![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Ресурсами
на для получения сведений аэрофотогеодезическими и наземными методами с использованием электронных тахеометров, спутниковых систем, дигитайзеров, сканеров, традиционных методов и средств. На ее базе в результате получения метрической и семантической информации об объектах создается банк топографо-гео-дезических данных. Система обработки картографических данных (АСОКД) используется для цифрового преобразования картофотографических материалов и создания цифровых моделей местности (ЦММ), использования созданных или имеющихся в других системах ЦММ для составления карт, их тиражирования и графического редактирования. АСЗК аккумулирует сведения по количественным и качественным характеристикам земельных участков и предназначена для ведения учета земель, регистрации землевладений и землепользовании, проведения бонитировки почв, оценки земель, контроля за использованием земель и информационного обслуживания госу-
АСОКД Потребители федерального уровня
АСЗК субъекта Федерации АСПЗР САЗПР Потребители уровня субъекта Федерации
АСОТГИ ± АСЗК муниципального уровня Потребители муниципального (районного) уровня
источники получения информации Землевладельцы и землепользователи
Рис. 2. САЗПР в объектно-функциональной структуре автоматизированных систем государственного управления земельными ресурсами дарственных органов в целях применения методов правового регулирования земельных отношений, экономических рычагов и стимулов. АСПЗР предназначена для решения задач прогнозирования и планирования использования и охраны земель, разработки целевых государственных и региональных программ в области землевладения и землепользования, внедрения экономического механизма регулирования земельных отношений, обеспечения информацией стандартных и нестандартных запросов. Что касается САЗПР, то это основная система решения землеустроительных задач; она используется при проведении работ по межхозяйственному и внутрихозяйственному землеустройству, рабочему проектированию, авторскому надзору за осуществлением проектов. Анализ информационно-логических связей между перечисленными подсистемами, а также содержания землеустроительных работ в условиях нового хозяйственного механизма позволяет построить объектно-функциональную модель суперсистемы «Управление земельными ресурсами России» и определить место САЗПР в ее структуре (рис. 2). Учитывая современный характер организации проектно-изыс-кательных работ по землеустройству и их перспективы, создание САЗПР целесообразно осуществить в системе «РосНИИЗемпро-ект», в том числе на областном (краевом) уровне — в соответствующих проектных институтах (филиалах). Контрольные вопросы и задания 1. Каковы причины внедрения средств автоматизации в практику землеустройства? 2. В чем преимущество современных компьютерных технологий перед традиционными методами, применяемыми в практике землеустройства? 3. В чем заключается актуальность создания САЗПР? 4. Что такое САЗПР? 5. Что является объектом автоматизации в землеустройстве? 6. Для каких целей предназначена САЗПР? 7. Какие производственные задачи в области землеустройства позволит решить внедрение САЗПР? 8. Каковы роль и место автоматизированной системы проектирования в землеустройстве? 9. Перечислите основные функции землеустроительной службы страны.
10. Определите место САЗПР в общей объектно-функциональной структуре АСУ земельными ресурсами страны. 11. Каковы функции САЗПР? Глава II СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА • 1. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА Программным продуктом принято называть функционально законченный программный комплекс, поставляемый в качестве промышленного изделия. Как показывает анализ современного состояния рынка таких продуктов, пригодных для использования в САЗПР, они существенно различаются по назначению, мощности, сервисным функциям, надежности, заложенными в них концептуальными решениями. Программные продукты (ПП), которые могут применяться при решении задач землеустройства, условно можно разделить на использующие различные инструментальные пакеты и не использующие таковых. В зависимости от функциональных возможностей, а также полноты их реализации все продукты, относящиеся к первой группе, можно разделить на несколько уровней. Первый уровень составляют программные продукты, основным назначением которых является создание систем автоматизированного проектирования. Наиболее распространенными являются АШоСАО фирмы АиЮйезк, САБ + СЕО, Сгейо. В ранних версиях АШоСАБ при написании сложных программ на А.ШоЫ8Р1 приходилось сталкиваться с проблемами, обусловленными ограничениями по быстродействию и емкости оперативной памяти ЭВМ. В последних версиях АШоСАИ многие проблемы сняты, однако необходимо учитывать, что этот пакет предназначен главным образом для решения задач САПР, а не является базовым инструментальным средством для формирования автоматизированной технологии землеустройства. Вместе с тем он может быть успешно использован как один из элементов системы, включенный в общую технологическую схему землеустроительных работ. Ко второму уровню можно отнести программные средства, которые помимо основной функции САПР имеют дополнительные возможности, например, для решения отдельных картографо-зем-леустроительных задач и создания относительно несложных гео- хАШоЫ8Р— встроенный в АШоСАИ язык программирования. В АШоСАИ 2000 также встроены языки программирования Уша1 Ы5Р и Кыио/ Важ. информационных систем. Продукты данного уровня включают в состав своей среды систему управления базами данных (СУБД) и обеспечивают установление взаимосвязей между графическими образами и их семантическими описаниями. К ним можно отнести, в частности, пакет САВа'у, программный комплекс Кадастр Юг, разработанный ФКЦ «Земля», ОЪ}ес1Ьапй, Геополис. На третьем уровне располагаются программные продукты, которые предоставляют развернутые средства для создания полномасштабных геоинформационных систем, обладают необходимым встроенным математическим аппаратом для многофункциональной обработки