Geum.ru

Гис-технологии в экологии

Вид материалаДокументы

Содержание


Муниципальные ГИС
Кадастровые системы
ГИС в энергетике и инженерных коммуникациях
Методы дистанционного зондирования и ГИС
Подобный материал:
1   2   3   4

Муниципальные ГИС


Сложность современного городского хозяйства, постоянный рост числа коммуникаций в городах, проблемы экологического состояния и транспорта, проблемы обеспечения жизнедеятельности населения и промышленности превращают город в сложнейшую систему управления. Без ГИС эффективно управлять городским хозяйством в современных условиях практически невозможно. Занесение всех сведений о территории города в базу данных с единой координатной привязкой и создание единой карты города дают необходимые предпосылки для решения множества городских задач. Поэтому проблемам создания городских ли. Как их часто называют, муниципальных ГИС уделяется много внимания.

Характерным примером, показывающим необходимость применения ГИС в городах, является так называемая задача раскопок. Чтобы произвести любые земляные работы в городе представителям организаций, выполняющих эти работы, нужно получить согласование нескольких (до восьми) ведомств, владеющих други­ми коммуникациями, что не дает, однако, полной гарантии сохра­нения существующих коммуникаций. При ремонтах водопроводов нередко рвутся кабели электросети и повреждаются линии связи. Свежеуложенный асфальт разрывают для ремонта теплотрасс. Такие примеры можно продолжить. Города несут колоссальные убытки от несогласованности действий различных служб, в основе которой лежит отсутствие информации. Облегчить процесс согла­сования и минимизировать материальные потери от повреждения различных коммуникаций помогает введение единой электронной карты города в среде муниципальных ГИС.

Создание муниципальных ГИС наталкивается на множество орга­низационных, правовых, экономических и других проблем. Среди них можно назвать отсутствие соответствующих организационных струк­тур в составе органов местного самоуправления территориями, сек­ретность картографических материалов, противоречия в интересах различных ведомств, высокий уровень затрат на создание подобных ГИС. Однако процесс создания и внедрения муниципальных ГИС, несмотря на все имеющиеся объективные сложности, продолжается. Можно с уверенностью сказать, что во всех крупных городах мира работы в этом направлении ведутся. Имеется множество примеров успешной реализации подобных систем. В России наиболее серьез­ные результаты создания и внедрения муниципальных ГИС достигну­ты в Москве, Санкт-Петербурге, Таганроге, Рязани, Новгороде.

Кадастровые системы

Одним из важнейших применений ГИС-технологий являются си­стемы ведения кадастров и, в первую очередь, — автоматизирован­ная система государственного земельного кадастра. Следует отме­тить, что первые ГИС были разработаны в Канаде и Швеции в середи­не 70-х годов именно для ведения кадастров земель и недвижимости.

Кадастр — это государственная система учета, классифика­ции и оценки земель на основе топографической съемки границ участков собственности и ведения реестра участков и их владель­цев. Целью централизованного ведения государственного земель­ного кадастра является обеспечение рационального использова­ния и охраны земель, защита прав собственников земли, земле­владельцев, землепользователей и арендаторов, создание объек- тивной основы для установления нормативной цены, земельного налога и арендной платы.

Базовой единицей кадастра является кадастровый участок. Площадь и границы участка фигурируют в юридических докумен­тах, закрепляющих права владельцев и пользователей участка. Они непосредственно определяют величину налоговых платежей, час­то являются предметами споров и судебных разбирательств. Ис­пользование ГИС-технологий позволяет существенно ускорить и упростить все технические процедуры, связанные с созданием и ведением кадастра. Создание единой системы кадастровых карт на территории средствами ГИС позволяет выявить и устранить про­тиворечия в описаниях различных участков, выявить неучтенные земли или земли, используемые не по назначению, установить став­ки налогов, обеспечивающие большие доходы в бюджеты разного уровня и более справедливое распределение налогового бремени. История развития автоматизированных систем земельного кадастра в конце XX века в России дала немало примеров, когда только благодаря внедрению ГИС-технологий налоговые сборы в отдельных городах удалось увеличить в несколько раз.

