Географические карты как пример информационной модели

Графические информационные модели. Многообразие графических информационных моделей

Географические карты как пример информационной модели

Графическая информационная модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений. Графические информационные модели являются простейшим видом моделей. С их помощью передаются внешние признаки объекта – размер, форма, цвет. Графические модели несут в себе больше информации, чем словесные.

Для более наглядного и понятного представления информации в графических информационных моделях используются графические изображения (образные элементы), которые могут быть дополнены текстами, числами и символами. Примерами графических информационных моделей являются схемы, карты, чертежи, графики, диаграммы и много другое.

Разберёмся более подробно с каждой из них.

Cхема – это графическое отображение состава и структуры сложной системы. Можно обратиться к ранее рассматриваемому примеру: две электрические схемы соединения переключателей.

Схема последовательного соединения переключателей

Схема параллельного соединения переключателей

На первой представлено последовательное соединение, а на второй – параллельное. Можно заметить, что с помощью схемы легче разбираться с такими задачами, нежели использовать словесное описание. Схемы используются на уроках биологии, истории и так далее.

Следующая графическая информационная модель – чертеж. Чертеж – это условное графическое изображение предмета с точным соотношением его размеров, получаемое методом моделирования. При построении чертежа используются изображения, числа, текст.

С помощью изображений мы получаем представление о форме объекта, с помощью чисел – о размере, с помощью текста – о названии объектов, размерах, в которых выполнены изображения. Примером чертежа является изображение детали перед её изготовлением.

На чертеже изображена деталь в разрезе, чтобы лучше было видно все части, составляющие нашу деталь, присутствуют размеры (числа).

Рассмотрим такую графическую информационную модель как карта. Карта используется для отображения местности в уменьшенном масштабе, которая является для нее объектом моделирования.

Например, с помощью карты мы можем узнать сколько километров от Москвы до Санкт-Петербурга, как добраться на метро или автобусе с одного остановочного пункта до другого, где находится Будапешт и много другое.

Для различных целей используются разнообразные карты: политическая, географическая, тематическая и другие.

Перейдем к графикам. График – это графическое изображение, которое отображает зависимость одной величины от другой, динамику какого-либо процесса в течение какого-либо периода и много другое.

Например, Максим учится в девятом классе.

В течение 8 лет учёбы в школе он получал следующие годовые оценки по математике: первый класс – 5, второй класс – 4, третий класс – 4, четвёртый – 5, пятый – 4, шестой – 3, седьмой – 4, восьмой — 3.

Посмотрим, как это можно отобразить на графике. Ось X будет отображать классы с 1 по 8. Ось Y оценки с 1 до 5. Обратите внимание, что в данном графике за единицу будем брать две клеточки.

Расставим точки в соответствии с данными на координатной плоскости и соединим их линиями.

Мы получили необходимый график, с помощью которого можно сделать вывод, что знания Максима по математике ухудшились. Ещё одним примером графика является кардиограмма сердца. Кардиограмма точно определяет в каком ритме бьётся сердце.

Перейдём к диаграммам. Диаграмма – это графическое изображение, которое даёт наглядное представление о соотношении каких-либо величин или нескольких значений одной величины, об изменении их значений. Диаграммы бывают нескольких видов, но более подробно мы с ними познакомимся при изучении электронных таблиц.

А сейчас рассмотрим несколько примеров.

Первый: Наша планета состоит из воды и суши. Вода составляет семьдесят процентов от планеты, а суша – тридцать. Изобразим всё это с помощью круговой диаграммы. Нарисуем круг. Он будет изображать планету и соответственно будет равен ста процентам. Затем изобразим семьдесят процентов суши и тридцать процентов воды.

На данной диаграмме мы можем увидеть соотношение воды и суши.

Теперь рассмотрим ещё один пример. Саша тратит на дорогу от дома до школы 10 минут, Таня – 15 минут, Ира – 7 минут и Игорь – 20 минут. Давайте все это изобразим с помощью диаграммы. На оси X напишем имена учащихся, а на оси Y – время, затраченное на дорогу. Затем каждому учащемуся нарисуем столбик по высоте соответствующий времени его пути.

 Таким образом мы получили столбчатую диаграмму.

Важно запомнить:

·     Графическая информационная модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений.

·     Схема – это графическое отображение состава и структуры сложной системы.

·     Чертёж – это условное графическое изображение предмета с точным соотношением его размеров, получаемое методом моделирования.

