Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 528.9:91(075.8):577.4

11.00.12 - географічна картографія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук

Геоінформаційне еколого-географічне картографування: теорія і практика досліджень

Бондаренко Едуард Леонідович

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка.

Науковий консультант - доктор географічних наук, професор Шевченко Віктор Олексійович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач науково-дослідного сектору картографії та геоінформатики.

Офіційні опоненти:

- доктор географічних наук, професор Козаченко Тамара Іванівна, Інститут географії НАН України, головний науковий співробітник відділу картографії;

- доктор географічних наук, професор Жупанський Ярослав Іванович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, професор кафедри географії України, картографії та геоінформатики;

- доктор географічних наук, професор Ковальчук Іван Платонович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри геодезії та картографії.

Захист відбудеться 17 листопада 2008 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.07 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03680, м. Київ, МСП-680, просп. акад. Глушкова, 2, географічний факультет, ауд. 312.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка (01601, м. Київ, МСП-601, вул. Володимирська, 58).

Автореферат розісланий 9 жовтня 2008 року.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради доктор географічних наук, професор С.І. Іщук.

Анотація

Бондаренко Е.Л. Геоінформаційне еколого-географічне картографування: теорія і практика досліджень. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук зі спеціальності 11.00.12 - географічна картографія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробці нового проблемно-орієнтованого напряму сучасної тематичної картографії - геоінформаційного еколого-географічного картографування. Представлено його науково-методичну організацію, визначено базовий поняттєвий апарат і основні принципи здійснення; обґрунтовано основні класифікаційні ознаки еколого-географічних карт; визначено структуру інформаційних ресурсів для картографування, проведено оцінку їх якості та етапи використання; виділено особливості застосування способів та прийомів в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні; обґрунтовано призначення, основні принципи побудови та головні риси регіональних еколого-географічних ГІС, сформульовано особливості змісту еколого-географічних картографічних творів різного територіального рівня та призначення. Результати досліджень представлені типовими легендами, сконструйованими на основі визначених принципів картографічної семіотики; науково-методичним підходом до створення еколого-географічних атласів різного територіального рівня та еколого-географічними картами, побудованими на основі інформаційної взаємодії між базами даних загально-географічної та еколого-географічної інформації.

Ключові слова: геоінформаційне еколого-географічне картографування, ГІС, проблемно-орієнтоване картографування, інформаційні ресурси, база даних, еколого-географічна ГІС, типові легенди, еколого-географічні карти, еколого-географічні атласи.

Аннотация

Бондаренко Э.Л. Геоинформационное эколого-географическое картографирование: теория и практика исследований. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук по специальности 11.00.12 - географическая картография. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2008.

Диссертационная работа посвящена разработке нового проблемно-ориентированного направления тематической картографии - геоинформационного эколого-географического картографирования. Сформулированы его теоретико-методологические основы с представлением научно-методической организации, определением базового понятийно-терминологического аппарата, разработанного с учетом обоснованных структурных частей: объектно-предметной; проблемного ориентирования; территориальной определенности; геоинформационной, а также главных принципов проведения: геосистемного, регионализации, антропоцентризма, инвариантности, оценивания, конструктивизма, оптимизации масштабов. Основными признаками классификации эколого-географических карт с учетом комплексности представления информации избраны: прогнозируемые приемы дальнейшего использования, территориальный охват и масштаб. Усовершенствована теория геоинформационного картографирования в части применения способов картографического изображения с формулированием их определений и раскрытием сущности. Предложен авторский подход к расширению функциональных возможностей программного обеспечения ГИС путем введения интерактивных методов формирования шкал количественных показателей.

Определена структура информационных ресурсов, проведена оценка их качества с помощью обоснованных принципов относительно ошибок (предотвращения, нахождения, удаления, допуска) и этапы использования; сформулированы функции оригинальных картографических произведений как вида информации в геоинформационном эколого-географическом картографировании (информативная, оценочная, методологическая, методическая, упорядочивания). Рассмотрена специфика взаимодействия различных видов информации, особенности её преобразования в показатели картографирования при использовании различных приемов и способов картографического изображения.

В работе обосновано: назначение эколого-географических ГИС (для создания и анализа информационных моделей пространственно-временного распределения и взаимосвязей главных показателей, определяющих геоэкологическую обстановку определенной территории); их главные черты (комплексность по содержанию и пространственному охвату, иерархическая последовательность в построении моделей, гомоморфизм в получении результатов исследования); основные принципы построения (многоуровневости структуры; комплексности базы данных; универсальности интеграции данных; гибкости системы запросов, модульности ГИС; многовариантности представления данных; оптимальности использования ресурсов компьютера) и усовершенствования (как способа введения новых функциональных возможностей). При разработке методов оценки эффективности работы эколого-географических ГИС предложено применять принципы, предусматривающие её с позиций системного подхода и получения вместе с общим показателем частных оценок, а также обеспечения гибкости методик к изменениям условий функционирования ГИС: наследственности, системного соответствия, непрерывности, последовательности, репрезентативности, масштабности и экономичности.

