Аннотация. В статье дается анализ современного состояния геоинформатики и геоматики как инструмента исследования окружающего мира. Описаны особенности возникновения геоматики и геоинформатики. Показано сходство и различие между ними. Доказано, что по существу эти понятия являются синонимами.

Ключевые слова: информация, геоинформатика,геоматика, пространственная информация, пространственные модели, пространственное управление.

Введение

Технический прогресс существенно увеличил возможности сбора данных и моделирования геотехнических систем, в том числе и масштабе всей Земли. Это привело к экспоненциальному росту данных о Земле и острой необходимости развития новых методов анализа и обработки этих данных. Геоинформатика и геоматика появились как следствие признания научным сообществом растущей потребности в пространственной информации для науки и практики и для нового понимания Земли как сложной системы.

Эволюция геоматики и геоинформатики

Термин геоматика исторически появился раньше (введен Pollock и Wright in 1969) с целью объединения геодезии и информатики, включая другие науки о Земле, где доминирующей является направление геодезических работ.

Геоинформатика как наука сформировалась позже, и ее становление связывают с появлением персональных компьютеров [1]. Но она интегрировала науки о Земле на основе САПР   и информатики. Доминирующим в ней является выявление пространственных отношений [2], получение геоданных [3] и построение пространственных моделей для использования в разных сферах человеческой деятельности, включая геодезию, картографию, экономику, навигацию, природопользование, образование, управление и т.д. Другими словами, геоинформатика по охвату деятельности оказалась шире геоматики и включала ту первоначальную область исследований, которая была назначением геоматики. Это привело к тому, что эти понятия стали синонимами.

Чтобы избежать  дублирования  был  вве-  ден новый термин «инженерная геоматика» (Geomatics Engineering, Geomatic Engineering, Geospatial Engineering). Это направление было связано с работами в первую очередь в области кадастра, землепользования, инженерных изысканий, строительства, муниципального управления. Этот термин можно сравнить с понятием «прикладная геоинформатика» [4]. Можно говорить, что землепользование, кадастр и изыскания – это преимущественно область геоматики, а не геоинформатики.

Одной из особенностей развития геоинформатики является то, что терминологически она тесно связана с науками о Земле, в то время как в аспекте приложения она значительно шире используется в других областях [5].

С появлением геоинформатики как нового научного направления прошли два десятилетия. Геоинформатика развивалась как наука сбора, обработки, передачи, представления, и применения пространственной информации. Она значительно расширила свое значение в рамках информатизации и информационного общества.

В процессе развития любой науки уточняются ее терминологические понятия,  изменяется их объем понятий, появляются новые термины  и определения. Все это требует периодического пересмотра старых понятий, их согласования и гармонизации с новыми представлениями и новыми понятиями. Она объединяет значения терминов в областях информационных систем и технологий, картографии, геодезии, телекоммуникационных систем, фотограмметрии, баз данных, дистанционного зондирования с областями их применения. Этот требует периодического анализа и обновления терминологической базы геоинформатики в связи с изменениями старых понятий и добавлением новых [6].

В настоящее время очевидно, что геоинформатика развивается на основе интеграции и является междисциплинарной наукой в области наук о Земле. Геоинформатика связывает комплексные методы обработки информации и в первую очередь социально-экономической с различными областями познания и практического применения. Ее методы могут быть использованы в органах управления и власти, которые работают с пространственной социально-экономической информацией. Геоинформатика используется в менеджменте и маркетинге, в системе образования и использовании природных ресурсов и т.д. Геоматика включает в себя набор специальных методов, технологий и инструментов для сбора, обработки, управления, анализа и представления. В некоторых странах геоматика понимается как синонимическая к геоинформатике, в других употребляется как подчиненная геоинформатике дисциплина. Причиной этого являются частично различные национальные языковые особенности, но главным, различие в уровне развития наук о Земле. Чем выше уровень наук о Земле, тем выше значение геоинформатики.

