Геоақпарат ғылымының ТМД мен Қазақстанда даму тарихы мен деңгейі. Геоақпарат ғылымының картография мен және информатикамен байланысы

Қазақстан Республикасының  Білім және Ғылым Министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ  Ұлттық Университеті

География және табиғатты  пайдалану факультеті

Картография және геоинформатика кафедрасы

 

 

 

Р Е Ф Е Р  А Т

Тақырыбы: Геоақпарат ғылымының ТМД мен Қазақстанда даму тарихы мен деңгейі. Геоақпарат ғылымының картография мен және информатикамен байланысы

 

                                  Орындаған: Нұрсейтов Мади

Қабылдаған: Какимжанов Еркін  Хамитұлы

                                                      Мамандығы: Геодезия және картография

Топ: 111

 

 

 

 

 

 

 

Алматы-2012

 

 

ЖОСПАРЫ:

І. Кіріспе бөлім.......................................................................................................3

 

ІІ. Негізгі бөлім:

ІІ.І. ГАЖ-дың тарихи даму кезеңдері..........................................................4

ІІ.ІІ. ГАЖ-дың құрылымы............................................................................5

ІІ.ІІІ. Қазақстандағы ГАЖ-дың  даму деңгейі.............................................5

ІІ.IV. ГАЖ-дың карта құрастырудағы  рөлі.................................................6

ІІ.V. ГАЖ-дың картографиямен байланысы. Зерттелетін аймақтың                                               картасын құрастыру...................................................................................8

ІІ.VI. ГАЖ-дың информатикамен байланысы..........................................11

 

ІІІ. Қорытынды  бөлім.........................................................................................13

 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі....................................................................14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

ГАЖ (Геоақпараттық жүйелер) – жүйе ретінде географияны, информатиканы, ақпараттар жүйелер теориясын біріктіре отырып, картография және басқа ғылымдардың тоғысқан жерінде пайда болды. Геоақпараттық жүйе дегеніміз – табиғи және әлеуметтік-экономикалық геожүйелерді, олардың құрылымын, байланысын, динамикасын, кеңістік пен уақыттағы тіршілік етуін, географиялық білімдер мен мәліметтер банкісі негізінде компьютерлік белгілеудің көмегін зерттейтін ғылым. Географиялық ақпараттық жүйе кеңістік базасының құрастырушысы және әркелкі мәліметтер мен ақпараттарды біріктурідің негізі ретінде аумақтық басқармалардағы шешімдерді қабылдаудың басты элементі болып саналады. Әлемдік тәжірибе табиғи ресурстарды, инфрақұрылымдарды,қоршаған ортаның ахуалын, жалпы аумақты тиімді басқару ГАЖ-дың ықпалына қатысты екенін көрсетіп отыр. ГАЖ өз бағытын дамыта отырып, ақпараттық технологиялармен шешілетін көптұрғыдағы мәселелерді шешуде қолданылуда. Бұл технология негізгі үш рөлді атқарады- геоақпараттық қосымшалар үшін қолданбалы технологиялық тұғыр ретінде, геокеңістіктік мәліметтерді ақпараттық жүйеде басқару және кеңістіктік мәліметтер базасындаға әр түрлі ақпараттарды біріктіру ортасы ретінде. ГАЖ-дың технологиялық ортасы басқару шешімдеріне ықпал ете отырып, жан-жақтан тоғысқан талдауларға қолдау көрсетеді. ГАЖ – бұл кеңістік үйлестіруші деректерді жинауды сақтауда, өңдеуді, кіруді, бейнелеуді және таратуда қамтамасыз ететін ақпараттық жүйе. Геоақпараттық жүйелердің анықтамалары көп, нақты айтқанда – бұл аймақтық деректерді жинау,сақтау, өңдеу,сараптау және шығаруға арналған компьютерлік жүйелер.

 

 

 

 

 

 

 

 

ГАЖ-дың тарихы

 

Алғашқы кезең (1950 − 1970 ж.ж.)

