ГАЖ бағдарламалары

Кіріспе

 

Геоақпарат – географиялық ақпарттық жүйелерді пайдалану, іске қосу, жобалау, ғылыми негіздеу және ГАЖ бағдарламасы бойынша тәжірибелік және ғылыми мақсаттарды жүзеге асыру ғылымы, технологиясы және өндірістік іс-әрекет. Бұл құбылысқа нақты белгілі бір қысқаша анықтама беру қиын, себебі ол қоршаған ортаға жаңа жақтан, новаторлық бағыттан қарау мүмкіндігін туғызған күрделі ұғым.

Карталарды жасау мен географиялық талдау абсолютті жаңашылдық емес. Бірақ ГАЖ технологиясы соған  байланысты жалпы адамзаттың немесе белгілі бір ұйымның алдында  тұрған мәселелерді шешуге ыңғайланған, жылдам, тиімді және заманға сәйкес бағытты ұсынады. Ол талдау мен болжау процедурасын автоматтандырады. ГАЖ-ды қолданысқа енгізгенге дейін географиялық ақпаратты толыққанды талдау, оған сәйкес оптималды шешімдерді қабылдау тек саланы меңгерген қоғамның белгілі  бір бөлігінің ғана қолынан келген бола, қазіргі таңда арнайы құралдар мен бағыттардың арқасында бұл  орта кеңейе түсуде. 

ГАЖ географиялық жағдай негізінде  біріктірілген тематикалық қабаттар түрінде қоршаған орта туралы ақпаратты  сақтайды. Бұл қарапайым жүйе әр түрлі міндеттерді шешуде өзінің құндылығын көрсетті:  көлік құралдары  мен материалдарының қозғалысын бақылауға, шынайы жағдайлар мен  жоспарланған іс-шаралардың детальды бейнесін, атмосфераның жаһандық циркуляциясын  модельдеу, т.б.

Географиялық немесе кеңістіктік  мәліметтер обьектілердің кеңістікте таралуын есепке алуды қажет ететін түрлі саламен айналысатын ұйымдар  пайдаланатын барлық ақпарат көлемінің  жартысынан астамын құрайды. ГАЖ  кеңістіктік мәліметтердің талдауының негізіндегі оңтайлы басқару  шешімінің қабылдау мүмкіндігін  қамтамасыз етуге бағытталған.

ГАЖ жүйесі экологиялық жағдайлардың, табиғи ресурстарды орынды пайдалану  мониторингінің ғылыми және қолданбалы мәселелерін шешу мақсатында және де инфрақұрылымдық жобалау үшін, қалалық  және аймақтық жоспарлау, төтенше жағдайлардағы  жедел шара қабылдау үшін пайдаланылады[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Географиялық ақпараттық жүйелердің құрылымы

 

Геоақпараттық жүйелер бес  негізгі құрамдас бөліктен тұрады: аппараттық құралдар, бағдарламалық  қамтамасыздандыру, мәліметтер, орындаушылар және әдістер.

Аппараттық құралдар дегеніміз - бұл геоақпараттық жүйелер орнатылған компьютер. Қазіргі таңда геоақпараттық жүйелер компьютерлік платформалардың әр түрлерінде жұмыс жасай береді: орталықтандырылған серверлерден жеке немесе байланыстырылған үстелдік компьютерлер желісіне дейін. 

Геоақпараттық жүйелердің бағдарламалық  қамтамасыздандырылуы географиялық (кеңістіктік) ақпаратты сақтау, талдау және визуализациялауға қажетті функциялар мен құралдардан тұрады. Бағдарламалық өнімдердің негізгі компоненттері болып табылады:

- мәліметтер базасын басқару  жүйесіне географиялық ақпарат  енгізу және жүзеге асыруға  арналған құралдар;

- кеңістіктік сұраныстар, талдау және визуализацияны (бейнелеу) қолдайтын құралдар;

- құралдар мен функцияларға  оңай қол жетуге арналған графикалық  қолданбалы интерфейс.

