§ 18-19. Геоақпараттық әдістер мен ГАЖ технологиялардың ерекшеліктері, олардың басқа ғылымдармен және өндіріс салаларымен байланысы

Оқу мақсаты:

  • геоақпараттық әдістер мен геоақпараттық жүйелер (ГАЖ) ерекшеліктерін, олардың басқа ғылымдармен және өндіріс салаларымен байланысын түсіндіру.

ГЕОИНФОРМАТИКА • АЭРОФОТОТҮСІРІЛІМ • ГЕОГРАФИЯЛЫҚ АҚПАРАТТЫҚ ЖҮЙЕ (ГАЖ) • ГАЖ КОМПОНЕНТТЕРІ • ДЕРЕКТЕР БАЗАСЫН БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІ (ДББЖ)

1. "ГАЖ" дегеніміз не?

Сұрақтарға жауап беріндер:

1. «Информатика», «геоинформатика» дегеніміз не?
​2. Геоақпараттық әдісті қандай білім салаларында қолдануға болады?
​​3. Бұл әдісті тәжірибеде қалай қолданасың?

   Геоинформатика – ғылыми негіздеу, жобалау, құру, пайдалану және географиялық ақпараттық жүйелерді пайдалану, геоақпараттық техно­логияларды әзірлеу бойынша, практикалық және ғылыми мақ­саттар үшін ГАЖ қосымшасы бойынша ғылым, технология және өндірістік іс-әрекет.

   Жер бетінің карталары теңізшілердің, географтар мен топографтардың жинаған ақпараттары нәтижесінде дүниеге келген. 
   ​Карталар әртүрлі болады. Топографиялық карталар жалпы мақсаттағы карталар болса, тақырыптық карталар арнайы міндеттер­ді шешу үшін құрылады. Аэро­фототүсірілім және қашықтықтан зондылау әдістерінің пайда болуы жер бетінің үлкен учаскелерінің тақырыптық карталарын жоғары дәлдікпен жасауға мүмкіндік берді. Үлкен көлемді деректер және олардың кеңістіктік вариацияларын талдау үшін жаңа құралдар қажет болды, олар статистикалық әдістер мен уақыт қатарларын талдау әдістерін пайдалануға мүмкіндік береді. Мұндай құралдар картографияда компьютерлерді қолдана бастағаннан кейін жасалды. Ғалымдарға білімнің түрлі саласында қолданылатын кеңістіктік деректерді жинау, сақтау және талдау үшін қуатты құралдардың тұтас жиынтығын құруға тура келді. Бұл жинақ бүгінгі таңда 

географиялық ақпараттық жүйе (ГАЖ) деп аталады.
   ​Географиялық ақпараттық жүйе жер бетінің қасиеттері туралы деректерді кодтау, сақтау және алу құралы ғана емес, ГАЖ бұл деректерді интерактивті режимде талдап, өңдеуге, сондай-ақ процестерді талдап, қабылданатын шешімдердің нәтижелерін болжауға мүмкіндік береді.
   ​«Географиялық ақпараттық жүйе» атауында екі түсінік бар, олар «география» және «ақпараттық жүйе». Географияның алдында тұрған маңызды міндет – белгілі бір аумақ пен адам қызметінің нәтижелері арасындағы заңдылықтарды зерттеу. Бұл ретте ақпараттың негізгі көзі – жер бетінің шағын учаскесінде немесе бүкіл жер бетінде байқалатын қандай да бір құбылыстың картографикалық көрінісі.
   ​«Ақпараттық жүйе» ұғымы зерттеулерді жоспарлаудан басталатын және қандай да бір шешімдерді қабылдау үшін алынған ақпаратты пайдаланумен аяқталатын операциялардың реттілігін білдіреді (4-сызба).

   Ғылыми әдебиетте ГАЖ анықтамалары көп. Олардың ең маңыздысы: географиялық байланысы бар кез келген ақпаратты тиімді жинау, сақтау, жаңарту, өңдеу, талдау және бейнелеу үшін компьютерлік аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуді, географиялық деректер мен мамандардың іс-әрекеттерін біріктіру болып саналады.
   ​Онда персоналға қойылатын біліктілік талаптары бар. Ол географиялық ақпараттық жүйемен жұмыс істеу үшін барлық қажетті дағдыларға ие болу және пайдаланушылардың сұраулары бойынша ГАЖ түрлі қабаттарына бөлінген ақпараттың негізінде қажетті карталарды, кестелер мен график­терді қалыптастыруы тиіс. ГАЖ – деректерді өңдеудің көптеген түрлі технологияларын біріктірудің нәтижесі           (5-сызба).