Сформулированы особенности содержания эколого-географических картографических произведений разного территориального уровня и назначения с применением предложенных принципов представления карт в них: последовательно-традиционного, блоково-проблемного, комбинированного. На основе обоснованных принципов картографической семиотики (рациональной достаточности и адекватного восприятия), реализован подход к конструированию типовых легенд эколого-географических карт для широкого использования и специальных - инвентаризационных.

Доказано, что главными принципами геоинформационного эколого-географического картографирования, которые определяют его место и роль в региональных программах, а также являются своеобразными методологическими положениями, очерчивающими содержание, рамки применения, определяющими достоверность и актуальность проведенных исследований есть принципы: научной целесообразности, территориальной согласованности, современности, нетрадиционности, оценивания.

Результаты практической части исследований представлены разработанным научно-методическим подходом к созданию эколого-географических атласов административных области и района, типовыми легендами, а также эколого-географическими картографическими моделями, построенными на основе информационного взаимодействия между базами данных общегеографической и эколого-географической информации.

Ключевые слова: геоинформационное эколого-географическое картографирование, ГИС, проблемно-ориентированное картографирование, информационные ресурсы, база данных, эколого-географическая ГИС, типовые легенды, эколого-географические карты, эколого-географические атласы.

Summary

Bondarenko E.L. Geoinformational Ecological-geographical Mapping: the Theory and Practice of Researches. - The Manuscript.

The thesis for the Degree of the Doctor of Geographical Sciences; speciality 11.00.12 - Geographical Cartography. - Kyiv Taras Shevchenko National University, Kyiv, 2008.

The thesis is devoted to the development of the new problem-oriented direction of modern thematic cartography - geoinformational ecological-geographical mapping. Its methodological organization has been represented; the basic conceptual-terminological means and main principles of realization have been defined; the principal classification criteria of ecological-geographical maps have been substantiated; the structure of informational resources has been defined for mapping, and their quality estimation and operational stages have been assigned; peculiarities of modes and techniques application in geoinformational ecological-geographical mapping have been chosen; assignment, main principles of construction and principal features of the regional ecological-geographical GIS have been justified; and peculiarities of ecological-geographical cartographical products content of different territorial level and assignment have been indicated. Research results are represented by the standard legends, constructed on the basis of defined cartosemiotics principles; the methodological approach to creation of the ecological-geographical atlases of a different territorial level and the ecological-geographical maps constructed on the basis of informational interaction between databases of general-geographical and ecological-geographical information.

Key words: geoinformational ecological-geographical mapping, GIS, problem-oriented mapping, informational resources, database, ecological-geographical GIS, standard legends, ecological-geographical maps, ecological-geographical atlases.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Картографія як сфера суспільної діяльності, що призначена наочно представляти реальну дійсність, переживає певну трансформацію, пов'язану з використанням геоінформаційних і комп'ютерних технологій та з одночасним концентруванням уваги на сучасних проблемах, серед яких головними є екологічні. Вони стали настільки актуальними та значущими для сучасного суспільства, що їх вирішення неможливе без створення спеціалізованих галузевих підрозділів і залучення численних науково-дослідних та проектних організацій. При цьому проведення природоохоронних заходів вимагає не тільки наявності об'єктивної інформації щодо екологічного стану території дослідження, але й подання її споживачеві в наочному та зрозумілому вигляді. Одним з найважливіших методів вивчення стану природи та її окремих компонентів сьогодні є еколого-географічне картографування, застосування якого сприяє більш раціональному проведенню екологічних досліджень, а вивчення і планування природоохоронної діяльності, а також здійснення екологічно безпечного природокористування без відповідного картографічного забезпечення взагалі є нераціональним і неефективним.

При використанні значної кількості різноманітної інформації, необхідної для створення еколого-географічних карт, доцільно застосовувати сучасні методи її збору, збереження та попередньої обробки. Результативність цих досліджень значно зростає за рахунок інтенсивної інформаційної взаємодії між базами даних та побудовою електронних карт на основі сучасних геоінформаційних технологій, що спонукає до формулювання теоретико-методологічних та методичних основ геоінформаційного еколого-географічного картографування і обґрунтовує актуальність теми роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності до напрямів наукової роботи географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, зокрема, науково-дослідного сектору картографії та геоінформатики кафедри геодезії та картографії (держбюджетна тема №97106 "Розробка основ тематичного ГІС-картографування для потреб освіти в Україні", № державної реєстрації 0197U003083 (1997-2000 рр.); держбюджетна тема №01БФ050-04 "Геоінформаційне картографування. Формування концептуальних підходів до створення, забезпечення функціонування і застосування геоінформаційних систем та технологій для вирішення військових і народногосподарських завдань", № державної реєстрації 0101U002879 (2001-2005 рр.); держбюджетна тема №06БФ050-04 "Геоінформаційне тематичне картографування: проблемно-орієнтований підхід та семіотичні основи", № державної реєстрації 0106U005752 (з 2006 р.; керівник підрозділу)).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка теоретико-методологічних та методичних засад геоінформаційного еколого-географічного картографування на основі ГІС, баз картографічних даних і баз знань (підходи, принципи, напрями, методи, способи і прийоми геоінформаційного моделювання та аналізу).

