ствия, в которой ни одна из сфер не является доминирующей. Они перекрываются и тесно взаимодействуют между собой в процессе получения, обработки и анализа пространственной информации.
Специалист- картограф занимается составлением карт в бумажном и электронном виде.
Наука картография состоит из двух взаимосвязанных направлений – теоретической и прикладной картографии. Теоретики картографы работают над методологией визуализации объемного рельефа местности на горизонтальной плоскости, над созданием методики различных тематических атласов и карт местности, а также методологии оцифровки карт.
Картография прикладная занимается сбором данных с земной поверхности или планет солнечной системы и составлением на основе этой информации нового картографического материала и его публикации в бумажном или электронном варианте.
Картографы ведут сбор информации, применяя методы наземной съемки ландшафта, с помощью аэро - и космической съемки (при помощи самолетов и спутников).
Для того, чтобы поступить на картографа, как правило, в Вузах необходимо предоставить результаты ЕГЭ по таким дисциплинам:
- результат ЕГЭ по русскому языку;
- полученные баллы по математике;
- по информатике и информационно – коммуникационных технологиях;
- в некоторых Вузах вместо информатики – нужно предоставить результаты ЕГЭ по географии.
Например, в МГУ им. Ломоносова. Более того, в МГУ еще сдают собеседование по географии.
Причем результаты этих дисциплин нужны на все формы обучения – для очного, заочного, вечернего и для дистанционного обучения.
При очной форме срок обучения – четыре года бакалавриат.
Проходной бал на специальность Картография в Вузе, как правило, от 130 до 190 баллов, в зависимости от престижности того или иного Вуза. Однако приятной отличительной особенностью специальности 05.03 03 Картография является тот факт, что даже в топовых Вузах достаточно много бюджетных мест.
Специальность картография: Вузы
- МГУ им. Ломоносова;
- СПбГУ ;
- КФУ .
Примечательно, что профильный Московский государственный университет геодезии и картографии занимает лишь тринадцатое рейтинговое место.
Работа по специальности картография
Что касается где работать по специальности картография, то это могут быть научно-исследовательские институты геодезии, мирового океана, космоса.
В конструкторских бюро и научных лабораториях, которые разрабатывают оборудование и специальную технику для наземной съемки, а также аэро – и космической съемки земной поверхности.
На картографических производствах и издательствах публикующих материалы топографии в электронном и бумажном варианте.
В IT-компаниях, которые разрабатывают и производят онлайн-карты.
Для карьерного роста в работе картографом следует иметь прочные специальные геодезические, географические, картографические знания, а также знания в математике, информатике. Нужно обладать умением и опытом сбора и систематизации топографической информации, масштабирования и черчения карт, профессионально пользоваться системами ГЛОНАСС и ГИС .
Относительно возможностей кем можно работать со специальностью Картография – это самые широкие возможности от инженера-картографа вплоть до руководителей НИОКР, институтов и целых научных направлений в сфере картографии и геодезии.
Специалист по составлению разного рода карт. Потребность в картографах существовала всегда. Ранее они присутствовали во времена освоения новых земель при морских и сухопутных экспедициях, в военных походах. В дальнейшем, наверное, с разделением выполняемых работ карты писали в камеральных условиях уже в основательной форме, а не в виде зарисовок. Требовались какие-то художественные качества от людей, овладевавших этим искусством. Не удивительно, что картографическими талантами и их реализацией обладали выдающиеся художники средних веков итальянский живописец и ученый Леонардо да Винчи (1452-1519), немецкий живописец, математик и геометр Альбрехт Дюрер (1471-1528).
Отдельно стоит отметить основоположника равноугольных картографических проекций фламандского картографа Герхарда Меркатора (1512-1594), одна из его работ показана на рис.1. Его работы были отмечены римским императором Карлом V, который заказал глобус мира и топографические инструменты у знаменитого Меркатора. Этот фламандский картограф впервые применил научные подходы к построениям картографической продукции . Тем самым в его время картография стала формироваться как научная отрасль. Его сборник из 107 карт имел в названии неизвестное в то время, но всем знакомое в современном мире слово «атлас». И представьте себе, имел около 40 его изданий.