 

Бұл кезең ГАЖ-дың түбегейлі  мүмкіндіктерін зерттеуге негізделді. Алғашқы кезеңнің жетістіктеріне мыналар  жатады:

• Жердің алғашқы жасанды серігі ұшырылды.
• Электронды есептеуіш машиналардың (ЭЕМ) 1950-ші жылдары пайда болды.
• Плоттерлердің және графикалық дисплейлердің 1960-шы жылдары пайда болуы.
• Программалы алгоритмдерді және плоттерлердің көмегімен дисплейлердегі информацияның графикалық түрде көрсету прцедурасын ойлап табу.
• Кеңістіктегі зерттеу жұмыстарының формалды әдістерін ойлап табу.
• Базалық мәліметтерді бақылауға арналған бағдарламалардың пайда болуы.

 

Мемлекеттік ынта кезеңі (1970 – 1980 ж.ж.)

 

ГАЖ-дың даму тарихындағы  ең маңызды кезең болып табылады, өйткені бұл кезеңде халық  өмірі үшін ең керекті жағдайларды  жасау мәселелері ойлап табылды, атап айтсақ:

• Автоматтандырылған навигация жүйесінің пайда болуы;
• Өрт сөндіру қызметін, жедел жәрдем қызметін, қоқыс шығару қызметін, т.б. шақыру мүмкіндігі туды;

 

 ГАЖ-дың коммерциялық даму кезеңі (1980 жылдан бастап – қазіргі уақыт)

 

Кез-келген саладағы бағдарламалардың пайда болуы, интернет жүйесіне кез-келген  тұтынушы мәліметтер қоса алады және осы мүмкіндіктің нәтижесінде дүниежүсілік Геомәліметтер жүйесі күн сайын кең өріс алуда.

 

ГАЖ-дың құрылымы

1. Мәліметтер (кеңістіктегі мәліметтер):
• позициялық (географиялық): жер бетіндегі объектінің орналасқан жері;
• позициялық емес (атрибуттық): сипаттама;
2. Аппараттық қамтамасыз ету (ЭЕМ, жинақтаушы жұйелер, сканерлер, дигитайзерлер, т.б.)
3. Программалық қамтамасыз ету;
4. Технологиялар (әдістер, жұмыс реті және т.б.)

 

Қазақстандағы ГАЖ-дың  даму деңгейі

Геоақпараттық жүйелер (ГАЖ) кеңістіктік құрамдастың негізінде  алуан текті деректер мен ақпаратты  біріктірудің негізі ретінде,әкімшілік  шешімдер қабылдауға арналған негізгі  элемент болып табылады. Инфрақұрылымды,табиғи ресурстарды, қоршаған ортаның күйі мен жалпы алғанда аумақтарды тиімді басқару, әлемдік тәжірибе көрсетіп отырғандай, тек қана ГАЖ интеграциялау қабілетіне негізделеді. Бүгінгі таңда Компания ГАЖ/ДҚБЖ технологияларыын негізге алған қазіргі заманғы бірқатар ақпараттық жүйелерді әзірлеп, бірнеше ірі қазақстандық мұнай компаниясының өндірісіне ендірді. Солардың ішінде:

• «МаңғыстауМұнайГаз» компаниясында инфрақұрылым бойынша Корпоративтік геологиялық деректер қорын әзірлеу және ендіру – 2002

 

• «ҚаражанбасМұнай» компаниясында ГАЖ/ДҚБЖбазасында ҚО Өндірістік Мониторинг жүйесін әзірлеу – 2002

 

• "Аджип ККО" үшін қоршаған ортаның бүгінгі және тарихи күйі бойынша Геологиялық деректер қорын әзірлеу -2004, 2006, 2008

 

• «ҚазМұнайГаз» Барлау Өндіру» АҚ-ның өндірістік инфрақұрылымының Корпоративтік геоақпараттық жүйесін әзірлеу

Орындалатын жұмыстардың түрлері:

Кеңістік бойынша үлестірілген ақпаратты басқару, талдау мен өңдеу  бойынша бағдарламалық құралдарды әзірлеу:

• Қоршаған ортаны қорғау мен байқау саласындағы бағдарламалық құралдарды әзірлеу және ендіру.