Реалізація сформульованої мети зумовила постановку та вирішення наступних задач:

- розробити теоретичну концепцію, вихідні методологічні та методичні принципи автоматизованого укладання і використання еколого-географічних карт на основі спеціалізованої ГІС;

- визначити базовий поняттєвий апарат та основні принципи здійснення геоінформаційного еколого-географічного картографування;

- доповнити основні класифікаційні ознаки еколого-географічних карт, які створюються засобами ГІС;

- виділити особливості використання способів та прийомів в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні;

- визначити інформаційні ресурси, оцінити їх якість та особливості застосування в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні;

- сформулювати призначення, основні принципи побудови та головні риси регіональних еколого-географічних ГІС;

- обґрунтувати особливості змісту еколого-географічних картографічних творів різного територіального рівня та призначення, які створюються за допомогою ГІС.

Об'єктом дослідження є геосистеми різних територіальних рівнів як складноорганізовані природно-антропогенні утворення з їх складовими компонентами та елементами, взаємозв'язками, явищами, процесами та екостанами, що виникають в процесі взаємодії.

Предметом дослідження є теоретико-методологічні основи геоінформаційного еколого-географічного картографування на основі ГІС, баз даних та знань.

Методологія, методи, використані матеріали. Методологічною основою роботи є базові положення географічної науки про взаємодію суспільства і природи, географічної картографії про можливість відображення складних соціо-природних утворень.

Для досягнення мети на основі обраної методології у роботі застосовано методи: системного підходу, аналізу та синтезу для окреслення головних ознак, принципів та понять геоінформаційного еколого-географічного картографування; наукової класифікації - для виділення основних тематичних груп карт; ландшафтно-екологічний, інформаційний, кібернетичний, стохастичний, структурно-графічного моделювання - для вивчення об'єктів картографування; описовий та історичного порівняння - при аналізі основного доробку в галузі еколого-географічного картографування; геоінформаційного картографування - при розробці зразків карт; картосеміотичний - при розробці легенд еколого-географічних карт.

Інформаційну базу дисертаційного дослідження склали звітні та видані матеріали Державного комітету статистики України; опубліковані матеріали у вигляді текстових та картографічних джерел, які є у фондах Національної бібліотеки України ім. В.І. Вернадського, Національної Парламентської бібліотеки, наукової бібліотеки Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

При виконанні роботи були використані матеріали наукових збірників, монографій та публікацій у фахових виданнях, з яких необхідно особливо вказати на праці провідних вітчизняних та зарубіжних вчених: В.А. Барановського, О.М. Берлянта, М.Д. Гродзинського, Я.І. Жупанського, А.П. Золовського, Є.Г. Капралова, Ю.О. Карпінського, Т.І. Козаченко, О.В. Кошкарьова, І.Ю. Левицького, І.К. Лур'є, О.О. Лютого, А.А. Лященка, М. ДеМерса, Я.Б. Олійника, Г.О. Пархоменко, Л.Г. Руденка, К.О. Саліщева, В.М. Самойленка, Б.Б. Серапінаса, С.М. Сербенюка, Р.І. Сосси, В.І. Стурмана, В.С. Тікунова, А.М. Трофімова, В.О. Черв'якова, В.О. Шевченка, П.Г. Шищенка та ін.

При створенні експериментальних зразків карт та відпрацюванні методик картографування використані: багатофункціональні геоінформаційні системи ArcView GIS 3.2a, MapInfo Professional 8.0; ГІС з наявністю функцій web-картографування: ArcIMS, ArcExplorer Web; вузькофункціональне програмне забезпечення Surfer 8.0.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в дисертаційній роботі вперше:

- розроблені теоретико-методологічні основи геоінформаційного еколого-географічного картографування: сутність, структура, функції, підходи та система принципів практичної реалізації (геосистемний, регіоналізації, антропоцентризму, інваріантності, оцінковості, конструктивізму, оптимізації масштабів);

- обґрунтовані функціональні структурні блоки, що визначають систему поняттєвого апарату геоінформаційного еколого-географічного картографування (об'єктно-предметний; проблемної орієнтації; територіальної визначеності; геоінформаційний), зміст яких став основою для визначення робочих понять та термінів;

- визначено принципи, які необхідно враховувати при розробці багатофункціональних еколого-географічних геоінформаційних систем: комплексності бази даних; багаторівневості структури ГІС; універсальності інтеграції даних; гнучкості системи запитів; модульності ГІС; багатоваріантності представлення даних; оптимальності використання ресурсів комп'ютера;

- на основі семіотичного підходу до картографічних знакових систем сформульовані принципові положення побудови типових легенд еколого-географічних карт з урахуванням вікових та фахових особливостей їх потенційних користувачів;

поглиблено:

- можливості створення картографічних моделей шляхом модернізації способів відображення з урахуванням властивостей і переваг ГІС. Визначено особливості їх практичного застосування у порівнянні з відомими в картографії способами, що спрощує укладання та використання карт;

- теоретико-методичні основи визначення інтервалів шкал кількісних показників з узагальненням способів інтерактивного їх формування в залежності від властивостей числового ряду та призначення карти. Виділено наступні методи поділу числового ряду на інтервали: рівні (з поділом від нуля і від початкового числа ряду) і нерівні (зростаючі кратні з поділом від нуля та від початкового числа ряду; спадаючі кратні з поділом від нуля і від початкового числа ряду; з поділом від середини; ізольовані; з поділом на рівні по кількості показників), якими доцільно розширити функціональні можливості ГІС;