  4-сызба. Ақпараттық жүйе жұмысының оңайлатылған сызбасы 
   5-схема. Түрлі әдістер мен технологияларды біріктіру, ГАЖ-да деректерді өңдеу

   2. ГАЖ компоненттері

   ГАЖ жұмыс істеуі үшін келесі компоненттер қажет:
   ​1. Орнатылған операциялық жүйесі және перифериялық құрыл­ғылары бар жұмыс стансысы.
   ​2. Арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету (6-сызба).
   ​3. Кеңістіктік деректер.
   ​4. Деректерді басқару жүйесі және оларды талдау құралдары.
   ​5. Білікті персонал.

ГАЖ жұмыс стансысының компоненттері мен перифериялық жабдықтар

6-сызба. Жұмыс стансысының операциялық жүйесі мен перифериялық құрылғылары

   3. Деректерді ГАЖ-ға енгізу   

   ГАЖ-ға деректерді енгізу дегеніміз – кеңістіктік және атрибуттық деректерді жинаудың барлық кезеңдері. Кеңістіктік дереккөз: карталар, аэрофотосуреттер, ғарыштық суреттер, далалық зерттеулердің нәтижелері, т.б. (7-сызба). Аналогтік формада ұсынылған кеңістіктік және атрибуттық деректер алдымен дигитайзер немесе сканер арқылы стандартты сандық форматқа түрлендіріледі, содан кейін компьютердің жадына жазылады. ГАЖ-да деректерді басқару үшін ДҚБЖ пайдаланылады, оның көмегімен деректерді талдау жүргізіледі және пайдаланушыларға қажетті форматтарда осы талдаудың нәтижелері қалыптастырылады.

Деректерді ГАЖ-ға енгізу

7-сызба. Деректерді ГАЖ-ға енгізу

   4. ГАЖ-дың шығыс деректері

ГАЖ-дың шығыс деректері

   ГАЖ үшін деректер әртүрлі дереккөзден жиналады және бастапқыда әртүрлі пішімдерде ұсынылуы мүмкін. ГАЖ-дың соңғы өніміне қатысты осы жүйемен жұмыс істейтін оператор бағдарламалық қамтамасыз етуде іске асырылған шығыс деректерін ұсынудың барлық нұсқасын жақсы білуі тиіс екенін атап өткен жөн. ГАЖ шығыс деректерінің әртүрлі типтерін қысқаша талқылау төменде келтірілген.

   Көбінесе ГАЖ-дың шығыс деректері пайдаланушыларға карта түрінде беріледі. Жер бетінің кез келген бөліктерінің екіөлшемді модельдері түріндегі карталар өзінің типі бойынша ерекшеленеді.

    Кең тараған карта түрлері (29-сурет):
   ​Тақырыптық карталар параметрлердің бірінің кеңістіктік вариацияларын (мысалы, аумақтардың қоныстануы) немесе әртүрлі параметрлер арасындағы қатынасты (мысалы, «жер жамылғыларының» карталары) көрсету қызметін атқарады.
   ​Картограммалар әдетте берілген шегара шегінде үздіксіз бөлінген параметрлердің салыстырмалы мәндерін салыстыру үшін қолданылады (мысалы, елге байланысты жан басына шаққандағы орташа жылдық табыс). Мұндай карталарда облыстар арасындағы айырмашылықтарды көрсету үшін түстер мен штрихтар кеңінен қолданылады.
   ​Дозиметрлік карталар (тығыздық карталары) зерттелетін белгісі бойынша салыстырмалы түрде біртекті аумақтар үшін пайдаланылады (мысалы, жерүсті 

нысандарының бір класы бар аумақтың картасы). Мұндай карталарда зерттелетін параметр мәніндегі айырмашылықтар түспен және штрихпен бейнеленеді.
   Изосызықты карталар, яғни параметрдің бірдей мәндерінің желілері. Олар градиенттер туралы ақпаратты көрнекі түрде ұсынуға мүмкіндік береді. Аймақ топографиясын көрсету үшін немесе жоғары және төмен қысымды аймақтарды бөлу туралы деректерді көрсету үшін изосызықтарды пайдалануға болады. 
   ​Арнайы мақсаттағы карталар (30-сурет):
​   Нүктелік картада  қандай да бір шаманың кеңістіктік вариациялары, мысалы, қоныс­тандыру бірдей нүктелермен сипатталады.
   Векторлық картада жоспарланған немесе бар ағынның бағыты мен шамасы көрсе­тіледі (мысалы, жөнелту және жеткізу пункттері көрсетілген көлік карталары, сондай-ақ бір елден екіншісіне тасымалданатын жүктердің көлемі).

