Вопросы по геоинформатике к госэкзамену

1. Определение геоинформатики. Тройственность направлений. Связь геоинформатики с другими науками

2. Понятие о географической информационной системе. Основные функции и подсистемы. Классификация ГИС

3. Данные, информация, знания в геоинформатике

4. Операции с данными. Критерии надежности данных. Основные методы сбора геоданных

5. Карта как геоинформационный источник. Классификации карт. Современные тенденции в картографии

6. Данные дистанционного зондирования как источник данных для ГИС

7. Понятие пространственного объекта. Базовые модели пространственных данных

8. Растровая модель данных. Сжатие растровых данных

9. Визуализация количественных характеристик пространственных объектов. Стандартные методы классификации векторных данных

10. TIN-модели. Визуализация поверхностей с помощью слоев TIN

11. Основные способы картографических изображений в ГИС

12. Цифровая и электронная карты – базовые понятия геоинформатики. Цифровая картографическая основа

13. Технологии ввода графической информации. Цифрование. Способы векторизации

14. Критерии качества цифровых карт

15. Геодезические датумы и системы координат в ГИС

16. Базы данных в ГИС. Требования к БД. Проектирование БД

17. Позиционная и атрибутивная составляющие данных в ГИС. Типы пространственных распределений. Шкалы измерений атрибутивных данных

18. Геоинформационные структуры данных. СУБД

19. Понятие топологии в ГИС. Геометрические элементы топологии

20. Показатели качества данных в ГИС. Позиционная точность данных и типы ошибок

21. Точности атрибутивных данных в ГИС. Оценка точности атрибутивных данных

22. Характеристика аналитических операций в ГИС. Решаемые посредством аналитических операций задачи

23. Специализированные методы пространственного анализа в ГИС

24. Цифровое моделирование рельефа. Источники данных для ЦМР. Использование ЦМР

25. Топографическая карта – источник данных для ЦМР. Особенности (недостатки). Корректность и точность ЦМР

26. Визуализация пространственных данных. Изображения в неевклидовой метрике.

27. Картографическая визуализация в ГИС. Карты и атласы

28. ГИС и глобальные системы позиционирования. Сбор данных с помощью систем спутникового позиционирования

29. ГИС и данные дистанционного зондирования. Тематическая обработка и интерпретация данных. Методы цифровой обработки данных

30. Процесс проектирования ГИС. Основные этапы

31. Виртуально-реальностные модели местности. Анимации

32. Основы системного подхода при анализе и проектировании ГИС

33. Методы дешифрирования аэрокосмических снимков с использованием ГИС-технологий. Методы цифровой обработки данных

34. Рынок геоинформационных продуктов в России

1. Определение геоинформатики. Тройственность направлений. Связь геоинформатики с другими науками

Термин «геоинформатика» – трехсложный: география, информация и автоматика. Термин «информатика» обозначает, как известно, совокупность дисциплин, изучающих свойства информации, а также способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств.

Геоинформатика – научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические геосистемы посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и баз знаний.

Геоинформатика является наукой, изучающей все аспекты сбора, обработки и представления информации о свойствах объектов, процессов и явлений, происходящих на Земле.

Под геоинформатикой (в толковом словаре основных терминов геоинформатики А.М. Берлянта и А.В. Кошкарева, 1999) принято понимать комплекс, объединяющий 1) отрасль научного знания (науку), 2) технологию и 3) производственную деятельность. Это наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, по приложению ГИС для практических или научных целей.

Все они связаны с разработкой и реализацией ГИС. Поэтому, когда наше отделение называют «ГИС», это недалеко от существа определения того, чем мы занимаемся.

Таким образом, речь идет об интеграции геоинформатикой науки – техники – производства. Геоинформатике свойственны:

Научно-познавательный подход. Геоинформатика – научная дисциплина, изучающая геосистемы (структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве и времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и географических знаний. Очевиден ее географический аспект. Лично мне этот подход наиболее близок. В последние годы термином геоинформатика стали пользоваться чаще именно в связи с появлением научной дисциплины.