изображений и установления жестких взаимосвязей между информацией из семантических и графических баз данных. К этим продуктам можно отнести Агс/1п/о, АгсУ1ем> до версии 3.5, МарЫ}о, ОеоМед'ш Рго$ез$1опа\. Достаточно широко распространенным средством для создания геоинформационных систем, решения задач автоматизированного картографирования и землеустроительного проектирования является Агс/Тп/о — программный продукт, разработанный в американском Институте исследований систем окружающей среды (Е8К1). В отличие от САБйу эта система полностью ориентирована на решение широкого круга задач, связанных с географическими исследованиями. Серия интегрированных модулей, составляющих Агс/1п/о, обеспечивает цифрование карт, обмен данными в различных форматах, работу с реляционной базой данных, наложение карт, их показ на экране, топологическое структурирование данных, создание таблиц сопряженных характеристик, формирование разного рода запросов, интерактивное графическое редактирование, поиск объектов по их адресам и анализ линейных сетей типа коммуникационных с решением оптимизационных задач, вывод карт в виде твердых копий, наличие модулей топологической обработки. К недостаткам системы относятся сравнительно невысокая скорость графической обработки и определенная закрытость для пользователя. Интересным примером сочетания технологий САПР и ГИС является программный продукт АгсСАВ, который можно рассматривать как систему АШоСАБ, полностью интегрированную с Агс/1п/о и созданными в ее формате продуктами, что обеспечивает наличие таких функциональных возможностей, как редактирование растровых изображений, моделирование поверхностей, наложение полигонов, создание буферных зон и т. д. К. четвертому уровню относятся программные продукты, характеризующиеся наличием мощных средств как для создания геоинформационных систем (ГИС) и обработки картографического материала, так и для построения полностью автоматизированной технологической линии —от обработки исходного картографо-геодезического материала до подготовки составительного ориги- Lt;)ТО нала. К ним относятся продукты МОЕ фирмы Тпгещгарп, современные комплексы фирм Е8М и Егйаз— Агс1п/о 8.0 и выше и Егйаз 1та$щ. Одним из наиболее известных и мощных программно-технических комплексов, предназначенных, для работы с географической информацией и обработки картографического изображения, является линия МОЕ и программных средств обработки данных дистанционного зондирования (ДДЗ) фирмы Ъгсещгарп. Данная система обладает большим перечнем функций и возможностей для ввода, хранения, обработки, анализа, интерпретации и моделирования различной пространственно-локализованной и атрибутивной информации, представленной на всевозможных картах, космических и аэрофотоснимках и т. д. В среде программных продуктов Гпгещгарп можно построить свою пользовательскую систему высокой степени сложности, обеспечивающую различные прикладные функции для работы с графическим изображением, обработки и анализа картографического материала (включая топологический и логический анализ данных), ввода и хранения информации в базах данных, построения трехмерных моделей, включения в свои технологии готовых или разработанных пользователями модулей тематического моделирования, создания необходимых интерфейсов. Приведенное деление программных продуктов по четырем уровням достаточно условно, и различными специалистами одной и той же системе может быть дана разная оценка. Главным является факт качественных различий между уровнями: программные средства первого уровня не имеют никаких специальных функций ГИС; второго уровня — имеют их минимальный набор; третьего — широкий набор, но с рядом ограничений по использованию (например, определенная закрытость системы); ПП четвертого уровня имеют полный набор специальных функций ГИС и являются наиболее мощным инструментальным средством для создания ГИС различной ориентации и построения автоматизированных технологических линий обработки информации. Таким образом, программные средства первой группы не решают в полном объеме задачи землеустройства, а ПП второй группы, имея четко выраженную прикладную ориентацию, менее требовательны к аппаратуре и системному программному обеспечению, проще в освоении и использовании, чем пакеты третьей и четвертой групп. В большинстве случаев ПП данной группы разрабатывались для решения вполне конкретных задач с учетом специфики предметной области. Анализ ПП второй группы также показывает, что, несмотря на их широкое применение в науке и производстве, способность автоматизировать отдельные задачи и этапы в землеустройстве, пока невозможно создать автоматизированную систему, которая обеспечивала бы комплексное и взаимоувязанное решение задач зем- леустройства, связанных между собой на информационно-содержательном уровне. Подобная система должна быть ориентирована на интегрированную обработку многоаспектной графической информации о земле и неразрывно связанных с ней атрибутивных данных. В настоящее время САЗПР, отвечающая поставленным требованиям, в целостном виде еще не создана, но вместе с тем существуют различные по сложности и функциональному назначению системы автоматизированной обработки и интерпретации геодезических, картографических, почвенных, геоботанических, оценочных и прочих данных, необходимых для решения землеустроительных задач. Эти системы основаны на использовании определенных математических (экономико-математических, оптимизационных) моделей. Основу соответствующих программных комплексов (ПК), как правило, составляет библиотека программ, каждая из которых предназначена для выполнения конкретной функции, а множество взаимосвязанных по заданным правилам программ обеспечивает комплексное решение отдельной задачи. Подобные ПК создаются как с обратной связью, так и на основе применения жестко фиксированной схемы прохождения задачи. При обработке и интерпретации информации, используемой при решении землеустроительных задач, до сих пор применяются лишь логико-математические процедуры, построенные на использовании детерминированных математических моделей преобразования