·     График – это графическое изображение, которое отображает зависимость одной величины от другой, динамику какого-либо процесса в течение какого-либо периода и много другое.

·     Диаграмма – это графическое изображение, которое дает наглядное представление о соотношении каких-либо величин или нескольких значений одной величины, об изменении их значений.

Источник: https://videouroki.net/video/5-grafichieskiie-informatsionnyie-modieli-mnoghoobraziie-ghrafichieskikh-informatsionnykh-modieliei.html

Информационные (нематериальные) модели. Компьютерное моделирование . урок. Информатика 8 Класс

Географические карты как пример информационной модели

Как мы знаем, информатика изучает реальные и абстрактные объекты. Для изучения реальных объектов и процессов создаются специальные компьютерные модели, т. е. формализованные модели объектов и процессов.

Информационная модель – описание объектов или процессов с помощью набора величин и/или изображений, содержащих необходимую информацию об исследуемых объектах или процессах. Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Формами представления информационной модели могут быть: любое словесное описание (в том числе описание алгоритма), таблица, рисунок, схема, чертеж, формула, компьютерная программа и т. д.

Примерами информационной модели могут служить, к примеру, библиотечный каталог, географическая карта, схема метрополитена, любой чертеж или математическая формула и т. д. Чертеж должен быть очень точным, на нем указываются все необходимые размеры. Например, чертеж болта нужен для того, чтобы, глядя на него, токарь мог выточить болт на станке (рис. 1).

Рис. 1. Инженерная схема как пример информационной модели. (Источник)

Рассмотрим пример информационной модели (рис. 2). Представим себе некоего ученика 8-А класса Иванова. В нашем представлении это человек, который имеет вполне реальную форму, внешние различительные признаки и т. д., т. е. он является объектом реального мира.

Точно так же можно получить представление об этом человеке, читая заполненную им анкету, в которой указываются его личные данные. В данном случае анкета является источником информации (информационной моделью), по которой можно получить представление о человеке.

Рис. 2. Пример информационной модели

Среди множества видов информационных моделей выделяют:

  • математические;
  • графические;
  • табличные;
  • словесные.

Математической можно назвать модель, которая представляет объект или процесс в виде математических соотношений, используя математические методы. Из этого можно сделать вывод, что математическая модель – это математическое соотношение или система математических соотношений, отражающих существенные свойства заданного объекта.

При создании математической модели необходимо в первую очередь высказать предположения, на основе которых будет построена математическая модель. Далее нужно определить, что будет исходными данными, а что будет результатом. Затем необходимо найти соотношение между исходными данными и теми данными, которые будут результирующими.

Такой алгоритм напоминает решение любой математической задачи, в ходе решения которой мы проходим такие же этапы. При построении математических моделей редко удается найти формулы или закономерности, явно выражающие искомые величины через данные.

В таких случаях используются математические методы, которые могут позволить дать ответы той или иной степени точности.

Классическим примером применения математических моделей, иллюстрирующим характерные этапы в построении математической модели, является модель Солнечной системы. Наблюдения звездного неба начались в глубокой древности. Первичный анализ этих наблюдений позволил выделить планеты из всего многообразия небесных светил. Таким образом, первым шагом было выделение объектов изучения.

Вторым шагом явилось определение закономерностей их движений. Развитие мореплавания поставило перед астрономией новые требования к точности наблюдений. Н. Коперником в 1543 была предложена принципиально новая основа законов движения планет, полагавшая, что планеты вращаются вокруг Солнца по окружностям (гелиоцентрическая система).

Это была качественно новая (но не математически) модель Солнечной системы. Однако не существовало параметров системы (радиусов окружностей и угловых скоростей движения), приводящих количественные выводы теории в должное соответствие с наблюдениями, так что Н. Коперник был вынужден вводить поправки в движения планет по окружностям (эпициклы).

Следующим шагом в развитии модели Солнечной системы были исследования И. Кеплера, который сформулировал законы движения планет. Принципиально новым шагом были работы Ньютона, предложившего во 2-й половине XVII в. динамическую модель Солнечной системы, основанную на законе всемирного тяготения.

И так далее, на протяжении многих веков, эта модель Солнечной системы усовершенствовалась и дополнялась все новыми и новыми планетами, закономерностями и т. д., что делало математическую модель более содержательной и полной.

