CC BY
441
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive15/15-01/ Дата публикации: 1.03.2015
№ 1 (13). С. 24-29. С А Купж
УДК 004.92: 004.94 • Г* • 1 х удж
Геомониторинг как процесс познания
Дается анализ геомониторинга как познавательной технологии. Даются понятия мониторинга: в узком смысле - включающего функцию постоянного наблюдения за каким-либо объектом, процессом, явлением, в широком смысле - включающего функцию не только наблюдения, но и изучения, анализа и прогноза какого-либо объекта, процесса, явления.
Показано, что геомониторинг является обобщением геотехнического мониторинга и геоинформационного мониторинга. Статья показывает, что как частная технология геомониторинг позволяет решать прикладные задачи. Как глобальная технология геомониторинг позволяет выявлять общие закономерности окружающего мира. Как метод познания геомониторинг позволяет поводить комплексные исследования и на основе обобщения строить абстрактные модели, в свою очередь, на основе которых осуществлять междисциплинарный перенос знаний.
Выделено понятие «геотехнический геоинформационный мониторинг» как разновидность геоинформационного мониторинга в инженерных изысканиях для решения задач инженерных изысканий с использованием методов геоинформатики.
Ключевые слова: информация, пространственная информация, философия информации, геомониторинг, когнитивность
Perspectives of Science & Education. 2015. 1 (13)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive15/15-01/ Accepted: 13 January 2015 No. 1 (13). pp. 24-29.
S. A. Ku dzh
Geomonitoring as a process of knowledge
The article analyzes geomonitoring as cognitive technology. Article shows that geomonitoring is a generalization of geotechnical monitoring and geoinformation monitoring.
Given the concepts of monitoring: in the narrow sense - including continuous monitoring of any object, process, phenomenon, in the broadest sense - including not only observation, study, analysis and forecast of any object, process or phenomenon.
Article shows that as a private technology geomonitoring allows to solve applied problems. As a global technology geomonitoring allows to reveal general patterns of the world. As a method of knowledge geomonitoring allows povodit comprehensive studies on the basis of generalization to build abstract models, in turn, are the basis for interdisciplinary knowledge transfer.
Selected the concept of "geotechnical geoinformation monitoring" as a kind of geoinformation monitoring in engineering surveys for solving problems of engineering research using methods of Geoinformatics.
Keywords: information, spatial information, the philosophy of information geomonitoring, cognitive
Введение
последнее время в теории научных исследований в области искусственного интеллекта и качественного анализа информации все чаще появляется термин »когнитивный» (от англ. cognitive). В области ^программирования и информатике«cogшtive icience» интерпретируются как [1] «наука, изучающая и моделирующая принципы организации и работы естественных и искусственных интеллектуальных систем». В то же время латинский Корень cognito («со» — вместе и «gnoscere» — знаю) обозначает познание некоторой системы
[2] или образа системы. Поэтому когнитологию можно интерпретировать как науку о познании
[3].
Согласно определению Кембриджского словаря, когнитивная наука опирается на междисциплинарное изучение овладением и применением знаний. Она состоит из следующих дисциплин: искусственный интеллект, психология, лингвистика, антропология, нейронаука и образование. Когнитивная наука берет свое начало из компьютерного моделирования процессов мышления человека, достижений психологии и лингвистики. Следует отметить работу
[4], которая посвящена разработке и применению перспективных когнитивно-семантических методов и алгоритмов в мультимедийных интенсифицированных, портальных системах, используемых в образовательных технологиях. В работе впервые на основе семиотики объединены смысловые оценки сетевого отклика, т. е. его семантику, с оценкой самого акта познания в одном понятии — когнитивная семантика, как раздела семантики, изучающего влияние формы представления знаний на степень восприятия этого материала пользователем при сохранении его смыслового содержания (семантики). Поэтому еще одной стороной когнитологии является изучение процессов познания. Рассмотрение любой технологии с когнитологческих позиций, помогает раскрывать ее познавательное значение и возможности. Именно с этих позиций рассматривается геомониторинг в данной статье.
