Геоинформатика: методы, технологии и применение в географии и науках о Земле.

Введение

Применение методов информатики в географии, геоинформатике и геонауках.

Геоинформатика – это научная область, преимущественно относящаяся к компьютерным наукам и технической географии. Она фокусируется на программировании приложений, пространственных структурах данных и анализе объектов и пространственно-временных явлений, связанных с поверхностью и недрами Земли и других небесных тел. В рамках этой области разрабатывается программное обеспечение и веб-сервисы для моделирования и анализа пространственных данных, удовлетворяющие потребности геонаук и смежных научных и инженерных дисциплин. Термин часто используется как синоним геоматики, хотя у них различная направленность: геоматика акцентирует внимание на получении пространственных знаний и использовании информационных систем, а не на их разработке. В более техническом плане геоинформатика определяется как «наука и технология, имеющие дело со структурой и характеристиками пространственной информации, ее захватом, классификацией и квалификацией, хранением, обработкой, отображением и распространением, включая инфраструктуру, необходимую для обеспечения оптимального использования этой информации», или «искусство, наука или технология, связанные с приобретением, хранением, обработкой, производством, представлением и распространением геоинформации». С развитием науки о данных и искусственного интеллекта с 2010-х годов, геоинформатика также интегрировала новейшие методологии и технический прогресс из экосистемы киберинфраструктуры. В основе геоинформатики лежат технологии, поддерживающие процессы получения, анализа и визуализации пространственных данных. И геоматика, и геоинформатика включают в себя и в значительной степени опираются на теорию и практические применения геодезии. География и науки о Земле все больше зависят от цифровых пространственных данных, полученных из дистанционно-чувствующих изображений, проанализированных географическими информационными системами (ГИС), фотоинтерпретации аэрофотоснимков и веб-майнинга. Геоинформатика объединяет геопространственный анализ и моделирование, разработку геопространственных баз данных, проектирование информационных систем, взаимодействие человека и компьютера, а также проводные и беспроводные сетевые технологии. Геоинформатика использует геовычисления и геовизуализацию для анализа геоинформации. К областям, связанным с геоинформатикой, относятся:

Geoinformatics is a scientific field primarily within the domains of Computer Science and technical geography. It focuses on the programming of applications, spatial data structures, and the analysis of objects and space time phenomena related to the surface and underneath of Earth and other celestial bodies. The field develops software and web services to model and analyse spatial data, serving the needs of geosciences and related scientific and engineering disciplines. The term is often used interchangeably with Geomatics, although the two have distinct focuses; Geomatics emphasizes acquiring spatial knowledge and leveraging information systems, not their development. More technically, geoinformatics has been described as "the science and technology dealing with the structure and character of spatial information, its capture, its classification and qualification, its storage, processing, portrayal and dissemination, including the infrastructure necessary to secure optimal use of this information" or "the art, science or technology dealing with the acquisition, storage, processing production, presentation and dissemination of geoinformation". Along with the thriving of data science and artificial intelligence since the 2010s, the field of geoinformatics has also incorporated the latest methodology and technical progress from the cyberinfrastructure ecosystem. Geoinformatics has at its core the technologies supporting the processes of acquisition, analysis and visualization of spatial data. Both geomatics and geoinformatics include and rely heavily upon the theory and practical implications of geodesy. Geography and earth science increasingly rely on digital spatial data acquired from remotely sensed images analyzed by geographical information systems (GIS), photo interpretation of aerial photographs, and Web mining. Geoinformatics combines geospatial analysis and modeling, development of geospatial databases, information systems design, human computer interaction and both wired and wireless networking technologies. Geoinformatics uses geocomputation and geovisualization for analyzing geoinformation. Areas related to geoinformatics include:

Исследования

Исследования в этой области используются для поддержки глобальных и локальных программ в области охраны окружающей среды, энергетики и безопасности. Группа географической информатики и технологий Национальной лаборатории Оук-Ридж финансируется различными государственными департаментами и агентствами, включая Министерство энергетики США. В настоящее время это единственная группа в системе национальных лабораторий Министерства энергетики США, специализирующаяся на передовых теоретических и прикладных исследованиях в данной области. Существует значительное количество междисциплинарных исследований, включающих области геоинформатики, такие как компьютерные науки, информационные технологии, разработка программного обеспечения, биогеография, география, природоохранная деятельность, архитектура, пространственный анализ и обучение с подкреплением.

Приложения

Многие области получают пользу от геоинформатики, включая городское планирование и управление землепользованием, автомобильные навигационные системы, виртуальные глобусы, геодезические работы, здравоохранение, ведение местных и национальных кадастров, моделирование и анализ окружающей среды, военное дело, планирование и управление транспортными сетями, сельское хозяйство, метеорологию и изменение климата, океанографию и комплексное моделирование океана и атмосферы, планирование размещения бизнеса, архитектуру и археологическую реконструкцию, телекоммуникации, криминологию и моделирование преступности, авиацию, сохранение биоразнообразия и морской транспорт. Важность пространственного аспекта в оценке, мониторинге и моделировании различных вопросов и проблем, связанных с устойчивым управлением природными ресурсами, признается во всем мире. Геоинформатика становится ключевой технологией для лиц, принимающих решения в широком спектре областей, включая различные отрасли промышленности, коммерческий сектор, экологические агентства, органы местного и национального управления, научные исследования и академические круги, национальные службы геодезии и картографии, международные организации, Организацию Объединенных Наций, службы экстренной помощи, общественное здравоохранение и эпидемиологию, картографию преступности, транспорт и инфраструктуру, индустрию информационных технологий, консалтинговые фирмы в области ГИС, агентства по охране окружающей среды, туристическую индустрию, коммунальные предприятия, анализ рынка и электронную коммерцию, разведку полезных ископаемых, сейсмологию и т.д. Многие государственные и негосударственные организации начали использовать пространственные данные для управления своей повседневной деятельностью.