ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Одной из центральных проблем математической картографии является задача построения наивыгоднейших картографических проекций, то есть проекций, в которых искажения в каком-либо смысле сведены к минимуму. Она полностью ещё не решена даже для хорошо известных классов проекций, хотя частными случаями этой задачи занимались многие известные учёные (Л. Эйлер, К. Гаусс, П. Л. Чебышев и другие). Проблема ставится двояко: для заданной области изыскивают проекции с минимумом искажений либо из всего мыслимого множества проекций (идеальные проекции), либо из определённого класса (наилучшие проекции класса). В обоих случаях задача с математической точки зрения обращается в проблему приближения функций двух переменных. Но в последней также существуют различные постановки: обращаясь, например, к теории наилучших приближений, говорят о наивыгоднейших проекциях минимаксного типа, а пользуясь теорией квадратических приближений, исследуют наивыгоднейшие проекции вариационного типа. Общая проблема построения наивыгоднейших картографических проекций приводит к ряду новых экстремальных задач на условный минимакс и других. До конца исследован лишь случай наилучших конформных проекций. Согласно теореме Чебышева — Граве, наилучшей конформной проекцией (чебышевской) для данной области является та, крайняя изокола в которой совпадает с контуром изображаемой территории. В чебышевских проекциях искажения площадей наименее уклоняются от нуля. Как следствие, в них наименее уклоняются от нуля также модули логарифмов масштабов длин; отношение наибольшего масштаба к наименьшему минимально; минимальна также наибольшая кривизна изображений геодезических линий; наконец, среднее квадратическое значение логарифмов масштаба длин также минимально. Такое сочетание различных положительных свойств у чебышевских проекций характерно для класса конформных проекций как наиболее простого (но и важного для практики) среди всех других классов
1) Отсутствие координированных действий в области развития геоинформатики на государственном уровне, учитывающих интересы всех организаций и лиц, занятых производством, накоплением, распространением и использованием цифровых геоданных, сдерживает поток вложений в ГИС-образование, не позволяет достичь приемлемого уровня информационного обеспечения разнообразных учебно -образовательных задач в области ГИС.
2) Различный уровень, интересы, возможности и технологическая политика развития ГИС-технологий в отраслевых министерствах и ведомствах приводит к формированию ведомственных (отраслевых) требований к подготовке специалистов, затрудняя, тем самым, разработку и стандартизацию единой базовой системы непрерывного и профессионального геоинформационного образования.
3) Разрыв в аппаратно-программном оснащении образовательных учреждений, занимающихся геоинформационной тематикой, по сравнению с организациями иных сфер деятельности, связанных с ГИС-технологиями (управление, производство, наука и др.), из-за отсутствия целевых средств, направляемых на ГИС-образование, еще более увеличился.
4) Разработка и принятие государственного образовательного стандарта высшего профессионального геоинформационного образования по-прежнему является необходимым условием бюджетного финансирования подготовки специалистов в области геоинформатики и официального признания соотвествующей квалификации выпускников со стороны государственных органов, отраслей и ведомств.
5) Хронически слабая обеспеченность геоинформационного образования учебно-методическими материалами (учебниками, справочниками, пособиями и т.п.) стала в настоящее время критически недостаточной и, судя по мировым темпам технологического и информационного развития ГИС, может стать для нашей страны вообще непреодолимой проблемой.
6) Двойственное (географическое и инженерное) начало, присущее геоинформатике, в связи с развитием и освоением ГИС-технологий стало актуальной проблемой и, как в случае с географической и инженерной картографией, требует пристального внимания, обсуждения и государственного решения применительно к образовательным стандартам и учебным программам, поскольку в противном случае может привести к неоправданной "технологизации" геоинформатики как направления подготовки и образовательной дисциплины.
Одним из условий решения перечисленных проблем являются коодинированные действия со стороны профильных учебно-методических объединений (УМО), которые объединяют интеллектуальный образовательный потенциал вузов и заняты вопросами разработки, стандартизации и государственного признания образовательных программ по профилю своей специализации. По-видимому, целесообразно изучить возможности формирования межотраслевого Научно-методического Совета (НМС) по высшему геоинформационному образованию, который бы состоял из представителей заинтересованных отраслевых УМО, объединенных вокруг секции геоинформатики и картографии УМО университетов России. Подобная форма координации уже успешно используется для решения проблем экологического образования и соответствующему НМС удалось в короткие сроки организовать работу, разработать и утвердить в Госкомвузе РФ набор согласованных госстандартов по направлениям и специальностям экологического образования, учитывающих интересы различных отраслей и ведомств.