Терминологические аспекты
Определим геомониторинг как обобщение геотехнического [5, 6] и геоинформационного мониторинга [7, 8]. В географии геосистема (geosystem) определяется как фундаментальная структурная единица географического ландшафта, объединяющая геоморфологические, климатические и гидрологические элементы и экосистемы на определенном участке земной ¡поверхности [9]. Как антропогенная система геотехническая система (geothechnical system) определяется как совокупность природных объ-Шктов и технических сооружений, функционирование которых зависит друг от друга [9].
В геоинформатике геотехническая система Ьпрез|ля1|:|яй^|лй£йчйй [10]. Но понятие гео-
е'йстеМЫ'ТрактуеТеЯтаир^. Оно связймЬ нетШь-ко с рельефом как элементом ландшафта, а С частью земной поверхности, включающей кроме ландшафта подземные и надземные объекты и их характеристики. Например, оползневая геосистема не имеет четких внутренних, подземных границ. Но в зависимости от климатических и геодинамических условий эта система может проявить себя в существенно разных формах и процессах. Кроме того, в геоинформатике геосистема включает и антропогенные факторы, что обуславливает их выявление и учет. Еще одной особенностью геоинформатики является применение ее за границами Земли [11]. Примером может служить космическая геодезия, которая является переносом методов физики, динамики и геодезии в область исследования космического пространства.
Поэтому геомониторинг как обобщение видов мониторинга представляет интерес как инструмент познания мира, включая области космического пространства [12]. Геотехнический и геоинформационный мониторинг
Двойственность трактовки имеет место с геотехническим мониторингом. В инженерных изысканиях основной целью геотехнического мониторинга является выявление и предотвращение необратимых процессов в грунтовых основаниях, а также деформаций зданий и сооружений. При разработке наблюдательной сети геотехнического мониторинга принимаются во внимание особенности сооружений. Благодаря такому подходу местоположение и количество элементов наблюдательной сети для каждого конкретного объекта можно разработать индивидуально. Такая трактовка сводит геотехнический мониторинг к частному технологическому мониторингу объектов, в первую очередь к мониторингу зданий и сооружений, и во вторую к мониторингу среды или к мониторингу геосистемы.
В геоинформатике геотехнический мониторинг — это, в первую очередь, мониторинг среды или окружения [13] геотехнической системы, включающей здания и сооружения. Исходя из этого, можно приять, что геоинформационный мониторинг является более общим понятием по отношению к геотехническому мониторингу в инженерных изысканиях. Методы геоинформатики включают больше разнообразных средств измерения и анализа по сравнению с традиционным «технологическим» геотехническим мониторингом. Поэтому можно считать развитием понятия «геотехнический мониторинг» понятие «геоинформационный геотехнический мониторинг»
Первоначально термин мониторинг применялся для обозначения системы повторных Целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и времени.
Термин «МонитОрииРР? (от^аЯИ.'мопког — ■НИщий, слежение) появился незадолго перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (5-16 июня 1972 г.). На первом межправительственном совещании по Мониторингу (Кения, 1974 г.), созванном Советом Программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП), были определены основные цели глобальной системы мониторинга окружающей среды [14].
Существует несколько определений термина «мониторинг. Но всех их связывает общее зрачение — «наблюдение за кем-либо или чем-либо». Словарь русского языка [15] дает следующие толкования мониторинга:
1. Постоянное наблюдение за каким-либо процессом с целью выявления его соответствия желаемому результату или первоначальным предположениям.
2. Наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды в связи с хозяйственной деятельностью.
Таким образом, (А) мониторинг в узком смысле включает функцию постоянного наблюдения за каким-либо объектом, процессом, явлением с целью выявления его состояния и тенденций изменения этого состояния, с целью выявления соответствия модели или исходному положению. Этому понятию соответствует геотехнический мониторинг в инженерных изысканиях.
