Гурьянова Л.В. 6 страница

В качестве примера реализованных алгоритмов по представлению трехмерных моделей географических объектов можно указать на модуль расширения ArcView - 3D Analyst [57]. Данный модуль предоставляет сложные функции трехмерного и перспективного отображения, моделирования и анализа поверхностей. 3D Analyst позволяет добавлять в ArcView новый тип документов – 3D WOLD document, который доступен для перспективного и трехмерного просмотра территории. С помощью специальных инструментов можно вращать, а также просматривать поверхность “в полете” над ней. Как и к обычным темам, к 3D поверхностям можно осуществлять запросы и привязывать базы данных. 3D Analyst создает и поддерживает новые векторные шейп-файлы: 3D- точки, 3D- дуги, 3D- полигоны, которые кроме координат x,y хранят для каждой точки значение z. Модуль выполняет такие функции представления и аналитики для географических объектов, как создание реалистичных моделей поверхности по разного рода исходным данным; определение высот поверхности в любой ее точке; определение того, что можно увидеть из данной точки обзора (взгляда); расчет объемов между двумя поверхностями.

Для создания поверхностей могут использоваться разнообразные исходные данные. Можно создать регулярные модели поверхности, гриды, импортируя цифровые модели рельефа форматов USGS DEMS, файлы DTED, исходные ASCII файлы, или файлы других поддерживаемых форматов растровых изображений. По этим поверхностям 3D Аnalyst может рассчитывать и показывать высоты точек, профили, изолинии, рельеф с отмывкой, линии наибольших уклонов, и многое другое.

Эта новая информация, полученная с помощью функций анализа поверхности, может использоваться сама по себе или вместе с новыми пространственными данными и функциями являться источником данных для проведения продвинутого моделирования в ГИС системах.

Помимо средств создания и анализа поверхностей, модуль 3D Аnalyst предоставляет мощный инструментарий для создания и визуализации трехмерных перспективных изображений. Перспективные изображения более информативны, их легче воспринимать и интерпретировать. При показе географических объектов в 3D пространстве можно не только передвигать (панорамировать) изображение и изменять его масштаб, как это проводится в Виде ArcView, но также в интерактивном режиме изменять наклон и вращать данные, чтобы изменить перспективу рассмотрения изображаемой поверхности или объектов.

5. Дизайн базы данных ГИС

5.1. Основы проектирования дизайна базы данных ГИС

Эффективность ГИС определяется хорошим построением баз данных. Разработка дизайна ГИС аналогична любой другой разработке дизайна, она начинается с понимания целей и развивается через повышение уровней детализации по мере сбора информации и перехода к реализации. Хороший дизайн ГИС приводит к построению качественной, функционально и оперативно эффективной базы данных, которая: соответствует требованиям и условиям предприятия; содержит все необходимые данные, но без дублирования; обеспечивает организацию данных многим пользователям; включает различные формы представления данных; правильно представляет, кодирует и организует географические объекты [10].

В руководствах по проектированию баз данных ГИС обычно выделяют три основных этапа. На первом этапе выполняется концептуальное моделирование базы данных ГИС, т.е. определение необходимых данных в соответствии с целями и задачами предприятия, организации. На втором этапе составляется логическая модель будущей ГИС. Логическое моделирование устанавливает соответствие между требованиями к данным и набором географических данных. На третьем этапе физического моделирования выполняется реализация дизайна и отладка для увеличения скорости работы системы.

Многолетний опыт проектирования ГИС указывает на необходимость учета правил дизайна ГИС, в которые входит привлечение пользователей к разработке дизайна ГИС; пошаговая разработка дизайна ГИС, т.е. нет необходимости создавать полностью детализированный дизайн для всей системы в рамках одного проекта; командный способ работы, т.к. требуется широкий спектр информации, навыков и принятия решений; тщательная документация своих действий.

