Геоинформационная система "Компас-2" и возможности её использования для ведения природных ...
В принципе, карта
1:1000000 в цифровом виде подготовлена Роскартографией по отечественным материалам
на территорию всей страны, в том числе и в формате Arcinfo. Проблема лишь в
том, что она не соответствует требованиям ГИС (то есть имеет элементарные
топологические ошибки), и в том, что большая часть листов бумажных основ данной
карты, с которых подготовлен ее цифровой вариант, уже давно устарела. О планах
обновления данной карты Роскартографией практически ничего не известно, так что
хорошей основой такая цифровая карта также не может служить без ее уточнения и
обновления по более свежим материалам дистанционного зондирования или полевых
съемок.
Карты масштаба
1:200 000 обычно используются для решения задач на региональном уровне.
Цифровые основы с данного масштаба - последний наиболее подробный материал,
который можно использовать безо всяких ограничений. Карты масштаба 1:100 000
имеют статус «Для служебного пользования», а более крупных масштабов - гриф
секретности. Они также устарели и продолжают устаревать намного быстрее, чем
их обновляют. Тем не менее, карты данного масштаба - хорошая база для их
уточнения по данным дистанционного зондирования, полевых съемок, проектных
материалов, а также для подготовки и ведения собственных тематических слоев
информации.
Цифровая карта
подробности данного масштаба имеется в ряде учреждений в том или ином объеме,
но пока не известно о существовании ее в полном объеме. Более половины листов
подготовлено в настоящее время в Роскартографии, Министерстве природных
ресурсов (ГлавНИВЦ) и ВТУ.О наличии цифровых материалов карт данного масштаба
заявляют некоторые коммерческие фирмы. В результате такого состояния дел
потребители, нуждающиеся в картах на большие территории (например, нефтяные
компании), вынуждены заказывать и приобретать цифровые основы для использования
в ГИС пакетах сразу у нескольких производителей. При этом, они сталкиваются с
трудностями сведения этих карт в единую основу и сложностью пользования ими.
Так, на один и тот же номенклатурный лист масштаба 1:200 000 Роскартография
предлагает 85 покрытий Arcinfo, а ГлавНИВЦ - 46 покрытий. Пользователю придется
потрудиться, например, чтобы получить единый слой гидрографии, который разложен
в некоторых цифровых картах на пять слоев! Количество показываемых на данном
масштабе классов объектов в Роскартографии - 698, в ГлавНИВЦ - 572 (по
классификаторам).
Карты создаются
по одним и тем же бумажным тиражным материалам, но по-разному. Наиболее точны
карты, создаваемые путем векторизации пластиков цветоделения. Синтетический
материал, на который наносятся отдельные цвета карты - более надежная основа,
чем бумага. Пластики не имеют ошибок сдвигов печати, которые видны
невооруженным взглядом на колонке цветов в бумажном оттиске. Например, сдвиг
цвета при оттиске может дать ошибку на картах упомянутого масштаба до 600 м,
что на порядок выше допуска в бумажных картах. Это приводит к тому, например,
что реки в цифровых картах начинают нарушать законы гравитации, не попадая в
тальвеги рельефа.
Сама манера
оцифровки во многом отражает профессиональные навыки и характер оператора. Так,
отдельные значки кустарников в противоположных углах листа карты могут быть
оцифрованы одним оператором двумя точками, другим оператором - небольшими
кружками вокруг каждого значка, а третьим - изображаться большой площадью,
объединяющей оба знака. Эти особенности сразу проявляются в процессе
объединения соседних листов. Кстати, сведение листов цифровой карты некоторыми
поставщиками рассматривается как дополнительная услуга, а не как обязательное
требование к электронным картам и их качеству.
В ряде случаев
составители карт четко следуют бумажному оригиналу, стараясь передать не суть
отображаемых событий, а способ их изображения. При таком подходе болота,
например, перестают быть площадными объектами, а превращаются в отдельные
точечные значки, дороги прерываются в местах наложения знаков пунсонов
населенных пунктов, а реки не соединяются с акваторией, в которые они впадают.