   Көлемдік картада аэрофототүсірілімде жер бетінің бөлігі бір бұрышынан түсірілгендей көрсетілген.
   ​Бейнекарта – динамикадағы қандай да бір құбылыстың (мысалы, халық санының және уақыт бойынша қала ауданының өсуі) динамикасын көрсету үшін пайдаланылатын карта түрі.
   ​Кейбір ГАЖ пайдаланушылары деректерді талдау нәтижелері карта емес, графиктер мен диаграммалар түрінде ұсынылуын қалайды.
   Ең жиі қолданылатын график түрлері ​(3-диаграмма):
   ​Бағанды диаграмма әртүрлі үлгідегі нысандардың атрибуттық мәліметтеріндегі айырмашылықтарды бейнелеу үшін қолданылады (мысалы, қала маңындағы және ауылдық аумақтардың жерін маусымға байланысты пайдалану тиімділігі). 

   ​Секторлық диаграммада секторларға бөлінген шеңбер қандай да бір пропорцияларды (мысалы, елдегі қала, қала маңындағы және ауыл тұрғындарының пайыздық үлесін) көрнекі көрсету үшін пайдаланылады.
   ​Шашыранды диаграмма бір атрибуттық параметрдің басқасына (мысалы, өнімнің тыңайтқыш түріне) байланысты екенін көрсету үшін қолданылады.
   ​Гистограммалар атрибуттық параметр мәндерінің әртүрлі диапазоны бойынша (мысалы, бастауыш және орта мектептегі, колледждердегі және жоғары оқу орындарындағы оқушылардың пайызы) бөлінуін сипаттайды.
   ​Кейде пайдаланушыларға орта, медиана, дисперсия, стандартты ауытқу, атрибуттың ең жоғарғы және ең төменгі мәндерін есептеу қажет болады. Бұл ақпарат оларға кестелер мен есептер түрінде ұсынылады.

Изосызықты карта: Қазақстанның климат картасы
Тақырыптық карта: Еуропаның тектоникалық картасы
Фондық картограмма: Карта макеті
Дозиметрлік карта: Шығыс Сібірдің оңтүстігінде халықтың тығыздығы
29-сурет. Карталардың кең таралған типтері
Бейнекарта: 2000 жылдан 2018 жылға дейінгі дүниежүзіндегі халықтың өсуі  
Нүктелік карта: Орман жамылғысы (1 нүкте - 5 км2)
Векторлық карта: Дүниежүзілік көлік жолдары
Көлемдік карта. Жер бедері
30-сурет. Арнайы міндеттерді шешуге арналған карталар типтері
   3-диаграмма. График түрлері

   5. ГАЖ қолдану салалары

  ГАЖ қолдану салалары
   
​ГАЖ – бір бөлігі позициялық деректер болып келетін географиялық деректердің көп санын талдауға байланысты басқару және жоспарлау міндеттерін шешу үшін пайдаланылады. Позициялық деректер нысандардың қазіргі, өткен немесе болашақтағы орналасуын сипаттауы мүмкін. Басқаша айтқанда, бұл деректер географиялық кеңістікке байланысты міндеттерді шешу үшін қажет.

   Мұндай міндеттердің кейбір мысалдары:
   
​1. Орманшаруашылығын басқарушы белгілі бір техникалық шектеулер жағдайында топырақ және қазіргі орман резерві туралы деректер негізінде құрылыс ағашын жаңарту жөніндегі жұмыстарды оңтайландырғысы келеді.
   ​2. Геолог өңірдегі сейсмикалық және геологиялық құрылымдарды талдау нәтижелері бойынша болашақта бөгетті орналастыру жерін айқындауы тиіс.
   ​3. Геоинформатика жөніндегі маман топографияның ерекшеліктерін, жер телімдерінің бағасын және басқа да деректерді ескере отырып, өз компаниясының ретрансляциялық стансысын орналастыратын жерді 

анықтауы қажет.
   ​ГАЖ-дың қолданылу саласы шексіз, өйткені бұл жүйелер адам қызметінің кез келген саласында, азаматтық құрылыс пен қалалық жос­парлаудан бастап, қоршаған орта мониторингісі мен түрлі ғылыми-практикалық зерттеулерге дейін кездесетін басқару және жоспарлау міндеттерін шешу үшін қажет.
   ​ГАЖ табиғи және антропогендік құбылыстарды зерттеу үшін қол­данылады. Мысал, қалалық жоспарлау міндеттерін шешу үшін жолай­рықтар, мектептер, ауруханалар, милиция бекеттері, т.б. инфра­құрылым элементтері арасындағы байланысты терең түсіну қажет. Сонымен қатар 