Мәліметтер ең маңызды компонент болып табылады. Кеңістіктік орналасқан (географиялық орналасу) және онымен байланысты кестелік мәліметтер қолданушының өзімен жиналып, дайындалуы немесе жабдықтаушылардан алынуы мүмкін. Кеңістіктік мәліметтерді басқаруда географиялық ақпараттық жүйе географиялық ақпаратты басқа типтегі мәліметтермен байланыстырады. Мысалы, электронды картаның белгілі бөлігімен сол жердің халқы, топырақ сипаттамасы, жақын арадағы қауіпті нысандар (ГАЖ-дың көмегімен шешілетін міндетке байланысты) туралы жинақталған мәліметтер байланыстырылуы мүмкін. Ақпаратты өңдеу мен жинаудағы күрделі, таратылған жүйелерде картадағы нысанмен бар мәліметтер емес, тек оның дерек көзі ғана бейнеленеді. Мұндай әрекет орман өрттері немесе індеттермен күресумен байланысты жағдайларда қолданылады.

Орындаушылар деп бағдарламалық  өнімдермен тікелей жұмыс істейтін және нақты міндеттерді шешуге жоспарлар  құратын адамдарды айтады. Бағдарламалық өніммен жұмыс жасайтын адамдардың геоақпараттық жүйелердің бір бөлігі ретінде қарастырылуының да өз мәні бар. Географиялық ақпараттық жүйелердің тиімді жұмыс істеуі үшін өндірушілер жасаған әдістерді қолдану міндетті болып табылады, сондықтан арнайы мамандандырылған орындаушылар болмаса, кез келген өнімнің мәнісі болмайды.

ГАЖ қолданушылары болып  жүйені жасайтын және ретке келтіріп отыратын арнайы мамандарымен қоса, күнделікті ағымдағы жұмыстары мен мәселелерін  шешу үшін пайдаланатын қарапайым қызметкерлер саналады.

Географиялық ақпараттық жүйені қолданудағы сәттілік пен  тиімділік (оның ішінде экономикалық та болуы мүмкін) әрбір ұйымның жұмысы мен міндеттерінің спецификасына  сәйкес құрастырылатын жұмыс ережелері  мен дұрыс жасалған жоспарға байланысты болады[2].

 

2 ГАЖ бағдарламалық  өнімдері

 

«Геоақпараттық технологиялар  мен қызметтер нарығын дамыту ассоциациясының» мәліметтеріне сәйкес, ГАЖ-да ақпаратты өңдеудің функционалдық  мүмкіндіктері мен технологиялық  кезеңдеріне байланысты бағдарламалық  қамтамасыздандырудың бірнеше санатын  бөліп қарастыруға болады:

• Аспаптық ГАЖ;
• ГАЖ-вьюверлер;
• Қашықтықтан зондылау деректерін өңдеу құралдары;
• Растрлық картографиялық бейнелердің векторизаторлары;
• Кеңістіктік модельдеу құралдары;
• Анықтамалық-картографиялық жүйелер. 

Аспаптық ГАЖ дегеніміз технологиялық  тізбектің барлық кезеңдерін қамтитын жинақталған пакет түрінде болады: енгізу – өңдеу – талдау –  нәтижелерді шығару. Бұл санатың  ең кең танымал өкілдерін “full GIS” (толықфункционалды ГАЖ) деп  атайды: 
- ESRI (АҚШ) компаниясының ARC/INFO пакеттер желісі (ARC/INFO, PC ARC/INFO, ArcCAD); 
- Intergraph (АҚШ) компаниясының пакеттер желісі; 
- SMALLWORLD (SmallWorld System, Ұлыбритания); 
- MapInfo (MapInfo Corporation, АҚШ).

ГАЖ-вьюверлер толық функционалды ГАЖ-бен салыстырғанда бағасы арзан, әрі мәліметтерді өңдеудің шектелген мүмкінігін беретін жеңілдетілген пакеттер. Негізінен, бұрын енгізілген мәліметтерге сұраныс жіберу арқылы визуализациялау үшін пайдаланылады. Олардың көбісі картаны үстінен рәсімдеу мен сызуға арналған. Толықфункционалды ГАЖ өндірушілері ГАЖ-вьюверлерді өндіріп шығарады: ArcView1 және 2 ( ESRI, АҚШ), WinCAT( Simens Nixdorf, Германия).

