Источник: http://edu.of.ru/vdmcako/default.asp?ob_no=49687
Материалы работы: Об авторе | Реферат | Библиотека
Проблема интерпретации аномально высокой популярности геосервисов класса Google Earth
Первое десятилетие XXI века было ознаменовано появлением в Интернете географических сервисов, резко отличающихся от привычных географических карт и геоинформационных систем. Первым таким продуктом явился геосервис Google Earth (впоследствии его русифицированная версия получила наименование Планета Земля), открытый в июне 2005 года. Обособленность новых продуктов была подчёркнута необычной популярностью новых продуктов среди пользователей Интернет. Спустя два года, к июлю 2007 года, количество загрузок программы Google Earth уже превысило 250 млн. В Нидерландах, например, в мае 2007 года им регулярно пользовалось уже около 47% населения страны. Проведенный среди читателей российского информационно-аналитического портала о науке и технологиях «Исследования и разработки – R&D.CNews» (http://rnd.cnews.ru) в 2008 году опрос показал, что в России географическими продуктами класса Google Earth (и его упрощенной версии Google Maps) пользуются 74% опрошенных. Аномально высокая популярность географических продуктов нового типа нуждается в объяснении.
Популярность нового подхода – за Google Earth последовали аналогичные сервисы Virtual Earth от Miscrosoft, Erdas TITAN американской компании Erdas, и другие – все эти годы непрерывно росла. Новые географически сервисы стали не только самыми популярными в мире цифровыми географическими продуктами, но и одними из наиболее распространённых программных продуктов вообще.
Гигантский количественный отрыв новых сервисов по показателю «количество пользователей» от других географических программ, в принципе широко представленных в Интернете, позволяет поставить вопрос о качественном отличии новых продуктов от предшественников – то есть о наличии либо новых технологий, либо качественного иного подхода к работе с географической информацией. Именно эти технологии или этот новый подход к работе с геоданными является водоразделом, отделяющим цифровые продукты прежнего поколения от новых продуктов – обозначим их как «геосервисы класса Google Earth». Соответствующими признаками обладают все такие продукты, хотя каждый из них также может обладать специфическими особенностями, отличающими его от других.
Простой анализ показывает, что каких-либо принципиально новых технологий в геосервисах класса Google Earth нет.
Особенности геосервисов класса Google Earth
Рассмотреть особенности новых сетевых комплексов можно на примере их первого и, в значительной степени, наиболее «яркого» представителя – сервиса Google Earth американской компании Google. Пользователь продукта видит в окне компьютерной программы парящий за экраном на фоне черного неба Земной шар. Его можно поворачивать, приближать к себе, причём под произвольным ракурсом, или удалять при помощи легко усваиваемого, интуитивно понятного управления компьютерной «мышью». Модель не имеет обязательных для географических или топографических карт картографических проекций – более того, возможность плавно видоизменять ракурс просмотра очевидным образом несовместима с предположением об обязательности картографических проекций. Вместо этого проецирование Земного шара на экран компьютера осуществляется ad hoc – посредством произвольного выбора самим пользователем наиболее подходящего для решения текущей задачи ракурса наблюдения с возможностью его быстрого изменения. При этом, благодаря использованию географических систем координат, выбор ракурса просмотра определяется пользователем и только им самим и не ограничен какими-либо свойствами самого набора данных, как то неизбежно имеет место в случае географических карт. Еще одним характерным отличием Земного шара в геосервисах класса Google Earth является отсутствие привычной пользователям географических или топографических карт «заливки». Вместо этого модель нашей планеты покрыта цветными изображениями суши (космическими и аэроснимками), а также моделью рельефа дна Мирового Океана, также представленной в виде изображений. Подобный способ представления информации называется «растровым», в отличие от характерного для цифровых карт и ГИС «векторного» представления данных.