геоморфологияны, топырақтануды, экология, т.б. ғылымдарды, табиғи нысандар мен құбылыстарды (мысалы, тау жыныстары, топырақтың бөлінуі және тектоникалық тақталардың қозғалысы) зерттеу пәні.
   ​ГАЖ антропогендік және табиғи құбылыстарды, атап айтқанда, үлкен өнеркәсіптік нысандарды салу кезінде табиғи ортаға антропогендік әсерді бірлесіп зерттеу үшін де қолданылады. Сондай-ақ жобалау шешімдерінің жүзеге асырылуын талдау (мысалы, құрылыс үшін алаңның жарамдылығын бағалау) және топырақ эрозиясын модельдеу сияқты ГАЖ қолдану салаларын да атап өтуге болады.

Өзіңді тексер!

   Бақылау сұрақтары:

   1. Тақырыптың жаңа ұғымдарына анықтама бер.
   ​2. ГАЖ дегеніміз не? Ақпараттық жүйенің жеңілдетілген сызбасы қалай жұмыс істейді?
   ​3. ГАЖ-дың негізгі компоненттерін ата және оларға сипаттама бер.
   ​4. ГАЖ-ға деректерді енгізу қалай жүзеге асырылады?
   ​5. Географиялық деректер қорын өңдеу және жинақтау үшін тағы қандай компьютерлік программалар кеңінен қолданылады?
   ​6. ГАЖ-дың шығыс деректерін ата. Оларға сипаттама бер.
   ​7. ГАЖ-дың қолдану аймағын ата.

   Өзіндік жұмыс

   1-тапсырма. 
   ​Microsoft Excel программасын пайдаланып, дүниежүзі өнеркәсібінің бір саласын дамыту бойынша кең қолданылатын кестелерді құр (өз таңдауың бойынша). Графикалық материалдар зерттелетін саланың даму деңгейін ашуы тиіс. Статистикалық жинақтардағы деректерді динамикада алу қажет екенін ұмытпа.
   ​Жұмыс нәтижесін сыныпта ұсынып, талқылап, тақырып бойынша қорытынды жаса.

   Бұл қызық

   ГАЖ технологияларын қолдану саласындағы Қазақстанның жетістіктері
   ​Тәуелсіздікке қол жеткізгеннен кейін Қазақстан жұмыс үстелі компьютерлерін және жаңа компьютерлік технологияларды қолдана бастады. Нарықтық қатынастардың дамуы, дүниежүзілік экономикамен неғұрлым тығыз байланыстардың қалыптасуы, қоғамның біртіндеп дамуы, жаңа ақпараттық технологияларды игеру нәтижесінде Қазақстанда ГАЖ пайда болды. Қазақстандық геоақпараттық жүйелер орталығы ГАЖ технологиялары саласында көптеген жобаларды жүзеге асырады. Компанияның негізгі міндеті – қазақстандық геоақпараттық технологияларды енгізу және дамытуға көмектесу. Соңғы жылдары ГАЖ - Қазақстанда мемлекеттің, ірі компаниялардың, барлық қоғам алдында тұрған түрлі міндеттерді шешу үшін тиімділігі жоғары құралға айналды. Қазіргі уақытта компанияларда ГАЖ элементтерін оқытуға арналған арнайы сыныптар бар. Көптеген университеттер ГАЖ-ды өз бағдарламаларында оқу пәндерінің бірі ретінде енгізді. Тәуелсіздік жылдарында ГАЖ бойынша кандидаттық және докторлық диссертациялар жазылды. Қазақстанда ГАЖ пайдаланушыларының жыл сайынғы конференциясы өтеді. Қазіргі күнде геоинформатиканы жас, бірақ мықты сала ретінде қарастыруға болады.

Қосымша ақпарат іздеуге байланысты тапсырмалар​

   2-тапсырма. Қосымша әдебиеттерді, интернет ресурстарын пайдаланып,​«ГАЖ-дағы географиялық нысандар» тақырыбы бойынша хабарлама дайында.
   ​Мына мәселелерді шешуге назар аудар:

   1) ГАЖ-дағы географиялық нысандар дегеніміз не?
   ​2) олар қандай түрде ұсынылған?
   ​3) географиялық нысандармен жұмыс істеу үшін неге «масштаб» және «рұқсат» терминдерінің мәнін нақты түсіну маңызды?

   4) «атрибуттық сипаттама» түсінігі нені білдіреді?
   ​Дайындалған хабарды сыныпта талқылап, қорытынды жаса.

Өтінемін күте тұрыңыз