Согласно рекомендациям института ESRI Inc. [10] основными шагами проектирования дизайна ГИС являются: моделирование знаний пользователя; описание примитивов и их взаимоотношений; выбор представления примитивов; сопоставление с моделью данных ГИС; организация в географические наборы данных.

При этапе моделирования взгляда пользователя выполняется последовательный цикл работ по определению функций, нужных для выполнения целей и задач предприятия; определение данных, необходимых для поддержки функций; организация данных в логические наборы объектов; реализация начального плана реализации.

Для логического осмысления функций предприятия, организации составляется соответствующая блок-схема, рис.30.

Рис.30.Блок-схема основных функций отдела землепользования

Как, например, показано на рис.30 для отдела землепользования отобраны такие функции, как планирование землепользования, развитие землепользования в транспортной инфраструктуре, мониторинг землевладельцев и др. Далее с использованием блок-схемы выполняется отбор функций, которым требуются географические данные.

Следующим шагом является составление табличной матрицы перекрестных ссылок географических данных и функций (функции вдоль оси Х, географические данные по оси У) [10]. На этом же этапе выполняется графическое переставление функций и данных в матрице до тех пор, пока данные с аналогичными характеристиками не окажутся рядом, и функции, работающие с одними данными, также не окажутся рядом. Используя буквенные индексы, разработчик в клетках табличной матрицы ставит литеру «С», если функция создает данные и литеру «И», если функция использует готовые географические данные, табл.4.

Таблица 4

Парциальная матрица функций/данных

На следующем этапе разработчиком выполняется составление словаря географических данных (примитивов), в котором описывается каждый отдельный географический объект и его связи с другими географическими объектами с указанием его названия, определения, присвоением уникального идентификатора, описанием атрибутов, источников информации и т.д. [59].

Следующим шагом является выполнение классификации примитивов по типу их представления в ГИС и составление соответствующего списка. Например, примитивы с геометрическим представлением, примитивы в виде буквенно-числовой информации, примитивы в виде фотографий или рисунков. На основании списка примитивов выполняется объединение примитивов по тематическому признаку для объединения в одно покрытие ARC/INFO.

В заключение необходимо отметить, что из средств, затрачиваемых организацией на построение ГИС, до 80% используется на построение и поддержку географической базы данных. Следовательно, важен хороший структурированный, продуманный подход к задаче, выбор дизайна и реализации базы данных.

5.2. Пилотный проект ГИС

Учитывая большие материальные, технические, эксплуатационные, финансовые затраты по созданию ГИС, в практике принято выполнение предварительных пилотных проектов ГИС. Пилотный проект ГИС- это уменьшенный вариант проектируемой ГИС, но который способен продемонстрировать заказчику все основные функции и возможности от создаваемой системы. На этом этапе в процессе совместного обсуждения между исполнителями и заказчиком преимуществ, которые ожидаются от введения ГИС на предприятие или организацию, обсуждаются возможные улучшения, добавления и изменения.

5.3. Общие требования к документированию ГИС

Документирование ГИС должно включать создание следующих видов технической документации: документация разработки ГИС; документация продукции ГИС; документация управления проектом создания и эксплуатации ГИС [8].

Документация разработки ГИС должна описывать процесс разработки, определять требования, которым должна удовлетворять ГИС, определять проект ГИС, определять как контролируется ее разработка, как обеспечивается ее качество, как осуществляется ее поддержка и развитие. Типовыми документами разработки ГИС могут являться: исходный заказ (техническое задание) на разработку ГИС и анализ осуществимости проекта; спецификация требований к ГИС; спецификация функций ГИС; проектные спецификации, включая спецификации программного обеспечения и данных; планы разработки; планы создания (сборки) и тестирования; планы обеспечения качества, стандарты и графики; планы поддержки, развития и использования.

Документация продукции ГИС должна определять виды геоинформационной продукции, обеспечивать информацию, необходимую для производства, преобразования, обновления, определения качества и передачи продукции, создаваемой в процессе эксплуатации ГИС. Типовыми документами продукции ГИС могут являться: описание продукции, включая форму, вид, территориальный охват, показатели качества содержания, цифрового представления и проч.; спецификация внешних форматов представления и форматов передачи.