Нужна помощь в написании статьи?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Заказать статью

Технический комитет международной организации по стандартизации ISO/TC 211 по геоданным и геоинформации использует эти термины как синонимы. Однако существуют некоторые различия в развитии этих научных направлений.

Геоматика, как и геоинформатика, считается научным направлением, которое в первую очередь занимается исследованием технологий получения и обработкой пространственных данных, включая научные основы и области применения [7]. Как и геоинформатика она может быть рассмотрена как междисциплинарная наука. Геоматика использует методы и подходы наук о Земле для решения специальных задач на основе информационных систем и технологий. Направление исследования геоматики относят преимущественно к областям обработки измерений и технологиям обработки информации на основе информационных и телекоммуникационных технологий в картографии и геодезии. В геоинформатике и в геоматике создают цифровые карты и цифровые модели [8].

Различие в том, что геоматика занимается преимущественно измерениями, а геоинформатика дополнительно проводит построение информационных пространственных полей [9,10]. Геоинформатика создает различные информационные среды и информационные пространства [11]. Кроме того, в геоинформатике достаточно интенсивно изучают и применяют методы искусственного интеллекта [12, 13]

Основным направлением исследования геоинформатики являются геоинформационные системы и технологии и их приложения. Ряд задач управления использует пространственные данные в различных информационных системах. В частности в OLAP [14]. В этих системах ГИС могут использоваться лишь как вспомогательные подсистемы. Это повышает вес геоматики, как науки ориентированной на любые информационные системы, среди которых ГИС являются равными, а не привилегированными, как в геоинформатике.

Общим для обеих наук является построе-  ние исследований на основе интеграции знаний других дисциплин и разработке теоретических основ для себя на основе релевантных фундаментальных наук. Можно предполагать, что геоинформатика имеет феноменологический аспект научного развития.

Геоинформатика имеет такую же направленность как геоматика, но в технологиях обработки данных доминируют геоинформационные системы и технологии.

Интересным является определение основ и направлений развития геоматики [7] при сравнении с геоинформатикой [1]. В частности сравнение дерева (структуры) геоинформатики с компонентами геоматики. На рис.1 приведена структура геоматики в виде Е-дерева.

Первую компоненту геоматики составляют математические основы информатики, математики и кибернетики, которые задают теорию и методы структуризации, кодирования и передаче информации. В нашей стране слабо представлен кибернетический аспект применения геоинформатики. В целом этот компонент можно рассматривать как фундаментальную составляющую геоматики [15].

Данный компонент поставлен первым потому, что в условиях информатизации общества и возрастания объемов информации, необходимой при анализе и управлении, геоматика, как   и геоинформатика, в равной степени уменьшают информационную нагрузку на лицо принимающее решение.

Вторая компонента геоматики включает теорию предметных областей лингвистики и географии, которые раскрывают принципы моделирования на основе абстракции, методов познания и интерпретации. Эту компоненту можно рассматривать как методологическую основу геоматики. Кроме того, в методологическом аспекте геоинформатика в России представлена значительно шире, что обусловлено высоким уровнем развития картографии, географии, геоморфологии и др.

Только третьей компонентой геоматики считают теорию, технологии и методы отображения пространства, заимствованные из геодезии, теории измерений, фотограмметрии, дистанционного зондирования, картографии. Это касается аппаратуры и процессов сбора информации. Эта компонента отвечает в первую очередь за сбор, во вторую за обработку информации.

К четвертой компоненте геоматики относят знания из областей применения, такие как городское и региональное управление, геомаркетинг, многочисленные инженерные приложения, как, например, маркшейдерское дело, которые формируют специфические требования для описания и анализа пространственной информации, обусловленные решением специальных задач [16]. Этот компонент можно рассматривать как прикладной инженерного значения. Эта компонента рассматривается как приложения геоинформатики и развита на достаточно высоком уровне.

