ВЕСЬ МИР НА ЭКРАНЕ

ВЕСЬ МИР НА ЭКРАНЕ

Научно–технический прогресс породил лавинообразный рост информации, с которой человеческий мозг, справиться был не в состоянии. На помощь человеку пришли компьютеры, но даже результаты обработки данных оказались настолько громоздки, что возникла проблема с их представлением на экране — мозг, с трудом переваривал бесконечные столбцы цифр и слов. Этот пробел в общении человека с машиной успешно восполнили так называемые геоинформационные системы (ГИС).

Многим известны электронные карты Москвы и Санкт–Петербурга, с помощью которых можно быстро найти интересующий объект — дом, улицу, магазин, парк; определить расстояние до булочной; за считанные секунды проложить оптимальный маршрут движения автомобиля из одного района города в другой. Но не все знают, что эти карты разработаны на основе компьютерных программ, относящихся к классу географических информационных систем.

Геоинформационные технологии — явление относительно новое для России, так как только в начале 90–х годов были сняты ограничения КОКОМ, запрещающие ввоз подобных систем в нашу страну. Во всем мире ГИСы развиваются уже более 25 лет и в настоящее время получили широкое распространение в самых различных областях человеческой деятельности — от создания вышеупомянутых персональных электронно–справочных карт до систем экологического контроля целых государств и континентов.

Что же такое геоинформационная система?

Так уж устроен человек, что ему более удобно воспринимать некую информацию, например о результатах выборов президента, не в виде сухих процентов, произносимых диктором телевидения, а в виде карты, на которой разными цветами отражены результаты голосования в различных регионах. При поступлении новых данных с мест, цифры автоматически обрабатываются и тут же отражаются на электронной карте в виде по–o краснения одних регионов или посинения других в зависимости от симпатий избирателей. Таким образом, геоинформационная система — это упорядоченный набор любых данных, привязанных к электронной топографической карте.

Область использования подобных систем чрезвычайно широка. Это управление городским хозяйством, охрана окружающей среды, геология, картография, сельское хозяйство, оборона, бизнес, архитектура, метеорология, здравоохранение и многое–многое другое.

Казалось бы, что же здесь удивительного — обыкновенная карта, только не на бумаге, а на экране монитора. Все дело в том, что специализированные геоинформационные системы содержат мощный инструмент анализа и моделирования самых разнообразных ситуаций. Примером, иллюстрирующим это заявление, может служить, реально существующая система контроля, за нефтяным загрязнением Персидского залива.

Предположим, что в море терпит крушение нефтяной танкер. Из пробитых танков нефть вытекает наружу и тонкой маслянистой пленкой покрывает поверхность воды, растекаясь, все дальше и дальше, медленно продвигаясь в сторону густонаселенного побережья. На берегу находятся заводы по опреснению воды, зоны отдыха с отелями и пляжами, городские набережные. Чтобы принять меры по предотвращению экологической катастрофы требуется срочно вычислить, как будет себя вести нефтяное пятно. Вот здесь и приходит на помощь компьютерная система экологического контроля.

В машину вводятся координаты судна, терпящего бедствие, метеоусловия, объем нефти, вылившейся из танков. Тут же на экране отстраивается карта Персидского залива с указанием положения судна и нефтяного пятна. Заложенная ранее в базу данных информация о морских течениях и закономерностях разлива нефти позволяет прогнозировать дальнейшее распространение пятна. Можно за считанные секунды увидеть его положение и размеры через час после аварии, через сутки, через неделю. Можно точно вычислить, какой части побережья грозит опасность, и именно там предпринимать необходимые меры. Помимо этого компьютер сообщит, когда нужно остановить работу заводов по опреснению воды, чтобы не привести к авариям на заводе. Укажет, какие пляжи нужно закрыть. Более того, система даст конкретные рекомендации по устранению последствий аварии. Она подскажет, в каких населенных пунктах находятся службы по ликвидации нефтяных загрязнений. Подробно опишет состав необходимого оборудования. Если этого оборудования нет в наличии, можно попросить указать все заводы, склады и магазины, где его можно приобрести или заказать. Более того, компьютер укажет те предприятия, которые максимально близко расположены от места аварии. И наконец, при необходимости он выдаст полный список требующихся для работы специалистов и добровольцев с указанием их адресов и телефонов и даже может сам их обзвонить или отправить письма электронной почтой.