Использование «фотографических» изображений вместо карт не снижает качество восприятия географической информации (визуальной «читаемости» карт), однако лишает эту информацию характерных для карт условностей. Вместо этого пользователь продукта получает возможность самостоятельно интерпретировать, то есть относить к тому или иному тематическому классу, или объектному слою, видимые на экране объекты. В геосервисах класса Google Earth присутствуют также и более «привычные» знакомым с картами пользователям векторные слои – к ним, например, относится слой государственных и административных границ, разделяющий пространство Земного шара на качественно различные области по признаку их государственной или административной принадлежности. Характерным, бросающимся в глаза отличием продуктов класса Google Earth является отсутствие (точнее, минимизация) использования привычных для карт заливок (векторных слоев полигональной топологии). Векторные слои в новых продуктах начинают играть вспомогательную роль, становясь в большей степени из носителя информации о геометрических характеристиках объектов средством представления описательной (так называемой семантической) информации об объектах. Земной шар в геосервисах класса Google Earth полностью, без белых пятен, покрыт изображениями – как правило, космическими, но также и аэроснимками различного разрешения. Мировой океан представлен рельефом дна – условной моделью, визуально воспринимаемой также как изображение.
Большая часть Земного шара в Google Earth представлена базовым растровым покрытием – мозаикой цветных изображений, полученных космическими аппаратами группировки LandSat (пространственное разрешение от 30 до 60 м/пиксель). Вместе с тем, имеются и высокодетальные изображения, полученные либо с помощью спутников (изначально – снимки пространственным разрешением лучше 1 м/пиксель, сделанные американским аппаратом QuickBird), либо с помощью авиационных систем. Особенность детального растрового покрытия геосервисов – в том, что их пространственное разрешение соответствует разрешению, с которым человек на реальной местности видит окружающее. Это позволяет визуально воспринимать местность на космических снимках такой, какой она является в действительности – не опосредованной обязательными для географических или топографических карт условностями и не генерализованной. Это, в свою очередь, значительно упрощает процесс сопоставления видимых на экране компьютеров изображений и реальной местности – и, таким образом, идентификации пространственного положения пользователя. Аэрофотоснимки, представленные в продуктах класса Google Earth, имеют разрешение порядка десятков сантиметров на пиксель и являются уникальным по детальности источником данных о местности. Доля высокодетальных изображений в общем покрытии непрерывно растёт – в первую очередь на наиболее населённые территории, а также территории, вызывающие особый интерес пользователей, в том числе труднодоступные. Из вышесказанного следует вывод о том, что в продуктах класса Google Earth стёрта грань между географическими и топографическими картами, чётко обособленными в классической географии. Вместо этого пользователь может непрерывно и практически мгновенно менять расстояние до исследуемого объекта – а, следовательно, и эквивалентный масштаб – от предельно генерализованного (на экране виден Земной шар целиком, масштаб порядка 1:10000000), до предельно детального (масштаб порядка 1:10, ракурс – произвольный). Субъективное ощущение новизны продукта, замечаемое в той или иной степени всеми пользователями, дополняется лёгкостью, с которой осуществляется изменение масштаба – виртуальный перелёт. Смена ракурса и масштаба, перелёт от одного объекта к другому через космос занимают считанные секунды, изображения при этом сменяют друг друга плавно и создают субъективную иллюзию такого перелёта.
Разумеется, детальное представление местности под ракурсами, отличными от ортогонального, требует учёта рельефа местности. В географических и топографических картах рельеф присутствует, как правило, в виде особого слоя (например, изолиний или отмывок рельефа), наложенного на местность. В продуктах класса Google Earth рельеф присутствует в виде цифровой модели рельефа на Земной шар, учитываемой при построении изображения местности по запросу пользователя. Это приводит к тому, что при просмотре местности под отличными от ортогонального ракурсами (при наклоне местности), в перспективной проекции она предстаёт во всём своём морфологическом разнообразии. Рельеф при этом воспринимается не через картографические условности, но реально – таким, каким бы его увидел оказавшийся на местности человек. В цифровых географических продуктах необходимость использования для измерений внешнего эталона (линейки, транспортира, курвиметра и т.д.) отпадает – и средства манипулирования изображениями, и средства измерения интегрированы в один и тот же интерфейс. Это позволяет сохранять метрическую достоверность при просмотре в любой перспективной проекции. Принципиальная глобальность сервиса предполагает возможность использования только глобальной географической системы координат (но не картографических проекций), позволяющей определять местоположение объекта на Земном шаре уникальным образом и с любой произвольной точностью. Её важность подчёркивается ещё одной особенностью продуктов класса Google Earth – наличием инструментария для создания пользователями собственных геоданных, причём произвольной топологии (точек, линий, многоугольников, геопривязанных изображений и/или локализованных изображений, контента и т.д.), а также, при желании, обмена ими. Естественно, возможность сшивки созданных разными пользователями для разных районов Земли данных можно обеспечить лишь с помощью представления их в единой, физически достоверной глобальной системе координат.