С помощью математической модели можно описать даже такой сложный процесс, как тестирование. Общие принципы тестирования всем знакомы: вам задается вопрос, вы даете на него ответ, который сравнивается с правильным.

Это можно представить в виде математического соотношения. Таким образом, в конце тестирования получается конечный результат.

Более подробно такой процесс изучается во время прохождения темы «Обработка числовой информации».

При управлении каким-либо объектом или процессом иногда важно знать, какое действие приведет к лучшим результатам, а какое к худшим.

Поиск оптимальных условий для процесса называется оптимизацией, и соответствующие задачи поиска таких условий называются оптимизационными.

Также оптимизацией можно назвать модификацию системы для улучшения ее эффективности. Такой системой может быть одиночная компьютерная программа, набор компьютеров или даже целая их сеть.

Примерами таких моделей могут быть: модели оптимального раскроя ткани, заготовка деталей при сборке мебели. Также в качестве примера можно привести экологическую модель (рис. 3).

Рис. 3. Схема круговорота азота в природе (Источник)

Моделирование – важный метод научного познания. Создавая модели, мы можем не только открывать новые свойства объектов, но также делать прогнозы или открывать новые закономерности.

Процесс моделирования включает в себя три элемента:

  • субъект;
  • объект исследования;
  • модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где не применялось бы моделирование.

Разработаны, например, модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности Азовского моря, последствий атомной войны.

В перспективе для каждой системы могут быть созданы свои модели, перед реализацией каждого технического или организационного проекта должно проводиться моделирование. Рассмотрим еще один вид моделей – графическую.

Графическая модель – это представление объектов и процессов в виде их изображений. Примером графической модели может служить план зрительного зала в театре, изображение какой-либо детали, географическая карта (рис. 4).

На примере географических карт можно увидеть, как один и тот же объект может быть представлен различными способами, как при помощи модели могут быть выделены только определенные свойства этого объекта. К примеру, существуют карты физические, административного деления, политическая и т.

д. На физической карте мы видим горы, равнины, леса; на административной карте перечисленные вещи не показываются, но зато на них присутствуют границы между территориальными областями. На карте почв видны кривые зимних и летних температур.

Получается, что для каждой модели выделяются те свойства, которые интересны для изучения.

Рис. 4. Политическая карта мира как пример графической модели (Источник)

Табличная модель – это представление свойств объектов и процессов в виде таблиц.

Например, процесс сжатия газа под поршнем: зависимость давления газа от объема можно представить в виде таблицы. Таким образом, создается табличная модель этого процесса.

Одним из наиболее наглядных примеров табличной модели является периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева (рис. 5).

Рис. 5. Табличная модель представления данных – периодическая система химических данных (Источник)

Компьютерная модель – это представление объектов, процессов, явлений средствами специальных компьютерных программ: графических, анимационных редакторов, табличных процессоров, программ для создания баз данных, специализированных компьютерных тренажеров-симуляторов, виртуальных лабораторий. В Интернете присутствует большое количество виртуальных лабораторий. С одним из примеров таких лабораторий вы сможете ознакомиться при просмотре урока либо на сайте этого проекта: http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/livechem/transitionmetals_content.html (рис. 6).

Рис. 6. Интерфейс виртуальной лаборатории LiveChem

Опыты в виртуальных лабораториях удобно проводить, если в реальных условиях они, например, связаны с риском для жизни (подразумевается работа с кислотами, щелочами, взрывчатыми веществами) или если они требуют дорогостоящего оборудования для проведения.

Виртуальный мир (виртуальная реальность) – созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и пр. Объекты виртуальной реальности обычно ведут себя близко к поведению аналогичных объектов материальной реальности.

Также примером компьютерной модели являются симуляторы (имитаторы). Симулятор – это комплекс программных и технических средств, которые имитируют управление каким-либо процессом, устройством (рис. 7).

В качестве примера симуляторов можно привести компьютерные игры, летные тренажеры. К такому типу моделей можно отнести и компьютерную модель электронного микроскопа.

Более подробно с таким примером можно ознакомиться на сайте разработчика: http://micro.magnet.fsu.edu/.

Рис. 7. Симулятор вождения автомобиля

В качестве примера имитатора можно привести пример шифровальной машины «Энигма». Она использовалась для шифрования и дешифрования секретных сообщений. Подробнее ознакомиться с ней можно при помощи ее компьютерных симуляторов (рис. 8), которые можно найти по указанным ниже ссылкам: http://users.telenet.be/d.rijmenants/en/enigmasim.htm и http://enigmaco.de/_fs/index-enigma.html.