Документация управления ГИС-проектом должна создаваться на основе информации управления проектом, такой как: планы и графики каждой стадии процесса создания ГИС и отчеты об изменениях графиков; отчеты о согласованных изменениях первоначального проекта разработки; отчеты о решениях, связанных с разработкой; распределение обязанностей среди разработчиков; принятые стандарты и нормативные документы создания и эксплуатации ГИС и использования геоданных в предметно-проблемных областях, определенных заказчиком на разработку ГИС.

6. Опыт применения ГИС

6.1. Использование ГИС-технологий

Первые ГИС были созданы в Канаде и США в середине 60-х гг., а сейчас в промышленно развитых странах существуют тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, экологии, управлении ресурсами и охране природы, кадастре, науке и образовании и т. д. Они охватывают все пространственные уровни - глобальный, региональный, национальный, локальный, городской - и интегрируют разнообразную информацию о нашей планете: картографическую, данные дистанционного зондирования, статистику, кадастровые сведения, гидрометеорологические данные, материалы полевых экспедиционных наблюдений, результаты бурения и подводного зондирования и т.п.

ГИС используются для решения самого широкого круга задач, основные из которых можно сгруппировать следующим образом: поиск и рациональное использование природных ресурсов; планирование и управление размещением промышленности, транспорта, сельского хозяйства, энергетики и др.; мониторинг экологических ситуаций и опасных природных явлений, оценка воздействий на среду и их последствий, обеспечение экологической безопасности страны и регионов; контроль условий жизни населения, здравоохранение, социальное обслуживание и т.п.; обеспечение деятельности органов власти, политических партий, средств массовой информации; научные исследования и образование; создание тематических карт и атласов, обновлениекарт, оперативное картографирование.

Перспективным направлением является развитие мобильных географических служб, когда с использованием ГИС предоставление географических данных и их обработка выполняются по беспроводным сетям [37]. В этой новой сфере ГИС-приложений географические службы получают запросы от клиентов (пейджеров, телефонов, карманных персональных компьютеров и т.п.) на географические данные и результаты их обработки (например, создание карты, геокодирование (адресный поиск), загрузку данных по какому-то району местности). Операции запроса, анализа и картирования выполняются на сервере, а результаты отображаются у клиента. Результатом может быть карта, список геокодированных адресов, или файл данных.

Существующие ГИС различаются по пространственному охвату и назначению. Принято различать следующие территориальные уровни ГИС и соответствующие им масштабы: глобальные (1:1000000 - 1:100000000), национальные (1:1000000 - 1:10000000), региональные (1:100000 - 1:2500000), городские (1:1000 - 1:50000), локальные (заповедники, национальные парки и др.) (1:1000 - 1:100000).

В обозримом будущем перспективы развития картографии почти целиком связываются с геоинформационным картографированием. В этой связи существенно сократится необходимость готовить печатные тиражи карт. По запросу можно будет всегда получить на экране электронную карту изучаемой территории. Недалеко то время, когда компьютерные картографические изображения создадут полную иллюзию реальной местности [33].