 

• Инфрақұрылымды және табиғат қорғау ақпаратын автоматтандыру мен басқару міндеттері үшін ҰҒЗ әзірлеу және жобаларды«сақадай сай» тапсыру.

Төмендегі мақсаттарда  түрлі геоэкологиялық және ресурстық  ақпаратты басқаруға арналған кеңістіктік  деректердің электрондық жүйелерін  әзірлеу:

• аумақтық басқарушылық және жобалық шешімдерді негіздеу;
• табиғатты қорғау қызметін басқару;
• экологиялық және кеңістіктік бақылау мен байқауды жүзеге асыру;
• кеңістіктік құрамдастың негізінде деректерді есепке алу, түгендеу және бір жүйеге келтіру.

Төмендегілер  үшін қолданбалы қорларды әзірлеу:

• ақпаратты жүйелендірген түрде сақтау және басқару;
• табиғатты пайдаланушылар мен бақылаушы ұйымдардың қоршаған ортаны қорғау бөлімдерінің жұмыстарын кешенді түрде автоматтандыру;
• қоршаған ортаны қорғау мен табиғатты пайдалану саласында ақпараттық қолдау көрсету.

 

ГАЖ-дың карта  құрастырудағы рөлі

ГАЖ-дың мағынасы болып  географиялық ортадағы кеңістік-уақыттағы  ақпараттар ағыны табылады. ГАЖ-дың зерттеу әдісі ретінде кеңістік-уақыттағы ақпараттық үлгілеуді айтады. Қазіргі уақытта ғылымдар жүйесінде ГАЖ өзіне лайықты орнын алуда. Оны географиялық зерттеулерді ақпараттандырудың мақсаты мен міндеттерінен көруге болады. 
ГАЖ-дың маңызды міндеттерінің бірі – нұсқаларының географиялық ақпараттардың синтезі мен талдауының көптеген орындалуына көмектесетін алгоритмдер мен бағдарламалық құралдарды құрудағы, географиялық зерттеулердің автоматтандырылуы. 
ГАЖ-жүйе ретінде географияны, информатиканы, ақпараттар жүйелер теориясын біріктіре отырып, картография және басқа ғылымдардың тоғысқан жерінде пайда болды. Ол таным әдісі ретінде жүйелік тұрғы негізінде электронды есептеу техникаларының ең жаңа жетістіктерін қолданып құрылған жүйе.  
Сондықтан қазіргі уақытта ГАЖ табиғи және әлеуметтік-экономикалық үрдістер мен құбылыстарды үлгілейтін, олардың байланыстарын, қарым-қатынастарын, болашақта дамуын болжайтын және шешім қабылдап, басқаруға арналған негізгі ғылым болып отыр. ГАЖ мәліметтерді өңдеу мен картографияда өте күшті графикалық құрал болып табылады.

 
ГАЖ  мынадай маңызды мәселелерді шешеді:

1. Жоғары сапалы картографиялық өнімдерді құру; 
2.  Мәліметтер базасында ақпараттарды графикалық нысандармен байланыстыру; 
3. Мәліметтердің карталық, графиктік, диаграммалық сызба түрінде берілуі; 
4. Кеңістіктегі мәліметтерге талдау жасау, орналасқан жерін үлгілеу; 
5. Басқару мен шұғыл шешімдерге қолғабыс беру; 
6. Мәліметтердің түрлі ақпараттық жүйелермен қарым-қатынас және т.б.  
ГАЖ – аймақта таралған ақпаратты жинап, өңдеп, сақтап, талдауға арналған. Адам-бағдарлама-машиналық кешен. 
ГАЖ – белгілі бір аумақта пайда болған жағдайда жедел ықпал ету және сол жағдайдың картографиялық және тақырыптық ақпаратын алу. 
ГАЖ – аймақтың кеңістік контурынан әртүрлі тақырыптық ақпаратты бірінің үстіне бірін салу – overlay операциясы. 
ГАЖ – аналитикалық және картометриялық зерттеу мен талдау. Негізінде кез-келген картаның жоспар жолы ГАЖ арқылы жасалады. 
ГАЖ – кез-келген үрдістер мен құрылымдардың өзгеруін зерттеу және олардың жағдайын уақытында үлгілеу. 
ГАЖ кеңістіктік ақпаратты көрнекі ету және динамикалық режимді көрсету. 
ГАЖ – аумақтар мен қорларды басқару, жылдамдық, сапа, дәлдік. 
ГАЖ – ғылым, технология және бизнетің бір жерде тоғысуы. 
ГАЖ – кеңістік талдауда картография мен картометриядағы революция. 
Қорыта келгенде, ГАЖ – кеңістіктік идеологияға негізделген жаңа қөзқарас, жаңа ойлау. Қазіргі уақытта ГАЖ-дың қолдану аясы кеңеюде, Дәстүрлі қолдануын қарастырсақ: жер ресурстары мен жер кадастрын басқаруда арнайы ГАЖ құрылады. Бұл тек географиялық бағытқа ұсынылған. Тақырыптық картографиялауда ГАЖ картаға аса көңіл бөледі. ГАЖ-да картаны құрастыру дәстүрлі тәсілмен немесе автоматтандырылған картографиялаумен салыстырғанда қарапайым әрі ыңғайлы. Ол мәліметтер базасын құрудан басталады, шыққан мәліметтер, яғни олардың көзі ретінде қарапайым күнделікті қағаз карталарын сандық түрлендіру арқылы қолданылады. Осындай мәліметтер базасын әркелкі аумақтағы, әртүрлі масштабтағы белгілі бір шартты белгілері бар карта құрастыруға мүмкіндік береді. Әр уақытта мәліметтер базасы жаңа деректермен толықтырылып, ондағы басқа деректерді түзетіп,сол мезетте экранға көрсетеді. 
Кеңістіктік деректер – нысан немесе құбылыстың пішіні немесе орналасу жағдайын анықтайды. Пішініне байланысты оларды: растрлық және векторлық деп бөледі. Растрлық деректерде – сандық, ғарыштық, әуе және жай суреттер, кез-келген оптикалық сканерленген құжаттар, қағаз карталарын жатқызуға болады. 
Атрибуттық деректер – географиялық нысан туралы қосымша дерек береді. Кеңістіктік деректер базалық карта құрастырудың негізі болса, атрибуттық деректер бұл картаға үлкен мағына мен арнайы ерекшелігін береді. Векторлық деректер моделі-графикалық ақпарттардың нүкте, сызық, көп бұрышты түрде берілуін айтады. Ол дискретті нысандардың, мысалы, құбыр, жол, аудан шекараларына қолданғанға ыңғайлы. Ал растрлы деректер моделі ақиқат тең ұяшықтарға бөлінген пикселдер түрінде көрінеді. Олар деректерді сақтауға және талдауға ыңғайлы. Әр ұяшықтың класқа немесе категорияға қатыстылығын анықтайтын мәні болады. 
Кез-келген ГАЖ-дағы деректерді 5 үрдіс қамтамасыз етеді: енгізу, манипуляция, басқару, сұраныс, визуализациялау.

 