Рис. 8. Интерфейс компьютерного симулятора шифровальной машины «Энигма»

Графические редакторы предоставляют широкие возможности для создания всевозможных компьютерных моделей, как двухмерных так и трехмерных. В последнее время появилось такое понятие, как «графическая информационная система».

Это система, которая позволяет представлять информацию, обрабатывать ее в виде графических изображений. Примером может служить модель земного шара.

В данном случае при помощи спутника выполняется съемка различных областей земного шара, потом результаты съемок объединяются в единую модель, в результате чего мы имеем возможность находить на созданной модели нужные нам географические координаты.

В отличие от реальной модели глобуса мы можем не только вращать компьютерную модель, а можем еще и приближать, увеличивать различные ее участки. С примерами таких программ вы можете ознакомиться по предложенным ссылкам: http://live-search-maps.appappeal.com/, http://maps.google.ru/.

Одной из интересных областей компьютерного моделирования является моделирование процессов мышления, процессов распознавания образов, речи. Системы компьютерного моделирования находят применение в разных областях, среди которых:

  • научные исследования;
  • разработка высокотехнологичных бытовых и промышленных приборов;
  • информационные и справочные службы;
  • системы безопасности;
  • мобильные устройства (КПК, смартфоны, коммуникаторы и др.);
  • компьютерные сети;
  • искусство и дизайн;
  • образование.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что моделирование является очень важной темой. Изучая работу в различных компьютерных программах, мы будем постоянно с ней сталкиваться.

Список литературы

1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 8 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.

2. Босова Л.Л. Информатика: Рабочая тетрадь для 8 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

3. Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информационные системы и модели. Учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.

4. Астафьева Н.Е., Ракитина Е.А., Информатика в схемах. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

5. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. – М.: Наука, 1997. — 320 с.

6. Н.Суворова, Информационное моделирование. Величины, объекты, алгоритмы. – Лаборатория Базовых Знаний, – 128 стр.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-сайт 5byte.ru (Источник)

2. Интернет-сайт dic.academic.ru (Источник)

Домашнее задание

1. Глава 2, §2.2 – 2.4. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 9 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.

2. Что такое информационная модель? Для чего она используется?

3. Назовите основные виды информационных моделей.

4. В каких целях используют графические модели? Приведите пример таких моделей.

5. Назовите области применения компьютерных моделей.

Источник: https://interneturok.ru/lesson/informatika/8-klass/bglava-1-sistemy-schisleniyab/informatsionnye-nematerialnye-modeli-kompyuternoe-modelirovanie

Примеры информационных моделей объектов

Географические карты как пример информационной модели

Услышав такие слова как «моделирование», «модель», человек представляет себе образы из своего детства: макеты домов, маленькие автомобили, самолеты, глобус. Именно с помощью таких упрощенных вариантов отражают функции и характеристики подлинных предметов и объектов. Глядя на примеры информационных моделей, намного проще понять суть и предназначение самого оригинала.

Основная цель моделирования

Примеры графических информационных моделей в повседневной жизни встречаются часто. Именно с их помощью можно наглядно представить сложность реальных процессов.

Они являются подобием реальных предметов, но обладают только теми характеристиками, которые будут востребованы в определенной ситуации.

Примеры информационных моделей показывают, что нет смысла наделять их абсолютно всеми характеристиками реального объекта. Ведь придется существенно усложнить структуру, ею будет неудобно пользоваться.

Важно понимать, какова основная цель создания модели, в какой ситуации она будет использоваться. Исходя из этих характеристик, создаваемую уменьшенную копию реального объекта наделяют определенными параметрами.

В современном моделировании стараются придерживаться четкой последовательности. Она включает в себя создание самого объекта, постановку цели для сотворения уменьшенной копии, определение ее основных характеристик.

Системный анализ

Если анализировать примеры информационных моделей, необходимо остановиться на словесных, графических, математических, табличных вариантах.

Попробуем выявить наиболее важные параметры, которые необходимы для моделирования, а также найти между ними взаимосвязь.

Процесс, касающийся составления совокупности свойств реального объекта для формирования его уменьшенной копии, принято называть системным анализом.