данных и фиксированной логики, а это значит, что автоматизации подлежат только отдельные этапы обработки, анализа, интерпретации или моделирования данных, носящие чисто вычислительный характер. Вместе с тем необходимость в получении наиболее объективной информации в условиях ее дефицита и ограничений, присущих фиксированным алгоритмам, требует качественно других решений и программных средств. Анализируя современные отечественные разработки, можно отметить следующие их характерные особенности: большая часть отечественных программных продуктов находится в стадии постоянного совершенствования; нередки случаи, когда осуществляется адаптация программных средств, разработанных для целей и задач, отличных от землеустройства; в подобных продуктах отсутствует ряд функций, необходимых при решении землеустроительных задач (например, вычисление площадей внемасштабных линейных и вкрапленных контуров, логическое наложение отдельных тематических слоев и формирование интегрированного слоя при работе с электронными картами); программные средства должны обеспечивать вывод в соответствии с заданными формами выходных документов; с течением времени они могут изменяться, но поскольку при разработке ПП (например, в модуле генератора отчетов) это часто не учитывает- ся, любые корректировки возможны только с помощью разработчика; часть вводимой информации определяется существующими нормативными актами, классификаторами и т. д. Поэтому многие программные продукты для облегчения работы пользователя предлагают вводить такие данные с использованием системы справочников, которые нередко бывают жестко зашиты в тело программы, и тем самым все изменения (ввод новых данных, исключение и редактирование существующих) опять-таки возможны только при участии разработчика; некоторые ПП являются узкоспециализированными (например, предназначенные для векторизации растра), и разработчики далеко не всегда указывают программные средства, в которых могут использоваться далее полученные результаты без необходимости проведения дополнительных разработок; ряд программных продуктов имеет ограничения, которые связаны с принципиальными решениями разработчиков по форматам представления данных, с отказом от концепции многослойной организации информации и связанных с этим возможностей (по созданию топологических оверлеев и т. п.). Таким образом, несмотря на большое количество уже используемых в землеустройстве программно-технических средств (реализованных как на базе использования различных инструментальных пакетов, ГИС-оболочек и т. д., так и без их участия), в настоящее время отсутствуют примеры создания комплексных автоматизированных систем, обеспечивающих взаимоувязанное решение многочисленных и разноплановых землеустроительных задач. На разных этапах обработки информации, как правило, используются ПП различного происхождения, что создает массу неудобств и удорожает систему. Исключение составляют редкие случаи, когда в качестве базового средства используются мощные инструментальные системы типа Агс/1п/о. Разработка конкретного варианта САЗПР тесно связана с составом задач, которые предполагается решать с ее помощью. Требования и ограничения существующих автоматизированных технологий во многом диктуют выбор конфигурации программно-технических средств (инструментальных пакетов для обработки графических изображений, систем управления базами данных, интеллектуальных систем и т. д.). Каждое из таких средств является лишь одним из локальных элементов требуемой системы автоматизированного проектирования с ограниченными возможностями и специфическими особенностями используемых программных оболочек. Для обеспечения взаимодействия между всеми этими элементами приходится разрабатывать специальные механизмы, условия, интерфейсы взаимодействия одной задачи с другими, учитывать возможности дальнейшего увеличения функцио- нальных возможностей и мощности создаваемого программного обеспечения. Исходя из сказанного очевидно, что построение системы автоматизированного землеустроительного проектирования предполагает решение следующих задач: разработка цели, определение объектов, структуры и функций САЗПР; разработка концепции САЗПР как теоретической основы ее создания; определение требований к проектированию элементов САЗПР, вытекающих из ее концептуальных положений; уточнение состава, назначения, функциональных особенностей элементов САЗПР на основе теоретических положений и с учетом особенностей сельскохозяйственного производства; формирование обобщенной блок-схемы САЗПР; практическая реализация САЗПР в рамках действующей землеустроительной службы. 2. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Создание автоматизированных систем в землеустройстве невозможно без широкого использования географических информационных систем (ГИС) — специализированных компьютерных систем, включающих набор технических средств, программного обеспечения и определенных процедур, предназначенных для сбора, хранения, обработки и воспроизведения большого объема графических и текстовых данных, имеющих пространственную привязку. Основу ГИС составляют электронные карты (планы) местности, базирующиеся на цифровых моделях рельефа (ЦМР), характеризующих трехмерное расположение объектов в пространстве. Заметим, что пространственные данные используются во многих программных продуктах, например в системах автоматизированного проектирования (АШоСАБ, программа Зифг). Но только ГИС обладают широким спектром возможностей для обеспечения многообразных управленческих решений. В частности, они позволяют собирать новую информацию и обновлять уже имеющиеся данные, манипулировать накопленной информацией, производить пространственный и временной ее анализ, моделировать и размещать различные объекты в пространстве, а также выдавать полученные результаты как в компьютерном, так и в традиционном виде (в форме карт, таблиц, графиков). Начало развития ГИС относится к концу 60-х годов, но только в 90-е годы эти системы получили самое широкое распространение, что было обусловлено стремительным развитием средств вы- числительной техники