Пятая компонента включает общепринятые нормы применения и обработки информации

Перспективы Науки и Образования. 2015. 1 (13) из области экономики и права, которые определяют условия применения информационных технологий для решения социальных задач. Эта компонента геоматики связана с коммерческой деятельностью и управлением. Она использует все предшествующие компоненты.

Подводя итог, можно отметить, что первые два компонента определяют теорию и методологию геоматики, остальные три ее прикладную составляющую.

Геоинформатика является наукой, изучающей все аспекты сбора, обработки и представления информации о свойствах  объектов,  процессов  и явлений, происходящих на Земле. Объективная потребность в интеграции наук о Земле: геодезии, фотограмметрии, картографии, дистанционного зондирования Земли – назревала давно. Геоинформатика является интеграцией этих научных направлений (но не наук). Благодаря геоинформатики появилась возможность интеграции наук о Земле в единую систему наук. Эта интегрированная система наук о Земле называется геоинформатика [17].

Следует отметить, что наряду с геоинформатикой и геоматикой существует, специальность «информатика в геодезии», информатика в геологии, информатика в фотограмметрии, информатика в картографии. Но информатика в геодезии не тождественна геоинформатике, что подчеркивается номенклатурой специальностей.

Нужна помощь в написании статьи?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Заказать статью

В геоинформатике используют пространственно-временные данные, в которых содержится информация о пространственном положении объектов, их свойствах и времени, для которого эти свойства имели место. Как наука геоинформатика является более фундаментальной. Это определяет наличие трех областей геоинформатики и соответственно трех ее частей.

Геоинформатика делится на фундаментальную или общую, прикладную и специальную.

Специальная геоинформатика связана с вопросами качества, сервиса, стандартизации [18], защиты информации, авторского права, интеллектуального капитала, телекоммуникациями, кодированием сертификацией и всем, что связано с качеством обработки передачи информации независимо от предметной области.

Геоматику и геоинформатику можно рассматривать как инструмент анализа глобальных процессов, происходящих в рамках человеческой цивилизации.

Говоря об особенностях сбора информации, отмечается, что геоматика (как и геоинформатика) должна использовать так называемые методы добычи данных. Она должна шире применять математическую обработку для использования данных из первичных и вторичные источников. Основой информационных процессов в геоматике являются модели данных, которые отображают пространственные объекты на основе процедур абстракции. Характерным для многих специалистов в области геоматики и геоинформатики является нечеткое различие между информацией  (как  совокупностью   сведений) и информационными моделями (как ресурсом производства).

В геоматике (как и геоинформатике) структурно разделяют «геометрию» и «семантику» геообъектов и на основе классификации и атрибутивного описания. Несколько слов о терминах. В геоматике устойчиво используются такие понятия как геоданные, координатная геометрия (применительно к ГИС).

В геоматике рассматриваются вопросы качества данных, источников данных, моделирования данных и др. Все это рассматривается и в геоинформатике В целом следует считать развитие геоматики способствующим развитию геоинформатики. Как инструменты исследования акваторий геоматика и геоинформатика не равнозначны. Геоматика – наземная наука и решает вопросы, связанные с поверхностью, то есть прибрежными областями.

Геоинформатика имеет глобальный охват. Она широко применяется при управлении пространственными в области транспорта и широко применяется в военной области для управления не только космическими, но и военно-морскими силами. Геоинформатика имеет в отличие от геоматики занимается изучением околоземного пространства [19].

Околоземное космическое пространство характеризуется существенной отдаленностью от земной поверхности. Соответственно, космические средства должны работать на таких дальностях, которые в наземных условиях не встречаются. В то же время околоземное космическое пространство (ОКП) создает возможности для высокой обзорности (наблюдаемости), которая для наземных систем (воздушные методы наблюдения) немыслима и невозможна. Космический снимок может содержать обзорную информацию равную тысяче снимков полученных при аэрофотосъемке.

Данное свойство околоземного космического пространства позволяет осуществлять глобальное наблюдение за всеми районами земной поверхности, воздушным и водным пространством, практически в реальном масштабе времени, что дает возможность мгновенно реагировать на любое изменение обстановки и принимать управляющие решения [20].

