Применение информатики и геоинформатики в инженерных изысканиях

Применение информатики и геоинформатики в инженерных изысканиях

Применение информатики и геоинформатики в инженерных изысканиях имеет как сходство, так и различие. Информатика возникала как наука о программировании (computer science) и обработки информации. Термин «информатика» возник в 1960-х годах во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной переработкой информации, как слияние французских слов information и automatique (F. Dreyfus, 1962). В разных странах информатика (ср. нем. Informatik, англ. Information technology, фр. Informatique, англ. computer science — компьютерная наука — в США, англ. computing science — вычислительная наука — в Великобритании) — интерпретировалась как наука о способах получения, накопления, хранения, преобразования, передачи, защиты и использования информации.

При этом термин «информация» не связывался с какой-либо предметной областью, а был обобщением информации как объекта обработки на компьютере. Довольно долго этот термин использовался как альтернатива термину программирование. В России курсы по изучению информатики длительное время включали изучение программирования. Объектом изучения (областью исследований) информатики или ее доминантой являются методы обработки информации, компьютерные модели, алгоритмы анализа и вычислений — безотносительно к области использования этой информации. Следует подчеркнуть, что информатика занимается именно обработкой информации, а не теорией обработки.

С этих позиций информатика — посредник между математикой и логикой с одной стороны и прикладными науками с другой. Она возникла и развивается как наука об обработке информации, не имея своего приложения. Применение информатики в любой области основано на специализации информатики к методам, задачам и данным этой предметной области. В результате такой специализации появляется специфическая информатика в данной предметной области. Эта специализированная информатика возникает на основе дифференциации информатики применительно к проблемной области.

Важно подчеркнуть, что при этом вектор такой специализированной информатики меняется. Главным для нее является не обработка информации как таковая (доминанта информатики), а решение проблем и задач в предметной области с использованием информатики. В информатике обрабатывают данные. Данные предметной области преобразуются в компьютерные модели предметной области. Только после этого можно применять информатику.

В результате обработки методами информатики получают специализированные наборы данных как описание объектов, явлений, процессов для каждой предметной области. Парадигма обработки данных в информатике отражается цепочкой: данные предметной области → модели предметной области → компьютерные модели → специализированные наборы данных как результат компьютерной обработки.

В отличие от информатики, которая имеет один источник происхождения, геоинформатика возникала на основе двух источников: интеграция наук о Земле (гео); методы обработки информации. Объективная потребность в интеграции наук о Земле: геодезии, фотограмметрии, картографии, дистанционного зондирования Земли — назревала давно, независимо от информатики. Преподавание этих дисциплин отличалось большим взаимопроникновением. На практике часто геодезисты работали в фотограмметрии, фотограмметристы работали на геодезических работах или занимались составлением карт и т.д.

Информатика явилась связующим, но не основным звеном, способствующим интеграции этих наук в единую систему. Основой интеграции этих наук явились технологии САПР как системы интегрированной графической обработки информации именно в науках о Земле. Таким образом, на основе САПР появилась возможность интеграции наук о Земле в единую систему наук. Эта интегрированная система наук о Земле называется геоинформатика. Таким образом, подчеркнем первое важное различие применения информатики в других предметных областях и в области наук о Земле.

В других областях информатика применялась как инструмент специализации. В области наук о Земле информатика применяется как один из элементов (главный компонент САПР) интеграции. Однако интегрирующие функции выполняет геоинформатика, которая имеет свои методы исследования и обработки. Информатика — наука посредник, не имеющая свою прикладную область. Геоинформатика — система наук, имеющая свою область исследований за много лет до появления информатики.

Наряду с геоинформатикой существует, например, информатика в геодезии (до недавнего времени такие специалисты готовились в вузах России), информатика в геологии, информатика в фотограмметрии, информатика в картографии. Но все эти информатики не тождественны геоинформатике. В отличие от геоинформатики эти дифференцированные науки создавались на основе дифференциации, в то время, как геоинформатика (неудачное название) создавалась на основе интеграции. Следует отметить, что зарубежные синонимы геоинформатики имеют такие значения: геоматика, «geo science», «geoinformatica» и «geo computer science».

В отличие от информатики геоинформатика имеет свою область исследования и даже свои специфические данные. Эти данные называют геоданными. Геоданные — тематические, пространственные и временные данные, отражающие свойства объектов, процессов и явлений, происходящих на Земле. В околоземном пространстве, подземной поверхностью. Объектом изучения (областью исследований) геоинформатики или ее доминантой являются объекты, процессы и явления, происходящих на Земле, в околоземном пространстве, под земной поверхностью.

Геоинформатика имеет свою область исследований, однако, как и информатика, она применяется в других предметных областях. Это приводит к понятию геоданные предметной области. Геоданные преобразуют в геоинформационные модели (модели описания) и в интегрированную информационную основу (основу обработки геоинформации), в которой содержатся данные разных предметных областей. Геоданные предметной области преобразуются в цифровые карты, цифровые модели и тематические модели предметной области. Парадигма обработки геоданных в геоматике или геоинформатике отражается цепочкой: геоданные предметной области → геоинформационные модели предметной области → интегрированная информационная основа → комплексные наборы данных. Отличием является интегрированная информационная основа, которая включает данные разных предметных областей. Но при обработке используют те данные, которые необходимы.

Сбор геоданных в геоинформатике осуществляется обширным набором разных технологий: воздушная и наземная фотограмметрия, геодезия, ГНСС, космические методы, картография, геостатистика, статистика и пр. В геоинформатике большое количество разнообразных первичных данных, которые подвергают предобработке. Предобработка осуществляется в области геоинформатике. Она включает унификацию разнообразных данных, коррекцию методами геоинформатики и интеграцию данных в единую среду, введение топологии и ассоциативных связей.

Данные геоинформатики, применяемые в обработке — это интегрированные данные, предназначенные для использования в разных областях. Например, интегрированные данные в ГИС позволяют решать задачи в области картографии, фотограмметрии, космической съемки, в области кадастра, мониторинга земель и т.д. То есть налицо полная противоположность информатики в геодезии.

Геоинформатика решает задачу, которая к информатике никакого отношения не имеет выявление и применение пространственных отношений. Выявление пространственных отношений дает возможность находить слабые и сильные, явные и неявные связи между объектами, находящимися в разных точках пространства. Геоинформатика в инженерных изысканиях применяет свои методы, создает свои модели и помогает решать задачи инженерных изысканий за счет своих ресурсов. Посредником она не является, а является дополнительным инструментом получения знаний.

Публикации

Hexagon выпускает Luciad 2020.1
Подразделение Hexagon Geospatial запустило Luciad 2020.1, существенное… ещё
VeriDaaS планирует проект по картографированию LiD…
VeriDaaS Corp., компания, занимающаяся геопространственными решениями,… ещё
Esri UK в партнерстве с Heliguy
Esri UK объявила о новом партнерстве со специалистами по дронам Heliguy… ещё
Интеграция между роботами, GNSS, лазерным сканиров…
Trimble и Boston Dynamics объявили о стратегическом альянсе для интеграции… ещё