Рис.1. Карта мира 1569 год.
Очевидно, что кроме художественных наклонностей картографы средневековья, позволю себе такое словосочетание, обладали энциклопедическими знаниями, математическими способностями и мастерством гравировки.
Современные особенности профессии картографа
В настоящее время в век новых информационных технологий картографическое производство немного отличается от средневекового и даже советского периода.
В нашей стране по-прежнему остается большой спрос на бумажную картографическую продукцию, существует потребность соответственно и в электронных видах карт.
На бумажном носителе карты изготавливаются в картографических бюро и фабриках. В зависимости от тематики карт и технического задания к разработке карт привлекаются эксперты-консультанты от заказчика (экономисты, геологи, метеорологи и т.д.), Но основным специалистом по их составлению является картограф. Он осуществляет выборку исходных геодезических данных. Определяется с размерами карт (планов), диагоналями трапеций, сетками координат. Выполняет топографическую основу, именно оригинал. В соответствии с авторским макетом заказчика вычерчивает наполнительную нагрузку физических, геологических и любых других карт. Кроме этого на них отображаются сопоставимые тематике карт различные схемы, профили, диаграммы, колонки. Составляются таблицы условных обозначений, и подбираются шрифты. Картографы подготавливают к изданию различную по содержанию картографическую продукцию.
Кроме бумажного носителя карты составляются еще в электронном виде. Их преимуществом перед бумажными картами является возможность оперативного обновления и внесения изменений в их содержание. Стоит отметить, что при огромном наличии цифровых карт, особенно в мировой «паутине» (сети Интернет), появляются возможности использовать необходимую информацию для составления различного рода новых тематических карт.
Поэтому картограф должен быть исследователем, географом, математиком, проектировщиком, геодезистом и даже дизайнером. Он должен владеть геоинформационными системами. Работая совместно со специалистами IT-технологий (программистами) картографы могут овладеть навыками программирования.
Современный картограф в основном сейчас проводит рабочее время за компьютером. Он в отличие от топографа и геодезиста компьютерный практик. К нему уже на рабочий стол попадают данные полевых, воздушных или космических съемок, данные топографической информации от заказчиков или других компаний.
Обучение, востребованность, перспективы
Профессия картограф переместилась в цифровую сферу около десяти двадцати лет назад. Специалистами картографами становятся в основном выпускники высших и специальных учебных заведений с географическим, математическим, геодезическим, информационным профилем и соответствующими способностями.
Одними из ведущих Вузов страны при подготовке картографов считаются государственные учебные заведения такие как:
- Московские университеты, один из них имени Михаила Васильевича Ломоносова и другой геодезии и картографии ;
- Санкт-Петербургский, Астраханский, Удмуртский университеты и Мордовский имени Н.П.Огарева;
- Иркутский технический университет;
- Сибирская геодезическая академия.
Главное, что должно заинтересовать картографов на современном рынке труда это востребованность их профессии. Многие компании, их руководство, в различных отраслях понимают неотъемлемость в процессах производства визуализации результатов работ, применения ГИС -технологий и привлечения именно таких специалистов. А современный картограф, несомненно, таким и должен являться.
Следует отметить два направления развития картографии и соответственно возможности привлечения к ним новых специалистов картографов. Это потребительская картография , связанная с развитием, исследованием, получением новых тематических картографических продуктов коммерческого сегмента в мировом потребительском рынке навигационных карт-приложений и в коммуникационных сетях Интернета. Многие компании на российском сегменте рынка web-картографии конкурируют между собой. К наиболее известным из них стоит отнести ЗАО «ЦНТ», «Навиком», «Геоцентр-Консалтинг», «Сидиком навигация», «ГИС -технологии», и «Tele atlas».