Қашықтықтан зондылау деректерін өңдеу  құралдары аэро- және ғарыш түсірілімдердің  нәтижесінде алынатын материалдарды  алдын ала өңдеу үшін пайдаланылады. Өңдеудің негізгі кезеңдері:  
- алдын ала (бірнеше түсірілімдерден құрастырылған мозаикаларды геометриялық және жарықтық түзету);  
- тақырыптық – рельефтің сандық моделін жіктеу, құрастыру, нысандарды автоматты түрде бөлу.

Ең танымал өкілдері: ERDAS Imagine, ER Mapper және Intergraph, TNT Mips өнімдер сериясы.  

Растрлық картографиялық бейнелердің  векторизаторлары картографиялық мәліметтерді енгізумен байланысты келеді. ГАЖ-пакеттердегі негізгі талдау жұмыстары деректердің векторлық моделінде жүзеге асатын болғандықтан, сканерленген растрлық картографиялық бейнелерді өңдеудің кеңейтілген міндеттері болады. Қазіргі таңда Ресейлік өндірушілер әр түрлі платформаларда жұмыс істйтін 15-тен аса пакеттер ұсынады:

 - SpotLight, Vectory (Consistent Software); 
- Easy Trace (Easy Trace Group); 
- MapEdit ("Резидент" АҚ); 
- AutoVEC(IBS).

Кеңістіктік модельдеу құралдары  кеңістіктік таратылатын параметрлерді үлгілеуге байланысты міндеттерді шешуге арналған. Ондай міндеттерге жатады:

- Шекаралық өзгерістер нәтижелерін өңдеу;  
- Рельефтің 3-өлшемдік моделін құру;  
- Гидрографиялық желілер мен су тасу қаупі бар учаскелердің моделін құру;

- Ластану есебі және т.б. Өкілдері:

- Eagle Point (АҚШ) фирмасының өнімдері;

- SOFTDESK (АҚШ) фирмасының өнімдері.

Анықтамалық-картографиялық жүйелер  сұраныстар мен бейнелеудің қарапайым  механизміне ие жабық қабықшалар. Пайдаланушының мәліметтерді өзгерту  мүмкіндігі болмайды[3].

 

2.1 ArcGIS бағдарламасы туралы жалпы мәлімет

 

ArcGIS – толық атқарымдық  географиялық ақпараттарды өңдеуге  арналған ГАЖ бағдарламалық өнімдерінің  оңтайлы жиынтығы. ArcGIS пайдаланушыларға  ГАЖ қажет болатын жерге, үстел  үстілік нұсқада, серверлік немесе  арнайы құрылған қосымшада дамытуға  рұқсат береді. Ол  Web немесе ұжымдық жағдайларда жұмыс жасауға арналған.

Үстел үстілік ГАЖ  географиялық ақпаратты және білімді біріктіретін, құратын және қолданатын ГАЖ кәсіпқойларына арналған негізгі платформа болып табылады. Серверлік ГАЖ  көпшілік пайдаланушыларға желілер арқылы ГАЖ мүмкіндіктерін ұсына отырып, қосымшалар серверлерінде бағдарламалық қамтамасыз етуді орталықтандыруға рұқсат етеді. Оңтайлы ГАЖ  компанияның ұйымдық қызметкерлеріне географиялық ақпаратты жинауға, сақтауға, жаңартуға, өңдеуге, талдауға және бейнелеп көрсетуге мүмкіндік береді.

Барлық ақпараттық жүйелер  тәрізді, ArcGIS мәліметтермен жұмыс жасауға арналған тексерілген үлгімен жабдықтаған – ол геодеректер базасы. Геодеректер базасы ArcGIS  өнімінің барлық өнімдері мен қосымшаларымен бөлінетін жалпы кеңістігі болады, мүмкіндіктері төмендегідей:

• әр түрлі мәліметтер түрімен жұмыс жасау;

• шектен шыққан ережелер мен байланыстарды қолдану;

• деректердің файлдары мен базаларында сақталынған географиялық мәліметтердің үлкен көлемін алу

Геодеректер қоры географиялық мәліметтердің менеджері ғана болып  қоймай, сонымен қатар шектен шыққан бизнес-логиканы қалыптастырады, мысалы топология  және геометриялық желілер түріндегі мәліметтер арасындағы байланысты қалыптастырады, мәліметтерді тексереді және оларға рұқсатын жүргізеді.