6.2. Глобальные и международные проекты

В число известных крупных геоинформационных проектов входит комплексный электронный атлас «Наша Земля». Первая презентационная версия электронного атласа «Наша Земля» состоялась в СП "Дата+" 5 января 1996 г. (Россия). Идея его создания принадлежит двум известным ученым: академику РАЕН А.А.Лютому – заведующему лабораторией картографии Института географии РАН и Дж.Данджермонду - президенту ESRI Inc. Атлас был задуман как континентально-тематический, в состав которого входят следующие группы карт: 1.Социальные карты (Политические границы. Плотность населения. Крупные города.). 2.Экономические карты (Полезные ископаемые. Добывающая промышленность. Обрабатывающая промышленность. Транспорт. Производство электроэнергии). 3.Карты ресурсов (Почвы. Растительность. Использование земель. Сельское хозяйство. Антропогенные ландшафты. Ареалы животных. Охраняемые территории). 4.Геологические карты (Геологическая структура. Геоморфологическая структура. Четвертичные отложения. Землетрясения. Вулканы. Ударные кратеры. Высочайшие вершины мира). 5. Гидрографические карты (Гидрографическая сеть. Полный речной сток. Крупные водохранилища. Подземный сток. Снежный покров. Ледники). 6.Климатические карты (Солнечная радиация. Осадки. Температура воздуха. Число дней со снегом. Безморозный период. Вечная мерзлота).

В итоге атлас содержит 262 карты, сгруппированные в 6 разделов и 44 темы на каждый из 5 континентов (Сев. и Южную Америку, Евразию, Африку, Австралию). Многие из бумажных карт были созданы специально для этого атласа и поэтому уникальны. Кары были подготовлены в масштабах 1:20000000-1:25000000 для всех континентов, а для Европы - в масштабе 1:10000000. В качестве основы выбрана американская электронная базовая карта ArcWORLD, оцифрованная в ESRI с карт масштаба 1:3000000 и генерализованная до масштаба 1:25000000. Атлас проиллюстрирован 119 космическими снимками и слайдами, имеющими координатную привязку и краткие описания [51].

Известным межнациональным ГИС-проектом является ГИС «Балтийского университета» (BUGIS) [52]. Проект предусматривает создание геоинформационной системы и базы данных на водосборный бассейн Балтийского моря. Проект основан на использовании карт масштаба 1:500000 и физико-географической и социально-экономической информации по странам балтийского региона.

В настоящее время материалы проекта по балтийскому региону представлены в Internet на сайте http: //wvwv.grida.no/boing. Этот сайт разработан информационным центром природоохранной программы Организации Объединенных Наций, как часть проекта Службы онлайновой интерактивной географической и природоохранной информационной программы (BOING), спонсируемого Европейским Сообществом. На сайте представлена разнообразная информация о странах региона, экологических организациях, проводимых ими мероприятиях в области охраны природы. По этим же материалам дополнительно создан web-сайт атласа Балтики.

С помощью стандартного Web браузера теперь можно просматривать и создавать карты природной среды Балтийского региона. Web сайт атласа Балтики работает под управлением картографического серверного приложения ArclMS. Он позволяет выбрать тематические данные: например, землепользование, политические границы, водосборы или плотность населения, отобразить их вместе с другими данными и создать карты на нужную территорию в пределах региона. Представленные данные сфокусированы на факторах, воздействующих на природу региона. Большое внимание уделено экологическим и экономическим аспектам евтрофикации, которая пагубно влияет на биоразнообразие, сокращает рыбные ресурсы, снижает рекреационный потенциал прибрежных областей Балтийского моря.

6.3. Национальные программы

Примером использования ГИС для пространственного анализа медико-биологических данных в крупном эпидемиологическом исследовании является работа по созданию йодной карты Беларуси [19]. Методами интерполяции поверхностей в ArcView Spatial Analyst были созданы гриды, представляющие модели непрерывного пространственного распределения на территории Беларуси таких показателей, как йодная обеспеченность и развитие зоба.

Использование ГИС-технологий в Национальной системе мониторинга окружающей среды Республики Беларусь позволяет интегрировать и анализировать информацию о состоянии компонентов природной среды со стационарных пунктов наблюдений [20].

На примере составления комплекса электронных карт хозяйств «Колхоз им.Ленина» Червенского района Минской области, «Судково» Хойникского района Гомельской области с использованием ГИС решаются вопросы оперативной оценки плодородия почв, проверки моделей по прогнозированию и планированию выноса радиоактивных материалов продукцией растениеводства [21].