Заключение

Несмотря на сходство, существуют и различия в областях применения геоинформатики и геоматики. В последние годы геоматику, особенно за рубежом, связывают с землепользованием и кадастром. В России такого разделения нет. Геоинформатика активно используется в кадастре и в землепользовании. Геоматика как учебная дисциплина в вузах практически не преподается. Геоинформатика преподается как учебная дисциплина и существует специальность высшей квалификации: 25.00.35 – геоинформатика, по которой защищают диссертации на степень кандидата и доктора наук. В России оба научных направления сосуществуют и способствуют взаимному развитию.

Список использованных источников

1. Майоров А.А. Современное состояние геоинформатики // Инженерные изыскания. 2012. № 7. С. 12-15.
2. Майоров А.А., Цветков В.Я. Геореференция какприменениепространственныхотношенийвгеоинформатике
// Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2012. № 3. С.87-89.
3. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоданные как системный информационный ресурс // Вестник российской академии наук. 2014. Т. 84. № 9. С. 826-829.
4. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. и др. Прикладная геоинформатика. М.: МаксПресс, 2005. 360 с.
5. Цветков В.Я. Основы геоинформационного моделирования // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 1999. № 4. С.147-157.
6. Савиных В.П. О терминологии в области геодезии // Науки о Земле. 2012. №4. С. 34-36.
7. Lexikon der Kartographie und Geomatik: in zwei Banden. Heidelberg; Spekrum Akademisher verlag. Berlin / Bd1/ A bis Karti/. 2001. 453 s.
8. Цветков В.Я. Цифровые карты и цифровые модели // Геодезия и аэрофотосъемка. 2000. № 2. С. 147-155.
9. Майоров А.А., Матерухин А.В. Геоинформационный подход к задаче разработки инструментальных средств массовой оценки недвижимости // Геодезия и аэрофотосъемка. 2011. № 5. С. 92-98.
10. Tsvetkov V.Ya. Information field. Life Science Journal. 2014. 11(5). pр.551-554.
11. Савиных В.П. Система получения координатно-временной информации для решения задач мониторинга // Науки о Земле. 2012. № 3. С. 5-10.
12. Савиных В.П., Цветков В.Я. Развитие методов искусственного интеллекта в геоинформатике // Транспорт Российской Федерации. 2010. № 5. С.41-43.
13. Цветков В.Я. Геореференция как инструмент анализа и получения знаний // Науки о Земле. 2011. № 2. С. 63-65.
14. Поляков А.А., Цветков В.Я. Прикладная информатика: Учебно-методическое пособие: В 2-х частях: Часть.1 / Под общ.ред. А.Н. Тихонова. М.: МАКС Пресс. 2008. 788 с.
15. Бородко А.В., Бугаевский Л.М., Верещака Т.В., Запрягаева Л.А., Иванова Л.Г., Книжников Ю.Ф., Савиных В.П., Спиридонов А.И., Филатов В.Н., Цветков В.Я. Геодезия, картография, геоинформатика, кадастр. / энциклопедия. В 2 томах / под редакцией А. В. Бородко, В. П. Савиных. Москва, 2008. Том I. А-М. 496 с.
16. Цветков В.Я. Задачи геомаркетинга // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2000. № 5. С.146-154.
17. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформатика как система наук // Геодезия и картография. 2013. № 4. С. 52-57.
18. Цветков В.Я. Стандартизация информационных программных средств и программных продуктов. М.: МГУГиК, 2000. 116 с.
19. I.V. Barmin, V.P. Kulagin, V.P. Savinykh, V.Ya. Tsvetkov. Near_Earth Space as an Object of Global Monitoring // Solar System Research, 2014, Vol. 48, No. 7, pp. 531-535.
20. Цветков В.Я. Применение геоинформационных технологий для поддержки принятия решений // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2001. № 4. С. 128-138.