Вариант представления

Примеры информационных моделей различных видов подтверждают важность поиска оптимальной формы их представления. Именно она связана с формированием некого образа о реальном предмете. Среди основных требований, которые предъявляются к проекту, лидирующие позиции принадлежат наглядности. Ее обеспечивает информационная графическая модель. О ней поговорим подробней.

Примеры графических информационных моделей привести достаточно легко. Ими могут стать карты определенного участка местности, электрические схемы, разнообразные чертежи, графики.

Интересным можно считать тот факт, что одну и ту же изучаемую величину, к примеру, среднесуточную температуру воздуха, можно представить в разнообразных формах. Она может быть выражена в виде таблицы, системы координат, текста.

Пример построения информационной модели по одним и тем же данным применяется и в общеобразовательных учреждениях, и в высшей школе.

Применение моделирования

После того как сформирован прообраз реального объекта, его параметры можно применять для знакомства с оригиналом, прогнозировать поведение изучаемого предмета в зависимости от условий, проводить необходимые расчеты.

Примеры информационных моделей объектов свидетельствуют о том, что часто удобнее пользоваться смешанными вариантами. Где можно встретить подобный симбиоз? Примеры информационных моделей смешанного вида распространены в строительстве.

Они позволяют определять путем предварительных математических вычислений оптимальные нагрузки на разные части здания, не допускать «просадки» фундамента.

Яркие примеры графических информационных моделей смешанного вида – разнообразные географические карты. Они дополняются таблицами, пояснительными надписями, топографическими специальными символами. Кроме того, в географии часто пользуются диаграммами, графиками, схемами. Последние подразделяют на графы, блоки, карты.

О классификации моделей

Для того чтобы работать с создаваемыми моделями было удобно, существует условное подразделение их на блоки:

  • по сферам применения;
  • отрасли знаний;
  • временному фактору;
  • виду представления.

Кроме того, возможно разделение по типу построения на сетевые, иерархические, табличные виды. В зависимости от варианта представления данных существуют различные примеры графических информационных моделей знакового либо образно – знакового вида. Рассматриваться реальный объект может с помощью описания свойств либо анализа принципа его действия.

Примеры образной информационной модели

Допустим, преподаватель на уроке дал задание учащимся: приведите примеры графических информационных моделей. Что нужно сделать для этого? Для начала можно подобрать варианты, зафиксированные на бумажном носителе.

Ими можно считать любые географические карты, рисунки, фотографии, графики. В учебных заведениях подобных примеров довольно много.

Ведь одним из основных способов наглядного обучения является предоставление изучаемого материала в графическом и табличном виде.

Не только на уроках географии педагог предлагает своим воспитанникам многочисленные схемы и карты. Такой предмет, как история, также тесно связан с рисунками, графиками, разнообразными таблицами.

Если учитель истории скажет своему воспитаннику: «Приведите примеры графических информационных моделей, касающихся Сталинградской битвы», ребенку достаточно открыть атлас на нужной странице. С помощью стрелок и цветового акцента на карте отражены все основные моменты, касающиеся этого легендарного события.

Помимо учебных заведений, варианты образной информационной модели встречаются и научных учреждениях, специализирующихся на разделении объектов по их внешним признакам.

Подразделение моделей по времени

Существуют динамические и статические варианты. Они существенно отличаются. Статические информационные модели предполагают описание характеристик изучаемого объекта в конкретный промежуток времени. Их примеры можно встретить при возведении здания.

Строительство предполагает первоначальные расчеты прочности, устойчивости к статической нагрузке. Встречаются статические варианты и в стоматологии.

Описывая состояние полости рта пациента при медицинском осмотре, доктор отмечает присутствие различных дефектов, количество пломб.

С помощью динамической модели стоматолог будет анализировать динамику изменения состояния зубов у человека на протяжении определенного промежутка времени. Например, за последний год или от момента предыдущего приема.

Встречаются динамические информационные модели и при работе с характеристиками либо факторами, предполагающими изменение во времени.

Среди таких параметров можно упомянуть сейсмические колебания, скачки температур, изменение влажности воздуха.

Вербальные информационные модели

Наглядно поясняет эту группу пример информационной модели ученика. Во время ответа на вопросы, предлагаемые учителем, ребенок пользуется словесным описанием явления, процесса.

Например, рассказывая о правилах поведения пешехода на дороге, школьник самостоятельно моделирует ситуацию, предлагает свой способ ее разрешения. Относят к этой категории и рифму, которую поэт еще не успел перенести на лист бумаги.