(Б) Мониторинг в широком смысле включает функции: наблюдения, анализа и прогноза. Он направлен на изучение (а не только на наблюдение) за каким-либо объектом, процессом, явлением с целью выявления его состояния и тенденций изменения этого состояния, с целью выявления причин изменения состояния и прогноза состояния в будущем. Этому понятию соответствует геотехнический контроль в инженерных изысканиях.
Геотехнический контроль в процессе строительства осуществляется по заявкам заказчиков на всех этапах производства земляных работ. По результатам геотехнического контроля устанавливается соответствие (или не соответствие) фактических инженерно-геологических условий принятым в проекте, в части состава, состояния и свойств грунтов вскрытых строительными выработками. Это более широкое понятие, чем геотехнический «технологический» мониторинг.
В инженерных изысканиях применяют также геодезический мониторинг. этот мониторинг входит также в мониторинг геологической среды, который проводится Особым конструкторским бюро ОИФЗ РАН с 1989 года. Он включает: геодезический мониторинг движения земной шоры; сейсмический мониторинг; мониторинг оползневых склонов. Система геодезического мониторинга состоит из 250 постоянных пунктов и также включает специализированную сеть по
геодинамическим наблюдениям современных движений земной коры и деформаций геологической среды. Таким образом, можно говорить о геомониторинге как общем мониторинге процессов и явлений на земной поверхности.
Геоинформационный мониторинг возник исторически позже других видов мониторинга. Это обусловлено тем, что геоинформатика (гео-матика) как наука стала формироваться с 90-х годов прошлого столетия.
Геоинформатика дает новое развитие теории мониторинга. Оно обусловлено двумя причинами. Первая заключается в том, что геоинформатика основана на интеграции данных. получаемых из разных источников, и систем обработки данных. Это дает возможность проводить комплексную обработку разных данных и приводит к понятию комплексного мониторинга
Вторая причина заключается в том, что методы геоинформатики дают возможность расширить поле наблюдения и включить в него не только объект мониторинга, но среду, в которой этот объект находится. В мониторинг попадает не только объект, но и его микросреда и среда [16]. Это дает больший объем для анализа и большую полноту результата анализа.
Это дает основание, наряду с определениями (А), (Б), дать еще одно понятие мониторинга (Г).
(Г). Мониторинг в широком смысле включает функции: наблюдения, анализа и прогноза не только объекта наблюдения, но и его микросреды и среды [12]. Он направлен на изучение системы объектов и взаимодействующей с ними среды, процессом, явлением с целью выявления их состояний и тенденций изменения этих состояния, с целью анализа, прогноза и выработки, если необходимо, управляющего решения. Этому понятию соответствует геомониторинг и геоинформационный мониторинг.
Системность исследования геомониторинга
Со времени возникновения науки системные представления о мире становятся одними из основных. Решение задач мониторинга геосистем и развития геомониторинга требует использования системного подхода, обеспечивающего:
— учет структуры, состава, динамики и эволюции природной, хозяйственной, демографической составляющих окружающей среды;
— анализ временных (исторических) характеристик изучаемых объектов, процессов и явлений в системе «природа — человек — производство»;
— выявление и исследование причинно-следственных отношений в геосистеме и ее отдельных блоках.
Геомониторинг обладает максимальным количеством средств наблюдения. Применение этих средств для реализации целей и задач геотехнического мониторинга приводит к понятию
«геотехнический геоинформационный мониторинг» как разновидности геоинформационного мониторинга в инженерных изысканиях для решения задач инженерных изысканий с исполь-Цованием методов геоинформатики (геоматики).
Геоинформационный мониторинг дает уникальную возможность предоставления результатов мониторинга в форме картографических и цифровых моделях. Особенность геомониторинга является возможность нахождения пространственных отношений [17], что другими технологиями невозможно.
Геоинформационное обеспечение мониторинга интегрирует всю информацию, относящуюся к конкретным геообъектам, геосистемам, территориям и сооружениям. Данный вид информации лежит в основе подготовки практически всего спектра управляющих решений, связанных с развитием геосистем. Такая интеграция обусловлена применением специального механизма в геоинформатике, который называется геореференция.