Зачастую подписываются только те участки рек, которые были подписаны на
бумажных оригиналах. Небрежность в оцифровке полигональных объектов, имеющих
общие границы или логическую связь (например, один объект полностью расположен
внутри другого), приводит к тому, что на картах появляются дополнительные
объекты, образованные несовпадающими границами, или явные алогизмы: улицы и
кварталы, например, заходят за черту города.
Все организации
пользуются разными классификаторами объектов, хотя в их основе, как правило,
лежит один и тот же восьмизначный классификатор ВТУ, изданный в 1985 г. и
предназначавшийся для бумажных карт. Идея классификатора - дать единый
составной код объектам топокарты, облегчающий определение их положения в единой
иерархической структуре на основе родовой принадлежности, и установление
параметров групп, к которым они принадлежит. Те характеристики, которые не
укладываются в цифровое кодовое представление - например, собственное название
населенного пункта или высотное значение горизонтали - выносятся в
дополнительные атрибуты объекта. Отход от идеи иерархического классификатора
(например, в кодификаторе, используемом в ГлавНИВЦ) снижает эффективность его
использования в ГИС (при поиске класса объекта, применении общего значка для
группы и т.п.). То же можно сказать о библиотеках кодов характеристик.
Разнобой в
построении классификаторов порождает отнесение одних и тех же объектов к разным
классам, группам и, соответственно, помещение их в разные тематические слои.
Многие объекты теряют свою целостность и связность, а в ряде случаев - и суть.
Например, в слое растительности на некоторых картах отсутствует заболоченный
лес, а есть только лес. И только, если догадаться совместить его с другими
слоями, то можно будет понять, что он заболоченный. Вообще, многие
характеристики на карте приписываются к определенной точке, в которой они
измерялись, например, ширина русла рек, скорость течения воды или породный
состав леса. Приписывать же эти характеристики всему объекту - всей реке,
например, или всему полигону леса неправомерно, хотя это встречается в
электронных картах достаточно часто.
Особо стоит
сказать о метаданных. Метаданные или «данные о данных» незаслуженно рассматриваются
как вспомогательные к цифровой карте. А ведь без них цифровые карты не только
неполны, но и могут стать просто бесполезными. Без дополнительных расшифровок
трудно догадаться о содержании многих полей, значений кодов и названий
отдельных слоев карты. Если не сопроводить карты данными об актуальности
состояния местности и годе публикации, можно втянуться в бесполезную и даже
ошибочную работу по согласованию несопоставимых по времени листов
топографических карт. Другая сторона дела состоит в том, что современные
Интернет-технологии позволяют осуществлять поиск данных в глобальной сети
картографических серверов на основе сопровождающих карты метаданных:
пространственных (экстент простирания), названий, ключевых слов, краткого
описания, дат создания и т.п. Если такая информация отсутствует, то данные
никогда не будут найдены или зарегистрированы на сервере. Отсутствие метаданных
для цифровых карт рассматривается не как «дурной тон», а как явная ошибка.
Перечень грубых
ошибок и просто небрежностей, встречающихся в цифровых картах, к сожалению,
достаточно длинный. Для наглядности, на иллюстрациях к данной статье приведены
некоторые из типичных ошибок в цифровых топографических картах. С
некачественными цифровыми картами сталкиваются многие пользователи, которые
обращаются к нам за помощью после покупки карту разных производителей.
Чтобы избежать
таких неприятностей, необходимы стандартные требования к процедуре составления
и содержанию цифровых топографических карт, которые должны быть сформулированы в
техническом задании на изготовление карт и служили бы критерием при оценке карт
на их пригодность к использованию. Заранее подготовленные единые классификатор
и справочные таблицы избавят вас от их разнобоя.