Другим направлением применения картографического предложения и способностей служит сектор государственных услуг, крупных компаний материального производства и осваивания естественных ресурсов страны. Можно говорить о всевозможных тематических направлениях применения сил и профессионализма картографов в любой отрасли:
- картографического отображения экологических и дорожных проблем страны;
- в сфере разработки месторождений полезных ископаемых, как открытым, так и подземным способом; на любом горнодобывающем предприятии необходимы специалисты картографы нового поколения;
- в геологической разведке природных ресурсов, кадастровом учете земельных ресурсов, обновления новых и оцифровка старых картографических фондов городов и районов;
- этот список можно продолжать очень долго, главное чтобы на реализацию всего этого востребованного экономикой страны направления хватало понимания о необходимости его развития в государственном масштабе и в отдельных небольших компаниях с соответствующей поддержкой финансирования.
Безусловно, для того чтобы стать востребованным на рынке труда и попасть на хорошо оплачиваемую работу веб-картографу необходимо быть конкурентно способным. Для трудоустройства на работу можно использовать все возможные варианты, в том числе и размещения своего резюме на популярных веб-сайтах с просмотром вакансий по специальности ГИС -технологий. Такая фраза, как спрос рождает предложение, должна придавать оптимистический настрой специалистам картографам нового поколения XXI кибернетического века ввиду очевидных тенденций развития спроса на картографический цифровой продукт.
Количество карт в современном мире не поддается подсчету, поскольку возможно составить карту любого явления, процесса или объекта. Кто же этим занимается?
В электронном виде и на бумаге
Картография – наука одновременно и старая, и молодая. Карты составлял еще Птолемей; картографы принимали участие в Великих географических открытиях. Однако в наше время, с развитием компьютеров и Интернета, помимо обычных карт в бумажном исполнении начали распространяться и электронные, цифровые карты.
Такие карты – их еще называют «умными» – выполняются на основе геоинформационных технологий (ГИС) в растровом или векторном форматах. Важные преимущества такого подхода – быстрая обновляемость с учетом свежих данных, а еще интерактивность, когда каждый пользователь может вносить свои изменения и дополнения и даже создавать свои собственные карты.
ГИСы позволяют привязать к карте огромный объем информации и своевременно ее обновлять. В них хранятся целые терабайты карт и снимков земной поверхности плюс справочная информация о разных территориях Земли.
Вы знаете, что такое навигатор? Это удобное и полезное устройство как раз использует данные картографических навигационных спутников в связке с ГИСами.
Картографические навигационные системы созданы в США (GPS) и Евросоюзе («Магеллан»). Создается такое и в России («Глонасс»).
Наиболее современные ГИСы представляют карты в 4D-формате, когда четвертым измерением является время (такие карты можно моментально изменить в режиме реального времени, дополнив новейшей информацией).
Довольно интересными представляются также карты-анаморфозы. Так называются карты территории, площадь которой не реальна, а пропорциональна какому-то количественному показателю – например, уровню жизни населения. Выглядят анаморфозы довольно экстравагантно, поскольку рисунок стран и территорий совсем не таков, каким мы привыкли его видеть на «нормальной» карте. Первыми такие карты начали создавать в университете английского города Шеффилд. Создаются анаморфозы и у нас в России, например, в аналитической компании «Меркатор» при Институте географии РАН.
Наряду с креативными цифровыми картами не утратили своего значения и старые добрые бумажные карты и атласы – наиболее качественные из них выпускают в России, Германии и Франции.
Топография
Прежде чем попасть в руки пользователя, карта проделывает долгий путь.
Сначала на основе снимков Земли и заранее выбранной проекции получают картографическую основу, которую затем наполняют различным содержанием.
Основу добывают двумя способами: это наземная съемка местности либо аэро- и космическая фотосъемка.
Наземную съемку производят топографы – где они только не бывают! И в горах, и в пустыне, и в тундре, и в джунглях, и в тайге… Топограф – это одна из самых мобильных профессий.
У топографа два главных инструмента – нивелир для определения высоты и теодолит для измерения расстояний. Конечно, в последние полвека наземную съемку потеснило космическое зондирование Земли. Но в наиболее труднодоступных местах планеты при создании карт местности роль топографа незаменима!