В соответствии с Законом РФ «О государственном земельном кадастре», рядом постановлений президента и правительства РФ на всей территории России принята единая государственная система регистрации сделок с земельными участками и создается единая автоматизированная система земельного кадастра (АСЗК), которая призвана обеспечить единую форму и технологию представления и ведения данных о землях. АСЗК имеет трехуровневую структуру, включающую федеральный уровень, региональный уровень и уровень местных органов власти. На федеральном уровне реализуется государственная политика в области учета и использования земель. На региональном уровне в основном выполняются коордипирующие функции и обобщающие учетные функции. Основной учет на уровне участков ведется на местном уровне земельными комитетами городских и районных органов управления.

Для удобства учета кадастровых участков их объединяют в кварталы, которые, в свою очередь, объединяются в массивы, и далее— в блоки. В результате образуется многоуровневая систе­ма деления территории. В этой системе все объекты нижестоящих уровней иерархии нумеруются внутри вышестоящих объектов. В конечном итоге каждый участок имеет уникальный в пределахстраны кадастровый номер, который включает его порядковый номер внутри квартала, а также определяет его принадлежность к кварталу, массиву, блоку, городу (району) и региону. Все указанные объекты деления земель изображаются на кадастровых картах, которые создаются средствами ГИС.

Наряду с АСЗК в России создается система градостроительного кадастра, призванная вести учет зданий, сооружений, коммуникаций, объектов строительства. Эта система создается и поддерживается на местах органами архитектуры и градостроительства, находящимися в структуре Госстроя РФ. По своим функциям данная система во многом аналогична АСЗК. Существует тенденция к объединению земельного и градостроительного кадастра в имущественный кадастр, позволяющий вести учет и регистрацию объектов недвижимости и земли в единой информационной системе. Имеются положительные примеры реализации данного подхо­да в отдельных городах России. Однако в масштабах страны дан­ный подход пока не реализован в связи с отсутствием законода­тельной базы и ведомственными противоречиями.

В настоящее время существуют и создаются и другие автома­тизированные кадастровые системы, связанные с учетом природ­ных ресурсов (лесов, вод, полезных ископаемых). Кроме того, можно выделить некоторый класс систем, которые технологически стро­ятся по тем же принципам, что и кадастровые системы, но органи­зуют учет в масштабе отдельных предприятий и органов управле­ния. Такие системы часто называют системами паспортизации.

Системы паспортизации создаются, например, для учета обо­рудования и трубопроводов теплотрасс, кабелей и трансформато­ров электросетей, дорог и мостов, а также других инженерных объек­тов. Сегодня подобные системы уже не мыслятся без использова­ния ГИС.

ГИС в энергетике и инженерных коммуникациях

Системы производства, транспортировки и потребления раз­личных видов энергии и энергоносителей, водопроводы, канализа­ция, сети связи являются пространственно распределенными и охватывают значительные территории городов и регионов. Поэтому при решении вопросов эксплуатации и развития этих систем наряду с другими факторами приходится учитывать их простран­ственнуюструктуру и множество пространственных взаимосвязей этих систем с природными и техногенными объектами, расположенными на тех же территориях.

До недавнего времени в энергетике и инженерных коммуника­циях были широко распространены системы, называемые за рубе­жом АМ/FМ (Аиtomated mapping/Facilities managemeng). В функции этих систем входит управление инженерными сетями и пространственной инфраструктурой, а также инвентаризация оборудования на основе работы с чертежами и немасштабными схемами. Именно с развитием этого класса систем связано начало использования ГИС в энергетике. По мере роста производительности и графических возможностей персональных компьютеров повышались запросы со стороны пользователей к точности представления пространственной информации и возрастали потребности в комплексном представлении разнородной информации. В этих условиях ГИС, использовавшиеся ранее профессиональными картографами, оказались наиболее подходящей основой для реализации указанных функций и в настоящее время активно вытесняют программные средства, ориентированные на работу только с немасштабными схемами.

Современные ГИС полностью перекрывают функции традици­онных АМ/РМ систем и в дополнение способны работать с моделями реального географического пространства в виде точных географических карт, учитывать сложный характер взаимосвязей между различными инженерными сетями и сооружениями в городах, моделировать рельеф, учитывать различные особенности окружающей среды и выполнять множество других полезных операций. Благодаря этому сегодня вряд ли найдется крупная компания, работающая, например, в области передачи электроэнергии или транспортировки энергоносителей и не использующая в той или иной степени ГИС. Причем, поскольку современные информационные системы строятся на основе использования мощных серверов и корпоративных сетей, ГИС становятся неотъемлемой частью корпоративных информационных систем, часто занимая в них одну из ведущих ролей.

