// Вие четете...

Времето и Океана

Универсалност на ГИС в морското осигуряване.

„Не вярвай на морската тишина: морето е тихо, докато стоиш на брега.“

ГИС в картографията. Макар геоинформационните технологии и да не са предназначени за производство на електронни цифрови карти, предвид широките технологични възможности на програмното осигуряване ГИС най-широко се използват именно в картографската дейност.

В началото на 90-те години Картографска фабрика ВСЕГЕИ използва ГИС при подготовката на картите към издаване, а също едновременното създаване на коректен цифров модел за геологичното построение на конкретна територия.

Създаваните на този етап цифрови материали са ориентирани към издаване и не могат да бъдат отнесени към цифровите карти, тъй като те се ограничават само към материка и не съдържат допълнителна информация във вид на атрибутивни таблици. Но отделни елементи е възможно да се използват при създаването на цифровите карти. Например, линейните обекти са подготвени към издаване на геологични карти (хидрография, релеф, път на съобщенията, геологични граници и други) могат да бъдат приведени от издателските пакети в ГИС с използването на транспортен формат и да се състави основа на цифрова карта.

Издателската електрона картографска система dKart OFFICE на компанията Моринтех е предназначена за производство на традиционни хартиени и електронни навигационни материали, включващи морски навигационни карти, огньове и знаци, известия до мореплавателите, лоции, наставления за плаване и т.н., а също цифров набор за обмен на данни в съответствие със стандарт S-57 на Международната хидрографска организация. Заедно с това системата dKart OFFICE осигурява коректура на навигационните традиционните хартиени и електрони публикации.

С помощта на ГИС технологията се създават и се разпространяват такива продукти, като политически карти на света, политико административни карти, карти на различни европейски страни и други.

Широкият спектър на GPS апаратура и програмно осигуряване, предназначени за решаване на задачи в областта на навигацията, геодезията и хидрографията, включително задачи по използването на ГИС в картографията се предлага от компанията „Кросс”. Тази компания се явява официален дистрибутор на фирмата Trimble Navigation Limited (лидер в GPS техниката), и се е специализирала в областта на спътниковото навигационно и геодезично оборудване. Към продуктите на компанията влизат:

• GPS Pathfinder Pro XR – система за сбор на точни географични данни за картографски работи и ГИС;

• Pathfinder Office – мощен програмен пакет на компанията Trimble за планиране, създаване на карти и работа с ГИС данни;

• Trimble HYDROpro – високо производителна система, базираща се на работа в операционната система на Microsoft Windows. Тя позволява да се обхванат всички етапи на хидрографската снимка – от получаване на данните до създаването на готови разпечатки и отчети.

ГИС в хидрологията. Значителен обем от цифрови карти, съдържащи хидрографски и хидрометеорологични данни, се предлагат от компанията „ДАТА+” – официален дистрибутор на компанията ESRI.

Използване на ГИС при създаване на електронен атлас на хидрометеорологични параметри.

Една от основните задачи на разработчиците на информационни системи се явява представянето на информацията в форма, удобна за анализ и вземане на решение. Особена сложност представлява анализът на пространствено разпределена информация, в това число хидрометеорологичната. В последно време за тези цели широко се използват географските информационни системи (ГИС).

ГИС успешно се използват в много отрасли на дейност, в това число и в хидрометеорологията. С използването на една от най-популярните ГИС Art View е бил подготвен макет на електронен атлас за хидрометеорологичните параметри за Северен Атлантик.

Доколкото основа на всяка ГИС се явява съвкупност от масиви от пространствено привързана информация, то на първия етап по създаването на макета на електронен атлас за хидрометеорологични параметри са били разработени структурата и съдържанието на съответната база данни.

Положението на обект на водната повърхност може да се опише с три параметъра: географска ширина, дължина и дълбочина на мястото в точка. Всички други характеристики на водната и въздушната среда обезателно са свързани с временни параметри (сезон, месец, зададен промеждутък, дата и други).

Най-важни за отчитане на влиянието на ефективността на действието на силите на флота се явява облачността, температурата на водата и въздуха, вълнението, ледовите условия, наличието на хидрологични фактори и прозрачност на водата.

Изхождайки от причислените обстоятелства се предлага в качеството на основа на база данни за съставяне на цифров модел на природната среда да се използва таблица във формат СУБД dBase.

Освен изменчивостта във времето, във всяка точка на водната повърхност хидрологичните параметри се изменят в зависимост от хоризонта (дълбочината). При извършване на океанографски изследвания се използват следните стандартни хоризонти за извършване на систематични измервания на хидрологичните параметри на водната среда: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000 метра.