Вербальная информационная модель имеет описательный характер. Ее примером является проза в произведениях, текстовое описание определенных объектов и явлений.

В качестве еще одной характеристики можно представить отображение средствами формального языка характеристик объекта. Приводя 2 примера знаковой информационной модели, остановимся на текстах и схемах.

Оба способа представления объекта применяются практически во всех сферах деятельности современного человека.

Существует подразделение знаковых моделей на структурные, специальные, словесные, логические, геометрические виды.

Математические формы

Основной особенностью математической информационной модели является поиск при описании объекта соотношения между количественными характеристиками.

К примеру, зная массу рассматриваемого тела, можно, воспользовавшись формулой, рассчитать скорость его передвижения за определенный временной промежуток.

Математические информационные модели подразделяют на виды: дискретные, статические, имитационные, непрерывные, динамические, логические, алгоритмические, множественные, игровые, вероятностные.

Табличные информационные модели

Если свойства объекта, модели представлены в виде списка, а значения находятся в ячейках, речь идет о табличной модели. Ее считают одним из самых распространенных способов передачи сведений.

С помощью таблиц формируют динамические и статические информационные характеристики в разнообразных прикладных областях. В повседневной жизни человек сталкивается с подобными вариантами, анализируя расписание пригородных поездов, изучая программу телевизионных передач, просматривая прогноз погоды.

Существуют двоичные таблицы, в которых представлено две характеристики рассматриваемого процесса или явления.

Например, для того чтобы составить график скорости, чертится таблица данных. В ней присутствуют параметры перемещения и времени. Таблицы «объект – объект» предполагают перечисление в строках и столбцах их названий. К примеру, там может быть указание населенных пунктов.

Взаимосвязью между ними будут качественные характеристики. Таблицы варианта «объект – свойство» содержат сведения о событии в строке, информацию о его характеристиках в столбике. По подобным таблицам можно определить параметры погоды: температуру, силу ветра, осадки на несколько дней.

Пользоваться табличными моделями удобно в тех случаях, когда у рассматриваемого объекта немного характеристик. Если же необходимо составить схему линий метрополитена, имеющую массу разветвлений, переходов, нужна сетевая информационная модель.

Примером иерархической информационной модели является генеалогическое древо.

Заключение

Многочисленные информационные модели помогают современному человеку упорядочить характеристики предметов и объектов, находящихся в природе, технике, встречающиеся ему в повседневной жизни.

Именно с их помощью можно получить представление о каком-то реальном объекте, явлении, чтобы найти оптимальные способы для его применения, управления им.

Без информационных моделей разных типов проблематично работать представителям многих профессий.

Источник: https://FB.ru/article/263316/primeryi-informatsionnyih-modeley-obyektov

Географические карты как пример информационной модели

Географические карты как пример информационной модели

Рассмотрим в качестве примера информационных моделей географические карты. Их можно рассматривать как абстрагированные описания земной поверхности, построенные на основе комбинирования математических расчетов и эмпирических наблюдений.

Математические основы географии

Земля не обладает формой идеального шара, она немного сплюснута у полюсов и имеет обширные выпуклости и впадины. Сложную форму Земли называют геоидом. Точно определить его невозможно, но измерения со спутников дают о нем достаточное представление.

Наиболее близок к реальной форме Земли эллипсоид. Но даже вычислить размеры земного эллипсоида — непростая задача: разные методики дают неодинаковые результаты. В разных странах законодательно закреплены в качестве образцов формы Земли разные эллипсоиды:

  • в России принят эллипсоид Красовского;
  • в Северной и Центральной Америке — эллипсоид Кларка;
  • в странах Западной Европы и некоторых государствах Азии — эллипсоид Хейфорда;
  • в государствах Южной Азии, Индии, Пакистане, Шри-Ланке, Непале эллипсоид Эвереста.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Карты, составленные на основе различных эллипсоидов, различаются, хотяна средне- и мелкомасштабных картах такие различия не очень ощутимы. Для их составления вместо эллипсоида иногда даже используется шар, а вместо полуосей — средний радиус Земли. В России его длина принята равной 6 371 032 м.

Картографические проекции

Самая очевидная модель Земли — глобус, но на нем сложно измерить расстояние. Его также трудно тиражировать. Еще один недостаток — глобус, изготовленный в крупном масштабе, будет слишком громоздким. Поэтому издревле предпочтительным средством отображения земной поверхности являются географические карты.