Геотехнический геоинформационный мониторинг основан на реализации технологий мониторинга как через геоинформационные системы, так и независимо через геоинформационные технологии. Для этой цели необходима интеграция данных и их пространственная локализация.
Таким образом, «геотехнический геоинформационный мониторинг» как разновидности геоинформационного мониторинга является развитием мониторинга и позволяет решать по-новому задачи в инженерных изысканиях.
Как метод познания геомониторинг черпает информацию в информационном поле [18] и решает задачи не только технического контроля и наблюдения, но создания картины окружающего мира [19].
В частном геомониторинг решает общетехни-четкие задачи. Но в глобальном [20] он непосредственно решает или помогает решать общенаучные и общелогические задачи: измерение, анализ, синтез, абстрагирование, моделирование, индукция, дедукция и аналогия
В философии именно эти задачи выделяют основные методы познания мира. Применительно к геомониторингу они трактуются следующим образом. Анализ — это разложение результатов наблюдения на составляющие части. Синтез — это соединение нескольких результатов наблюдения в новое целое. Абстрагирование — это обобщение результатов наблюдения от частных признаков. Моделирование — это воспроизведение результатов наблюдения, в виде модели. Индукция — это умозаключение от частных наблюдений к общему знанию.
Дедукция — это умозаключение от обобщения результатов наблюдения к частному знанию. Аналогия — это умозаключение от частного знания к частному.
Геомониторинг, как технология познания, относится к эмпирическим методам научного познания, но включает достаточно много теоретических методов. Следует остановиться на системности геомониторинга. Идея системности под различными названиями — системный подход, системная идеология, системное движение — является ведущей парадигмой современного научного исследования.
Научное исследование системно по определению. Однако уже со времени возникновения мониторинга системные представления о мире становятся в нем все более. Развитие геомониторинга представляет собой осмысление все более сложных системных организаций окружающего реального мира в комплексе тех теоретических возможностей которые предоставляет геоинформатика.
Геоинформатика как наука основана на интеграции наук. Поэтому методы геомониторинга основаны на интеграции разных научных методов и позволяют с легкостью осуществлять междисциплинарный перенос знаний. Поэтому современный геомониторинг позволяет не только выделить исследуемый объект в целях изучения существенных для решаемой задачи аспектов, но и понять познанный объект как часть системы окружающего мира. современный геомониторинг позволяет сформировать системное представление изучаемого объекта.
Заключение
Геомониторинг имеет много аспектов приложения. Как частная технология он позволяет решать отдельные прикладные задачи. Как глобальная технология он позволяет выявлять общие закономерности окружающего мира. Как метод познания геомониторинг позволяет поводить комплексные исследования и на основе обобщения строить абстрактные модели, в свою очередь, на основе которых осуществлять междисциплинарный перенос знаний.
Геомониторинг является в первую очередь эмпирическим инструментом и появление новых фактов и закономерностей может выходить за рамки существующих теоретических концепций. Однако в современном развитии науки, выход за пределы существующей теоретической концепции означает и формирование нового уровня системности. Концептуальный анализ логики развития научного знания показывает, что реальность более сложна и многоаспектна, чем ее отражение в структуре теоретического знания.
Геомониторинг воспроизводит не объективную реальность саму по себе, а лишь те связи и отношения, которые позволяют познать имеющиеся в нем логические, математические и экспериментальные средства. Вот поэтому геомониторинг можно рассматривать инструмент наблюдений, но и как методику построения концептуальных схем. Позволяющих вырабатывать аргументы и формирШатьйШ&тчМйЬ
ЛИТЕРАТУРА
1. «¡Борковский А.Б. Англо-русский словарь по программированию и информатике (с толкованиями). М.: РуСЦ
яз., 1987. 335 с.
2. Григорьев Э.А. Когнитивная роль интуитивных гипотез и визуального образа моделируемой реальности CASC'2001. С. 5-16.
3. Земан И. Познание и информация. М.: Прогресс, 1966. 254 с.
