Лекция №16. Применение гис по сфере использования гис не имеют себе равных. Они применяются в транспорте, навигации, геологии, географии, военном деле, топографии, экономике и т д.
| Вид материала | Лекция |
- Лекция №10. Инструментальные средства гис лекция №10. Инструментальные средства гис, 499.17kb.
- Концепция тренажера уровня установки. Требования к тренажеру (лекция 3, стр. 2-5), 34.9kb.
- Лекция №3. Организация данных в гис первым шагом к проекту гис является создание пространственной, 268.29kb.
- План Создание безбумажной технологии использования информации. Качество данных. Мониторинг, 67.78kb.
- В. м антонов В. А. Горно-геологическая информационная система на основе геолого-маркшейдерских, 257.18kb.
- Программы для интерпретации гис интегрированнaя система обработки данных гис "прайм", 103.04kb.
- Лекция №4. Модели данных > Лекция №4. Модели данных Вопросы организации данных в гис,, 462.87kb.
- Программно-технический комплекс 14 Задачи гис 14 гип как проблемно-ориентированные, 1019.49kb.
- Рабочая программа повышения квалификации Определение геолого-промысловых параметров, 58.58kb.
- С. Л. Смекалов www archmap, 121.09kb.
Лекция №16. Применение ГИС
По сфере использования ГИС не имеют себе равных. Они применяются в транспорте, навигации, геологии, географии, военном деле, топографии, экономике и т.д. Переход к автоматизированным методам создания карт с помощью ГИС имеет ряд преимуществ:
• повышение точности картографической информации;
• сокращение трудозатрат на изготовление продукции;
• увеличение производительности труда за счет автоматизации отдельных операций или исключения их.
Методологической основой процессов обработки информации в ГИС является цифровое моделирование местности, объединяющее процессы сбора первичной информации, ее моделирования и обновления, обработки и формирования документов. За счет применения современных технических средств осуществляется автоматизация полевых и камеральных работ.
Использование ГИС происходит на разных уровнях. Это обусловлено многообразием геоинформационных технологий.
Выделяют следующие территориальные уровни использования ГИС в России:
• глобальный уровень - Россия на глобальном и евразийском фоне, масштаб 1 : 4 500 000 – 1 : 100 000 000;
• всероссийский уровень - вся территория страны, включая прибрежные акватории и приграничные районы, масштаб 1 :2 500 000 - 1 :20 000 000;
• региональный уровень - крупные природные и экономические регионы, субъекты Федерации, масштаб 1 : 500 000 -1:4 000 000;
• локальный уровень - области, районы, национальные парки, ареал кризисных ситуаций, масштаб 1 : 50 000 - 1 000 000;
• муниципальный уровень - города, городские районы, пригородные зоны, масштаб 1 : 50 000 и крупнее.
16.1Электронные карты
Цель создания. Развитие методов цифрового картографирования привело к появлению так называемых электронных карт (ЭК).
Основой для создания и обновления электронных карт являются изображения, которые получаются при съемке местности специальной аппаратурой, размещенной на борту воздушно-транспортных средств.
Применение ЭК вызвано необходимостью повышения эффективности использования информации в различных областях (научные исследования, навигация, социальное управление).
Электронную карту можно рассматривать как многокомпонентную модель реальности. Основными целями ее создания являются:
• улучшение возможности анализа, обработки и отображения геоинформационных данных;
• визуальное отображение цифровых моделей явлений, не видимых для человеческого глаза;
• автоматизация отображения и картографического анализа в системах управления;
• исследование объектов, явлений и процессов с учетом динамики их развития и возможного использования;
• получение экспертных решений в графическом виде в режимах реального и разделенного времени.
Цифровая картографическая информация (ЦКИ) является частью информационной основы ГИС и обусловливает возможности ЭК при геомоделировании.
Визуализация пространственных данных в форме ЭК выполняет роль интерфейса, обеспечивающего пользователю динамическое двустороннее взаимодействие с базой пространственных данных .
16.2ГИС для задач городского хозяйства
Общие сведения. ГИС городского хозяйства относится к низшему (муниципальному) уровню систем. Вместе с тем это самые популярные ГИС, поскольку для их реализации требуются минимальные информационные и технические ресурсы.
В городской ГИС необходимо обеспечить связь между пространственными данными и справочной информацией, атрибутивными данными. Основным справочным материалом такой ГИС являются земельные записи.
При ручных методах сбора и обработки атрибутивные данные ( количество жителей, транспортные маршруты, промышленные объекты, подземные коммуникации и т.п.) собираются в виде таблиц и переносятся на карту для наглядности и дальнейшего анализа. При такой технологии возможны ошибки из-за многократных ручных методов сбора и трудоемкости анализа больших объемов данных .