удосконалено класифікацію інформаційного забезпечення в частині структури бази даних для геоінформаційного еколого-географічного картографування за наступними головними ознаками: формою представлення інформації; видом фахового використання; можливостями доступу; способом обробки; видом носія; інтенсивністю використання; формою організації;

набули подальшого розвитку:

- теоретико-методичні засади класифікації еколого-географічних карт проблемного спрямування, що передбачають врахування особливостей їх використання, зокрема, стосовно прийомів дослідження та територіального охоплення і масштабу;

- науково-методичні підходи до створення еколого-географічних картографічних творів з визначенням принципів побудови атласів (послідовно-традиційного, блоково-проблемного, комбінованого) та їх оптимального змісту (на прикладі регіональних еколого-географічних атласів адміністративної області і адміністративного району).

Практичне значення одержаних результатів. Сформульовані в дисертаційній роботі теоретико-методологічні та практичні основи геоінформаційного еколого-географічного картографування збагатили загальну теорію картографії і геоінформаційного картографування та знайшли своє застосування, зокрема, при розробці перспективної Схеми розвитку продуктивних сил України (довідка від 9 січня 2008 року); галузевих стандартів для підприємств Укргеодезкартографії (довідка №589 від 3 грудня 2007 року).

Наукові результати та рекомендації використані при виконанні науково-дослідних робіт, що проводились і проводяться на кафедрі геодезії та картографії географічного факультету протягом останнього десятиріччя. Це держбюджетна тема №97106 "Розробка основ тематичного ГІС-картографування для потреб освіти в Україні", № державної реєстрації 0197U003083 (1997-2000 рр.); держбюджетна тема №01БФ050-04 "Геоінформаційне картографування. Формування концептуальних підходів до створення, забезпечення функціонування і застосування геоінформаційних систем та технологій для вирішення військових і народногосподарських завдань", № державної реєстрації 0101U002879 (2001-2005 рр.), держбюджетна тема №06БФ050-04 "Геоінформаційне тематичне картографування: проблемно-орієнтований підхід та семіотичні основи", № державної реєстрації 0106U005752 (з 2006 р.), довідка №050/490-30 від 23 листопада 2007 року.

Геоінформаційне еколого-географічне картографування також є важливим напрямом підготовки сучасних фахівців картографів та географів. Сьогодні основні положення дисертації знайшли своє застосування при створенні програм фахових дисциплін та спецкурсів: "Картографія", "Цифрова картографія" з напряму підготовки "Геодезія, картографія та землевпорядкування"; "Медико- та еколого-географічне картографування" ("Географія") і "Картографічне моделювання суспільно-географічних процесів" ("Економічна та соціальна географія"), довідка №050/489-30 від 23 листопада 2007 року.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є одноосібною науковою працею, в якій реалізовано ідеї автора щодо теорії і практики досліджень геоінформаційного еколого-географічного картографування як актуального напряму тематичної картографії в новому, геоінформаційному середовищі.

Автором сформульовано теоретико-методологічні основи геоінформаційного еколого-географічного картографування; опрацьоване його інформаційне забезпечення; запропоновані принципи і методика створення та функціонування регіональних еколого-географічних інформаційних систем.

Розроблена та апробована автором методика дослідження еколого-географічних проблем засобами географічних інформаційних систем дозволила розкрити особливості, узагальнити характерні риси та виділити принципи геоінформаційного еколого-географічного картографування; визначити зміст еколого-географічних атласів різних регіональних рівнів та методику розробки окремих видів карт на основі ГІС.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації та матеріали досліджень, пов'язані з її виконанням, доповідались на 19 наукових семінарах, конференціях та з'їздах національного і міжнародного рівня, в т.ч.: "Роль охоронюваних природних територій у збереженні біорізноманіття" (Канів, 1998); "Медична географія на порозі ХХІ століття" (Санкт-Петербург, 1999); "Україна та глобальні процеси: географічний вимір" (Луцьк, 2000); "Проблеми безперервної географічної освіти і картографії" (Харків, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004); "Житомирщина на зламі тисячоліть" (Житомир, 2000); "Бердичівщина: поступ у ІІІ тисячоліття" (Бердичів, 2001); "Геоінформаційне картографування сьогодні" (Київ, 2002); "Регіональні екологічні проблеми України" (Київ, 2002); "InterCarto 8. ГІС для стійкого розвитку територій" (Хельсинки, Санкт-Петербург, 2002); "Роль природно-заповідних територій у підтриманні біорізноманіття" (Канів, 2003); "InterCarto 9. ГІС для стійкого розвитку територій" (Новоросійськ, Севастополь, 2003); "Україна: географічні проблеми сталого розвитку" (Чернівці, 2004); "Картографія та картосеміотика. Проблеми теоретичної картографії" (Вільнюс, 2004); "Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку" (Київ, 2005), "InterCarto-ІнтерГІС 13. Стійкий розвиток територій: теорія ГІС та практичний досвід" (Ханти-Мансійськ, 2007).

Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 53 наукові праці (24 праці написано без співавторів і 29 - у співавторстві), у тому числі 1 монографію без співавторів (13.9 др. арк.), 1 монографію у співавторстві (5.7 др. арк., автору належить 4.8 др. арк.), 1 розділ у колективній монографії у співавторстві (0.75 др. арк., автору належить 0.4 др. арк.), 1 навчальний (8.4 др. арк., у співавторстві, автору належить 1.0 др. арк.) та 3 навчально-методичні посібники (5.5 др. арк., 2 у співавторстві, автору належить 3.5 др. арк.), 25 статей у наукових фахових виданнях (8.0 др. арк.).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Вона викладена на 317 сторінках тексту (основна частина на 275 сторінках); включає 39 таблиць, 51 рисунок (з них 27 карт). Список використаних джерел містить 322 найменування.

2. Основний зміст дисертації

У першому розділі "Теоретико-методологічні основи геоінформаційного еколого-географічного картографування" виявлено, що геоінформаційне еколого-географічне картографування є новим актуальним проблемно-орієнтованим напрямом тематичної картографії, який характеризується різноманіттям теоретичних установок і конкретного змісту. Його сутність полягає в інформаційній взаємодії між базами даних загально-географічної та еколого-географічної інформації шляхом побудови еколого-географічних картографічних моделей. При цьому геоінформаційні системи дозволяють в зручному вигляді відображати вихідну інформацію та використовувати отримані за результатами геоінформаційного картографування електронні еколого-географічні картографічні моделі для проведення наукових досліджень і практичного використання.

Головною специфічною рисою геоінформаційного еколого-географічного картографування є його проблемна орієнтованість, яка передбачає цілеспрямоване (за тематикою, потенційним користувачем) проектування, створення та практичне застосування картографічних моделей, що подаються як інструмент для вирішення конкретних завдань в межах вузької практичної спрямованості.

В процесі дослідження доведено, що геоінформаційне еколого-географічне картографування посідає центральне місце на перетині комп'ютерної картографії (як реалізації ментальної схеми картографування за допомогою засобів комп'ютерної графіки чи систем автоматизованого проектування), ГІС, телекомунікації, системного картографування, аерокосмічних методів та цифрової картографії. Об'єднує всі названі напрями тематична картографія, яка є основою для проведення еколого-географічних досліджень за допомогою створення та використання еколого-географічних карт. Графічно це може бути представлено на рис. 1 у вигляді удосконаленої моделі (початково запропонованої О.М. Берлянтом, 1991) положення геоінформаційного еколого-географічного картографування (ГЕГК), як складової геоінформаційного картографування (ГК), у вузлі перетину автоматизованої картографії (замінено автором на комп'ютерну картографію, КК), аерокосмічних методів (АКМ), ГІС, телекомунікації (Т, додано автором) та системного картографування (СК) з визначенням його місця в системі сучасної тематичної картографії (ТК).

Розробка поняттєвого апарату геоінформаційного еколого-географічного картографування, як системи понять, базується на структурних блоках (підсистемах або комплексах близьких за значенням та змістом понять, що формують окремі частини поняттєвого апарату): об'єктно-предметному; проблемної орієнтації; територіальної визначеності; геоінформаційному.

Методологія геоінформаційного еколого-географічного картографування охоплює визначення об'єкта, предмета, завдань, сукупності засобів дослідження, формує уяву щодо послідовності дій в процесі вирішення поставлених завдань і включає взаємодію наукових підходів, принципів, територіальних (просторових) та змістовно-компонентних рівнів картографування.

Системний науковий підхід в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні полягає в розгляді об'єкта дослідження як складової частини цілісної складної системи, що утворена низкою підсистем і має функціональні залежності та зв'язки в межах системи, між її окремими підсистемами.

Географічний підхід полягає в актуалізації географічного обґрунтування геоінформаційного еколого-географічного картографування з прискоренням розвитку його змістовного забезпечення, врахування накопиченого досвіду комплексних географічних досліджень та системного тематичного картографування у вигляді існуючих геоінформаційних систем, якими можна вважати раніше видані комплексні географічні атласи.

Ландшафтно-екологічний підхід в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні передбачає показ природних об'єктів у їх сучасному, тобто з урахуванням антропогенного впливу вигляді та діяльності людини, з оцінкою умов, в яких це відбувається та результатів такого впливу. З практичної точки зору це означає пристосування змісту тематичних карт до сучасних вимог їх придатності для проведення екологічного оцінювання та експертизи або природоохоронного виховання та освіти.

Екологічне оцінювання усіх об'єктів, явищ і процесів, що картографуються, здійснюється з точки зору прийнятого нормативного стану або по відношенню до безпеки життєдіяльності людини. При цьому елементами оцінювання виступають об'єкти взаємодії в геосистемі, відносини між ними та географічні фактори (стійкість геосистем, геохімічний склад, несприятливі процеси та явища). В даному підході природа оцінюється по відношенню до людини не тільки як умова, а й джерело її існування, що значно розширює уяву про діапазон зв'язків.

Інформаційний підхід в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні означає використання різноманітної та різнотипної інформації з розробкою на її основі багатоваріантних еколого-географічних картографічних моделей для відповідних проблемно-практичних потреб користувачів із застосуванням методів геоінформаційного аналізу та просторового моделювання. Він передбачає також перспективне застосування інфраструктур просторових даних для забезпечення: легкості доступу до інформації з боку різних суб'єктів, зручності інформаційної взаємодії між ними, більш ефективного їх використання.