Изготовление бумажных карт
После того, как топограф разберется со своим этапом работы, составленную им основу карты наполняют содержанием – контентом. Картографы-теоретики разрабатывают принципы и методы получения тематических карт и атласов, а картографы-инженеры претворяют эти принципы на практике в производственных условиях на картографических фабриках.
В картографическом бюро на фабрике делают макет карты в соответствии с пожеланиями заказчика. Затем макет поступает к редактору и корректору: им предстоит выявить неточности в содержании, в том числе в топонимике (названиях). Одобренный макет отправляется в производственный цех, и там начинается массовая печать карты.
К работе над картой привлекают консультантов из других областей знания. Так, в создании климатических карт принимают участие метеорологи, климатологи, синоптики. В создании экономических карт – экономисты, управленцы, эконом-географы. В создании рекреационных карт – специалисты по туризму.
Однако центральное место в этом творческом коллективе принадлежит именно картографу.
Изготовление цифровых карт
А этот процесс происходит при помощи ГИС на основе соответствующих компьютерных программ. Здесь картограф взаимодействует с программистами, которые, создавая картографический софт, сами фактически становятся картографами – пусть и недипломированными.
В самом простом случае карты на цифровых носителях и в Интернете создаются путем оцифровки обычных бумажных карт. Любой человек может отсканировать бумажную карту – и затем при желании просто загрузить ее в Сеть. Однако информационно-компьютерные технологии присутствуют в картографическом образовании не зря: результат тесного взаимодействия профессиональных картографов и информатиков – это сложные картографические сервисы в Интернете, часть из которых представляет информацию в онлайн-режиме («Гугл Планета Земля», российский сервис «Космоснимки» и другие). Картографические ресурсы во всемирной паутине пользуются огромной популярностью – и за ними великое будущее: недаром «Майкрософт» и «Гугл» обзавелись собственными картографическими сервисами!
Основной тренд картографии – ее перемещение в виртуальный мир, когда любой пользователь в режиме реального времени может посмотреть любую поверхность Земли (а в перспективе – и других планет Солнечной системы) и извлечь самую разнообразную информацию о просматриваемой территории, дополнив ее своими данными. Пример – популярный сервис «Панорамио», где можно прикрепить фотографию к месту ее съемки.
Где учиться
Современная картография базируется на трех китах: математике, географии и информатике, так что будущему специалисту эти дисциплины нужно хорошо знать.
Картографов-теоретиков
выпускают кафедры картографии географических факультетов классических университетов. Самая известная в России кафедра такого рода – это кафедра картографии и геоинформатики географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.
А вот картографы-практики
получают образование в технических учебных заведениях, лидер среди которых – МИИГАиК (сейчас – Московский университет картографии, геодезии и геоинформатики). Это старейший картографический вуз в России, где готовят картографов-инженеров и технологов.
Получить среднее техническое картографическое образование можно в картографических техникумах и колледжах, лучшие студенты которых после 2–3-го курса могут перевестись на 1-й курс МИИГАиК.
Помните: картография требует от абитуриентов хорошего здоровья: без него будет трудно в учебных маршрутных практиках и экспедициях, проходящих в том числе и в экстремальных условиях. Так, работа топографа с ее частыми разъездами, экспедициями и командировками относится к разряду «полевых».
Где нужны картографы
Прежде всего, этих специалистов ждут производственные структуры, где создаются и тиражируются традиционные карты и атласы (картографические фабрики и бюро).
Картографы востребованы и в конструкторских бюро, где разрабатывают соответствующую технику для производственных технологических линий и космической и аэросъемки Земли.
Геодезисты-землемеры могут найти работу в БТИ (бюро технической инвентаризации), в сельскохозяйственных, строительных и дорожных компаниях, в сельских администрациях – производить замеры дачных участков.
Геодезисты и топографы необходимы в строительстве, в том числе дорожном, в создании коммуникаций: линий связи, линий электропередачи, трасс нефте- и газопроводов, водоканалов, линий метрополитена.
Картографов можно встретить в академических институтах, связанных с космосом и Мировым океаном, где они разрабатывают методы картирования.