Отраслевая ГИС "Лесные ресурсы" создаётся для лесхозов и лесничеств на основе белорусского ГИС-продукта - ГИС FORMAP, а на республиканском уровне (Минлесхоз, ГЛПО "Белгослес") - в системах ArcView GIS и ARC/INFO. В настоящее время из 87 лесхозов Минлесхоза республики Беларусь ГИС FORMAP внедрена на 45 предприятиях. Данная система включает картографическую базу данных (электронные цифровые лесоустроительные планшеты М 1:10000) в формате DXF и атрибутивную базу данных в формате DBF. Основное применение ГИС FORMAP при непрерывном лесоустройстве - внесение текущих изменений в картографическую и атрибутивную базы данных, актуализация лесного фонда, получение достоверной и оперативной информации о лесных ресурсах [24].

7. Перспективы развития ГИС

7.1. SDE-технологии в ГИС

При переходе крупных подразделений или всей организации к работе с ГИС целесообразно использовать SDE-технологии. Программное обеспечение Spatial Database Engine (SDE) позволяет создать современную многопользовательскую корпоративную систему. SDE, как мощный сервер баз данных, обеспечивает возможности одновременного обращения и быстрого получения ответов на пространственные запросы многих клиентов [25].

С помощью SDE можно управлять большими объемами данных, распространяемые через различные платформы и СУБД. SDE-технология предоставляет разнообразные возможности оперирования географическими данными, проведения их многостороннего пространственного анализа, рассылки данных и результатов анализа по сети, введения функций запроса и анализа в любые приложения. Работать с базой одновременно могут много (сотни и даже тысячи) клиентов-пользователей, в том числе и не пользователи ГИС, часто не имеющие навыка работы с геоданными.

SDE - это не ГИС в традиционном понимании и не обычная картографическая система. По сути - это инструмент доступа к географической информации на программном уровне, предоставляющий пользователям набор средств оперирования геоданными [10].

К функциональным возможностям SDE относятся:

§ Управление миллионами пространственных объектов хранящихся в базах данных по земельным участкам, дорогам, инженерным сетям и т. д.

§ Очень быстрый доступ к данным и проведение выборок. Благодаря кооперированию процессов в клиент/серверной архитектуре, SDE работает быстрее всех других аналогичных технологий, позволяя при пространственных запросах проводить поиск требуемых объектов за доли секунды. Очень незначительное снижение производительности происходит лишь при одновременной работе нескольких десятков или даже сотен клиентов.

§ Использование функций пространственного и геометрического анализа для изучения спроса на недвижимость, построения буферов вокруг охраняемых территорий, оценки риска вредного воздействия на окружающую среду и т. д.

§ Получение доступа к пространственным данным через локальные и глобальные сети. Используя протокол TCP/IP и XDR, SDE-технология обеспечивает быстрый доступ к данным через различного рода сети, включая системы UNIX, Windows 3.1, Windows NT и Windows 95.

§ Интегрирование своих приложений с ARC/INFO, ArcView GIS и MapObjects. Эти продукты ESRI могут быть установлены в качестве клиентов SDE.

§ Взаимодействие с другими информационными системами, работающими как с пространственными данными, так и не имеющими средств для работы с ними, но в которых требуется пространственный анализ.

7.2. Интеграция ГИС и глобальной сети ИНТЕРНЕТ.
WEB-картографирование

Развитие и совершенствование сетевых коммуникаций сопровождается процессами интеграции ГИС и глобальной сети Интернет. С помощью стандартного Web-браузера можно просматривать и создавать карты. Технологии web-картографирования позволяют в интерактивном режиме через Интернет выбирать с удаленных компьютеров тематические данные и их обрабатывать.

Наиболее распространенными программными обеспечениями для организации картографических серверов Интернет являются: MapObjects Internet Map Server , который является компонентой для публикации карт в Интранет/Интернет, MapGuide фирмы AutoDesk, GeoMedia Web Map - Intergraph, Spatial Net - ObjectFX и ArcView Internet Map Server (ArcIMS), который представляет собой готовое средство для публикации карт в Интранет/Интернет компании ESRI Inc. Например, программа MapObjects Internet Map Server обеспечивает технологические средства для доступа к базе данных ГИС через Интернет, разработки собственных приложений для создания карт по имеющимся собственным данным, поддержки пространственных запросов к Web серверу с любого места в сети [25].