Городская ГИС содержит в одной среде (интегрированная информационная основа) атрибутивные и картографические данные, которые могут обрабатываться совместно. При таком подходе упрощаются ввод и контроль вводимой информации, анализ форм представления данных.
Все координатные данные в ГИС должны входить в единую систему координат. Для позиционирования объектов в этой координатной системе должны быть определены идентификаторы местоположения, которые задают характеристики карты по всей юрисдикции, например коды объектов, акты переписи населения, номера домов и т.д.
В городской ГИС топографическая информация является ссылкой, используемой для решения задач управления и анализа. В связи с тематической ориентацией каждой задачи для ее решения возможно создание специальных тематических карт, таких, как карта квартального деления, карта землепользования, зональные карты и др.
Тематические карты городского хозяйства представляют собой составную модель. В свою очередь они подразделяются на слои. Таким образом, интегрированную графическую основу городской ГИС образует совокупность тематических карт-слоев и связанных с ними атрибутивных данных в табличной и текстовой форме.
Схема построения городской ГИС. Укрупненная схема создания городской ГИС содержит семь основных этапов:
1. Определение целей городской администрации.
2. Определение функций органов местной власти применительно к принятию решений при помощи ГИС.
3. Построение информационной модели управления городским хозяйством.
3.1. Выделение и классификация данных по основным методам их использования: исходные, промежуточные и вспомогательные, директивные или выходные данные;
3.2. Построение моделей данных для ГИС. Определение объектов и сущностей. Определение атрибутов.
4. Определение эффективности функционирования ГИС и выбор технологических решений.
5. Получение организационной поддержки.
6. Создание пилот-проекта.
7. Полная разработка и реализация ГИС.
Рассмотрим эти этапы более подробно.
Этап 1. В качестве основных и вспомогательных целей городской администрации могут выступать учет и контроль землепользованием, учет недвижимости, учет и использование жилого и нежилого фонда, оптимизация транспортных задач, экологический мониторинг, снижение преступности, сохранение рабочих мест и т.д. Естественно, что именно эти цели должны определять цели получения выходной информации ГИС и назначение самой ГИС.
Этап 2. Реализацию решений городской администрации осуществляют местные органы. Они являются функциональным звеном, преобразующим директивную информацию сверху в практические действия по управлению, контролю, преобразованию ситуации на местах.
Следовательно, в связи с этим должны быть рассмотрены все функции местных органов власти и проведен последующий анализ для поиска методов улучшения работы местной власти за счет применения ГИС.
Выполнение первых двух этапов дают основание для составления технического задания на разработку ГИС. На этих этапах осуществляется первое согласование работ с городской администрацией (заказчиком).
Этап 3. Содержание этапа - построение информационной модели данных, применяемой в ГИС для достижения определенных выше целей и реализации определенных функций. Этот этап разработки ГИС включает два подэтапа. Первый подэтап охватывает следующие действия:
• анализ существующей служебной документации в целях выделения исходных данных для ГИС и выходных данных, которые или представляют собой директивы, или способствуют принятию директивных решений;
• определение группы промежуточных данных, которая может включать вспомогательную информацию поясняющего характера или данные, подготавливаемые для хранения в архивах;
• анализ документов по их целевому или функциональному признаку без изучения их структуры;
• детализация технического задания, согласование и обмен данными с городской администрацией.
На втором подэтапе сгруппированные документы подвергают структурному анализу для определения связи между элементами информационной модели. Сначала выявляют главные элементы, называемые сущностями и объектами (см. разд. 3), затем анализируют их свойства, необходимые для принятия решений. На этой стадии согласование администрации не требуется и качество работ определяется профессиональными способностями исполнителя.
Этап 4. Производится анализ достижения максимальной эффективности при минимальных затратах с учетом специфических местных условий получения и передачи информации, а также категории ценностей задач. Допустим в экологически загрязненных районах на первом месте по ценности стоят задачи контроля окружающей среды, в районах с транспортными проблемами - задачи оптимизации перевозок, в районах с повышенным уровнем преступности - задачи контроля и правопорядка и т.д. Качество работ этого этапа также зависит в первую очередь от квалификации исполнителя и его компетенции в вопросах экономики и оптимизации проектных решений.
Приоритет целей дает основу выбора соответствующих технологий и форм выходных данных, применяемых в разрабатываемой ГИС.
Работы четвертого этапа служат основой для принятия заказчиком решения о создании и выборе ГИС из числа предлагаемых исполнителем.
