Ģeoinformātika: digitālās kartes un datu bāzes

Viena no plašākajām ģeoinformātikas nozarēm ir moderno radiosakaru tīklu projektēšana. Digitālie ģeogrāfiskie dati un atbilstoša programmatūra tiek izmantoti TV raidītāju un retranslatoru tīklu, FM radiostaciju tīklu, mobilo telefonu un peidžeru sakaru tīklu, kā arī dienesta radiosakaru sistēmu veidošanai.
Edgars Mūkins, LU Ģeodēzijas un ģeoinformātikas institūta direktora vietnieks un SIA "Datorkarte" direktors, stāsta, kas un kā Latvijā ražo ģeoinformātikas produkciju.

Latvijā šī informātikas virziena attīstība sākās 90. gadu sākumā. Tad Valsts zemes dienests (VZD), saņemdams plašu palīdzību no ārvalstīm, digitālajā tehnoloģijā sāka valsts kartēšanu, bet LU nodibināja Ģeodēzijas un ģeoinformātikas institūtu (ĢĢI).
ĢĢI speciālistiem daļēji vajadzēja izgudrot no jauna velosipēdu, bet tā bija vienīgā izeja, jo pašiem nopirkt ārzemju ģeoinformācijas programmatūru tolaik nebija iespējams augstās cenas dēļ. Bija arī pamatīgi jādomā, lai atrastu pareizu un pietiekami lētu metodologiju, jo ar koordinātu ziņā precīzu informāciju situācija bija krietni bēdīgāka nekā Rietumos, turklāt pat lielākie pasūtītāji Latvijā ar saviem finansiālajiem resursiem nevarēja mēroties ar līdzīgām Rietumu firmām. Latvijas zinātnieki paši izveidoja oriģinālu ģeoinformatīvās sistēmas (ĢIS) programmatūru un savu metodoloģiju.

Pasaulē ĢIS pirmoreiz sāka izmantot 1965. gadā Kanādā. Šādā sistēmā visai informācijai ir stingra piesaiste ģeogrāfiskajām koordinātām. Izmantojot šo piesaisti, sistēmas pēc ģeogrāfiskiem un citiem kritērijiem veic informācijas atlasi par objektiem, analizē to, kā arī ataino rezultātus lietotājam ērtā veidā. Iegūto ģeoinformātikas produkciju var reprezentēt dažādos veidos:
· tabulas un saraksti;
· grafiki, diagrammas;
· ilustratīvas kartes;
· digitālās ģeogrāfiskās datu bāzes (ĢDB);
· tradicionālo karšu iespiedoriģināli.

Pasaulē ģeoinformātikas produkcijā tradicionālās kartes veido tikai apmēram 15 procentu no kopapjoma, bet pārējos 85 procentus - daždažādi ģeoinformātisko analīžu produkti. Šādas analīzes veic, piemēram, lai modelētu izmaiņas, ko cilvēks paredz izdarīt ģeogrāfiskajā vidē, un to rezultātus. Plānojot jaunu uzņēmumu, ģeoinformātiskā analīze sniegs atbildi uz būtiskiem jautājumiem: cik izdevīgi uzņēmums būs novietots attiecībā pret izejvielu avotiem un vairumtirdzniecības bāzēm, cik efektīvi tas varēs izmantot infrastruktūru (transporta ceļus, komunikācijas) u. tml.
Pasaules pieredze liecina, ka ĢIS produkti ir aktuāli ikvienas biznesa nozares plānošanā un vadīšanā, bet īpaši - transportsistēmu un komunikāciju tīklu pārvaldībā, kā arī operatīvo dienestu vadīšanā: dažādu tīklu avārijas dienestiem, policijai, apsardzei, ātrajai medicīniskajai palīdzībai, ugunsdzēsības un glābšanas dienestiem. Latvijā plašāka izpratne par ģeoinformātikas iespējām un praktisko lietošanu vēl tikai veidojas.

Parasti ĢDB ir it kā salikta no divām datu bāzēm - viena ir parastā jeb atribūtu datu bāze, kas analoga parastās IS datu bāzei. Otra ir koordinātu DB, kurā ar ģeogrāfisko koordinātu palīdzību ir aprakstīta objektu forma un atrašanās vieta uz Zemes virsmas. Katram ierakstam atribūtu DB pretī stāv objekta formas un atrašanās vietas apraksts koordinātu bāzē. Tikai abas kopā tās veido ģeogrāfisko DB. Ja reālās ģeogrāfiskās vides attēlošanai digitālā veidā tiek izmantota šāda pieeja, tad mēdz teikt, ka digitālie ģeogrāfiskie dati ir vektorformā.
Vektordatus lieto, lai aprakstītu objektus ar izteiktām robežām. Visu vides ģeogrāfisko bagātību vektordatos noreducē uz punktiem, līnijām, laukumiem. Upe, matemātiski modelējot, tiek pārveidota par lauztu līniju. Tā ģeogrāfija tiek aizstāta ar ģeometriju. Attiecīgo līniju, punktu, laukumu forma un vieta uz zemes virsmas tiek aprakstīta ar koordinātām.
Izmantojot rastra pieeju, visa attēlojamā teritorija formāli tiek sadalīta noteikta lieluma rastra elementos - šūnās. Katrai rastra datu šūnai tiek piekārtots skaitlis, kas sniedz tās ģeogrāfisko raksturojumu - apvidus tipu (mežs, klajums, ūdenskrātuve utt.), vidējo augstumu virs jūras līmeņa vai tml. Piemēram, mūsu digitālos reljefa modeļus veido šūnas, kuru izmērs dabā visā Latvijas teritorijā ir 50x50 m, bet Rīgā - pat 10x10 m. Reljefa aprakstīšanai šī metode ir visauglīgākā.
Dažkārt ĢDB sākumversiju izveido, ievadot kartes vai citus papīra formā esošus dokumentus, citkārt - atbilstoši pārstrādājot datus digitālā formā. Kartes ieskenējot, iegūst attēlu jeb rastra datus. Vektordatus iegūst ar ieskenētās kartes papildu apstrādi, kas notiek cilvēka dialogā ar datoru (ieskenēto karti it kā pārzīmē uz datora ekrāna, jo automatizēta objektu atpazīšana vēl nav pietiekami attīstīta). Ir arī tehnika, kas ļauj iztikt bez skenēšanas, - karti novieto uz digitaizera (ciparotāja) galda, un cilvēks ar digitaizera peli to pārzīmē.
Ģeoinformātikas darbiem ir nepieciešama speciāla ģeoinformātikas programmatūra, kura spēj nodrošināt datu ģeogrāfisko analīzi pēc kritērijiem tuvāk, tālāk, iekšā, blakus, šķērso u. tml. (piemēram, firmas ESRI izstrādne ArcView). Lai ģeoinformātikā nopietni izmantotu automatizētās projektēšanas jeb CAD programmatūru (piemēram, AutoCAD vai MicroStation), tai jābūt ar šim nolūkam paredzētu paplašinājumu (tad tā saucas attiecīgi AutoCAD Map vai MicroStation Geographics). Bez šādiem paplašinājumiem ar CAD programmām iespējams tikai zīmēt kartes kā attēlus.

No ĢDB iespējams iegūt produktu attēla veidā - tradicionālo karti, bet daudz biežāk ĢDB kalpo ģeogrāfisko datu analīzei un rezultātu atainojumam tabulas, grafika, diagrammas vai ilustratīvas kartes veidā.
ĢDB neglabājas ģeogrāfisko objektu attēlojumi kartē. Karšu attēlu izveidošanai nepieciešamas attainojuma tabulas, kas ļauj norādīt programmatūrai, kādā veidā šos datus zīmēt uz ekrāna vai uz papīra, vadoties pēc tā, kādas atribūtu (parametru) vērtības datu bāzē ir piekārtotas attiecīgajiem objektiem. Piemēram, ceļus var attēlot pēc to nozīmīguma, pēc seguma veida, pēc brauktuves platuma, pēc pilnā platuma, pēc remontēšanas termiņa utt. Par katru objektu ĢDB var būt ievadīts kaut vai 10, 100 un pat vairāk atribūtu, un katrs var kalpot par kartes apzīmējumu izvēles kritēriju. Tādējādi ikvienā ĢDB ir paslēptas daudzas kartes: tās saturs un izskats atkarīgs no tā, pēc kāda kritērija programmai liek attēlot ģeogrāfiskos objektus.
Kartes ir ģeoinformātiskās analīzes produktu atainošanas līdzeklis, arī ērts lietotāja interfeisa līdzeklis, bet tas nav galvenais ĢDB izmantošanas lauks. Tomēr Latvijā pašlaik ir vēl ļoti liela interese par drukātajām kartēm, jo tās ilgu laiku netika gatavotas. Situācija mainīsies, kad speciālisti sāks plaši izmantot portatīvos datorus un lasīs digitālās kartes uz ekrāna.

Ideālā variantā LU ĢĢI vajadzētu nodarboties ar jauno tendenču izpēti un apguvi attiecīgajos zinātnes virzienos. Praksē ir tā, ka zinātnieki zinātniskās intereses cenšas savienot ar digitālās ģeogrāfiskās produkcijas pieprasījuma izzināšanu vietējā tirgū, tā prognozēšanu un apmierināšanu. Tas devis iespēju realizēt projektus, kuros nopelnītais ir ieguldīts jaunās izstrādnēs, starp tām ir arī tādās, pēc kurām vēl nebija pieprasījuma, bet bija pārliecība, ka tas būs. Ārzemju zinātnes un prakses pārzināšana ļāva veidot jaunos produktus atbilstoši prasībām, kuras potenciālie klienti Latvijā vēl paši nebija pilnībā izpratuši un apguvuši.
LU ĢĢI lielākoties pilda vietējo klientu, to skaitā valsts institūciju, aģentūru un uzņēmumu, konkrētus pasūtījumus. Ievērojamākās izstrādnes ir Latvijas digitālā pārskata karte ar raksturmērogu 1:200 000, Rīgas digitālā pārskata karte ar raksturmērogu 1:10 000, Rīgas ģeogrāfiskā datu bāze ar raksturmērogu 1: 2500, Latvijas reljefa digitālais modelis, Rīgas digitālie reljefa, apbūves un apauguma augstuma modeļi.
Lai varētu nodarboties arī ar komerciāliem pasākumiem, 1993. gadā daļa ĢĢI darbinieku izveidoja SIA Datorkarte (www.datorkarte.lv), kuras produkcijas tiešie lietotāji tagad ir visos pasaules reģionos, izņemot Austrāliju un Antarktīdu.
Datorkarte pārdod Latvijā ASV firmas ESRI ģeoinformācijas programmatūru, no kuras pazīstamākā ir ArcView. Savstarpēji sadarbojoties, ĢĢI un Datorkarte daudzkārt spēj sniegt klientiem kompleksu piedāvājumu - gan programmatūru, gan ģeogrāfiskos datus, gan to savstarpēju integrēšanu, gan lietotāju apmācību.
Zemes un cita nekustamā īpašuma pārvaldības vajadzībām Latvijā ģeoinformātikas jomā strādā VZD Lielmēroga kartēšanas pārvalde, topogrāfisko un un citu plaša lietojuma karšu sastādīšanas vajadzībām - VZD Kartogrāfijas pārvalde. Abas struktūras pilda vērienīgus valsts mēroga pasūtījumus. Nopietnas ĢDB izstrādājuši arī Latvijas Vides datu centrs kopā ar Rīgas Tehnisko universitāti, kā arī karšu apgāds Jāņa sēta.

Laura KALINKA
www.datorkarte.lv