Геоиконика в системе научных дисциплин. Принципы построения единой территории геоизображения. Формирование единой системы знаний о Земле

Лекция №16

Геоиконика в системе научных дисциплин

1.  Геоиконика как связующая дисциплина между картографической, аэрокосмической методами и машинной графикой

2.  Принципы построения единой территории геоизображения

3.  Интерпретация геоизображений

4.  Формирование единой системы знаний о Земле

1.  Геоиконика как связующая дисциплина между картографической, аэрокосмической методами и машинной графикой

Около 90% информации об окружающем мире люди получают в форме всевозможных плоских и объёмных изображений. Для специальных методов в науках о Земле, которые непосредственно имеют дело с геоизображениями этот процент ещё выше.

В 60-е гг. зародилась и стала быстро прогрессировать наука об изображениях, чтение которых не заменяет конкретной отрасли знаний, а занимается исследованиям систем воспроизведения и преобразования изображения, их кодирование и декодирование.

Иконика - научное направление, изучающие общие свойства изображений, обработки и воспроизведения целей и задач преобразования.

В иконике выделяют разделы, занимающиеся теоретическим и экспериментальным изучением свойств геоизображений. Важное место заняла проблема технического плана. Социальная иконика изучает и математически формирует законы зрительного восприятия, разрабатывает оценки искажения и качества изображения, полученных при различных внешних условиях. Интенсивно развиваются математический и математико-статистический приёмы преобразования изображений, способы их регистрации и разработки. Большое внимание уделяется теории и методике распознания геоизображений, принципам формирования и формализация зрительного образа, цветофикация геометрических конфигурации, выделению границ и контуров.

Геоиконика – систематическая отрасль знаний, изучающая теорию геоизображений, методы их анализа, преобразования в науке и практике.

Рассматривают как пограничную и связующую дисциплину между картографической, аэрокосмической методами.

Формирование связующих дисциплин – означает, выход её на новые теоретические уровни и обращение к новым концептуальным построениям.

Геоиконика связывает три мощных научных направления, каждый из которых изучает геоизображение.

Геоиконика вбирает в себя достижения иконики, кибернетики, психологии восприятия, теории распознания образов, т.е. тех дисциплин, накопили значительный опыт в обработке и анализе геоизображений. Она не заменяет каждую из отраслей, а интерпретирует и синтезирует полученные знания. Учёные отмечают большое количество общих проблем и подходов, разработанных параллельно в картографии и аэрокосмическом зондировании.

Прослеживается аналогия между картометрией и морфометрией с одной стороны и с фотограмметрией и стереофотограмметрией с другой.

Между аналитическими картами и зональными космическими снимками, синтетическими картами и синтетическими изображениями, исследуемы картографических преобразований и приёмами трансформации снимков.

2.  Принципы построения единой территории геоизображения

Теория геоизображений опирается на теорию картографии. Геосистемный подход характерный для картографической фотографии позволяет распространять многие её теоретико-методологические принципы на другие виды геоизображений.

Задачи:

1.  Изучение свойств карт, аэрокосмических снимков, электронных карт и других двумерных и трехмерных изображений.

2.  Разработка принципов оценки информации геоизображений и способов её повышений.

3.  Исследование проблем пространственной, временной и тематической совместимости геоизображений.

4.  Формулировка основ распознавания графических образов, их классификаций, создание каталогов и систем графических образов для природных и социально-экономических явлений.

5.  Изучение общих проблем генерализации геоизображений, оценки её влияния на геометрическую точность, достаточность, информационность геоизображений, исследование проблем управления генерализацией.

6.  Исследование законов зрительного восприятия геоизображений, психологических факторов, принципов обучения восприятия, механизма чтения и распознания образов.

7.   Разработка единых методических подходов к проектированию считывающих устройств и распознавательных систем.

8.  Изучение пограничных проблем на стыках геоиконики с другими науками, психологией и физиологией зрения, теории распознания образов, кибернетикой, оптикой и машинным зрением, развития контактов с науками о Земле.

3.  Интерпретация геоизображений

Представляет собой область прикладной геоиконики, которая опирается на контакты с географическими, геолого-геофизическими, социально-экономическими науками, использующими геоизображение и производными моделями.

В рамках раздела изучается методы возникновения графических образов, природных, антропогенных и природно-антропогенных геосистем и процессов. Возможности практического использования геоиконики разнообразны.

Задача – поиск и распознание возможностей.

Методика обработки и распознания геоизображений предполагает:

1.  Создание методов количественного анализа, включающих картометрию и тематическую морфометрию.

2.  Приёмы и способ преобразования и улучшения геоизображений, их корреляции, снятие шумов и поиск, фильтрация, сглаживание, повышение контрастности.

3.  Методы синтезирования геоизображений.

4.  Технологии цифрования изображения, цифрового аналитического преобразования, хранения и воспроизведения.

5.  Методы, алгоритмы и программы распознания графических образов в автоматическом и интерактивном режимах.

6.  Методы оценки надёжности зрительного, алгоритмического и комбинированного распознания графических образов.

4.  Формирование единой системы знаний о Земле

Никогда прежде геологи и географы, планетологи, социологи и другие представители наук о Земле и обществе не имели дело с таким изобилием карт, аэро- и космоснимков, экранных изображений, на которых в разных аспектах и всевозможных вариациях представлена наша планета.

Прогресс геоинформационного картографирования привел к тому, что карты традиционного типа перестали быть единственным средством познания реального мира. Съёмки в любых масштабах с различным охватом ведётся на земле и под землёй, с воздуха или космоса. Кроме того компьютерное моделирование, различные механические и автоматические преобразования снимков и карт приводит к появлению десятков и сотен моделей аналитического и систематического типов.

Постепенно входят в исследовательский обиход картографические фильмы и голограммы.

Выделяют 6 главных факторов, определяющих целесообразность создания единой теории геоизображений.

1.  Общность изучаемых объектов: географических, геологических, океанологических и палеонтологических.

2.  Неуклонное повышение количества и разнообразия.

3.  Наличие общих и взаимодополняющих свойств о всех геоизображениях как моделей действительности.

4.  Сходство процессов восприятия, чтения, распознавания человеком карт, символов, экранных изображений и других пространственных графических образов.

5.  Единство научно-механической базы анализа, распознания и преобразования геоизображений.

6.  Необходимость комплексного использования, рационально-взаимного, сочетание геоизображения при решении научных и практических задач, особенно на практике геоинформационной картографии.