Кібернетичний науковий підхід, який тісно пов'язаний з попереднім, дозволяє: проводити збір, накопичення, систематизацію, обробку різноманітної еколого-географічної інформації; створювати та розширювати функціональні можливості прикладного програмного забезпечення ГІС, засоби введення еколого-географічної інформації та виведення результатів її обробки, технічні та технологічні прийоми створення баз і банків даних, а також баз знань, як реалізації окремих принципів функціонування штучного інтелекту; розробку інфраструктур просторових даних.

Стохастичний підхід в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні означає використання різноманітних імовірнісних методів (обчислення узагальнюючих показників, обчислення їх вірогідності, вивчення законів розподілу, перевірка теоретичних концепцій тощо) на етапі проведення геоінформаційного аналізу даних; розгляду створених картографічних моделей в якості випадкової реалізації певних процесів на етапі їх використання (прогнозування розвитку явищ в просторі та часі, визначення провідних факторів розміщення та розвитку явищ тощо).

Історичний підхід передбачає укладання картографічних моделей на різні проміжки часу (в т. ч. з використанням раніше створених карт), а також застосування та розрахунку відповідних показників картографування на основі діючих в даній галузі специфічних екологічних законів і закономірностей.

Конструктивний підхід забезпечує практичну спрямованість геоінформаційного еколого-географічного картографування, а також прикладний характер еколого-географічних карт, що вимагає не тільки відповідного наукового аналізу, а й формування прогнозів розвитку екологічного стану регіонів та рекомендацій з його оптимізації.

При визначенні принципів геоінформаційного еколого-географічного картографування доцільно врахувати, що воно характеризується наступними відмінностями:

- у бік ускладнення: необхідністю використання нової техніки (це матеріальні та інтелектуальні витрати); необхідністю збору величезних масивів інформації;

- у бік спрощення: можливістю оперативного укладання картографічних творів, їх швидкого використання; значною об'єктивністю і достовірністю.

Головним принципом геоінформаційного еколого-географічного картографування обрано геосистемний, коли геосистема розглядається як інтегральне територіальне утворення, об'єднане природними (біотичними та абіотичними) і антропогенними (соціальними та технологічними) елементами, де кожен елемент розглядається лише у зв'язку з іншим через характер та тісноту зв'язків.

Проблемно-формуючим визначено принцип регіоналізації, який передбачає проведення картографічного дослідження в окремому регіоні, поняття якого формується в залежності від мети дослідження на основі суспільно-політичного замовлення з урахуванням проблем природокористування.

Принцип антропоцентризму визначає мету та очікувані результати досліджень - визнання пріоритету людини у функціонуючих геосистемах, що в регіональних дослідженнях реалізуються відповідно до антропоцентричних підходів у загальному біоцентричному напрямі досліджень та передбачає визначення масштабів впливу людини на своє середовище і впливу самого середовища на людину (як позитивно, так і негативно).

Принцип інваріантності передбачає використання різних критеріїв та показників як компонентів системи.

Принцип оцінковості полягає в оцінюванні за допомогою створених картографічних моделей стану геосистеми з метою створення наукових основ вирішення проблем оздоровлення навколишнього природного середовища та раціонального природокористування.

Принцип конструктивізму передбачає використання еколого-географічних карт в якості інструмента розробки заходів з оптимізації раціонального проведення екологічних досліджень; вивчення, планування, прогнозування та оптимізації природоохоронної діяльності та екологічно безпечного природокористування в різних регіонах тощо.

Незважаючи на зменшення значення масштабу в геоінформаційному картографуванні за рахунок дуже швидкої його зміни в програмному забезпеченні, принцип оптимізації масштабів передбачає вибір їх оптимальних значень для визначених різних територіальних рівнів геоінформаційного еколого-географічного картографування, зокрема, для території України.

Відповідно до цього встановлено, що на умовно-глобальному рівні (дозволяє відображувати територію України та суміжні держави) оптимальними є базові масштаби карт 1:10000000 та дрібніше; на державному (територія України) - масштаби 1:1000000 - 1:12000000; регіональному (території, які можна порівняти з економічним районом, адміністративною областю), 1:300000 - 1:3000000 (оптимальні масштаби 1:300000 - 1:750000); перехідному регіональному (рівень адміністративного району) - масштаби 1:50000 - 1:1000000 (оптимальні 1:50000 - 1:300000); локальному (територія населеного пункту або зона впливу декількох дрібних населених пунктів) - 1:10000 - 1:500000; вузько-локальному (окремий екологічно небезпечний об'єкт) - більше 1:10000.

Змістовно-компонентні рівні відповідно до сучасного розуміння завдань та можливостей геоінформаційного еколого-географічного картографування включають: літосферу, атмосферу, гідросферу, біосферу, а також соціосферу і техносферу.

Структуризація методологічних аспектів геоінформаційного еколого-географічного картографування може здійснюватися як в горизонтальному, так і у вертикальному розрізах.

