Дослідження стану та перспектив розвитку геодезичних і картометричних технологій у геоінформаційному середовищі

Abstract

Інтенсивний розвиток цифрових технологій та поширення геоінформаційних систем (ГІС) докорінно змінили підходи до збору, опрацювання та аналізу просторових даних. Геодезичні та картометричні технології, які традиційно використовувалися переважно в інженернотопографічних роботах, сьогодні стають ключовими компонентами інтегрованих інформаційних платформ, цифрових двійників територій, систем моніторингу та управління просторовими ресурсами. Поєднання високоточної геодезичної інструментальної бази з аналітичними можливостями ГІС відкриває нові можливості для автоматизованого моделювання рельєфу, кадастрового аналізу, управління земельними ресурсами та містобудівного планування. Попри значний прогрес, розвиток геодезичних і картометричних технологій у геоінформаційному середовищі супроводжується низкою проблем, пов’язаних із неоднорідністю форматів просторових даних, різним рівнем точності вимірювань, відсутністю стандартизованих методик інтеграції результатів наземних зйомок, дистанційного зондування та цифрового картографування. Крім того, стрімке впровадження сучасних технологій, таких як GNSS, лазерне сканування, безпілотні аеросистеми чи алгоритми машинного навчання, потребує наукового обґрунтування їх сумісного використання в ГІСсередовищі. У цьому контексті актуальним є системне дослідження сучасного стану геодезичних і картометричних технологій, оцінка ступеня їх інтегрованості в геоінформаційні системи та визначення перспектив подальшого розвитку. Таке дослідження дозволить виявити тенденції модернізації галузі, сформувати рекомендації щодо підвищення ефективності використання просторових даних та сприятиме розвитку інтелектуальних геоінформаційних платформ. Метою роботи є аналіз поточного рівня розвитку геодезичних і картометричних технологій у геоінформаційному середовищі та обґрунтування перспектив їх удосконалення з урахуванням сучасних технологічних викликів. Об’єктом дослідження є технології просторового вимірювання та картометричного аналізу, а предметом — їх інтеграційні механізми та ефективність використання в ГІС. Об’єкт дослідження: комплекс картометричних, геодезичних та морфометричних операцій. Предмет дослідження: аналітичні та строгі числові методи виконання картометричних та геодезичних операцій у геоінформаційному середовищі. Методи дослідження. У дослідженні були використані аналітичні та числові методи картометричних, геодезичних та морфометричних операцій у середовищі ГІС, а саме перетворення координат методом Гельмерта та методом Ньютона [45], обчислення визначеного інтегралу; інтегрування по контуру, заданому відрізками методом Сімпсона; системотехніки й програмування при розробці програмної реалізації у середовищах MATLAB Online та PostgreSQL/PostGIS. Оцінювання обчислених похибок виконано за допомогою методів статистичного аналізу. У ході дослідження також було використано виключно емпіричний метод, який передбачає планування та виконання числових експериментів у середовищі ГІС, бо в документації відсутній детальний опис методики та алгоритмів картометричних операцій, що представляє собою певний «чорний ящик», який унеможливлює аналітичне дослідження та перешкоджає свідомому отриманню очікуваних результатів з необхідною та достатньою точністю. Головним принципом проведення дослідження є доцільність використання строгих математичних методів для картометричних операцій, що передбачає зведення розрахунків всіх геопросторових характеристик, редукованих на поверхню земного еліпсоїда, що забезпечує їх незалежність від систем координат та картографічних проєкцій. Саме використання строгих математичних методів з редукуванням всіх геопросторових характеристик на поверхню земного еліпсоїда обумовлює перехід від наближених числових картометричних операцій до числових методів, які наближені до аналітичних, у середовищі ГІС.