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

АСОКД

АСЗК

субъекта Федерации

АСПЗР

САЗПР

Потребители

уровня субъекта

Федерации

АСОКД

АСОТГИ

±

АСЗК

муниципального

уровня

Потребители

муниципального

(районного)

уровня

Традиционные

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 ввода информации

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

•< -►

Подсистема предпроектных расчетов

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

< -> *

Подсистема землеустроительного

обслуживания нестандартных

запросов

Базовые обеспечивающие

системы субъекта Федерации

и федерального уровня

Традиционные источники получения информации

Рис. 5. Генерализованная информационно-логическая модель функциональной-