Замечание 1

Первые глобусы, появившиеся в эпоху великих географических открытий, были изготовлены из страусиных яиц.

Рисунок 1. Глобус, изготовленный из страусиного яйца. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Географическая карта — проекция поверхности планеты на плоскость.

Сферу невозможно развернуть на плоскости без искажений, но можно попытаться сделать это, сводя искажения к минимуму, соблюдая принцип, согласно которому каждой точке на земной поверхности соответствовала бы только одна точка на плоскости.

В любом случае некие искажения неизбежны, и если, например, на крупномасштабных картах отдельных областей России они минимальны, то на мелкомасштабных могут быть существенными.

Картографические проекции при преобразовании трехмерной поверхности в двухмерную сжимают изображение или растягивают его. В зависимости от характера и величины искажений различают несколько классов картографических проекций:

  • равноугольные проекции сохраняют углы и формынебольших объектов без искажений, зато в них резко деформируются длины и площади,например, Гренландия выглядит более чем в 10 раз больше, чемостров Мадагаскар, хотя в действительности их площади различаются всего в четыре раза;
  • равновеликие проекции сохраняют площади неизменными, но углы и формы сильно искажают; такие карты удобны дляопределения площадей;
  • на произвольных проекциях обнаруживаются самые разнообразные искажения длин, площадей, углов, но они распределяются по карте оптимальным, компромиссным образом; например, минимальные искажения размещаются в центральной части карты, а все сжатия и растяжения помещаются ближе к краям.

Рисунок 2. Искажения проекции Меркатора при изображении России. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Проекции классифицируют и по виду вспомогательной поверхности, используемой для перехода от эллипсоида или шара к плоскости. Наиболее распространены проекции:

  • цилиндрические (сфера проектируется на цилиндр);
  • конические (вспомогательной поверхностью служит конус);
  • азимутальные (от араб. «ас-сумут» — «пути»).

Замечание 2

Для изображения России удобна коническая проекция, когда воображаемый конус пересекает земную сферу по 47 и 62° северной широты. Это так называемые линии нулевых искажений, вблизи которых сжатия и растяжения невелики. Между этими воображаемыми линиями находятся самые густонаселённые области.

При выборе проекций нужно учитывать не только форму и размеры отображаемой территории, и ее расположение на Земле, но и назначение карты.

Координаты на картах

Определение 1

Географические широта и долгота — угловые величины, определяющие положение точки относительно экватора и начального меридиана.

Отсчет широты ведется от экватора к полюсам: от 0° до 90°. В зависимости от направления указывают «северной широты» или «южной широты» («с.ш.» или «ю.ш.»). В качестве нулевого принят меридиан, проходящий через старейшую астрономическую обсерваторию в Гринвиче (Великобритания). Гринвичский меридиан был признан за точку отсчета по специальному международному соглашению 1884 г.

Замечание 3

До сих пор на картах некоторых стран встречаются принятые на национальном уровне «начальные меридианы»: в Испании, например, отсчет долготы ведется от Мадрида, во Франции — от Парижа, в Италии — от Рима, в Дании — от Копенгагена и т. д. В России нулевым долгое время считался Пулковский меридиан, проходящий через главную астрономическую обсерваторию страны (основана в 1839 г.) на южной окраине Санкт-Петербурга.

Широты и долготы определяются в ходе астрономических и геодезических наблюдений. На географических картах они отображаются в виде линий — параллелей и меридианов.

На топографических картах применяется также система прямоугольных координат. Земную поверхность мысленно разбивают на геодезические зоны шириной по 6 градусов — области, замкнутые между ближайшими друг к другу меридианами, значение которых кратно 6 или равно 0. Такая зона похожа на лепесток, наиболее широкий на экваторе и сходящий на нет к полюсам).

Рисунок 3. Система прямоугольных координат. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Современные электронные картографические сервисы, такие, как Google Maps, Яндекс.Карты, унаследовали и расширили теоретическое наследие географов прошлого.

Применяя традиционные проекции, они дополнительно оснащают свои продукты такими возможностями, как учет рельефа местности (можно замерить перепад высот), прокладки маршрутов, переключение между проекциями и режимами (схема — спутниковые снимки).

Источник: https://spravochnick.ru/informatika/informacionnaya_model/geograficheskie_karty_kak_primer_informacionnoy_modeli/

Booksm
Добавить комментарий