CC BY
27
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive16/16-06/ Дата публикации: 1.01.2017 № 6 (24). С. 96-100. УДК 001
А. О.Куприянов
Информационная модель геореференции
Статья описывает геореференцию как информационную модель. Существующие работы в этой области описывали геореференцию как метод пространственного поиска и лингвистический аспект этого понятия. Геореференция является выражением пространственных отношений и средством получения знаний. Геореференция имеет несколько разновидностей, которые необходимо по-разному использовать. Геореференция, как информационная модель, сочетает в себе процессуальную и описательную компоненты
Ключевые слова: знание, философия информации, пространственная информация, пространственные отношения, информационные единицы, информационное моделирование, информационное конструирование, номены
Perspectives of Science & Education. 2016. 6 (24)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive16/16-06/ Accepted: 1 December 2016 Published: 1 January 2017 No. 6 (24). pp.96-100.
A. O. KUPRIYANOV
Georeference information model
This article describes the georeference as the information model. Work in this area described as the method of the reference of geo spatial search and linguistic aspect of this concept. Geo-reference is an expression of spatial relations and the means of acquiring knowledge. Geo-reference has several varieties to be used in different ways. Geo-reference, as the information model, combines the procedural and descriptive components.
Keywords: knowledge, information, philosophy, spatial information, spatial relationships, information units, information modeling, information engineering, nomen.
Введение
В настоящее время актуальным является получение пространственной информации для решения задач управления [1] и технологического проектирования. Большой объем пространственных данных и геоданных [2] затрудняют процессы обмена информацией и использование уже полученной информации. Требования развития технологий предъявляемые к пространственной информации, обуславливают необходимость поиска новых методических решений поиска информации и применения новых теоретических моделей. Одним из решений является применение геореференции как средства поиска информации [3-5] и получения новых знаний [6, 7]. Другим решением является создание новых информационных моделей, описывающих про-
странственные отношения и использование этих моделей для систематизации пространственной информации. Объединяет оба решения геореференция. Несмотря на ряд работ, геореференция рассматривалась как метод, и не было попыток построить ее информационную модель, что является предметом данной статьи.
Геореференция как информационная
модель
Прежде чем описать информационную модель геореференции, уточним понятие информационной модели [8]. Информационные модели могут быть дескриптивными, прескриптивными [9] и ресурсными [10]. Дескриптивные и пре-скриптивные модели позволяют получать декларативное и процедурное знание. Геореференция служит основой для получения знаний, поэтому
эти типы моделей приемлемы для нее.
Дескриптивные модели - это модели описаний, позволяющие использовать такое описание в компьютерной обработке информации. С понятием информационные модели связано свойство «информационная определенность». Это свойство означает измеримость параметра информационной модели или вычисляемость его на основе измеренных других параметров. Таким образом, понятие «информационная модель» включает качественные и количественные характеристики, а также описание в виде схем. Количественные характеристики включают возможность спецификации, то есть конкретного описания типов данных и их форматов. Это дополняет понятие информационной модели такими свойствами как качественное, количественное описание и специфицируемость, то есть возможность спецификации всех без исключения параметров модели.
Еще одно обязательное свойство информационной модели это «информационное соответствие». Оно означает [11] адекватность набора параметров компьютерной информационной модели реальному описанию объекта моделирования.
Ресурсные модели - это модели хранения в базах данных. Этот тип моделей не применяется в геореференции.
Упрощенно геореференцию можно интерпретировать как пространственная (гео) ссылка. Формальное определение геореференции [5, 6] - соотнесение информации об объектах на земной поверхности, в околоземном пространстве, в подземном пространстве с метрической составляющей геоданных. Иногда говорят о географическом или пространственном факторе, с которым соотносится любая информация в процессе геореференции.
Геореференция как информационная модель для получения знаний используется в аспектах: информационном, пространственном и лингвистическом [3] и процессуальном.
Информационный или информирующий аспект определяет гереференцию как описание сущности или как дескриптивную информационную модель [9]. Пространственный аспект соотносит геореференцию с точками пространства (любого: земного, подземного, околоземного, космического). В этом аспекте геореференция может рассматриваться как пространственная референция и инструмент описания геознания [12, 13].