Этап 5. Принятие заказчиком решения определяет получение административной поддержки для реализации работ, в частности для создания пилот-проекта ( пилотного проекта).
Этап 6. Создание пилот-проекта - усеченного варианта реализации системы ( не только ГИС, но и любой другой) требует минимального риска вложения денег от заказчика. Он выполняется либо без затрат со стороны администрации (заказчика), либо в ограниченном объеме финансирования ( 2 - 10 % от полной стоимости проекта). Пилотный проект реализует ограниченное количество функций и служит в первую очередь демонстрационным вариантом полной ГИС, во вторую - реализацией практических возможностей ГИС.
Этап 7, После реализации пилот-проекта проводится анализ его функционирования, учитываются замечания к доработке или расширению функций ГИС, уточняется техническое задание и осуществляется разработка ГИС в полном объеме. На этом этапе осуществляются решающее общение и согласование работ с администрацией перед окончательным созданием полной системы и технологий ГИС.
Рассмотренная схема построения ГИС городского хозяйства может быть перенесена на другие типы ГИС. Картографическая информация в таком процессе разработки ГИС для администрации "прозрачна". Хотя она является интеграцией экономических, статистических, экологических и других данных, для чиновника, заказывающего ГИС, она "невидима".
"Прозрачность" интерфейса и систем является показателем интеллектуальности и характеристикой высокого уровня разработки систем.
Автоматизированная информационная система государственного городского кадастра (АИС ГГК) '. Она разработана центром "Сиб-геоинформ" (г. Новосибирск). Система принята в эксплуатацию со второй половины 1993 г. и к настоящему времени накоплен определенный опыт ее использования.
АИС ГГК предназначена для производства работ по созданию и ведению государственного городского кадастра. В ее основе функционирует топографическая база данных масштабов 1:500,1:2000, 1:10000. Система обеспечивает решение трех основных групп задач: инженерных (в том числе для САПР), кадастровых по учету земель, зданий и сооружений, подземных и наземных коммуникаций и управленческих.
В основу технологии положено ведение дежурной карты города и получение прикладных кадастровых карт. АИС ГГК обеспечивает систематическое обновление БД, автоматизированную выдачу упорядоченной совокупности информации о правовом, хозяйственном, природном и экономическом состоянии объектов и явлений городской среды во времени и пространстве для нужд функционирования и развития города.
Система позволяет оперативно снабжать актуальной кадастровой информацией городские организации, учреждения и частных лиц для принятия управленческих и других решений, проведения налоговой политики на городской территории и обновлять топографические карты крупного масштаба. Все операции осуществляются по единому классификатору и в единых формах.
Система состоит из трех блоков (трех системных уровней) с условными названиями: сбор, накопление и хранение, выдача. Это соответствует классической трехуровневой схеме обобщенной ГИС (см. разд. 1).
Блок сбор включает четыре подсистемы, каждой из которых также присвоены условные наименования.
Подсистема сбор-ПД предназначена для получения цифровой топографической и кадастровой информации по картматериалам.
Подсистема ФАТ/ФАГ выполняет сбор топографической и кадастровой информации фотограмметрическими методами. Исходной информацией служат аэроснимки и материалы дешифрирования.
Подсистема сбор-НС обеспечивает сбор топографической и геометрической кадастровой информации методом наземных съемок с использованием полевого АРМ-топографа, включающего электронный тахеометр, вычислительный управляющий блок и малогабаритный принтер.
Первые три подсистемы осуществляют сбор координатных данных с элементами семантики.
Подсистема сбор-КАД служит для сбора текстовой кадастровой информации (атрибутивного типа), заполнения баз и выдачи ее по следующим (типовым) признакам: земли, здания и сооружения, колодцы, зеленые насаждения, рекреационные зоны и др.
Блок накопление и хранение предназначен для формирования базы данных цифровой кадастровой и топографической информации. Особенность технологии ведения БД состоит в том, что банк топографической информации дополняется кадастровыми данными, а банк кадастровой информации дополняется топографической информацией. В сущности, такой подход связан с организацией двух баз для координатных и атрибутивных данных.
Блок выдача (усеченная подсистема документационного обеспечения) обеспечивает выдачу кадастровых и топографических планов, схем, экспликаций границ землепользователей и колодцев, паспортов землепользования и иной информации по запросам.
Каждая из рассмотренных подсистем может иметь локальное применение для целей обновления топографических карт крупного масштаба или выдачи кадастровой информации, что опять же соответствует общим принципам функционирования обобщенной ГИС (см. разд. 1).