При аналізі горизонтального розрізу складові поділяються в залежності від структуризації об'єктів та суб'єктів, що беруть участь у взаємодії природи та суспільства; при цьому виділяються аспекти цієї взаємодії: окремо природні і окремо соціально-економічні (тобто такі, що пов'язані з діяльністю людей в процесі природокористування). Подальший поділ названих груп аспектів здійснюється з урахуванням структуризації природних об'єктів та сукупності суб'єктів природокористування. Ці групи охоплюють матеріальний процес природокористування. З ними взаємодіють аспекти, що відносяться до процесу власне взаємодії природи та суспільства: пізнання природокористування; екологічне виховання населення; управління природокористуванням.

Вертикальний розріз передбачає включення усієї сукупності аспектів природокористування, зокрема: часових, що дозволяють на практиці використовувати створені картографічні моделі на різні проміжки часу; інформаційних (формування і використання баз даних, що включають картографічні, кількісні та семантичні складові); техніко-технологічних та математичних (інженерний інструментарій та математичний апарат для дослідження процесу природокористування), правових (моніторинг нормативно-правових актів, пов'язаних з процесом природокористування).

Головною ознакою класифікації еколого-географічних карт, яка враховує комплексність подання інформації, запропоновано вважати прийоми подальшого використання, згідно якої вони можуть бути аналітичні (компонентні), синтетичні (інтегральні) та комплексні. Це дає змогу зорієнтуватися у великому масиві еколого-географічних карт різних видів, типів і змісту.

Особливостями застосування способів геоінформаційного картографування при створенні еколого-географічних карт є їх групування (класифікація) щодо виду координатної прив'язки зображувальних засобів (до точок, до ліній, до площі) для спрощення процесу створення-використання карт, а удосконалений підхід до вибору методів розбиття шкал кількісних показників для створення еколого-географічних карт полягає в узагальненні інтерактивних методів, які розширюють функціональні можливості ГІС та достовірність представлення результатів на картах.

У другому розділі дисертації "Інформаційне забезпечення геоінформаційного еколого-географічного картографування" обґрунтовано, що навколишнє природне середовище є одним з найбільш інформаційно насичених об'єктів, який під впливом господарської діяльності людини нарощує свій інформаційний ресурс. Тому геоінформаційне еколого-географічне картографування, як процес систематизації та наочної візуалізації просторової інформації, дозволяє впорядкувати виконання щонайменше трьох важливих завдань: досліджень, необхідних для розуміння процесів, що відбуваються у довкіллі; постійним спостереженням за їх станом (моніторинг); цілеспрямованим їх контролем.

Вирішення екологічних проблем вимагає значних обсягів інформації не тільки про поточний стан об'єктів, які вивчаються, а й даних за тривалий період спостережень, у тому числі у вигляді традиційних карт, текстових та статистичних матеріалів. Сучасні геоінформаційні технології дозволяють зовсім по-новому здійснювати реєстрацію, узагальнення, перетворення, сприйняття інформації, що накопичується або залучається від різних видів і форм інформаційних ресурсів. Своєчасну, достовірну і повну інформацію можна одержувати як при безпосередній комунікації з іншими фахівцями, так і при опосередкованій - через засоби масової інформації або через інформаційні канали за допомогою сучасних засобів обчислювальної техніки, зв'язку та телекомунікації.

Усю сукупність інформаційних ресурсів, необхідних для проведення геоінформаційного еколого-географічного картографування доцільно класифікувати за такими основними ознаками: форма представлення інформації, відповідно до чого вони поділяються на карти, статистику, аерофото- та космічні знімки, текстові матеріали, тощо; вид фахового використання (відповідають основним сферам діяльності: правовій, політичній, економічній, науково-технічній, екологічній тощо); можливість доступу (відкриті та закриті з різним ступенем обмеженості: засекречені (державна таємниця), конфіденційні (комерційні, професійні (державна статистика та адміністративна звітність), персональні)); форма власності (суспільні, корпоративні, приватні); спосіб обробки (традиційний, автоматизований); вид носія (паперовий, цифровий); інтенсивність використання (актуальні (активні) та неактуальні (пасивні)); форма організації (традиційні, електронні).

Важливим сучасним джерелом еколого-географічної інформації є Інтернет, переваги використання якого полягають у тому, що: ГІС як засіб проведення просторового аналізу доповнюється інструментом управління просторово розподіленими даними та виконавцями; Інтернет дає можливість знаходити і отримувати фактичні дані різного регіонального рівня, швидко знайомитися з новітньою літературою та відкривати широкий простір для отримання в режимі реального часу наукових консультацій з фахівцями з інших організацій і можливість співпраці з ними; Інтернет визначає способи використання картографічних творів та дозволяє легше розподілити і представити різноманітні види відображення картографічної інформації (карти статичні, інтерактивні, мультимедійні).

Вагомим видом інформаційних ресурсів для геоінформаційного еколого-географічного картографування є оригінальні картографічні ресурси. Їх цінність і фундаментальність з точки зору можливостей використання як інформаційного ресурсу для побудови еколого-географічних ГІС зумовлені значною інформативною насиченістю внаслідок використання при їх розробці великого обсягу фактичного матеріалу (оскільки часто такі карти та атласи базуються на багаторічних статистичних рядах або інших спостереженнях), а для їх створення використовувались оригінальні методики; можливістю безпосереднього використання (без значних перетворень) при побудові бази даних конкретних еколого-географічних ГІС.