и снижением ее стоимости, а также появлением мощных периферийных устройств ввода, вывода и обработки информации. Типичные компоненты ГИС приведены на рис. 3. Система ввода данных включает в себя программный блок, отвечающий за получение информации, и соответствующие технические средства: дигитайзеры (цифрователи); сканеры, считывающие изображение в виде растровой картинки; электронные геодезические приборы (тахеометры, теодолиты, нивелиры); внешние компьютерные системы; пользовательские средства ввода (клавиатура, мышь, сенсорные экраны). Любая ГИС работает с двумя типами баз данных: графическими и атрибутивными (тематическими). В графической базе данных хранится графическая, или метрическая, основа системы в цифровом виде — электронные карты. Атрибутивная база данных содержит определенную нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту (описание территории или информация, содержащаяся в отчетах и справочниках). Оба типа баз данных представляют собой компьютерные файлы особого формата, для работы с которыми применяются специальные программы — системы управления базами данных (СУБД). Они позволяют производить поиск, сортировку, добавление и исправление информации, содержащейся на машинных носителях. Система визуализации данных предназначена для вывода на экран монитора карт, таблиц, схем и иных данных. Система обработки и анализа позволяет соответствующим образом группировать информацию, производить ее оценку и анализировать массивы данных. Система вывода предназначена для представления различных данных в удобной для потребителя форме. Технические средства этой системы включают плоттеры (графопостроители), принтеры, Система управления графическими базами данных
Система управления атрибутами (тематическими базами данных)
Система вывода
Рис. 3. Составные части ГИС мультимедиапроекторы и другие устройства, с помощью которых можно изготовить текстовые и графические документы, а также наглядно продемонстрировать результаты проделанной работы. Изначально ГИС были ориентированы на принятие управленческих решений, связанных с различными территориальными проблемами. Поэтому в странах Европейского союза, США, Канаде ими оснащались в первую очередь муниципальные власти. В основном решались задачи: картирования местности; учета недвижимости, составления реестров недвижимости (земельных участков, зданий, сооружений) и ее привязки к территории с определением местоположения; перспективного и оперативного планирования развития городов и районов, отдельных территориальных комплексов на основе разработки генеральных планов использования и охраны земель; изучения состояния природных ресурсов, экологического состояния территории и эколого-экономической оценки окружающей природной среды; получения достоверной информации о местоположении и эксплуатации дорог, инженерных сетей, коммунального хозяйства, о природных запасах полезных ископаемых и т. д.; размещения объектов производственной и социальной инфраструктуры, проведения текущего ремонта зданий и сооружений, разработки маршрутов и расписания движения общественного транспорта, налогообложения, планирования инвестиций, разработки планов эвакуации в чрезвычайных ситуациях; контроля за состоянием муниципального хозяйства, осуществления мониторинга земель, контроля систем энерго-, тепло-, водоснабжения и т. п. Таким образом, ГИС не только открывала доступ к данным административного характера (распределение собственности, сведения о налогах и сборах, наличии коммунальных сетей), но и позволяла сформировать единую систему пространственно согласованной информации. Современные ГИС можно разделить на три группы. В первую группу входят особо мощные системы открытого типа, предназначенные для сетевого использования и имеющие многочисленные приложения. Открытость системы обеспечивает пользователю возможность достаточно легкого ее приспособления для решения любых дополнительных задач, адаптацию к новым форматам данных, а также связь между различными приложениями. В этой группе особо выделяются ГИС фирмы 1пгег§гарп и система Ггс/1п/о. Они включают блоки цифрования картографического материала в различных режимах, поддерживают большое количество внешних устройств, работают в многоканальном режиме, допускают настройку меню, обладают встроенными языками программирования различного уровня сложности, позволяют писать пользовательские приложения на языках высокого уровня, таких, как Си++ и Ра§са1. Вторую группу составляют также преимущественно открытые системы, ориентированные на крупномасштабные приложения чаще всего в области геодезии; на ее основе осуществляются различные измерения и вычисления, обеспечивающие пространственную привязку объектов к местности. Данные системы слабее в плане пользовательского интерфейса, возможностей ввода информации, но дешевле и эффективнее при решении конкретных задач. К ним относятся программы РгоСаП, ПпСи, СгасИз, Спса1/ СгМз, 8у$Хет-9 и др., которые устанавливают на мощных рабочих станциях, оснащенных необходимыми периферийными устройствами. В третью группу входят еще менее мощные ГИС настольного типа на базе обычных персональных компьютеров. Сетевая поддержка в них отсутствует или недостаточна, базы данных ограничены по объему и скорости операций. К ГИС этой группы относятся системы Мар1п/о, ШпСЬ, ЛгсУ1ем>, Айа$(Х$, СеоСга/я др. Они предназначены в основном для научных, учебных и справочно-информационных целей, а также для подготовки данных для более крупных ГИС. Развитие систем автоматизированного земельного кадастра, разного рода съемок для учета и оценки земли и связанной с ней недвижимости, систем автоматизированного управления и автоматизированного картографирования (АК) привело к появлению специальных земельно-информационных систем (ЗИС, англ. 1Л8), которые находят самое широкое применение при проведении землеустроительных работ. Организация использования пашни как основного продуктивного земельного угодья России должна строиться на эколого-ландшафтной основе, использовании данных мониторинга и кадастра земель. Решение этих вопросов в современных условиях возможно