Толық атқарымдық географиялық ақпараттық жүйе бола тұрып,  ArcGIS үстел үстілік ГАЖ көмегімен мәліметтер, карталар, ғаламшарлар және үлгілерді жеңіл түрде құруға, ГАЖ сервер арқылы оларға рұқсатын ұйымдастырып,  осы ақпаратты Web, үстел үстілік  ГАЖ және оңтайлы тапсырысшылар арқылы қолдануға мүмкіндік береді. ArcGIS іскерлік және ғылыми қолдануға картографиялық бейнелеуге құралын ұсынады. Сонымен бірге, 2D немесе 3D тәртібінде интерактивті зерттеуге, ақпараттағы уақытша және кеңістікті өзгерістерді визуаландыруға,  деректердің өзгерісіндегі жасырын құрылым мен үрдістерді тауып, алған географиялық мәліметтер мен шешімдерді қабылдайтын және ұйымдық жұмысшыларға бағыттауға болады.

ArcGIS жедел шешімдерді қолдайтын географиялық ақпаратты үлгілеуге арналған тегіс қамти алатын құралдар жиынын  ұсынады. ArcGIS жүйесін:

• Географиялық құрылымдарды табу және сипаттау;

• Географиялық ақпараттың барлық деректемесі негізінде үлгілеу және талдау;

• Географиялық желілерді оңтайландыру және қорларды бөлу;

• Визуалды үлгілеу ортасы арқылы ретпен орындалатын әрекеттерді  автоматтандыру үшін қолданылады.

Компанияның деректер қорына қарамастан, ArcGIS географиялық ақпаратпен мәліметтерді жедел және тиімді визуаландыруын және олардың аналитикалық өңделуін қамтамасыз ететіндей ұйымдастырады және басқарады.

Жүйе кеңістікті ақпараттың үлкен көлемін тиімді сақталынуын  және басқарылуын, сонымен қатар  бірнеше деректер көздері арасындағы мәліметтердегі өзгерістердің таратылуын қамтамасыз етеді. Мысалы, коммуналдық  қызметтегі жұмысшыла  оңтайлы құрылғыларды қолданса, өздерінің құрылғыларында істен шыққан су құбырын белгілеп, осы мәліметтерді орталық серверге жібере алады[4].

 

2.2 Encom Discover 5.0 бағдарламасы

 

Қазіргі кезде нарықта  Жер туралы ғылымда қолданатын ГАЖ Encom Discover 5.0 бағдарламасы пайда болды. 1994 жылдан бері бұл стол үстілік ГАЖ геологтарға үлкейткіш лупа және компас сияқты маңызды құралға айналды.

Encom Discover – ді пайдаланатын бағыт:

- геологиялық жиынтық деректерін дайындау;

- ұңғыма жоспарын және қималарды құру;

- берілген масштабта геологиялық символды таңбалармен сызықтық линияларды қолданып жоғары сапалы карталар шығару;

- координаттары байланған графиктерді құру;

- кеңістік деректер жиынтығынан құралған метадеректерді өңдеу және пайдалану. Encom Discover деректерді өңдеу утилиті текстің фрагментін іздеу, бір нысаннан біршама арақашықтықта орналасқан екінші нысанды табу, кестені сұрыптау, графикалық нысандардың қасиетін және оның атрибутын жаңарту, нысандарды трансформациялау, жұмыс жиынтықтарын және метадеректерді өңдеу т.б. операциялар жасай алады.

Discover – ге үйлестірілген кітапханасы – геолоиялық картаға шартты белгілерде орналастыру, геологиялық сызықтардың стилін таңдау және оны картаға орнату, қабатты басқару қосымша «Терезе» арқылы кез келген уақытта алғашқы деректердің жұмыс жиынын қалыпқа келтіру, қабатты өңдеу, деректерді таңдау процедураларын жасайды.

RockWorks геологтар мен геофизиктерге арналған универсалды программалық ГАЖ – ға қосымша. Бұл қосымша геология деректерін өңдеуге және оың нәтижесін Windоws 95/98/NT жүйесінде қарауға бағдарланған.