Также обладатели картографических специальностей участвуют в комплексных экспедициях Института географии РАН и работают в целом ряде других естественнонаучных институтов.
В услугах картографов нуждаются и СМИ. Большая часть карт (в основном в цифровом виде), оперативно поставляемых в редакции газет, журналов и телевидения, создается в фирме «Меркатор». Эта же фирма делает карты и для Центризбиркома, разных министерств и ведомств.
Для издательств, занимающихся школьной литературой и энциклопедиями, картографы выступают как консультанты и редакторы карт и атласов.
Эти специалисты могут найти работу и в IT-компаниях, создающих и внедряющих картографический софт (карты на DVD и CD).
А главной картографической структурой в РФ является правительственное ведомство под названием «Роскартография».
Тенденции
Раньше картография развивалась вширь: нужно было заснять всю поверхность земной суши, что и было сделано к середине ХХ в. в виде топокарты 1:1000000.
В наше время картография развивается вглубь. Благодаря мощным компьютерам и высокоточной оптике топокарты становятся все более точными. А в цифровом виде их можно еще и оперативно дополнять свежей информацией. Сейчас несколько стран договорились о создании самой точной мировой топокарты 1:100000. Российские картографы также подключились к этой задаче.
Большое будущее ожидает и морскую картографию. Ведь дно Мирового океана картировано пока весьма приблизительно – за исключением внутренних морей, прибрежных территорий и шельфа.
Кроме Земли
Одна из задач космической картографии – выбор площадок для приземления лунного и марсианского модулей с людьми на борту.
Реанимация лунного проекта и планы полета на Марс поднимают вопрос о более детальном картографировании этих планет. К выполнению этой задачи уже приступили космические агентства США, Индии и Китая.
Объемное цифровое картографирование – 3D-формат – создает на экране монитора трехмерное изображение участка картируемой поверхности. С таким изображением можно производить всяческие манипуляции (это называется «неогеография»). Китай заявил о скорой посылке своих спутников к Луне для объемного картирования этой планеты.
Космическая картография развивается и в России, хотя и не такими большими темпами, как в Индии и Китае – или как в СССР периода 1960–80-х гг., когда, в частности, наша страна была первой в картировании обратной стороны Луны. Недавно силами нескольких академических институтов в РФ было завершено полное картирование поверхности Венеры. А раз уж это стало возможным, то никого не должно удивлять, что картографические изображения всё более и более вторгаются в нашу жизнь.
После окончания специальности вы научитесь:
- Формировать базы и банки цифровой картографической информации;
- Внедрять компьютерные технологии в научные исследования и в хозяйственную практику;
- Заниматься картографической интерпретацией результатов различных исследований и наблюдений, а также данных статистических наблюдений.
- Собирать, систематизирует и обрабатывает пространственную информацию на разных масштабных уровнях: начиная локальным и заканчивая глобальным;
- Создавать тематические карты, серии карт или атласов;
- Использовать и развивать геоинформационные технологии и системы, средства телекоммуникации;
Перспективы
На сегодняшний день картографы крайне востребованы на рынке труда. Вы пригодитесь там, где идет работать с картами, их составлением и использованием, дистанционным зондированием Земли, где применяются технологии геоинформации. Вы сможете работать в коммерческих или государственных компаниях. На вас будут возложены задачи по помощи в строительстве, проектировании, какие-то работы, связанные со спутниковыми системами. Где-то нужно будет работа с кадастрами, как и говорилось выше. Заработную плату сложно четко предсказать, так как все зависит от вашей квалификации и опыта работы. Скажем, начинающий (опять же в зависимости от города) может рассчитывать на зарплату до 30-40 тысяч рублей. Чем ближе к столице, тем выше зарплаты.
Зачем Вы играете в компьютерные игры?
GSC Game World: «Мы не закладываем политические идеи в наш новый проект
Ashes Of The Singularity - Экскурсия Ashes of the singularity стратегии
Подземелья и драконы (Dungeons and Dragons) Основные моменты правил
Прохождение игры Корсары: Город потерянных кораблей Корсары пс исчезновение людей