при помощи ЭММ и ЭВМ, применения технологий САПР, геоинформационных и экспертных систем. При этом резко возрастают значимость и объемы исходной и нормативной информации, что позволяет использовать новейшие компьютерные технологии. В свете новых требований особенно актуально теоретическое и методическое обеспечение организации и устройства территории севооборотов с применением компьютерных технологий на базе графического землеустроительного проектирования. Для землеустроительных исследований ГИС имеет значение как система сбора, передачи, хранения, анализа, отображения и вывода информации о территории. В частности, технологии САПР и ГИС позволяют накапливать и использовать пространственно скоординированную информацию, связанную с конкретной территорией для целей землеустроительного проектирования. Необходимо отметить, что развитие сельского хозяйства выдвигает новые задачи в области организации использования земель. Так, в проектах землеустройства не решаются в полном объеме вопросы использования материалов внутрихозяйственной оценки пашни, отсутствует методика создания и использования информационного обеспечения для САПР в землеустройстве, недостаточно проработаны принципы и методы формирования землеустроительной САПР, не усовершенствованы методические основы выделения первичных территориальных участков на пашне, отсутствует методика определения структуры посевных площадей на основе внутрихозяйственной оценки земель с применением элементов САПР, нет методических положений по расчету экономической эффективности применения элементов САПР при организации использования пашни и устройстве ее территории. Введение нового законодательства о земле, многообразие форм владения и пользования землей, реорганизация сельскохозяйственных предприятий требуют решения большого объема задач по организации территории. В связи с этим возросла потребность в совершенствовании теории и методов землеустройства в плане использования новых компьютерных технологий. Это одна из приоритетных задач землеустроительной науки и совершенствования технологии землеустроительных работ. В наибольшей степени названным целям удовлетворяет концепция географической информационной системы, получившей название «Глобальная база данных о природных ресурсах Земли» (БКЮ). Геоинформационные системы сочетают в себе хорошо отработанные технологии реляционных СУБД и компьютерную графику высокого класса в целях управления информацией, описывающей земную поверхность либо относящейся к ней. ГИС позволяют обрабатывать разнообразные типы данных об объектах либо характеристиках земной поверхности — координаты, формы, связки (пространственная информация), описательные сведения и цифры (непространственная информация). Все многообразие данных интегрируется в единую логичную модель. После этого интерактивные, базирующиеся на графике инструменты обеспечивают управление данными, их корректировку, создание запросов, анализ и вывод результатов, то есть все необходимое для ведения и понимания географической и связанной с ней информации. Исходя из сказанного, можно дать следующее определение. ГИС — это аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение пространственно скоординированных данных и иных сведений, относящихся к конкретной территории, для эффективного использования при решении научных и практических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой, а также для познавательных целей в области образования. В рамках программы ООН в области окружающей среды (Ц^ЕР) было принято решение о развитии метода, позволяющего свести все разрозненные экологические данные в единую скоординированную систему, внутри которой можно установить связи между различными ее компонентами, необходимыми для проведения всесторонней оценки окружающей среды и принятия научно обоснованных решений. Россия должна использовать опыт таких лидеров в названной области, как Канада, Норвегия, Великобритания, США и Швеция. Области применения ГИС очень широки-— управление природными ресурсами, сельское хозяйство, ландшафтное планирование, системы информации о земле (кадастры), окружающая среда и землепользование, экология, анализ чрезвычайных ситуаций, использование негородских территорий, статистика и моделирование, лесное хозяйство, бизнес, транспорт, индустрия туризма, городское планирование, геология, образование, здравоохранение и др. Независимо от моделируемого типа пространственной информации или конечной прикладной задачи технология ГИС дает следующие преимущества: единая интегрированная модель данных облегчает управление многообразной информацией и избавляет от лишней работы, что ведет к уменьшению числа ошибок и росту производительности труда; возможность вводить запросы и проводить анализ по различным типам пространственных и непространственных данных для решения как простых, так и самых сложных задач, прогнозировать результаты, тестировать варианты (при использовании традиционных методов это не всегда экономически целесообразно). Основные требования к ГИС обычно включают: ввод картографической информации с помощью дигитайзера, сканера, цифровой фотокамеры, мыши, импорт файлов из других систем (в том числе с конвертацией формата данных), полуавтоматическая интерактивная векторизация растровых изображений; управление картографическими и фактографическими базами данных (формирование их архитектуры, обеспечение связи между картографическими и иными объектами, обновление данных, поиск, отбор); поддержка различных типов векторных и растровых информационных слоев, слоев поверхностей и трехмерных объектов; наличие внутрисистемного языка программирования, что позволяет пользователю создавать в рамках системы расчетные программы и другие пользовательские приложения, новые типы информационных слоев, обеспечивать прозрачный доступ к другим базам данных и ГИС, изменять и дополнять пользовательский интерфейс системы; интерактивное и пакетное преобразование систем координат и трансформация картографических проекций на эллипсоиде и шаре, коррекция изображений по опорным точкам; проведение измерений (вычисление