Цифровые гуманитарии прокачались в геоинформатике

Студенты программы «Цифровые методы в гуманитарных науках» и сотрудники Центра цифровых гуманитарных исследований ФГН продолжают осваивать междисциплинарные цифровые навыки. Рассказываем о мастер-классе по геоинформационным системам, который мы успели устроить до введения карантина. Мастер-класс провел Руслан Гончаров — географ, урбанист, академический руководитель бакалавриата «Управление пространственным развитием городов». Он рассказал о цифровых методах и больших данных в урбанистике, разрушил мифы о форме Земли (спойлер, она похожа на картошку) и привел топ-пяти ошибок-новичков в работе с QGIS.

29 февраля продолжилось знакомство студентов ОП «Цифровые методы в гуманитарных науках» факультета гуманитарных наук НИУ ВШЭ с геоинформационными системами (ГИСами). Каждый из нас хоть раз в жизни взаимодействовал с ГИСами. Топографическая карта, показывающая тропы и горные высоты; обыкновенный навигатор, прокладывающий путь и сообщающий о пробках; даже карта с хроникой распространения коронавируса — всё это связано с геоинформационными системами. Прототипы современных ГИСов возникли во второй половине XX века, когда благодаря работе с большими данными начали развиваться социальная и экономическая география.

Зачем нужны ГИСы

Новичку может показаться, что создание ГИСов и работа с такими программами, как ArcGis, MaspInfo или QGIS, заключается преимущественно в том, чтобы визуализировать данные. В действительности же визуализация используется всего в 1% случаев. Оставшиеся 99% связаны с анализом статистических данных. Можно исследовать:

1. Мнение населения
2. Официальные статистические данные
3. Медиа-информацию   
4. Данные, связанные с правовым регулированием
5. Экономические данные

Так что ГИСы используются в разных отраслях — от литературы до юриспруденции.

Есть много источников, из которых мы можем черпать данные. Некоторые из них открытые и бесплатные (к примеру, OpenStreetMap), другие — коммерческие и платные. Кроме того, существуют репозитории с готовыми данными, выложенные, например, на сервисе MapPluto.

Кроме анализа статистических данных можно столкнуться с задачей, связанной с привязкой и оцифровкой растра. Идея здесь в том, чтобы закрепить обычную картинку с какой-то картой (например, картой Москвы начала XX века) на цифровой координатной плоскости. Это особенно актуальная задача в Digital Humanities, где исследователи часто работают с историческими картами, создавая ГИС-системы на их основе.
 

Первый этап заключается в том, чтобы выбрать точки на растровом, пиксельном, изображении и задать им систему координат и проекцию. Система координат необходима для того, чтобы система могла привязать выбранные точки к определенной территории на карте QGIS.  

Привязка растра позволит выполнить операцию, которая называется «векторизация растровых данных» (или по-другому — «оцифровка»). Она заключается в том, что нужные объекты будут автоматически выделяться контурами на карте QGIS поверх имеющейся графической картинки. В целом, привязка и оцифровка растра используются для того, чтобы накладывать поверх графических изображений различную информацию (например, Стэнфордский проект ORBIS , где ГИС иллюстрирует гигантскую сеть городов, селений, дорог, рек и морских путей по всей Римской империи). 

Ошибки ГИС-новичка

Работая с ГИСами, легко напортачить, и не только потому, что панели инструментов программ крайне сложные и нужно нажимать на иконки в определенном порядке. Существует топ типичных ошибок, которые новички совершают в первые 5 минут. Так, многие из нас забывают, что по форме Земля напоминает картошку, или научными словами геоид. Подобные геоиды очень сложно смоделировать, и надо понимать, что координаты на таких формах расставляются несколько иначе, чем на идеальных сферах.



Кроме того, при работе с картами часто используются плоские изображения карт, иллюстрирующие растянутый глобус. Так как в результате «растягивания» появляются искажения (например, у нас получается маленькая Африка и огромная Гренландия), географы решили обратиться к так называемым «проекциям» (цилиндрическим, коническим или же азимутальным), которые позволяют соблюдать правильное соотношение площадей материков или же верные углы относительно меридианов.

Есть много разных картографических проекций, стандартом среди которых стала проекция Меркатора. На сегодняшний день она наиболее узнаваемая, и работая с ArcGis или QGIS стоит помнить, что, если мы будем использовать, например, проекцию Ламберта, зрители могут просто-напросто не узнать знакомый с детства город – так сильно может исказиться его местонахождение на карте. Тем не менее, следует учитывать, что несмотря на некоторые преимущества, проекция Меркатора не решает проблему «маленькой Африки и большой Гренландии» (кстати, и Россия на привычных всем нам меркаторовских картах тоже гораздо больше, чем в реальности). Поэтому, при работе с картами нужно грамотно выбирать проекции, исходя из имеющихся данных и поставленной задачи.

Практика и перспективы

Вооружившись новыми знаниями, студенты программы «Цифровые методы в гуманитарных науках» и сотрудники Центра цифровых гуманитарных исследований ФГН НИУ ВШЭ приступили к освоению новых территорий, а конкретно, территории Великобритании. Практическое задание состояло в том, чтобы отметить на карте места, где проводились раскопки англосаксонских поселений. Локации было также необходимо классифицировать в зависимости от статуса раскопок: актуальные, неактуальные и т.д. Некоторые студенты даже успели выполнить привязку и оцифровку растрового изображения карты Англии XIX века. 

Итак, что же показал данный мастер-класс: подводных камней при работе с картами гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд. Однако начало положено, базовые навыки получены, и кто знает, какие проекты, связанные с картографией и анализом данных, получится создать у цифровых гуманитариев.