ГАЖ-дың картографиямен байланысы. Зерттелетін аймақтың картасын құрастыру 
 
ESRI фирмасының бағдарламалық өнімі ArcGIS-те ГАЖ толық каталог түрінде құрылған, яғни мәліметтерді өңдеудің жоғарғы деңгейлі мүмкіндігі бар. ArcGIS - бұл өзара байланысты ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox базалық мүмкіндіктердің жиыны. Бұлар бірігіп картографиялау, мәліметтерді басқару, кеңістіктік талдау, мәліметтерді редакторлау және оларды геоөңдеуден өткізу сияқты түрлі дәрежелі қиындықтағы ГАЖ-функцияларды шешуге мүмкіндік береді. ArcGIS – ГАЖ қолданушылардың үлкен қауымына арналған толық-функционалды, масштабталған жүйесі. 
ArcMap – картаны құрастыру мен мәліметтерді редакторлау, сондай-ақ картографиялық талдау үшін қажет. Бұл қосымшада негізгі жұмыс картамен жасалады. Картаның бетінде географиялық мәліметтерді карта қабаттарының жинағы, легендасы, масштабтық сызығы, солтүстік бағыт және басқа элементтерді сақтайтын терезесі, яғни компоновка болады. 
ArcMap-та картада 2 қосымшамен жұмыс жасалады: 
1) Географиялық мәліметтер негізінде – географиялық қабаттармен жұмыс жасауға, әртүрлі символдарды анықтауға, анализ жасауға мүмкіндік береді. Мұнда негізгі картографиялық жұмыстар жасалады. 
2) Компоновка негізінде – карталарды безендіру, яғни легенда құрастыру, тақырыбы, масштабы жасалады, көрсетіледі, картаның солтүстік бағыты, қағаз өлшемі беріледі. 
ArcCatalog – геомәліметтердің базасын құрастыру мен кеңістік мәліметтерді басқару үшін, сонымен қатар, метамәліметтерді құру, көру, басқару сияқты функцияларын атқаратын қосымшасы. Біздің ГАЖ-дың барлық мәліметтерін құрылымдауға және басқаруға көмектеседі. Ол географиялық мәліметтерді іздеуге, көруге арналған құралдар, метамәліметтерді құрастыру, көру, басқару, әртүрлі мәліметтер жиынын тез ашып көруге, географиялық мәліметтерді құрылымдауға арналған құралдар ұсынады. ArcMap-қа ұқсайды, бірақ ерекшелігі – редакция жасалмайды. ArcToolbox – мәліметтерді геоөңдеудің конвертациясы. Геомәліметтерді өңдеуге арналған көптеген құралдарды сақтайтын қосымша.