Соответственно ArcView Internet Map Server предоставляет готовые средства для распространения картографических материалов через Интернет без необходимости дополнительного программирования и обеспечивает интеграцию географических данных из многих источников для их отображения и анализа на настольном компьютере. ArcIMS может обеспечить одновременный доступ к данным, расположенным в сети Web и к расположенным локально шейп-файлам, слоям Spatial Database Engine (SDE) и растровым изображениям [25]. Примером реализации интегрированной технологии web-gis является Web сайт атласа Балтики, который работает под управлением картографического серверного приложения ArclMS (http://maps.grida.no/Ьаltic).

В целом в настоящее время на базе данных программных продуктов в сети Internet уже созданы или создаются информационные серверы, позволяющие осуществлять Web-картографирование. Простейший сервер состоит как минимум из двух базовых функциональных блоков: пользовательского интерфейса (непосредственно - сервер) и геоинформационного «ядра» (условно ГИС-сервер).

Это дает основание в дальнейшем для простоты называть серверы, интегрирующие Web- и ГИС- технологии с целью организации сетевого взаимодействия с геопространственными данными в форме Web-картографирования Geb-серверами [44]. В свою очередь, геоинформационное ядро такого Geb-сервера может иметь как бы собственное "продолжение", например, в виде обширной базы картографических и атрибутивных данных, для поддержки и редактирования которых используется профессиональная ГИС.

Geb-сервером управляет специальная программа, которая, с одной стороны, по итогам взаимодействия с пользователем формирует CGI- скрипт (содержащий управляющие пapaметры для геоинформационного «ядра»), с другой, принимает результат работы этого «ядра» в виде, как правило, растрового изображения синтезированной карты и размещает его на HTML-границе. Таким образом, функциональные возможности подобных серверов во многом определяются тем, насколько широко и разнообразно могут быть представлены в формальном стандарте CGI запросы пользователя и насколько оперативно и адекватно эти запросы, «прочитанные» геоинформационным ядром, могут быть воплощены им в виде готового картографического изображения.

Одним из пионеров среди подобных серверов по праву считается National Atlas Information Service (NAIS) of Canada http:/ellesmere.corn.emr.ca/vvnaismap/naismap.html), прототип которого был готов еще весной 1994 года. На сервере NAISmap размещены тематические карты из электронного атласа Канады.

Сейчас в набор функциональных возможностей различных Geb-серверов входят, как правило:

• позиционирование запрашиваемой карты в рабочем окне HTML-страницы по географическим координатам центральной точки, номенклатурным разграфкам листов, собственным названиям картографируемых территорий, почтовому адресу обьекта;
• смещение карты относительно рабочей рамки HTML-страницы по румбам на заданный шаг;
• масштабирование карты;
• выбор картографических слоев и их цветовое/штриховое оформление;
• подключение косметических слоев с внемасштабными знаками и подписями;
• авторское редактирование косметического слоя и создание его пользовательского варианта с возможностями последующего просмотра иными клиентами;
• создание тематического слоя определенным картографическим способом изображения по выбранному показателю.