Технологический подход. Геоинформатика – техническое средство накопления, хранения, преобразования, отображения и распространения информации о геосистемах. Конструкция «geoinformatics» в английском языке соответствует понятию «GIS-technology».

Производственный подход. Геоинформатика – геоинформационная индустрия, имеющая целью изготовление аппаратных средств и программных продуктов, включая создание баз и банков данных, систем управления, коммерческих ГИС разного назначения и проблемной ориентации. Сюда же относится формирование ГИС-инфраструктуры и организация маркетинга.

Можно сказать так: геоинформатика – это изготовление и продвижение на рынке ГИС (производство), эксплуатация ГИС (технология) и использование ГИС в исследовательских целях (наука, включая ее прикладные направления).

Определение области и метода исследований содержится в названии геоинформатики. Область исследований связана с корнем «гео» – объекты и явления на земной поверхности. «Информатика» определяет основной метод исследований – компьютерные технологии с привлечением математических, картографо-геодезических, информационных методов.

Определение предмета и метода геоинформатики принадлежит известным отечественным картографам (МГУ) С.Н. Сербенюку, А.М. Берлянту. Предметом геоинформатики являются пространственно-временные информационные потоки географической среды. В широком смысле в географическую среду следует включать и геологическую и космическую среды на контакте с земной поверхностью. Основной метод геоинформатики – пространственно-временное информационное моделирование. Это метод имеет дело с базами данных, базами знаний, математическими и имитационными моделями, картографическими моделями и даже (это скорее мыслимое) моделями искусственного интеллекта (МИИ).

Основная цель геоинформатики как науки – управление геосистемами, включая их инвентаризацию, оценку, прогнозирование, оптимизацию и пр.

Геоинформатика, таким образом, как и география, исследует те же объекты, т.е. природные, социальные и природно-социальные геосистемы (предмет геоинформатики), но своими методами и средствами: путем создания и изучения цифровой информационной модели геосистемы (метод геоинформатики).

Геоинформатику можно представить в виде модели дерева, состоящего из корней (основообразующие науки), ствола (объединяющие науки) и ветвей (приложения). К числу основообразующих наук относятся три группы – географические, математические и информационные дисциплины. Географические – география, картография, геодезия, дистанционное зондирование, фотограмметрия. Математические – теория множеств, топология, семиотика, теория графов и др. Информационный блок – теория баз данных, программирование, моделирование, компьютерная графика и др.

Объединяющими науками являются новые информационные технологии, теория автоматизированных информационных систем, защита информации.

Алгоритмы и методы геоинформатики близки вычислительной геометрии и компьютерной (машинной) графике, системам автоматизированного проектирования (САПР или CAD). Непозиционная (атрибутивная) часть пространственных данных традиционно хранилась и управлялась средствами СУБД – методология создания баз данных ГИС (geodatabase) остается в числе важнейших задач при проектировании ГИС.

Единая цифровая среда существования объединяет геоинформатику с глобальными системами позиционирования и автоматизированными технологиями съемок местности (электронные тахеометры, лазерное сканирование).

Наконец, аппаратная среда реализации геоинформационных технологий (компьютеры с периферийными устройствами) вовлекает в орбиту интересов геоинформатики новейшие информационные технологии (например, телекоммуникационные), изучаемые общей информатикой.

Основные научные дисциплины, благодаря которым стало возможным появление и развитие ГИС:

Геодезия	География
Дистанционное зондирование Земли	Информатика
Картография	Математика
Статистика	Теория управления
Топография	Фотограмметрия

По тесноте связи, уровню взаимодействия, методической и технологической близости и возможности интеграции ближайшее окружение геоинформатики – картография и дистанционное зондирование. При определении сферы деятельности и задач геоинформатики, а также ее связей и границ со смежными областями науки и техники (картографией и дистанционным зондированием) пользуются разными соотношениями (линейная модель, доминирование картографии, доминирование ГИС, модель тройного взаимодействия).