Еще более масштабные координационные задачи должны стоять перед Комитетом по геоинформационному образованию, созданному в рамках ГИС-Ассоциации. Имея опыт привлечения к совместной деятельности организаций и лиц, представляющих различные - государственные, общественные, коммерческие - интересы в области геоинформатики и ГИС на разных административных и территориальных уровнях, ГИС-Ассоциация способна организовать работу Комитета таким образом, чтобы стимулировать координацию образовательной деятельности в рамках всего геоинформационного сообщества, найти новые формы массового привлечения средств на образовательные нужды, способствовать развитию геоинформационного рынка труда.
Особое место при решении проблем занимает анализ тенденций в потребностях и адекватного соответствия предлагаемого и имеющегося числа дипломированных специалистов и их навыков потребностям рынка труда в области ГИС и геоинформатики.
Проблема использования различных видов атрибутивных данных в ГИС
Совокупность всевозможных характеристик объектов составляет класс атрибутивных моделей ГИС. Они описывают тематические и временные характеристики объектов. Таблица, хранящая описательную информацию, называется таблицей атрибутов. Каждая строка таблицы соответствует одному объекту; каждый столбец - тематическому признаку; ячейка, находящаяся на пересечении строки и столбца, отражает значение определенного.
Способы представления атрибутивной информации различны:
- числовое значение,
- таблицы характеристик объекта или базы данных (локальные или удаленные),
- его фотография, или реальное видеоизображение.
Проблемы:
- Можно использовать только электронные данные, неэлектронные данные использовать в ГИС напрямую нельзя. Так еще со времен СССР огромные архивы данных содержатся в бумажных вариантах.
- Электронные данные нестандартизованы, в разных странах используют разные системы измерений, например в России метры и кг, в Америке футы и фунтах, паундах.
- Использование разных точек препинания (точки и запятые)
- Некоторые ГИС используют дополнительные пробелы (1000 и 1 000 могут восприниматься как разные величины)
- накладывается ограничение языков на программу.
Решением данных проблем заключается в введение единых стандартов для всех государств и регионов
При обмене связанными с объектами карты атрибутивными данными проблема формата записи этих данных не стоит столь остро, как для координатной компоненты, существуют широко поддерживаемые в различных системах форматы DBF (формат баз данных), CSV (разделяемые запятыми значения в текстовом формате), "Tab delimited" (то же, только разделитель - знак табуляции). Но все же проблемы обмена атрибутивными описаниями существуют.
Первая из них - это способ связи картографических и атрибутивных данных и как его реализует используемый обменный формат. Для некоторых форматов и их интерпретации в различных геоинформационных системах передача ссылок на атрибутивные описания становится проблемой (пример - формат DXF).
Вторая проблема - структуры данных атрибутивных описаний и форматы полей БД. Что касается полей БД, то несоответствие их форматов (например, числа могут быть записаны в числовом формате или в виде текста) - преодолимо. Что касается данных связанных с объектами карты атрибутивных описаний, отвечающих за способ изображения объектов карты, то здесь возможны труднопреодолимые препятствия. Например, параметры, задающие цвета и вид картографических условных знаком, в различных ГИС различаются настолько, что становится бессмысленной попытка их непосредственной передачи через обменный формат.
Наиболее надежное и гибкое решение - установление двухшаговой схемы управления изображением объектов карты:"объект карты" а "код класса объекта" а "картографический условный знак.
Такая схема позволяет кодировать (классифицировать) не условные знаки, которыми изображаются объекты карты, а содержательно кодировать сами эти объекты. При этом в ряде случаев кодирование может даже быть избыточным, с "запасом" на перспективное развитие. Это означает, что для каких-то карт нескольким кодам из расширенного набора будут соответствовать одинаковые условные знаки, но могут быть созданы и карты, где каждому коду будет соответствовать свой условный знак, либо эта дополнительная заключенная в кодах информация может быть использована при аналитических операциях с картой.