4. Болбаков Р.Г. Развитие и применение когнитивно-семантических методов и алгоритмов в мультимедийных образовательных портальных системах: дисс. ... канд. тех. наук. М.: МИРЭА, 2013. 184 с.
5. Dunnicliff J. Geotechnical instrumentation for monitoring field performance. John Wiley & Sons, 1993.
6. Березняков А.И. и др. Геотехнический мониторинг-основа обеспечения надежности и безопасности эксплуатации нефтегазопромысловых объектов в криолитозоне // Наука и техника в газовой промышленности. 2006. №. 3. С. 10-17.
7. Цветков В.Я., Решетнева Т.Г., Булгакова Т.В., Т.Г. Мазина А.С. Основы геоинформационного мониторинга // Вестник Амурского государственного университета (серия: Естественные и экономические науки). 2003. № 21. С. 75-78.
8. Tsvetkov V.Ya. Global Monitoring // European Researcher, 2012, Vol.(33), № 11-1, p.1843- 1851.
9. URL://geo.tsu.ru/faculty/structure/chair/dynamic/books/Slovar_GET/Ggek.php.
10. Цветков В.Я. Изучение геотехнических систем методами геоинформатики // Науки о земле. 2012. № 3. С.17-19.
11. I.V. Barmin, V.P. Kulagin, V.P. Savinykh, V.Ya. Tsvetkov. Near_Earth Space as an Object of Global Monitoring // Solar System Research, 2014, Vol. 48, No. 7, pp. 531-535.
12. Бармин И.В., Лящук Б.А., Савиных В.П., Цветков В.Я. Принципы глобального космического мониторинга // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2013. № 4. С. 30-36.
13. Цветков В.Я. Геоинформационный геотехнический мониторинг // Науки о Земле. 2012. № 4. С. 54-58.
14. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.
15. Ефремова Т. Ф. Современный словарь русского языка три в одном: орфографический, словообразовательный!! морфемный: около 20 000 слов, около 1200 словообразовательных единиц. М.: ACT, 2010. 699 с.
16. Ожерельева Т.А. Об отношении понятий информационное пространство, информационное поле, информационная среда и семантическое окружение // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10. С. 21-24.
17. Цветков В.Я. Пространственные отношения в геоинформатике // Науки о Земле. 2012. № 1. С. 59-61.
18. Tsvetkov V.Ya. Information field. Life Science Journal. 2014. 11(5). рр. 551-554.
19. Кудж С.А. О философии информации // Перспективы науки и образования. 2013. № 6. С. 9-13.
20. Майоров А.А., Соловьёв И.В., Цветков В.Я., Дубов С.С., Шкуров Ф.Ф. Мониторинг инфраструктуры пространственных данных. М.: Изд-во МИИГАиК, 2012. 198 с.
21. Вагин В.Н., Фомина М.В. Аргументация в индуктивном формировании понятий // Образовательные ресурсы и технологии. 2014. № 2. С. 34-39.
REFERENCES
1. Borkovskii A.B. Anglo-russkii slovar'poprogrammirovaniiu i informatike (s tolkovaniiami) [English-Russian dictionary on programming and computer science (with interpretations)]. Moscow, Rus. iaz. Publ., 1987. 335 p.
2. Grigor'ev E.A. Kognitivnaia rol' intuitivnykh gipotez i vizual'nogo obraza modeliruemoi real'nost [Cognitive role of intuitive hypotheses and visual image of the simulated reality]. CASC'2001, pp. 5-16 (in Russian).
3. Zeman I. Poznanie i informatsiia [Knowledge and information]. Moscow, Progress Publ., 1966. 254 p.
4. Bolbakov R.G. Razvitie i primenenie kognitivno-semanticheskikh metodov i algoritmov v mul'timediinykh obrazovatel'nykhportal'nykh sistemakh: diss.... kand. tekh. nauk [Development and application of cognitive-semantic methods and algorithms in multimedia educational portal systems: Diss. ... PhD in Tech. Sciences]. Moscow, MIREA, 2013. 184 p.