Към основните параметри, които се измерват или се разчитат по измерените, се отнасят следните:

• температура на водата;

• градиент на температурата на водата по дълбочина;

• соленост на водата;

• градиент на солеността по дълбочина;

• електропроводимост на водата;

• градиент на електропроводимостта на водата по дълбочина;

• направление на течението;

• скорост на теченията;

• градиент на скоростта на теченията по дълбочина;

• скорост на звука във водата;

• градиент на скоростта на звука във водата по дълбочина;

• плътност на водата;

• градиент на плътността на водата по дълбочина.

За всеки от 13 причислени хидрологични параметъра, за всеки стандартен хоризонт на наблюдение (максималния брой хоризонти – 38) и за всеки месец се предлага да се състави таблица в формат dBase, свързвайки всяка такава таблица по ключово поле – код на точката. В качеството на код на точката може да се използва или общия пореден номер на записа на координатите на точката, или със специално кодиране.

ГИС в метеорологията. Към основните метеорологични характеристики, също имащи значителна пространствена и времева изменчивост, могат да се отнесат следните:

• атмосферно налягане;

• температура на въздуха;

• влажност на въздуха;

• направление на вятъра;

• скорост на вятъра.

Значенията на метеорологичните елементи също се получават в резултат на измерванията на различни височини (слоеве) над морското ниво за 13 слоя:

• слой 1000 (0 км) хПс;

• слой 850 (1,5 км) хПс;

• слой 700 (3 км) хПс;

• слой 500 (5 км) хПс;

• слой 400 (7 км) хПс;

• слой 300 (9 км) хПс;

• слой 200 (12 км) хПс;

• слой 150 (14 км) хПс;

• слой 100 (16 км) хПс;

• слой 50 (20 км) хПс;

• слой 30 (24 км) хПс;

• слой 20 (28 км) хПс;

• слой 10 (32 км) хПс;

Причислените характеристики по аналогия с хидрологичните могат да се сведат до таблица с формат dBase.

Създадената по подобен начин база от данни може да бъде използвана без каквито и да са изменения за работа в програмната среда на ГИС Art View, за визуализация на необходимата на ползвателя информация.

С помощта на модула ГИС Spatial Analyst са допълнително определени пространствените взаимно свързани данни, моделираните растерни данни, получени по пътя на разчети за нови слоеве информация. По нататък с помощта на модула Internet Map Server, може да се публикуват данни на свои WEB сайтове, а също и да се разпространяват по мрежата на Internet.

В създадения електронен атлас има следните слоеве информации:

• брегова линия;

• точките на наблюдение;

• вълнение на морето;

• ледови условия (граници на леда);

• температура на водата на хоризонти 0, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 метра;

• соленост на морската вода на хоризонти 0, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 метра;

Планира се включването на метеорологична информация.

ГИС в вид на атрибутивни таблици. Информацията за координатите на възлови точки (центрове на квадратите) се намират в dbf файлове. Този файл се добавя в проекта като тема на събитие, което позволява по значенията на полето географска „ширина” и „дължина” да изобразява данните във вид на точки в географска координатна система (при желание данните могат да бъдат представени в друга проекция). По нататък, към тази атрибутивна таблица по номера на точката се присъединяват таблици с данни за температурата и солеността на морската вода (или други параметри), които се съдържат в съответните dbf файлове. Към атрибутивната таблица може също да се присъединяват таблици с разчетни данни, където съответните таблични полета се разчитат с помощта на математически формули, а също информация, съдържаща се в други полета (за зададени възлови точки).

По точките от създадения слой за температурата и солеността (или друг параметър) на някакъв хоризонт е възможно:

• да се класифицират значенията на температурата или солеността в точките, използвайки различни методи (метода на естествените граници, метода на равните интервали, метода на стандартното отклонение и други) с цел откриване на закономерности в изходните данни;

• да се привърже текстов файл или рисунка (например схема на килватерна следа в даден квадрат), откриваща се при натискане на кнопката „гореща връзка”;

• да се строят графики за вертикалното разпределение на хидрометеорологичните параметри в избрана точка или в няколко точки едновременно;

• да се интерполира повърхност на слоя във вид на полигон с различни методи (метод на претеглени разстояния, сплайн).

Интерполацията на повърхност позволява да се изчислят значенията на всички ядра на растера по значенията на ограничен брой от изходни точки. Видимо, дадения метод може да се използва за възстановяване на хидрометеорологични полета при ограничено количество наблюдения. По растерната картина визуално се открива наличието на фронтални зони в района и се определя значението на параметъра във всяка избрана точка при указване на тази точка с „мишката”. След това, указвайки стъпката, може да се построи карта на изолиниите на този хидрометеорологичен параметър.

Използвайки различни методи за интерполация на повърхности (с грид технология), представляващи модели на непрекъснато пространствено разпределение на хидрометеорологични параметри, може да се построи растерна картина на градиентите на параметъра на температура на морската вода. По този начин, дадения метод позволява да се открият не само фронталните зони, но и на зоните с най-големите градиенти на хидрометеорологични параметри.