ArcMap, ArcCatalog және ArcToolbox әртүрлі  ГАЖ-функцияларды біріге отырып  өңдейді. Мысалы, ArcCatalog-та картаның құжатын табамыз да, оны ArcMap-та екі рет шерту арқылы ашуға болады. Кейіннен, ArcMap-та ArcToolbox көмегімен өзгертулер келтіруге болады. 
Қазіргі таңда әлем бойынша, картографияның перспектвасы ретінде танылған сандық немeсе электрондық картография біздің еліміз үшін де жат емес. Мәселен, даму бағытының бірі – Ұлттық Атласты (ЭкоАтлас деген атауға ие) құрастыру барысында география институтының мамандары ArcGIS бағдарламасын қолданған, сол сияқты басқа да елімізде карта жасау ісімен айналысатын мекемелер осы бағдарламаларды қолданады. 
ArcGIS-те жұмыс жасамас бұрын кеңістікте өз орнын тапқан, яғни байланған топонегізді ала отырып, оны сканерден өткізіп, ArcGIS прграммасына орнатамыз. Осыдан кейін негізгі – керекті қабаттарды құру, оларды сандық түрге келтіру, қабаттың ішінде маңызды мәліметтерді енгізу үшін атрибуттар кестесін ашу  кезеңдері  басталады. 
Arccatalog-тағы vector папкасынан тышқанның оң жағын шертіп → жаңа (new) → қабат (shapefile) → терезе ашылады→ атау береміз → бейнелеудің қажетті түрін таңдаймыз (нүктелік, сызықтық, полигон) → координата жүйесін беру үшін Редакторлау (Editor)→Таңдау (Select) немесе Import→ Координата жүйесі проекциясы (Projected Coordinate System) → Пулково 1942 → керек зонаны таңдаймыз → ОК → ОК. 
Осы Arccatalog-та ашылған қабатты ArcMap-қа шақырамыз. Ол үшін ArcMap-тан "+" тетігін басамыз. Ашылған терезеден vector папкасындағы бізге қажетті қабатты шақырамыз, яғни Add. Әрбір Shapefile 6 құрамдас форматтан тұрады. "Оларды Мой Компьютер" арқылы ашқанда көреміз. Қабаттармен жұмыс істегенде сандық түрге келтіре отырып, сол нысандарға талдау бере кетеміз, яғни Атрибуттар кестесін ашамыз. 
Редактор → Жұмысты аяқтау → Керек қабатқа барып, панелін ашамыз да, "Атрибуттар кестесін ашуды" таңдаймыз→ нысандардың атын жазу үшін жаңа жол ашу керек, опции → жол қосу (добавить поле) → жол атын береміз. Оның  түрін -таңдаймыз: 
1.Қысқа сандар (Short  integer) 
2.Ұзын сандар (Long  integer) 
3.Бөлшек сандар (Double) 
4.Мәтіндік (text) 
Shapefile – сызық, нүкте, полигон түрінде болады. Ол 6 құрамдас бөліктен тұрады. Егер осы құрамдас бөліктердің біреуі кем болса, қабат ашылмайды. Сондықтан, кез-келген қабатты бір жерден екінші жерге көшіру үшін міндетті түрде 6 құрамдас бөлігін түгел көшіру керек. Кез-келген қабатпен жұмыс істегенде барлық нысандарды санатқа бөлеміз. Картасы құрастырылып отырған аумақтағы барлық нысандар салынып болған соң, әрбір нысанды өз санаты бойынша категорияға бөліп, жеке-жеке символ береміз. Яғни, пішінін, түсін, сызықтық нысан болғанда қалыңдығын және т.б. анықтаймыз. Нәтижесінде әрбір нысан өз категориясы бойынша белгілі бір шартты белгіге ие болады.  
Карта бетіндегі нысандарды жазу технологиясы, мәтіндік баған құру, онымен жұмыс жасау жолдары. Географиялық нысандардың категорияларына қарай атауларына шрифт өлшемдерін таңдау. Кез-келген географиялық обьектілер белгілі бір ақпарат көзі болып табылады. Олардың әрқайсысының өзіне тән мәліметі(атауы, морфометриясы, морфолгиясы) болады. Мысалы, таудың атауы, биіктік өлшемі, көлдердің атауы, тереңдігі, көлемі және т.б. Барлық географиялық карталарды құрастыруда карта бетіндегі нысандардың атауы жазылады, негізгі географиялық ақпарат беріледі. Геоақпараттық технологияларды (ГАЖ) құру мен енгізу картография-геодезиялық саласының аса маңызды, яғни Қазақстан Республикасының мемлекеттік шекарасын демаркациялау мен делимитациялау, электрондық сандық топографиялық карталарды жасау сияқты күрделі мәселелерін шешуге жол ашады. Қазақстан Республикасының саяси-әкімшілік карталар, дүние жүзінің саяси картасы, Қазақстан Республикасының физикалық оқулық карталары әзірленуде. Қазақстан Республикасы Тәуелсіздігінің өткен 10 жылында көршілес мемлекеттер аумағында 100,5 млн. гектарға аэрогеодезиялық зерттеу жұмыстары орындалды. Сонымен қатар, институт мамандарының қатысуымен Астана, Павлодар, Жезқазған қалаларымен қоса, 300-ден аса ауылдық елді мекендердің, соның ішінде өткен аэрофототүсірімдер материалдары бойынша үлкен масштабтағы түсірімдерді сызбалар (карта) жасау іске асырылды. Сандық картографиялау технологиясы түгелімен игерілді. 
          Мемлекеттік және арнаулы маңызы бар геодезиялық және картографиялық қызметтің негізгі бағыттары анықталды. Мемлекеттік реттеудің, жүзеге асырудың, лицензиялаудың және қаржыландырудың, сондай-ақ геодезиялық және картографиялық қызметтің метрологиялық қамтамасыз ету нормалары қарастырылған. Картографиялық өнімдерге авторлық құқық нормалары, геодезиялық және картографиялық өнімдерге мемлекеттік меншіктігі анықталған және Қазақстан Республикасының геодезиялық және картографиялық қызмет туралы заңнаманың бұзылуына жауапкершілік қарастырылған. Ұлттық картографиялық-геодезиялық қордың қызметін реттеу жөніндегі нормалар және геодезия мен картография саласындағы халықаралық қатынасты жүзеге асыру қарастырылған.