Достатньо значні за кількістю та різноманітні за тематикою оригінальні картографічні твори еколого-географічного спрямування, якщо їх розглядати як інформаційний ресурс в геоінформаційному еколого-географічному картографуванні, характеризуються наступними функціями: інформативною, що проявляється при використанні картографічних творів як своєрідної бази даних при подальших дослідженнях; оцінювальною, яка пов'язана із можливістю подати уявлення про екологічний стан території України у цілому, а також окремих її регіонів, виділити регіони з екстремальними показниками; методичною, яка передбачає використання набутого досвіду картографування при розробці картографічних творів у майбутньому; методологічною, що пов'язана з розглядом усієї сукупності картографічних творів як моделей, які відбивають світогляд стосовно екологічних знань, екологічної діяльності у певний період розвитку суспільства; упорядкувальною, що проявляється у цілеспрямованому виокремленні відповідних творів згідно з їх тематикою з усієї сукупності карт та атласів і поданні у вигляді самостійного переліку, що, в свою чергу, є однією із ознак оформлення самостійного напряму картографування.

Розглядаючи та розуміючи екологічну інформацію як осмислені та певним чином оброблені показники, їх використання в ГІС сприймається як процес інформаційного відображення території дослідження завдяки обробці вихідних (первинних) даних. Виходячи зі структури просторової інформації, її геометричні характеристики піддаються математичній обробці, в ході якої обчислюються і порівнюються координати репрезентативних точок. При цьому використовується вихідна інформація у вигляді координат опорних точок у заданій системі та картографічній проекції, в результаті чого одержується координатна інформація. Топологічні дані зі схематичного зображення простору можуть перетворюватися до переліку контурів та предметів. Топологічна інформація разом з координатною утворює тополого-геометричну інформацію, яка в цілому відображає просторові властивості об'єктів. Обробка семантичних даних полягає в систематизації, класифікації і кодуванні характеристик непросторових властивостей об'єктів, у результаті чого одержується атрибутивна інформація. Ідентифікаційні дані, як правило, не обробляються і без зміни, як складова частина, входять до просторової та атрибутивної інформації, забезпечуючи їхній однозначний зв'язок для кожного об'єкта.

В третьому розділі "Регіональні еколого-географічні геоінформаційні системи" доведено, що завдання геоінформаційного еколого-географічного картографування може бути вирішене стосовно окремого регіону на основі відповідного програмного забезпечення, вибір якого здійснюється після аналізу його можливостей. Серед визначених ознак класифікації (призначення, архітектура та функціональні характеристики (як критерії, що забезпечують здатність програми вирішувати завдання певної складності)), головною ознакою обрано останню, відповідно до чого виділено інструментарій геоінформаційних систем: повнофункціональні ГІС; багатофункціональні ГІС; спрощені варіанти багатофункціональних ГІС; вузькофункціональне програмне забезпечення; реляційні бази даних (РБД); ГІС з наявністю функцій картографування у/та за допомогою мережі Інтернет. географічний карта геоінформаційний автоматизований

Запропоновано, що повно- або багатофункціональну ГІС доцільно обрати в якості основи (ядра, що виконує базові функції) фізичної реалізації регіональної еколого-географічної ГІС, головні риси якої (комплексність як за змістом, так і за охопленням території; ієрархічна послідовність у побудові моделей; гомоморфізм в одержанні результатів дослідження геоекологічного стану) можуть бути визначені на основі розуміння її призначення (в першу чергу - це основа регіонального геоекологічного моніторингу) та обґрунтування ієрархічності територіальних рівнів.

Програмне забезпечення має підтримувати реляційну модель бази даних, інтеграцію окремих її складових і картографічне моделювання з використанням комбінації відомих способів картографічного зображення, що в загальному вигляді узгоджується з компонентним складом ГІС, концептуальна модель якої представлена.

Вибір програмного забезпечення для побудови комплексних багатофункціональних еколого-географічних геоінформаційних систем необхідно проводити з урахуванням наступних головних принципів, що визначені автором на основі аналізу програмних продуктів та головних функцій ГІС. Це принципи: комплексності бази даних, що передбачає необхідність створення баз, в яких містяться дані, включаючи і геометричні співвідношення; багаторівневості структури (використання незалежних від програмного додатку баз даних (зовнішніх), а за імпортно-експортні операції повинне відповідати спеціалізоване програмне забезпечення); універсальності інтеграції даних (передбачає імпорт та експорт як атрибутивних, так і позиційних даних інших геоінформаційних систем, що, в свою чергу, дозволяє програмному забезпеченню стати ідеальним засобом для об'єднання накопиченої інформації, яка навіть у випадку надходження з різних джерел не тільки може спільно візуалізуватися у табличній або картографічній формах, але, що дуже важливо, є доступною для здійснення геоінформаційного аналізу); гнучкості системи запитів (використання запитів як засобів доступу до реляційних баз даних та інтеграції даних); модульності ГІС (забезпечує розширення їх функціональності та полегшує створення власних програмних додатків); багатоваріантності представлення даних (забезпечення відокремлення відповідної інформації від форми її представлення); оптимальності використання ресурсів комп'ютера (наявність функцій пакування таблиць, динамічного підключення програмних модулів та використання передових стандартів), які при вирішенні задач картографування поєднуються із відповідними засобами забезпечення багатофункціональності (комплексності), що демонструє структурно-графічна модель.