длин, площадей, периметров, характеристик формы объекта); построение полигонов, удовлетворяющих определенным условиям удаленности, поиск ближайших полигонов-соседей; осуществление операций над множествами картографических объектов (пересечение, объединение, исключение); операции на графах (сетях): выбор оптимальных маршрутов и др.; построение поверхностей на регулярной и нерегулярной сетях опорных точек и их анализ; работа с картографическими данными в режиме виртуального присоединения, обеспечивающем возможность одновременной согласованной работы в едином координатном пространстве со множеством территорий (каждая из которых может иметь свое внутреннее координатное представление) без дублирования информации и нарушения целостности данных по каждой отдельной территории; построение архитектур геореляционных баз данных с многократной вложенностью территорий друг в друга, что позволяет переходить от картографического объекта к новой территории, являющейся его крупномасштабным представлением; цифровая фотограмметрия и синтез стереоизображений на РС (совмещение стереопары снимков с последующим созданием стереоизображения и устранением геометрических искажений, возникающих при первичной съемке; для конкретных фотограмметрических задач — создание в автоматическом режиме цифровых моделей рельефа в относительных или абсолютных системах координат и проведение линейных измерений; синтез на основе созданной цифровой модели трехмерных полутоновых изображений рельефа и линий уровня; визуализация на персональном компьютере ахроматических или цветных моно- и стереоизображений, используя для создания стереоэффекта анаглифический метод; масштабирование во всех режимах работы с моно- и стереоскопическими изображениями); генерация отчетных форм, включая создание монохромных и цветных карт, зарамочного оформления, монтаж врезок других масштабов и окон, содержащих пояснительные тексты, графические элементы и т. п.; вывод графической и текстовой информации на матричные, струйные, лазерные принтеры, плоттеры, в файлы, экспорт в другие системы (в том числе с конвертацией форматов данных). Информация, которой оперируют геоинформационные систе- мы, состоит из картографической основы и соответствующей ей базы данных. Графическая часть вводится в компьютер разными методами из разных источников. Для оцифровки карт или планов используют дигитайзерный ввод — «скалывание координат» каждого объекта карты. Это трудоемкий, кропотливый процесс, требующий аккуратности оператора, при котором возможны ошибки. Тем не менее известна технология автоматизации данного процесса: 1) сканирование картографической основы (в результате карта хранится в растровом виде, то есть в виде матрицы, где каждый элемент описывает одну точку); 2) оцифровка растра на экране. В зависимости от уровня автоматизации программы, использующие изображение на экране, делятся на векторизаторы и экранные редакторы. Векторизатор производит оцифровку автоматически. Экранный редактор позволяет заменить дигитайзер и доступен (по цене) для использования в землеустроительных организациях. Все мощные ГИС (СеоОгам>, М1сго$1айоп, МарЕйЫ, ЕазуТгасе, 5ро1Пф(, Асг1п/о, 1п1ег§гарН, СаМу и др.) включают специальные модели поддержки автоматизированного ввода. Однако это дорогостоящие системы, требующие высокопроизводительного оборудования, и поэтому многие пользователи приспосабливают для своих нужд другие программы (например, АШоСАИ). Такой подход позволяет свести до минимума затраты на разработку систем автоматизированной оцифровки и приложений к ним. Для целей землеустройства очень важно правильно сформулировать принципы формирования банка данных объекта землеустроительного проектирования и учесть в полной мере особенности используемой в нем информации, характер которой напрямую связан с природными и антропогенными условиями на данной территории. 3. ЗЕМЕЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ Основное отличие земельно-информационных систем от ГИС заключается в следующем: земельно-информационные системы содержат прежде всего сведения о земельных ресурсах и объектах недвижимости, прочно связанных с землей; информация о земельных участках, содержащаяся в ЗИС, предполагает повышенные требования к точности измерений, ввода и вывода данных, что необходимо для геодезической привязки земель на местности и отражения их на планах (картах); другими словами, земельно-информационные системы являются более точными, чем ГИС; в общую структуру земельно-информационной системы как специального вычислительного комплекса в качестве самостоятельных подсистем входят блоки автоматизированного картографирования, автоматизированного проектирования, управления базами данных, позволяющие не только строить в различном масштабе карты с использованием средств цифровой фотограмметрии и картографии, но и производить различные геодезические действия (вычисление площадей, измерение расстояний, определение координат и др.) с требуемой точностью; основное назначение земельно-информационной системы заключается в обеспечении управления земельными ресурсами на основе учета и анализа данных о земле. Теоретически ЗИС должны являться составной частью ГИС, но, учитывая большие потоки специфической информации, их выделяют в самостоятельные системы. Тем не менее для расширения их возможностей созданы специальные программные продукты (такие, например, как 1п1егЫ8), позволяющие производить постоянный обмен пространственными и атрибутивными данными между обоими типами систем. 1п1егЫ5 является как языком описания, так и форматом обмена данных. Он возник в рамках развития кадастровых съемок и базируется на стандартной технологии реляционных баз данных, которая была расширена элементами пространственного описания (для точек, линий, площадей). Основой функционирования ЗИС являются кадастровые съемки (инвентаризация земель), позволяющие создать скелет территории (например, в виде границ земельной собственности) и различные информационные слои (например, по составу угодий, рельефу местности, гидрографии и др.), что дает возможность принимать различные решения по организации рационального использования и охране земель. При этом кадастровые съемки (инвентаризация земель) гарантируют правильную привязку на местности всей дальнейшей информации, которая закладывается в структуру информационных слоев. Информационный слой — это специальный массив данных, имеющих определенное целевое назначение и соответствующее содержание. С помощью информационных слоев можно решать разные специальные задачи, составлять тематические карты, разрабатывать проекты, связанные с использованием различных ресурсов; в зависимости от интереса пользователя слои могут выводиться на экран компьютера в различных комбинациях, совмещаться, выводиться на плоттер. Схематическую структуру слоев земельно-информационной системы можно представить следующим образом (рис. 4). Как правило, в перечень базовых информационных слоев входят:
точки опорной межевой сети; границы земельных владений; данные районирования по типам использования земель;
точечные/линейные объекты; рельеф местности; географические названия. Информационный слой «Опорные точки (плановые и высотные)» является базовым как для других информационных слоев ЗИС, так и для прочей информации, имеющей координаты. Опорные точки гарантируют привязку на местности любых объектов на длительные промежутки времени с требуемым качеством. Данный слой может постоянно обновляться с появлением технических средств, дающих более высокую точность измерений. Слой «Границы» фактически создает территориальный каркас местности. Он включает в себя, как правило, административные границы, границы недвижимости и границы самостоятельных и долгосрочных прав (например, права долгосрочной аренды), а также граничные точки. Слой «Использование земель/площадные объекты» представляет собой план фактического использования земель с размещением земельных угодий (пашня, многолетние насаждения, кормовые угодья), построек, водоемов, лесов. Данный слой служит исходной базой для учета земель по угодьям, а при землеустройстве — для составления фактической экспликации земель различных собственников по угодьям с вычислением исходных площадей. Слой «Точечные/линейные объекты» включает данные о размещении объектов, которые на плане показывают в виде точек (колодцы, родники, отдельно стоящие башни, деревья, памятники и др.) и линий (лесополосы, узкие проселочные дороги, мосты, путепроводы, гидротехнические сооружения, высоковольтные воздушные линии, укрепленные берега, наземные трубопроводы и др.). Перечень угодий, точечных и линейных объектов, как правило, устанавливается нормативно-правовыми актами и инструктивными материалами по ведению земельного кадастра, различного вида съемок, землеустройства. Слой «Рельеф местности» представляет собой совокупность высотных точек с указанием отметок высот, мест перегибов рельефа и его форм. На основе этого слоя, а также трех предыдущих слоев может быть построен план местности с горизонталями, используемый при землеустроительном проектировании. Слой «Географические названия» содержит информацию о названиях населенных пунктов, отдельных местностей, урочищ, балок, рек, угодий и т. д. При необходимости для целей регистрации землевладений и землепользовании, землеустройства и земельного кадастра могут создаваться и другие пространственно привязанные информационные слои, в том числе собственников земли, экономической оценки земли, схемы деления карты, границ прибрежных полос и водоохранных зон, границ санитарно-защитных, охранных, буферных и других зон, сетей коммуникаций различного назначения (энергообеспечения, теплоснабжения, канализации, водоснабжения, газораспределения, телекоммуникаций и др.), дорог различного класса и категорий, зон застройки, зон защиты грунтовых вод, линий фасадов, адресов зданий (в качестве привязки осевых линий), названий улиц, номеров домов и т. д. Введение дополнительных слоев возможно до тех пор, пока это не начинает серьезно замедлять обмен данными в системе. ЗИС получили широкое распространение в развитых зарубежных странах, а также в России для решения различных землеустроительных и земельно-кадастровых задач. В частности, их используют при регистрации земельных участков; для получения информации об участке после указания его на карте; для поиска земельного участка или объекта по его номеру или адресу; при установлении перечня объектов, попадающих в заданные области и обладающие определенными свойствами (например, земельных участков, находящихся в водоохранных зонах); при выборе оптимальных маршрутов перевозок грузов и т. д. При ведении земельного и имущественного кадастров ЗИС применяют для выделения различных территориальных зон при районировании, оценке земель и объектов недвижимости, создании экономического механизма регулирования земельных отношений (посредством налогообложения, регулирования земельного рынка и т.д.). При мониторинге земель эти системы используют для паспортизации земельных участков, оценки экологического состояния территории (загрязненности почвенного покрова и растительности тяжелыми металлами, радионуклидами и т. п.), для выявления источников загрязнения и анализа размещения объектов, загрязняющих территорию, при моделировании процессов распространения загрязнений в поверхностных и подземных водах и атмосфере, при решении задач масс-энергопереноса, для контроля за использованием и охраной земель. Но особо важное значение ЗИС имеют в землеустройстве. Они могут быть весьма полезны при решении следующих землеустроительных задач: обновление (корректировка) планово-картографического материала; проведение землеустроительного обследования территории; инвентаризация земель; межевание земель (установление, восстановление и закрепление на местности границ земельных участков); землеустроительное проектирование (в межхозяйственном и внутрихозяйственном землеустройстве, при рабочем проектировании); проведение агроэкологического, эколого-ландшафтного, эко-лого-хозяйственного и других видов зонирования территорий для целей землеустройства в сельской местности; осуществление землеустроительных работ в населенных