Лингвистический аспект использует геореференцию как производное понятие от термина «референция», как лингвистическую ссылку для поиска информации или для сравнения, с чем либо. Этот аспект определяет место геореференции в терминологическом поле [14] как элемента терминологических отношений. Процессуальный подход определяет гереференцию
как описание процесса (например, при поиске информации [4]) или как прескриптивную информационную модель [9].
Дедуктивный подход дает основание рассматривать геореференцию как переход от общего (референция) к частному (геореференция). Референция (англ. Referens - относящий, сопоставляющий) определяется как отнесение именных групп или их эквивалентов, к объектам действительности (референтам, денотатам). Часто географические названия и отношения между ними определяют геореференцию в этом аспекте.
В семантическом аспекте геореференция отвечает трем принципам: замещения, предметности и однозначности. Принцип замещения заключается в том, что пространственные номены, обозначающие один и тот же объект, могут взаимно заменяться. Например, имена «Париж» и «Столица Франции» могут взаимно заменяться. Соответственно, если любые имена x и y имеют одинаковый денотат, то утверждения А(х) и А(у) также имеют одинаковые значения при разных именах x и y
Принцип предметности заключается в том, что геореференция должна выражать отношения между сущностями, а не между их обозначениями (названиями). Например, геореференция «кадастровый номер» отражает связи между объектами кадастровой системы, а не между названиями этих объектов.
Принцип однозначности заключается в том, что геореференция должна однозначно обозначать только один предмет. Она должна исключать полисемию. Математически это означает изоморфность. Это особенно важно в кадастровых базах данных [15]. Например, геореференция «почтовый адрес» отражает определенный объект или субъект. Эти принципы определяют построение геореференции как выражения пространственных отношений в геоинформатике. Как сложная информационная модель геореференция формируется на основе информационных единиц [16].
При координатном описании пространства геореференция рассматривается как инструмент привязке к пространству. Например, Декартова система координат определяется: «Система для локализации точки на основе отношения (референции by reference) ее расстояния от осей, пересекающихся под прямым углом, часто представляемых как сетка на карте» [5]
В формировании геореференции как информационной модели участвуют два типа информационных единиц: номинативные информационные единицы и их актуализаторы. Номинативные информационные единицы задают сигнификативное значение. По существу это названия или обозначения.
Акутализаторы это вспомогательные и, как правило, сложные информационные единицы, которые привязывают геореференцию (инфор-
мационную модель) к действительности. Акута-лизаторы можно рассматривать как простые линейные информационные конструкции.
Этим они задают предикативное значение геореференции. Задание сигнификативного и предикативного значений соответствует полному описанию геореференции как совокупности дескриптивной (сигнификат) информационной модели и прескриптивной (предикция) информационной модели [9]. Таким образом, как информационная модель геореференция проявляется в двух качествах: дескриптивное и процессуальное.
Акутализаторы конкретизируют и актуализируют информационную модель геореференции. Они переводят ее понятие из абстрактного (состояние неопределенности) в конкретное (темпоральное или пространственное) значение информационной определенности. Например, общее понятие (общая модель) "река" переводится в понятие "широкая река Волга". Актуали-заторы: «широкая», «Волга». Это пример пространственной актуализации. Другой пример, положение спутника над поверхностью Земли переводится в актуальное положение спутника над поверхностью Земли 7 января 2015 года в 12 часов дня. Это пример временной актуализации.
На этих примерах видна связь пространственных и временных характеристик для геореференции. Поэтому геореференция работает с геоданными [17-19], которые интегрируют пространственные и временные характеристики и тем упрощают работу геореференции.
Геореференция может реализовываться как идентифицирующая референция, то есть как информационная модель - идентификатор, указывающая на что-то, для описания такой геореференции используют номинативные информационные единицы. Идентифицирующая геореференция опирается на три вида отношений: указание, именование и обозначение. Эти три вида информационных терминологических отношений задают три способа представления геореференции. Обозначение (идентификация) как отношение применяют для представления геореференции в ситуации явного описания геообъекта. Например, «Столица Германии». Именование (идентификация) как отношение применяют для представления геореференции при неявном описании пространственного объекта. Например, «Город порт».
Указание (ограничение, отношение, сравнение) применяют для представления геореференции при отсутствии точного описания объекта. Оно соотносит геореференцию к другим объектам, находящимся в каких-либо пространственных отношениях с искомым пространственным объектом. Например, «Юго-Восток».
Геореференция может быть описана графом G(X,U), который представляет собой пару множеств X, и. Здесь X множество вершин (терми-
нов, понятий), и множество ребер (отношений, связей, дефиниций), связывющих понятия в систему терминологических отношений [9]. Такая геореференция задает пространственные связи и отношения. Отношения порядка формируют структуру графовой модели. Если последовательно брать отношения четкого порядка, то это будет структурная модель простой линейной геореференции или четкого графа. На рис.1 приведен пример простой линейной геореференции «Почтовый адрес».
Здесь О1 - страна, О2 - регион, О3 - город, О4 - улица, О5 -дом,
О6 - квартира (офис), О7 - субъект или объект, г - простое отношение (референция) «содержит». Особенностью схемы является то, что отношение г повторяется между разными вершинами модели. В общем случае между каждой вершиной может быть разное отношение.
Рис.1. Линейная геореференция
Линейная геореференция (LGR) может быть записана в общем виде как
LGR= (О1, г1 ; О1, г2 ;.....О1, гп ) (1)
Эта модель является типичной для земельного кадастра и кадастра недвижимости [15]. В выражении (1) отношения могут быть разными. Но главным является ее уникальность. На практике редко встречаются отношения строгого порядка из-за нечеткости реальной информации, а главное, из-за многозначности описания. Это означает, что для некоторых объектов информационные элементы в LGR могут повторяться, а связи - дублироваться [15].
Если возникает неоднозначность в отношениях, то структурная модель геореференции представляется как мультиграф. В этом случае необходима специализация исходной модели и дополнение выражения (1) новыми компонентами [15]. Поэтому структурная модель геореференции является усложнением линейной. Сложная геореференция включает, как минимум, три связанных цепочки «место», «время» и «тема».
Таким образом, структурно геореференция представляет собой информационную модель события или объекта, в которой связаны все фак-
торы, имеющие отношение к этому событию. Доминирующей цепочкой в геореференции характеристика «место», связанная с характеристиками «время», «тема». Построение структурных моделей геореференции позволяет получать пространственное знание. В настоящее время геореференция опирается на геоданные [12, 18], которые включают три характерные группы: место время тема. Геореференция как информационная модель способствует стандартизации наименований пространственных объектов.
Геореференция может быть описана как топологическая модель (рис.1). Геореференция как топологическая модель выражает предпочтительность [20] иерархии пространственных объектов.
В связи с пользованием многих земных наук в области космических исследований, например космическая геодезия [21], космическая география [22], космическая геоинформатика [23, 24] и другие, есть все основания применять геореференцию для космических исследований. Одно из прямых ее назначений - применение при мониторинге астероидно - кометной опасности для идентификации и уточнения положения объектов, представляющих угрозу для планеты Земля [25].
Заключение
Геореференция как информационная модель отличается от многих информационных моделей сложностью и многоаспектностью. Она может включать дескриптивную и прескриптивную составляющие. Геореференция образуется помощью простых информационных единиц номенов и сложных информационных единиц - актуали-заторов. При этом актуализаторы можно рассматривать как простые информационные конструкции. Этим геореференция показывает переход между информационными конструкциями и информационными единицами.
Методика применения геореференции снимает информационную неопределенность и позволяют решать задачи поиска и систематизации пространственной информации. Применение геореференции позволяет получать пространственное знание и геознание. Геореференция является новым развивающимся понятием. Оно находит применение в разных областях от географии до сферы искусственного интеллекта. Следует констатировать, что исследования в этой области проводятся недостаточно интенсивно. В то же время геореференция является удобным средством описания при нечеткой информации и больших объемах информации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бахарева Н.А. Пространственная информация в региональном и муниципальном управлении // Государственный советник. - 2013. - №4. - с39-42.