Използването на дадения подход позволява значително да се съкрати времето за създаване на цифрови хидрометеорологични карти, използвайки вече създадената база данни от хидрометеорологични параметри на практика във всякакъв формат. От съществуващата информация може да бъде получена с методите на интерполация на повърхност по съществуващи наблюдения. Слоевете на разпределение на хидрометеорологичните параметри, техните градиенти и изолинии могат на бъдат създадени аналогично, без да е необходим много труд в процеса по оцифроването на картографския материал. ГИС е целесъобразно да се използва и за изобразяването на резултатите при решаването на сложните разчетни задачи по моделирането и прогнозирането. Възможностите на ГИС позволяват подготовката на предложения за вземане на решения при дългосрочно планиране на едни или други мероприятия на основата на анализа на хидрометеорологичната информация.

ГИС в хидрографията. Не обръщайки внимание на това, че в настоящия обзор далеч не са представени всички примери за използване на хидрографските ГИС, анализът показва, че геоинформационните технологии активно се използват в многобройни научни и производствени организации в области от дейности, непосредствено свързани с различни аспекти на хидрографията. ГИС се използват при информационна поддръжка на консалтинга в такива сфери на дейност, като разработка на местата с наличие на полезни изкопаеми, товарен и пасажерски транспорт (в това число търговските комуникации и логистиката), стопанската дейност, промишлената дейност, планирането на инвестиции, юридически спорове (включително на международно ниво), туризъм, опазване на природата, научни изследвания , образование и т.н.

От представения обзор се вижда, че спектъра на използване на съвременните геоинформационни технологии е много широк – от общите проблеми на общо осветяване на акватория до поддръжка на напълно конкретни технологични мероприятия. Броя на организациите, създатели на хидрографски ГИС се изчислява на стотина и повече.

Към преимуществените направления по създаването и използването на хидрографски ГИС се отнасят: геологията, геохимията, геофизиката на акваториите (включително проблемите на нефт и газ комплексите), екология на морето и езерата, морския транспорт рибното стопанство.

Сред използваните ГИС доминира продукцията на един от световните лидери в областта на геоинформационните технологии – американския Институт за изследване системите на околната среда (ESRI), макар че за решаване на специализирани задачи се използват ГИС и на други компании (например руски разработки Geo Draw/Geo Graph, специализираната канадска ГИС CARIS, универсалната ГИС Map Info и други). Някои ГИС има особен статус: ГИС Map Master, например, избрана основно за създаване на ГИС за органите на държавната власт на Русия.

В същото време следва да се отбележи, че отечествената практика по използването на ГИС не напълно се възползва от потенциала на геоинформационните технологии. Това на първо място се отнася към степента на реализация на възможностите по използването на гео данните от потребителите. Съществуващите средства за гео информатика се прилагат в отечествената практика основно за решаване на задачите по сбора, съхранението и изобразяването на пространствената информация за природните параметри, в същото време ГИС е предназначена преди всичко за използване на пространствените данни за целите на поддържане на процесите на управление с помощта на компютърното моделиране. Пример за успешно използване на интегрирани в ГИС модели могат да служат резултатите на Датския хидравличен институт.

Освен това, създадените ГИС, от отделни ведомства за свои интереси, за едни и същи акватории не само не са ефективни от икономическа гледна точка, но и не гарантират съвместимост на данните предвид използваните различни методологически подходи и първични материали.

Многообразието от разработчици на геоинформационни системи поставя проблема по спрягането на данните на различните организации както на ниво за тяхното предаване от една система в друга, така и на ниво семантико лингвистично спрежение (отсъствие на унифицирани класификатори, стандартизирани библиотеки от условни знаци и други), вследствие на което има необходимост от рационална сертификация на хидрографските ГИС продукти.

Следва да се отбележи също и особено научните проблеми по генерализацията на хидрографската информация в ГИС. Те са възникнали във връзка с обстоятелството, че, както и всеки технически апарат, технологията ГИС има ограничения в областите на използване. В частност, ГИС внася някои изкривявания в изходния набор от данни при изобразяването, вследствие на което се появяват нови за хидрографията проблеми между пространствено времевите обобщени данни и оптимизацията на съчетаните пространствени и времеви разрешения при визуализацията на информацията. Това се обуславя както от специфичните свойства на изменчивостта на различните хидрографски полета, така и от проблемите по възприемане и разбиране на картографските изображения.

В много голяма степен трудностите са свързани с не съвършенството на нормативно законодателната и методична база в областта на използване на ГИС в хидрографията и отсъствието на стандарти за производството на геоинформационна продукция.

Така или иначе, технологиите ГИС имат големи перспективи за развитие при включване на модели за вземане на решения, числови имитационни модели, разширяване на областите за използване на триизмерните графики (в това число анимираните) и мулти медийните средства, мрежовите технологии и т.н. Това ще позволи на много да се разширят възможностите на анализа на географската информация при решаване на задачите при управление на пространствено разпределените обекти.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар