Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 4 (43) | 2007 ГИС в кильватере «Бигля»

    Маркова А.И., Экологический факультет Кольского филиала Петрозаводского государственного университета, г. Апатиты

    Кошкин В.В., Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН, г. Апатиты, e-mail:v_koshkin@mail.ru

    Путешествия и экспедиции – предприятия сложные и уникальные по ряду своих характеристик: целям, срокам, составу участников, географии и результатам. При этом, череда событий, свидетелями и/или участниками которых становятся путешественники, абсолютно неповторима, а их наблюдения и впечатления, вкупе с собранными материалами и выводами, составляют главные ценности путешествия. Порой эти ценности, став достоянием публики, меняют научные представления о мире или влекут за собой военную и торговую экспансию, перекраивая политическую, экономическую и этническую карту мира.

    Издавна путешественники наносили свой маршрут, посещенные места и произошедшие события на бумажные географические карты, а в судовых и полевых журналах вели записи, делали зарисовки. Сегодня новые технологии позволяют фиксировать на магнитных носителях и точки маршрута, и картины увиденного, и даже голоса природы.

    Но еще более впечатляющие возможности для представления материалов путешествий предоставляют географические информационные системы (ГИС). Они позволяют создать наглядный и удобный графический интерфейс, объединить под его управлением многочисленные и разнообразные электронные карты путешествия с сопутствующими базами данных, текстовыми записями, изображениями и видеороликами. В результате получается географическая мультимедийная трассировка маршрута, доступная заинтересованной аудитории и несущая хороший познавательный и эмоциональный заряд по тематике путешествия.

    В данной статье приводится пример использования программы ArcView при описании географии кругосветного путешествия Ч. Дарвина на корабле «Бигль» в 1831-1836 гг. (далее: экспедиция). В основу статьи положены материалы дипломной работы А.И. Марковой, выпускницы Экологического факультета Кольского филиала Петрозаводского государственного университета.

    О кругосветной экспедиции

    Несколько слов о кругосветной экспедиции на корабле «Бигль». Первоочередным ее заданием было уточнение и продолжение описания береговой линии Южной Америки, начатое английской экспедицией Ф. Кинга. Нужно было завершить съемку Патагонии примерно от 13? ю.ш. до Магелланова пролива, тихоокеанских берегов материка от Магелланова пролива до 12° ю.ш., а также архипелагов: Фолклендского, Огненной Земли и Чилийского. Наряду с этим необходимо было произвести хронометрические измерения в последовательном по широте ряде пунктов вокруг Земли, чтобы точно определить их координаты. Именно для этого "Бигль" и должен был совершить кругосветное плавание. Оно началось 4 июля 1831 г., а закончилось 2 октября 1836 г., то есть длилось необычайно долго – пять лет и 136 дней.

    В ряду наиболее прославленных научных экспедиций 19 века вояж небольшого английского брига «Бигль» под командой капитана Роберта Фиц-Роя занимает одно из главнейших мест. В истории географических исследований обычно отмечается то значение, которое имели съемочные работы, произведенные гидрографами экспедиции, для нанесения на карту точных береговых очертаний юга Южной Америки и течения р. Санта-Крус. Невероятно точной оказалась и морская карта Галаппагос, которую Фиц-Рой составил во время пятинедельного пребывания на архипелаге, осторожно передвигаясь на «Бигле» от острова к острову. Эта карта использовалась США до 1942 г. Но основным фактом, обессмертившим имя этого маленького кораблика водоизмещением 235 тонн, несомненно, было пребывание на его борту, в качестве натуралиста экспедиции, молодого Чарльза Дарвина и его в высшей степени плодотворная исследовательская работа.

    ГИС-проект

    В дипломе был создан действующий ГИС-проект, обеспечивающий презентацию экспедиции. Он включает основной вид ‘World Darwin” с маршрутом плавания и местами остановок корабля (рис. 1), а также серию из 16 видов и 18 компоновок с картами более крупных масштабов на территории, где проходили наземные исследовательские экспедиции и экскурсии экипажа. Навигация по картам проекта осуществляется посредством 26 «горячих связей» и новых меню («Диплом», «Маршрут ”Бигля”» и «Факты современной географии»), включенных в модифицированные графические интерфейсы пользователя (ГИП) видов и компоновок. Для возвращения в основной вид с маршрутом судна используется специально для этого созданная кнопка с иконкой в виде парусника. Не нужные для презентации элементы ГИП (меню, кнопки, инструменты) были удалены. В проекте действуют 20 скриптов, написанных на языке Avenue, которые обеспечивают операции над видами, компоновками, видео-роликами и работу новых меню. По замыслу, проект должен продемонстрировать возможности ГИС по мультимедийному сопровождению географии экспедиции.


    Рис. 1.
    Вид с маршрутом кругосветного плавания.

     

    В качестве источника географических данных в проекте использовались:

    • книга Ч. Дарвина «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле “Бигль”», М., 1983 (Книга);
    • цифровые карты
      • Цифровая карта мира Digital Chart of the World for Use with ARC/INFO Software, ESRI, 1993 (DCW)
      • Электронный атлас ArcAtlas: Our Earth, ESRI, 1997 (Our Earth)
      • Наборы данных ESRI Data and Maps (EDM);
    • данные Интернет.

     

    Вид “World Darwin” является основным картографическим меню – это первый уровень системы «горячих связей» с большей частью карт проекта (некоторые карты вызываются через меню ГИП). Он содержит три слоя: растровый «Рельеф поверхности Земли» (EDM) и построенные линейную тему «Маршрут “Бигля”» и точечную тему «Остановки». Создание темы «Остановки» включало работу с книгой, картой мира (EDM) и географическим справочником Gazetteer (его версии входят в DCW и в EDM). Тема маршрута строилась по точкам темы «Остановки» и прототипу из Книги (рис. 2).


    Рис. 2.
    Карта маршрута из Книги.

     

    В других видах в качестве основы применялись карта мира из EDM (иногда в комбинации с Рельефом) и покрытие PONET из DCW. Основным картографическим источником в видах «Галапагосские острова», «Таити», «Фолклендские острова», «Porto Praya», «Islas Canarias», «Tenerife» являлись покрытия из DCW. Поскольку карта мира в DCW разбита на Tiles («черепицы») размером 5 на 5 градусов, имеющие 4-х символьные буквенно-цифровые коды, с помощью географического справочника Gazetteer производился отбор Tiles на заданные территории. Покрытия отобранных Tiles преобразовывались в шейп-файлы, которые затем объединялись в ArcView при помощи «Мастера пространственных операций». Полученной полноценной карте средствами Редактора Легенды придавалась определенная цветовая гамма. В описанной процедуре, в зависимости от протяженности объекта, в обработку включались различные количества Tiles. Так, например, острова Галаппагос покрываются «черепицами» FF33, FG31, GF13, GG11; Таити – CE13; Фолклендские острова – HC32, JC12; Девонпорт – MK32 и т.д. Для некоторых архипелагов и островов на основе покрытий изолиний из DCW, преобразованных в шейп-файлы, с помощью модуля 3D Analyst строились 3D-поверхности рельефа. Технику создания таких карт иллюстрирует рис. 3, где приведены этапы работы с DCW по подготовке карты о. Тенерифе, содержащей береговую линию, изолинии и 3D-поверхность рельефа.


    Рис. 3.
    Создание 3D-рельефа по карте DCW.

     

    «Горячие связи»

    «Горячие связи» в ArcView – мощное свойство темы вида, которое позволяет строить в проекте гипертекстовые конструкции, хорошо знакомые нам по Интернет. Но, если основой веб-документов являются словесные авторские тексты, то гипертекст в ГИС куда более солиден: в его основе – карты, моделирующие поверхность планеты Земля, живущей по законам природы, с примесью антропогенных процессов. Когда же в проекте на карту мира накладывается маршрут кругосветного путешествия на парусном корабле, это может представить интерес для людей любопытных. Так, во всяком случае, было с авторами данной статьи.

    Например, в виде, представленном на рис. 1, красными маркерами обозначены точки остановок корабля, оснащенные через систему «горячих связей» выходами на карты (виды, компоновки) более крупного масштаба. Это:

    • о. Тенерифе (два вида и компоновка);
    • Порто Прайя (о-ва Зеленого Мыса, вид);
    • о. Фернанду ди Норонья (компоновка);
    • о-ва Огненная Земля и Фолкленды (два вида и компоновка);
    • Чили (два вида);
    • о-ва Галаппагос (вид и шесть компоновок);
    • о-ва Таити (вид и компоновка).
    • Структура «горячих связей» на примере карт о. Тенерифе представлена на рис. 4. Цепочка «горячих связей» в этом случае такова:
    • в виде “World Darwin”, при активной теме «Остановки “Бигля”», щелчок по маркеру «о. Тенериф» выводит на дисплей вид “Canarias”;
    • в виде “Canarias”, при активной теме «Канарские о-ва», щелчок по полигону “Tenerife” показывает вид “Tenerife”;
    • в виде “Tenerife”, при активной теме “Hot Link”, щелчок по надписи “Tenerife” влечет демонстрацию компоновки “Tenerife HL”, на которой представлены: карта Канарского архипелага, вставка с картой о. Тенерифе, космический снимок этого острова и пояснительный текст.

     


    Рис. 4.
    Структура «горячих связей» о. Тенерифе.

     

    Поверхности рельефа на картах островов в видах “Tenerife” и “Canarias” и в компоновке “Tenerife HL” выполнены с помощью модуля 3D Analyst по изолиниям, взятым из DCW.

    Вид с картой Галаппагос и три из шести компоновок, на которые у него есть «горячие связи», показаны на рис. 5.


    Рис. 5.
    Острова Галаппагос.

     

    Некоторые «горячие связи» проекта выведены за пределы маршрута экспедиции, и вот почему. Рисунки членов команды парусника (они есть в Интернет), выполненные в меру полученной подготовки и таланта, свидетельствуют о многом. Нам кажется, что, выполняя задание Адмиралтейства на просторах Мирового Океана и попутно «дивясь божественным природы красотам», моряки мечтали, вернувшись на родину, поделиться своими впечатлениями с командованием, товарищами по флоту, общественностью. Можно представить, насколько богаче был бы информационный багаж, собранный ими в ходе экспедиции, будь у них под рукой возможности современных медиа-технологий. В качестве примера применения таких технологий при документировании маршрутов путешествий в нашем проекте использовано несколько сюжетов современной географии из регионов, от которых маршрут судна пролегал не слишком далеко:

    • запуск ракеты “Ariane 5” с космодрома Куру, Французская Гвиана (видеоролик);
    • извержение вулкана Санта-Мария в Гватемале (видеоролик);
    • архипелаг Галаппагос:
      • морские львы на набережной о. Санта Круз (видеоролик);
      • 3D-виртуальный полет над островами Фернандина и Флореана и в глубинах прибрежной зоны омывающего их Тихого Океана (видеоролик);
      • космический снимок и база данных параметров островов архипелага;
    • резвящиеся киты, о. Фрезер, восточное побережье Австралии (видеоролик).

    На рис. 6 показаны вид «Вулканы», построенный на базе растровой темы «Рельеф поверхности Земли» (EDM) и данных из Our Earth, и действие «горячей связи» на видеоролик с извержением вулкана Санта-Мария в Гватемале.


    Рис. 6.
    Извержение вулкана Санта-Мария в Гватемале.

     

    «Бигль» и ДЗЗ

    Карта, составленная на основе найденных в Интернет спутникового снимка и базы данных по островам Галаппагос, приведена на рис. 7. Эта база данных, преобразованная в dbf-формат, была объединена с атрибутивной таблицей полигональной темы, связанной с островами архипелага. Были сконструированы и выведены на карту 6-ти строчные метки, содержащие для каждого из островов по 6 параметров из базы данных: название острова, его площадь, максимальная высота, длина береговой линии, максимальные длина и ширина.


    Рис. 7.
    Космический снимок и параметры островов Галаппагос.

     

    Данный вид демонстрирует не только возможности ArcView, но и уровень развития современной картографии и дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), по сравнению с возможностями судовых картографов прошлого, а также изменившиеся требования к «человеческому фактору» при выполнении таких работ.

    Так, например, во время данной экспедиции для осуществления съемки береговой линии островов Галаппагос требовалось весьма значительное время – как для прибытия в данный район, так и для проведения самой съемки. К этому надо добавить безоговорочно высокие требования к морской квалификации и человеческим качествам командира и экипажа корабля, а также к технологической дисциплине на судостроительных верфях.

    Сегодня аппаратура, установленная на космических аппаратах, позволяет делать снимки целиком всего архипелага, переслать их в цифровом формате на Землю, где специалисты, применив необходимое программное обеспечение, без особых усилий построят на компьютерах карты островов, с полной базой данных их географических параметров. Безусловно, для выполнения такой работы нужны особые профессионализм и дисциплина. Но, может быть, за нынешнюю доступность и кажущуюся легкость получения информации мы расплачиваемся утратой непосредственных впечатлений от контактов со всем миром, «в его ошеломляющем и таинственном разнообразии», личных нагрузок при пересечении координатной сетки Земли и необходимых для этого человеческих качеств? Вряд ли современные эксперты по ДЗЗ смогли бы самостоятельно совершить кругосветное плавание на небольшом парусном корабле.

    Зажигательные идеи

    В поисках материалов к нашему проекту мы познакомились с сайтом http://thebeagleproject.com. Создатели сайта вышли в Интернет с инициативой весьма оригинально отметить в 2009 году двухсотлетие Чарльза Дарвина: построить всем миром, с помощью единомышленников, плавающую копию «Бигля» и повторить под парусом маршрут, по которому прошел покрывший себя славой оригинал. Постройка корабля и его прибытие на Галаппагосы будут двумя главными событиями юбилейных торжеств. Плавание возрожденного «Бигля» призвано вдохновить новое поколение ученых, зажигая в них научное воображение.

    Нет сомнения, что ГИС будут сопровождать это путешествие, и мы увидим в Интернет увлекательный отчет о нем.

    Заключение

    В общем, из изложенного очевидно, что ГИС могут быть эффективно использованы для сопровождения, документирования и наглядного медиа-представления материалов и результатов экскурсий, полевых экспедиций и путешествий. Актуально это, в первую очередь, для поисковых организаций, научных учреждений и высших учебных заведений, ведущих полевые экспедиционные работы и учебные практики.

    Как ни странно может показаться, ГИС могут сыграть хорошую роль и в воспитании патриотизма молодежи. Есть бесспорная аксиома: "для полного счастья человеку необходимо иметь славное отечество". Наша история хранит славу кругосветных путешествий, северных экспедиций и примеров воинской доблести прежних поколений российских моряков. К сожалению, сегодня эти страницы знакомы далеко не всем. В основном это те, кто служил или служит на флотах России, курсанты морских училищ, да школьная молодежь, желающая связать свою судьбу с морем.

    Но если настоящее морское плавание с его мощнейшей романтикой доступно далеко не всем, то повторить маршрут корабля (особенно парусного), получив при этом и географическую информацию, и уникальные впечатления на основе богатого спектра фото-, видео- и аудиоинформации о путешествии – вполне реально.

    Для этого нужно не так уж много:

    • предоставить программное обеспечение ГИС и дать подготовку для работы с ним курсантам морских училищ;
    • запустить ГИС-проект «Морская история России», доверив его реализацию консорциуму из авторитетных представителей ВМФ и профессионалов ГИС;
    • созданные ГИС-проекты записывать в форме презентаций на CD для широкого распространения: в форме недорогой подписки – всем желающим, бесплатно – в школы.

    Политическую волю и поддержку для реализации подобной идеи сегодня в России поискать вполне реально.




    Версия для печати