РАЗВИТИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ В РЕГИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЕ ПЕНЗЕНСКОГО РЕГИОНА

А.М.Бершадский, А.С.Бождай

Пензенский государственный университет

Тел.: (8412) 69-84-21, факс: (8412) 66-28-78, e-mail: bam@diamond.stup.ac.ru, design@sura.com.ru

Рассматривая образовательную систему региона (ОСР) с точки зрения задачи мониторинга протекающих в ней процессов, следует отметить ощутимую сложность ее структуры и высокую насыщенность внутрисистемных информационных потоков. Действительно, структура ОСР включает в себя огромное количество учебных заведений разного уровня с высокой степенью взаимного влияния друг на друга. Непрерывность цепочки образовательного цикла, начиная от дошкольной подготовки и заканчивая вузами, зависит от целостности и благополучности любого своего звена. На первый взгляд даже не очень существенные проблемы могут поставить под угрозу наличие высокопрофессиональных специалистов какой-либо отрасли регионального рынка труда. Своевременное отслеживание и прогнозирование таких кризисных ситуаций подразумевает стопроцентную ориентацию в структуре ОСР и оперативное владение ее информационными потоками. Традиционные "человеко-бумажные" методы малоэффективны в силу своей инертности, прямо пропорциональной объему обрабатываемых данных.

В рамках Пензенской области кафедрой САПР при Пензенском государственном университете предлагается перспективный подход к решению рассматриваемой задачи и, как практическая реализация, прототип системы мониторинга ОСР. Основой представляемого подхода является компьютерная пространственная привязка каждого учебного заведения, что придает разрозненному множеству образовательных процессов единый стержень, относительно которого будет выстраиваться взаимосвязанная цифровая модель ОСР. Таким образом, мы имеем дело с геоинформационной технологией, включающей методы системного подхода для интеграции всех средств сбора и управления пространственно-координированными данными, способов выявления на их базе закономерностей, связей, динамических тенденций, а также варианты принятия решений, составления прогнозов и проведения экспертиз. Представляемый прототип системы мониторинга ОСР, следовательно, является геоинформационной системой (ГИС), функционирующей на основе цифровой электронной карты Пензенской области, множества атрибутивных баз данных (БД), охватывающих всю совокупность процессов, протекающих в ОСР, и, наконец, множества атрибутивных баз знаний в виде набора логических правил, сведений, концепций, необходимых для выполнения мониторинга, принятия решений и прогнозирования. Примение проектируемой ГИС будет осуществляться в четырех основных направлениях:

Кроме того, ГИС заключает в себе необычайную гибкость в силу послойной тематической организации всей совокупной обрабатываемой массы данных. Введение новых слоев с легкостью позволяет расширять прикладные границы ГИС без всякого ущерба для ранее решаемых ею задач.

В составе представляемого прототипа следует выделить ряд основных компонентов:

  1. Цифровая картографическая основа - это совокупность тематических слоев, имеющих пространственную привязку. Под тематическим слоем будем понимать самодостаточный логический набор тематических объектов, определенных пользователем. Тематический объект инкапсулирует информацию в форме свойств и методов о том, где располагаются данные и как они должны отображаться. Физически, тематический слой это совокупность векторных примитивов (точка, узел, линия, полигон и т.д.), имеющих атрибутивное описание в табличных БД. Существование тематических слоев обеспечивает необходимый уровень абстрагирования, естественный и удобный для понимания ГИС-пользователя, а также позволяет ему регулировать информационную насыщенность цифровой карты, включая и выключая из видимости определенные слои. В качестве архетипа для цифровой картографической основы была использована бумажная административная карта Пензенской области масштаба 1:400 000.
  2. Система управления атрибутивными БД - это система, вливающая семантику в систему векторных примитивов цифровой карты. Атрибутивные БД являются частично взаимосвязанными между собой реляционными БД. Система управления этими базами позволяет обрабатывать обширный спектр запросов к ним, отображая результаты либо на цифровой карте, либо в виде графиков и диаграмм. Следует отметить, что образовательные БД обособлены от картографических, превнося тем самым гибкость настройки ГИС к предметной области.
  3. Блок пространственного анализа - это программно-математический аппарат, объединяющий функции статистической и пространственной обработки данных. Языком этого аппарата также является язык запросов специального вида.
  4. Среда разработки пользовательских приложений - позволяет пользователю вносить необходимые ему корректировки во внутреннюю структуру ГИС, а также конструировать дополнительные запросы к блоку пространственного анализа и системе управления атрибутивными БД. Кодирование пользовательских приложений осуществляется как на встроенном в систему внутреннем языке построении скриптов, так и на широкоизвестных языках программирования С++, Delphi и т.п.

Важно отметить, что наряду с функциями пространственного анализа существенную ценность представляют функции статистического анализа, а также их взаимовыгодное сочетание. В прототипе реализованы такие возможности как:
a) поиск и выдача на экран учебных заведений, входящих в концентрические области, центры и радиусы которых задаются пользователем непосредственно на карте.
b) общерегиональный и порайонный статистический анализ по критериям: минимальное/максимальное количество учащихся/преподавателей, наихудшее/наилучшее соотношение "количество учащихся на одного преподавателя".
c) выборка информации по большому количеству критериев для отдельно взятого района или для нескольких, вместе взятых.
d) отображение цветными круговыми диаграммами успеваемости учащихся по основным дисциплинам для одного, нескольких или всех районов области с индикацией на цифровой карте.

Для надежной работы представляемого прототипа мониторинговой ГИС необходим ПК со следующими требованиями: CPU Intel Pentium 166 и выше, 32 Mb RAM и выше, OS MS Windows 95/NT, около 50 Mb свободного дискового пространства.

В заключении отметим, что свойства структуры образовательной системы весьма изменчивы, что отражается на качестве и специфике регионального образования. ГИС, по своей сути, открытая. Легко модифицируемая и адаптируемая к новым условиям система. В совокупности с высокой наглядностью получаемых результатов мониторинга и анализа, ГИС представляется высокоэффективным средством для решения данной задачи. Кроме того, геоинформационная технология выступает в роли интегрирующей технологии, увязывая воедино мониторинг образовательной инфраструктуры, дистанционное образование и некоторые прикладные сетевые технологии. С развитием сетевого сервиса , появилась возможность распределнного доступа к ресурсам ГИС на специально организованном сервере. С резким повышением доли дистанционного образования в Пензенском регионе, мониторинговая ГИС выступает удобным средством для оценки результативности такого образования и поиска районов, наиболее в этом нуждающихся.

Литература

  1. Берлянт А.М. Геоиконика. М.: 1996, 208с.
  2. Бершадский А.М., Бождай А.С., ГИС в мониторинге региональных образовательных систем. Астрахань, "Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре", сб.тез., 1997, с. 79-80.