В заключение система подсчитает стоимость ликвидационных работ и определит ущерб, нанесенный нефтяным пятном — укажет, сколько погибло рыбы разных видов на трассе движения пятна и ее стоимость в долларах. Комментарии, как говорится, излишни.

Не менее интересна система моделирования гидрографического режима для проектирования дамбы. На экран выводится трехмерное изображение горного района с густой сетью ручьев, маленьких речушек и рек. В обширной горной долине, густо покрытой зеленью, расположились небольшие селения. Когда смотришь на экран, создается впечатление, что ты паришь на дельтаплане, рассматривая с высоты птичьего полета нюансы горного ландшафта. Трехмерность изображения, богатая гамма цветов создают полную иллюзию реального присутствия.

Наиболее крупную реку, петляющую среди горных утесов, требуется перегородить дамбой. Для этого следует либо ввести топографические координаты дамбы, либо прямо на экране курсором указать ее местоположение. Тут же в указанном месте появляется строительное сооружение и меняется вся картина речной сети в целом — так дамба влияет на гидрографию района, изменяя уровень воды и даже меняя порой русло рек. Огромная польза использования компьютерной системы состоит в том, что все эти процессы не требуют чрезвычайно трудоемких ручных вычислений и построений и позволяют увидеть все изменения почти мгновенно, так сказать, «невооруженным глазом» на электронной модели местности, а также получить их в цифровом виде.

Например, если мы неудачно расположили дамбу, мы тут же на экране увидим, что в одном из ущелий затопило деревню, а в более низкой части горной долины под воду ушли сельскохозяйственные угодья, где выращиваются уникальные культуры. Компьютер с машинной беспристрастностью сообщит при этом, насколько поднялся уровень воды, какие площади оказались затопленными и какой следует ожидать ущерб от подобной вакханалии. В другом случае выясняется, что строительство дамбы повлечет за собой изменение русла притока, который впоследствии размоет дорогу. К счастью подобные эксперименты носят чисто исследовательский характер, потому что система сама может показать оптимальное место расположение дамбы по заданным специалистами критериям. Критерии при этом могут быть самыми различными. Например, можно заказать положение дамбы, строительство которой нанесет минимальный ущерб или приведет к затоплению земель в количестве не выше заданного.

Разумеется, для того, чтобы подобная система работала, необходимо заранее заложить в нее цифровую модель местности и гидрографические алгоритмы, описывающие закономерности движения воды. Надо сказать, что работа эта непростая.

Конечно же, не обошли вниманием геоинформационные системы и военнные. Они то как раз одни из первых начали использовать их для своих целей, например, для проектирования укрепительных сооружений.

Возьмем опять же для примера горный район, потому что именно там характер рельефа создает наибольшие препятствия для ведения наблюдения и стрельбы. Ставится задача: расположить огневую точку таким образом, чтобы стрельба настельным огнем была наиболее эффективна, то есть, чтобы у противника было минимальное количество шансов не попасть под огонь батареи.

Система, используя ранее созданную цифровую модель местности, анализирует каждую горную вершину, каждую ложбину, ущелье, пока, наконец, не указывает конкретное место для расположения огневой точки. При этом красным цветом она заливает ту часть территории, которая попадет под обстрел. В результате хорошо видно, где требуется выставить дополнительные огневые точки, блок–посты, чтобы обеспечить максимально полную защиту района.

Крайне благоприятной областью использования геоинформационных систем является муниципальное хозяйство, которое чрезвычайно насыщено самой разнообразной информацией. Представьте себе, что будет, если на карту города пусть даже не очень крупного одновременно нанести все подземные коммуникации — водопровод, газопровод, телефонные кабели и пр. Ясно, что получится нечто совершенно нечитаемое. А, как правило, специалистам, работающим, в сфере коммунального хозяйства требуется иметь одновременно самую разнообразную информацию. Вот здесь оказывается совершенно необходимой такая возможность геоинформационных систем, как работа с так называемыми слоями. Что это такое?