С помощью программных средств ГИС в рассматриваемой области часто решаются задачи: паспортизации и учета оборудования; планирования ремонтных работ и профилактического обслуживания оборудования; диспетчерского управления; разработки мер по ликвидации аварий и оценке их последствий; выдачи технических условий на проведение строительства и реонструкции; расчетов потокораспределения в сетях и технологических режимов работы сетей; организации расчетов с потребителями.

Особенностями программных комплексов, работающих в составе таких ГИС, является развитый блок решения задач сетевого моделирования. Причем для каждого вида сетей обычно приходится использовать специализированные программы расчетов, поскольку при расчетах таких сетей кроме общих физических законов необходимо учитывать характеристики используемого оборудования, параметры и схемы потребителей и другие особенности предметной области. Поэтому, в энергетике, например, часто применяют специализированные комплексы программных средств, в которых ГИС-компоненты увязаны с прикладными модулями паспортизации оборудования, расчетов эксплуатационных и аварийных режимов, диспетчерского управления и т.д.


Методы дистанционного зондирования и ГИС

Развитие доступных на коммерческой основе космических снимков, получаемых потребителем практически в режиме реального времени, обеспечивает развитие новых областей применения ГИС. Появление доступных по стоимости технических средств цифровой обработки для ГИС, глобальных систем позиционирования (GPS), рабочих станций, Notebooks привело к тесному сближению технологий дистанционного зондирования и ГИС. Использование телекоммуникационных систем типа Internet существенно ускорило и упростило процессы интеграции и обмена данных. Основные средства и технологии дистанционного зондирования были созданы в соответствии с тремя программами: программой по международным метеорологическим ИСЗ NOAA (США) 1960 г., программой LANDSAT (США) 1972 г., программой SPOT (Франция) 1984 г. Развитие этих программ создало возможность коммерческого применения данных, в том числе для ГИС-пользователей. Ввод информации для задач ГИС осуществляется комплексно: по данным дистанционного зондирования, со снимков спутников, аэроснимков, по материалам дешифрирования снимков, полевым измерениям, по информации с карт. Из традиционных технологий следует отметить программное обеспечение для ГИС, которое может расширяться на основе уже имеющихся пакетов для решения фотограмметрических и картографических задач. Например, фирма Оптон (ФРГ) первоначально создала универсальную систему программного обеспечения "Фокус" (Phocus). В дальнейшем этот пакет уже рассматривается от фирмы Карл Цейс (Оберхофен), как программные средства сбора и обработки фоторамметрических и картографических данных для ГИС. В системе для крупно и среднемасштабных карт почти решена проблема автоматической генерализации зданий и транспортных сетей. В модульной системе CHANGE, интегрированной в "Фокус", решена задача генерализации атрибутивных данных. В ней же решена задача обнаружения участков, требующих перемещения объектов, выделения места для текста и обозначения горизонталей и т.п. Помимо программного обеспечения международные организации располагают в Internet собранными ими данными, в частности космическими снимками, дважды в сутки представляют в Internet обновляемые изображения поверхности Земли с метеорологических спутников. Для облегчения доступа к информационным материалам в Internet созданы каталоги ГИС-ресурсов, которые содержат ряд указателей. С помощью дистанционных методов и соответствующей обработки получаемых данных можно решать многие народно-хозяйственные задачи: разведка месторождений нефти и газа, руд и подземных вод; прогноз и оценка последствий стихийных бедствий. Современная техника обработки космических снимков обеспечивает решение таких задач, как предсказание наводнений, штормовые предупреждения и оценка разрушений; обнаружение и сопровождение циклонов; контроль лесных пожаров и др. Например, автоматизированный сравнительный анализ снимков Landset за длительные промежутки времени позволяет выявить опасные изменения ландшафта, которые могут привести к возникновению оползней и наводнений. Основными методами обработки изображений являются: анализ спектральных характеристик, выделение линеаментов, визуальный анализ однополосных и многозональных снимков, выделение геохимических аномалий, а также анализ спектральных отношений. С помощью ГИС-модулей можно объединять растровые данные различной природы, например, снимки Landset TM можно комбинировать с данными аэромагнитной съемки, результатами радиометрических измерений и другими данными.