2. Павлов А.И. Большие данные в фотограмметрии и геодезии // Образовательные ресурсы и технологии. - 2015. - №4 (12). - с.96-100
3. Майоров А.А. Лингвистический анализ термина геореференция// Перспективы науки и образования- 2013. -№4. - с214 -219.
4. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Геореференция как новый подход к информационному поиску // Современные наукоёмкие технологии. - №1. - 2010. - с. 98-100.
5. Hill L. L. Georeferencing: the géographie association of Information. Massachusetts Institut of Technology, 2009.
6. Цветков В.Я. Геореференция как инструмент анализа и получения знаний // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». - 2011. - №2. - с.63-65.
7. Розенберг И.Н., Вознесенская М.Е. Геознания и геореференция.// Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. - № 2. - с.116-118.
8. Цветков В.Я. Информационные и не информационные модели // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - №8-1. - с.104-105.
9. Цветков В.Я. Дескриптивные и прескриптивные информационные модели // Дистанционное и виртуальное обучение-2015. - №7. - с.48- 54.
10. Ожерельева Т. А. Ресурсные информационные модели // Перспективы науки и образования- 2015. - №1. - с.39-44.
11. Цветков В.Я. Информационное соответствие // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований.
- 2016. - №1 (часть 3) - с.454-455.
12. Савиных В.П. Геознание. - М.: МАКС Пресс, 2016. - 132с.
13. Кулагин В. П., Цветков В. Я. Геознание: представление и лингвистические аспекты // Информационные технологии. -
2013. - №12. - с.2-9.
14. Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Цветков В. Я. Терминологические отношения // Фундаментальные исследования. -2009.
- № 5. - с.146- 148.
15. Маставичене Т. В. Совершенствование технологии ведения адресного реестра для повышения эффективности информационной системы кадастра недвижимости, дис.к.т.н по специальности 25.00.26 - М.: МИИГАиК, 2016. - 138с.
16. Tsvetkov V. Ya. Information Units as the Elements of Complex Models // Nanotechnology Research and Practice, 2014, Vol.(1), № 1, р57-64
17. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоданные как системный информационный ресурс // Вестник Российской Академии Наук,
2014, том 84, № 9, с. 826-829.
18. 18.Кудж С.А. Организация геоданных // Перспективы науки и образования- 2014. - №1. - с61-65
19. Кудж А.С. Сбор и измерение геоданных в науках о Земле// Славянский форум. - 2013. - 2(4). - с.135-139
р0. Маслов В. П. Закон "отсутствия предпочтения" и соответствующие распределения в частотной теории вероятностей //
Математические заметки. - 2006. - Т. 80. - №. 2. - С. 220-230. Ц. Глушков В. В., Насретдинов К. К., Шаравин А. А. Космическая геодезия: методы и перспективы развития //М.: Институт
политического и военного анализа.-2002.-448 с. - 2002.
22. Мазурина Л. В. Космическая география. - М. : Ин-т холодинамики, 2006.
23. Розенберг И.Н., Цветков В.Я. Космическая геоинформатика: Учебное пособие. - М.: МГУПС (МИИТ), 2015. - 72с.
¡24 V. G. Bondur, V. Ya. Tsvetkov. New Scientific Direction of Space Geoinformatics // European Journal of Technology and Design,
2015, 4. Vol. 10, Is. 4, pp. 118-126, DOI: 10.13187/ejtd.2015.10.118 www.ejournal4.com й5. Вениаминов С. С. и др. Концепция системы противодействия космическим угрозам: астрономические аспекты // Астрономический вестник. - 2013. - Т. 47. - №. 4-С. - С. 327-340.
Информация об авторе Куприянов Андрей Олегович
Кандидат технических наук, профессор, заведующий
кафедрой прикладной геодезии Московский государственный университет геодезии и картографии E-mail: [email protected]
Information about the author
Kupriyanov Andrey Olegovich
PhD in Technical Sciences Professor
Head of Department of Applied Geodesy Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: [email protected]