пунктах, составление планов земельно-хозяйственного устройства городов, градостроительное зонирование и проектирование; планирование использования и охраны земель на уровне административно-территориальных образований (земель сельских, поселковых и городских администраций, административных районов, субъектов Федерации, страны в целом). Следует также иметь в виду, что данные, получаемые в ходе проведения землеустроительных работ, служат для пополнения и обновления информации, содержащейся в ЗИС. Например, после составления проекта межхозяйственного землеустройства, связанного с перераспределением земель, появляются новые землевладельцы и землепользователи. Данные о них и закрепленных за ними земельных участках вносятся в ЗИС и в дальнейшем используются для различных управленческих задач, связанных с использованием земель. Заметим, что изменение прав собственности на землю может происходить и без изменения границ участков. Например, если собственник земли продает свой участок, то покупатель, совершив сделку купли-продажи, становится новым собственником, лишь зарегистрировав в установленном порядке эту сделку и оформив соответствующие регистрационные документы. Только после этого в качестве нового земельного собственника он может быть внесен в земельно-информационную систему (в реестры собственников и земельных участков). Полного перечня землеустроительных работ (установления границ, определения местоположения и площадей участка) в данном случае не требуется, так как все они уже были сделаны прежде. Тем не менее сама процедура изменения землевладельца носит землеустроительный характер и требует оформления землеустроительного дела (соответствующей землеустроительной документации), которое служит основанием для изменения прав собственности на землю. При построении земельно-информационных систем и использовании их данных применяются различные разделы математики, такие, например, как геометрия, тригонометрия, теория графов, исследование операций, сетевое планирование и управление, ма- тематическое программирование, математический анализ (особенно для анализа изображений и распознавания образов с помощью сложных аналитических функций). Для создания ЗИС широко используются данные математической картографии; результаты дистанционных исследований с самолетов и космических летательных аппаратов; фотограмметрических работ с применением аналоговых и цифровых приборов; данные геодезии и топографии, полученные с использованием электронных тахеометров, полевых компьютерных систем, СР8-средств. Контрольные вопросы и задания 1. Опишите отличительные особенности программных средств, используемых в землеустройстве. 2. На какие уровни можно разделить имеющиеся на российском рынке программные продукты для землеустроительного проектирования? 3. Перечислите преимущества программ третьего уровня (по сравнению с программами первого уровня). 4. В чем заключаются характерные особенности отечественных разработок по автоматизации землеустройства? 5. Чем отличаются ГИС от ЗИС? 3 — 6993 Глава III ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ САЗПР 1. ГЕНЕРАЛИЗОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ САЗПР В ходе обоснования создания и построения САЗПР возникает необходимость деления ее на составные части, имеющие относительную самостоятельность и играющие различную роль в решении поставленных перед ней задач, то есть определения ее структуры. Такая система должна иметь разветвленную структуру и включать технологические комплексы, перерабатывающие большие объемы информации. Для нее также характерны непрерывное усложнение, развитие используемых технологических процессов. Согласно теории систем деление САЗПР на составные части (подсистемы) позволяет соответствующим образом организовать и работы по ее созданию, то есть дифференцировать процесс разработки системы и внедрения отдельных ее элементов как по времени, так и по разработчикам. Важнейшим требованием при этом является обеспечение системного подхода к решению общей задачи. В соответствии с методологией системного анализа всякая сложная система может рассматриваться, структурироваться и моделироваться на нескольких уровнях — элементов, структур, функций и результатов. При создании САЗПР необходимо учитывать возможность выделения различного рода структур на всех этих уровнях. На первом этапе ее создания наиболее важно выделение функциональной и обеспечивающей частей системы с делением каждой из них на подсистемы нижнего уровня. Под функциональной структурой САЗПР следует понимать совокупность взаимосвязанных подсистем, блоков и комплексов задач, выделяемых в соответствии с функциями, которые выполняет система и ее отдельные элементы. На первом этапе функционального структурирования САЗПР в основу выделения подсистем целесообразно положить объектно-функциональный принцип, позволяющий разделить систему на относительно обособленные составные части, объединяющие в себе различные виды землеустроительного проектирования, имеющие свои специфические объекты, сроки и стадийность проектирования, характер выходных проектных документов или обеспечивающих планирование проектных работ и контроль за осуществлением проектов. Подсистема планирования и организации землеустроительных работ на уровне субъектов Федерации и страны в целом •< -►
на уровне схем землеустройства районов (ТЭО, ТЭР) Землевладельцы и землепользователи
Подсистема автоматизации разработки проектов межхозяйственного (территориального) землеустройства Подсистема автоматизации разработки проектов внутрихозяйственного землеустройства < -> < -> -! --> Исполнители проектных работ
Подсистема автоматизации рабочего проектирования Подсистема авторского надзора за осуществлением проектов Ч-> И нформат цганно - справочные системы районного и муниципального уровня
Подсистема специального информационно-нормативного обеспечения < -> *
обслуживания нестандартных запросов Базовые обеспечивающие системы субъекта Федерации и федерального уровня Традиционные источники получения информации Рис. 5. Генерализованная информационно-логическая модель функциональной-
|