Фактически, впервые цифровая география получила распределённые средства для массового создания геоданных, причём и ГИС-инструментарий, и первичные геоданные предоставляются пользователям бесплатно. Это позволяет сделать процесс создания геоданных массовым, решив, таким образом, остро стоящую проблему отсутствия высокодетальных и актуальных карт. При этом меняется характер циркуляции геоданных, что даёт возможность перейти к принципиально новому этапу применения географических методов в прикладных целях – работе уже не просто с геоданными, но с пространственно-временным аспектом данных любой природы в единой, глобальной и метрически достоверной географической системе координат. Это, в свою очередь, означает диссоциацию современного подхода, в основе которого – использование специальных географических программных комплексов (геоинформационных систем, ГИС) и к использованию многоцелевых баз данных, в которых, в качестве характеристик объектов и процессов, будут интегрированы данные об их пространственной и временной локализации. Новые продукты отличаются также использованием доступа к описательной («семантической») информации об объектах с использованием сети Интернет и механизма гипертекстовых ссылок. Это позволяет обеспечить полноту, многоаспектность и текущую достоверность информации за счёт использования мультимедийного и/или создаваемого самими пользователями продукта контента. Анализ вышесказанного показывает, что геосервисы класса Google Earth отличаются от всех остальных географических продуктов наличием в них трёх характерных технологических особенностей (признаков).
1) используемой системой координат;
2) типом визуально воспринимаемых данных;
3) форматами представления геоданных.
Эти три признака одновременно присутствуют в каждом геосервисе класса Google Earth.
Каждый из этих признаков не является новым в технологическом отношении. Географические системы координат известны свыше двух тысячелетий. Растровое представление местности в виде изображений также используется при решении различного рода задач.
Неогеография: новый подход
Отсутствие технологической новизны в географических продуктах нового рода позволяет говорить о том, что их особое качество связано с более глубоким отличием – с использованием принципиально нового подхода, который реализован через комбинацию уже известных технологий, дающих в результате новое качество. Новый подход получил условное название «Неогеография» (Turner, 2006). Новый подход, введённый практически, исходя из логики технологического развития, не сразу получил теоретическое обоснование. За рубежом до сих пор отсутствует приемлемое определение нового метода, хотя вопрос о появлении с его помощью нового качества поставлен предельно недвусмысленно. Предложенное в России (Ерёмченко, 2007)определение неогеографии гласит:
Неогеография - новый подход к работе с геопространственной информацией, отличающийся от предыдущих (бумажных и цифровых карт и ГИС) тремя признаками:
1) использованием географических, а не картографических систем координат;
2) применением растрового, а не векторного представления географической информации в качестве основного;
3) использованием открытых гипертекстовых форматов представления геоданных.
Из определения очевидным образом следует, что в данном случае речь идёт не о появлении новой предметной области, но о новом подходе, реализованном через пересмотр принципов работы с географической информацией на базе использования ранее известных, но комплексно реализованных и взаимообусловленных технологий.
Новое качество продуктов класса Google Earth – неогеографии – проявляется в целом ряде признаков:
1) представлении Земного шара с минимальным использованием характерных картографических условностей за счёт применения инструментального, фотографически точного источника данных – изображений местности (данных дистанционного зондирования, ДДЗ);
2) стирании грани между географическими и топографическими картами за счёт возможности плавного изменения эквивалентного масштаба в широчайших пределах – от глобального до сверхдетального (порядка 1:10);
3) появлении среды массового создания геоданных самими пользователями системы и агрегации этих данных.
Аналогичным образом на наших глазах, благодаря появлению неогеографии, радикальным образом изменяется представление о собственной планете. Если географические продукты (в основном – карты) с древнейших времен представляли местность условно разделённой на качественно различные образования (например, «суша» и «море», «лес» и «поле», «наша страна» и «чужая страна», и т.д.), то теперь появилась возможность представлять местность и Земной шар такими, какими они являются на самом деле – в виде непрерывного и единого для всей планеты континуума.
Глобальная интеграция разнородной распределённой в пространстве и во времени информации невозможна без использования методов неогеографии - и в первую очередь, отказа от представления данных в картографических проекциях, обусловленного этим перехода к использованию 3D и 4D-визуализации, а также к восприятию географического контекста местности по преимуществу с помощью изображений, а не с помощью карт.