Новые возможности для организации Web-картографирования предоставляют специально разрабатываемые модули типа plug-in. Эти модули по сути дела добавляют стандартному Web-навигатору возможность читать документы, выполненные в векторных или растровых картографических форматах конкретных ГИС или более универсальных графических форматах. Так, подобный модуль, названный ActiveCGM, предлагается Intergraph Corp, в качестве обязательного plug-in компонента интерактивной работы со специально созданным программным продуктом GeoMedia Web Map. Практически ActiveCGM - это формат представления картографических данных, с помощью которого GeoMedia Web Мар передает их от сервера клиенту. По сравнению с подходом, когда сетевое взаимодействие с геоданными организовано исключительно посредством скрипта CGI и осуществляется стандартным Web-навигатором, использование модуля plug-in требует его физического присутствия на компьютере клиента и «подключения» к его Web-навигатору. Хотя подобные модули в Internet распространяются свободно и их размер по нынешним мировым меркам совсем невелик (до 2 – 3 Мб), это все же доставляет пользователям (особенно тем, для которых пока существуют определенные ограничения работы в Internet) ряд неудобств. По этим же причинам весьма ограничено число Geb-серверов, использующих сетевые приложения, реализованные на Java.

7.3. Экспертные системы и ГИС

В последние годы в технологию ГИС стали широко внедряться экспертные системы. Экспертную систему можно определить как систему искусственного интеллекта», использующую знания из сравнительно узкой предметной области для решения возникающих в ней задач, причем так, как это делал бы эксперт-человек. Компьютерные системы, которые могут лишь повторить логический вывод эксперта, принято относить к экспертным системам первого поколения. Экспертные системы, относящиеся ко второму поколению, называют партнерскими, или усилителями интеллектуальных способностей человека. Отличительная черта экспертных систем – это умение обучаться и развиваться, т.е. эволюционировать [49]. Экспертные системы в географии используются для управления базами данных, для принятия управленческих решений, в вопросах классификаций в географии, возможности экологически безопасного размещения производства и т.д.

Экспертные системы подразделяются на: интерпретирующие, т.е. позволяющие на основе наблюденных фактов делать описания и выводы; прогнозирующие, т.е. выводящие следствия из совокупности состояний исследуемых явлений, например, прогноз погоды, урожайность сельскохозяйственных культур и др.; диагностики, проектирования, планирования, обучения, ремонта и т.д.

Для экспертных систем необходимы три компоненты: факты, правила и управляющие структуры. Архитектура, основанная на правилах, содержит большое число таких элементов как: если (условие 1), то (действие 1); если (условие 2), то (действие 2); если (условие 3), то (действие 3) и т.д. Каждый их подобных элементов называется правилом. Вся структура экспертной системы состоит из 4-5 компонент: базы знаний, машины вывода, системы накопления метазнаний (для самообучения системы), системы объяснений и общения с пользователем.

Знания в базе знаний представлены семантическими сетями с произвольной структурой и регуляризованными сетями-фреймами. Фреймы выражают общие понятия, а слоты или ячейки дают их детализацию, что приводит к типичной иерархической структуре. Например, фреймовое представление знаний на примере оценки состояния природной среды в условиях загрязнения. Образовав фрейм «состояние природной среды» в качестве слотов выступают определения: «степень загрязненности атмосферы», «загрязнение поверхностных и подземных вод», «состояние геологической среды», «состояние растительного покрова» и т.д. Каждый слот кроме имени может иметь одно или несколько значений (качественных или количественных), например, «выбросы вредных веществ в атмосферу» характеризуются «изобутилен» «200», «600», «400», «600», где 1-е значение фоновое, 2-е значение максимальные концентрации, 3-е значение - реальные концентрации, 4-е значение - предельно допустимые концентрации.

Примером экспертной системы в географии может служить Litho 1.0, разработанная во ВНИИ космоаэрогеологических методов (Россия) для дешифрирования вещественного состава коренных горных пород [50].

Экспертная система (ЭС) Litho 1.0 способна поддерживать базу данных в виде классифицированного набора аэро- и космических снимков, их описаний и схем дешифрирования, а также базу знаний в форме правил анализа материалов дистанционного зондирования Земли и условий их применения. Экспертная система дает возможность аккумулировать имеющийся опыт экспертов и позволяет геологу-интерпретатору использовать накопленные в отрасли знания в повседневной практической работе. Составными частями ЭС являются: пользовательский интерфейс, база данных (БД), база знаний и набор инструментальных средств.