5. Dunnicliff J. Geotechnical instrumentation for monitoring field performance. John Wiley & Sons, 1993.
6. Berezniakov A.I. i dr. Geotechnical monitoring is the basis for reliable and safe operation of oil and gas objects in permafrost. Nauka i tekhnika v gazovoi promyshlennosti - Science and technology in the natural gas industry, 2006, no. 3, pp. 10-17 (in Russian).
7. Tsvetkov V.Ia., Reshetneva T.G., Bulgakova T.V., T.G. Mazina A.S. Basis of geoinformation monitoring. Vestnik Amurskogo gosudarstvennogo universiteta (seriia: Estestvennye i ekonomicheskie nauki) - Bulletin of the Amur statm University (series: Natural and economic science), 2003, no. 21, pp. 75-78 (in Russian).
8. Tsvetkov V.Ya. Global Monitoring. European Researcher, 2012, Vol.(33), no. 11-1, pp.1843-1851.
9. Geological-geographical faculty of the National Research Tomsk State University. Available at: http://geo.tsu.ru/ faculty/structure/chair/dynamic/books/Slovar_GET/Ggek.php (accessed 10 February 2015).
10. Tsvetkov V.Ia. Study of geotechnical systems methods of Geoinformatics. Nauki o zemle - Earth Science, 2012, no. 3, pp.17-19 (in Russian).
11. I.V. Barmin, V.P. Kulagin, V.P. Savinykh, V.Ya. Tsvetkov. Near_Earth Space as an Object of Global Monitoring. Solar System Research, 2014, Vol. 48, no. 7, pp. 531-535.
12. Barmin I.V., Liashchuk B.A., Savinykh V.P., Tsvetkov V.Ia. Principles of the global space monitoring. Polet - Flight, 2013, no. 4, pp. 30-36 (in Russian).
13. Tsvetkov V.Ia. Geoinformation geotechnical monitoring. Nauki o Zemle - Earth Science, 2012, no. 4, pp. 54-58 (in Russian).
14. Izrael' Iu.A. Ekologiia i kontrolsostoianiiaprirodnoi sredy [Ecology and control of natural environment]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1984. 560 p.
15. Efremova T. F. Sovremennyi slovar' russkogo iazyka tri v odnom: orfograficheskii, slovoobrazovatel'nyi, morfemnyi: okolo 20 000 slov, okolo 1200 slovoobrazovatel'nykh edinits [Modern dictionary of the Russian language three in one: spelling, word formation, morphemic: about 20 000 words, about 1200 word-formation units]. Moscow, ACT Publ.,
112010. 699 p.
16. rOPMPTA On the concepts örinformation space.'the information field, informatioffenvironment and semantic
environment. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii - International journal of applied and fundamental research, 2014, no. 10, pp. 21-24 (in Russian).
17. Tsvetkov V.Ia. Spatial relationships in Geoinformatics. Nauki o Zemle - Earth Science, 2012, no. 1, pp. 59-61 (in Russian).
18. Tsvetkov V.Ya. Information field. Life Science Journal, 2014, 11(5), pp. 551-554.
19. Kudzh S.A. About the philosophy of information. Perspektivy nauki i obrazovaniia - Perspectives of science and education, 2013, no. 6, pp. 9-13 (in Russian).
20. Maiorov A.A., Solov'ev I.V., Tsvetkov V.Ia., Dubov S.S., Shkurov F.F. Monitoring infrastruktury prostranstvennykh dannykh [Monitoring spatial data infrastructure]. Moscow, MIIGAiK Publ., 2012. 198 p.
21. Vagin V.N., Fomina M.V. Reasoning the process of concept formation. Obrazovatel'nye resursy i tekhnologii -Educational resources and technologies, 2014, no. 2, pp. 34-39 (in Russian).
Информация об авторе
Кудж Станислав Алексеевич
(Россия, Москва) Профессор, доктор технических наук, ректор. Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики E-mail: [email protected]
Information about the author
Kudzh Stanislav Alekseevich
(Russia, Moscow) Professor, Doctor of Technical Sciences. Rector. Moscow State Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation E-mail: [email protected]