Основой подобной городской системы служит обычная топографическая карта. Вся дополнительная информация — телефонная сеть, канализация, водопровод представлены в виде отдельных слоев, которые в случае необходимости можно наложить на электронную карту города. В этом случае карта становится предельно читаемой, потому что содержит только необходимую в данный момент информацию. При желании можно накладывать одновременно несколько слоев, например, газопровод, водопровод и телефонную сеть.

Для чего это нужно? Допустим, проектируются некие строительные подземные работы и требуется узнать, нет ли на их пути каких–либо подземных коммуникаций. При наличии геоинформационной системы нет необходимости бегать по разным ведомствам и службам, обладающим подобной информацией. Требуется всего лишь заказать для данного участка города необходимые слои и, наложив их на карту, посмотреть, нет ли помех на пути строительства.

Помимо работы со слоями, ГИСы имеют еще одну очень полезную функцию — возможность «привязывать» к объекту, находящемуся на карте, массу самой разнообразной информации. Например, к любому участку водопровода можно «приклеить» «этикетку», где будут содержаться данные о диаметре труб, их состоянии, дате последнего ремонта и дате следующего профилактического обслуживания. Оператору необходимо лишь указать курсором на нужный участок трубопровода, чтобы получить исчерпывающую информацию, о его состоянии.

Точно также, указав, например, на здание музея, можно увидеть его фото–или видеоизображение снаружи и внутри, услышать рассказ об истории музея и содержании его коллекций и т.д. Разумеется, что вся эта информация должна быть заблаговременно занесена в базу данных.

Имеются так же любопытные разработки муниципальных систем, позволяющих проектировать дорожную городскую сеть. При этом сервис некоторых зарубежных систем, может повергнуть в шок наших неизбалованных вниманием горожан.

Предположим, требуется расширить некую улицу, на которой стоят частные коттеджи. Оператор задает новую ширину улицы, компьютер тут же на электронной карте города отстраивает ее новый контур и указывает, какие приусадебные участки при этом пострадают. При необходимости система сама определит адреса домов, находящихся на них, узнает имена владельцев «Д подготовит письма для рассылки, чтобы предупредить о готовящемся строительстве. Отличительная особенность зарубежных разработок состоит в том, что они все переводят на деньги. Так и в этом случае — система сразу подсчитает размеры компенсаций владельцам частной собственности.

Подобные муниципальные системы позволяют следить за безопасностью эксплуатации газопроводов. Например, при сообщении об утечке газа из какого–либо района программа тут же укажет, какие участки газопровода необходимо перекрыть и выдаст список телефонов жильцов пострадавшего района, чтобы предупредить их об опасности. Существуют подобные системы и для контроля состояния городской канализации и энергосети.

Приводить примеры подобных разработок можно бесконечно, так как они могут быть использованы везде, где человеку требуется принять решение, используя огромное количество информации, и получить при этом простой и наглядный ответ. В России подобные системы пока что малораспространены ввиду высокой стоимости программных и аппаратных средств. Исключение составляют лишь Москва и Санкт–Петербург, где первые разработки появились почти сразу, как только были сняты ограничения КОКОМ. Нужно отдать должное и отечественным программистам, задолго до этого разработавшим геоинформационные системы, успешно конкурирующие с зарубежными аналогами.

Несмотря на трудности ГИСы находят все более широкое распространение и, как это обычно бывает с новыми разработками, становятся все более доступными. Пока что это только электронные карты мира, государств и городов, но в будущем, по всей видимости, подобные системы будут служить главными источниками необходимой для жизни информации — как быстрее и приятнее доехать из пункта А в пункт Б, где удобнее сделать покупки, как за минимальный срок посмотреть наибольшее количество достопримечательностей и т.д. Уже сейчас существуют автоматические такси, бортовой компьютер которых на основе использования геоинформационных систем прокладывает оптимальный маршрут движения, освобождая человека от бесполезного и часто ошибочного перебора вариантов. Класс программного обеспечения под названием географические информационные системы бурно развивается, и мир становится все более доступным и понятным, помещаясь, весь без остатка на экран монитора.