О необходимости
таких стандартов говорится достаточно широко в специализированной литературе по
ГИС технологиям и электронной картографии. Международная практика уже имеет
достаточно солидные многотомные серии документов, предназначенные для
обеспечения согласованности работ и единства требований к цифровым картам. Они
широко используются на национальном уровне в странах, имеющих богатый опыт в
области цифровой картографии (США, Великобритания).
Практическая
необходимость стандартизации в данной области заставила некоторые отечественные
отрасли и крупные корпорации разрабатывать собственные системы унификации.
Единые требования к цифровым топографическим картам масштабов от 1:5000 до
1:1000000 приняты, например, в нефтяной компании ЛУКОЙЛ, имеющей разветвленную
сеть корпоративных пользователей. В основе этих требований лежат современные
объектные модели цифровых карт и клиент-серверные технологии работы с большими
массивами пространственной информации, хранящейся в системе связанных серверов.
В ГИС центре компании создан и успешно работает сервер базовой карты страны
масштаба 1:200000, обеспечивающий единую основу для корпоративных данных
различных подразделений и регионов.
О начатых работах
по созданию отраслевого стандарта на цифровые топографические карты заявили
подразделения Министерства природных ресурсов. Отрадно, что в качестве базовой
модели принято представление карт в топологически корректных покрытиях Arcinfo.
«Лёд тронулся» в
области стандартизации цифровой картографии и в Роскартографии. Главным
картографическим ведомством выпущены первые брошюры по общим понятиям и
представлениям.
Так что
пользователи могут с оптимизмом смотреть в будущее. Скоро к вам в руки будут
попадать только хорошие цифровые карты, соответствующие стандартам. В картах
вам повезет, будьте только внимательны и требовательны при их приобретении.
2.9.1.Геология
и ГИС
Геологическая
информация имеет, в подавляющем большинстве случаев, точную координатную
привязку - как правило, по трём пространственным координатам. Это относится как
к полевым наблюдениям и получаемой при этом первичной информации, так и к
характеристикам и свойствам объектов, которые выявляются и оцениваются в
результате обработки и интерпретации всего комплекса исходных данных.
Конечным
результатом геологоразведочных работ является информация о геологическом
строении недр, о запасах минерального сырья и условиях его размещения в недрах.
По полученным материалам составляются отчёты с приложениями к ним карт,
разрезов, схем и других графических материалов с соответствующими
пояснительными записками, а сами отчёты хранятся в государственном и
территориальных геологических фондах. То есть, результатом производственной
деятельности является информация, на получение которой затрачены огромные
усилия и средства.
То, что в данном
случае результаты, как правило, представлены в картографической форме с
описательными дополнениями, наводит на мысль об эффективности использования
здесь геоинформационных технологий (к сожалению, термин ГИС давно и прочно
задействован в отрасли: ГИС - геофизические исследования в скважинах). Следует
также отметить, что геология, как научно-производственная отрасль - далеко не
новичок в использовании информационных технологий. В ней применяется около ста
видов тематических карт, а средства вычислительной техники и специализированные
программные системы начали здесь использоваться в производственном режиме (в
первую очередь, для обработки данных геофизических методов разведки) более 35
лет назад.
2.9.2.ГИС
в Бизнесе
Прежде чем
рассматривать приложения ГИС в бизнесе, попытаемся охарактеризовать саму
предметную область, выделить ее среди многих других сфер применения ГИС
технологии. Правда, сделать это будет не так уж и просто, поскольку понятие
бизнеса в широком смысле охватывает значительную часть видов человеческой
активности, является одним из путей, через которые люди стремятся реализовать
свои способности и найти свое место в жизни. Итак, что же такое бизнес? Понятие
«Бизнес» довольно расплывчатое и, в то же время, всеобъемлющее. Не претендуя на
точное полное определение, попробуем выделить его, с нашей точки зрения,
основные черты. Итак, под бизнесом может пониматься любая деятельность,
направленная на получение прибыли (в принципе в слове «нажива» тоже нет ничего
отрицательного, хотя в нашем понимании оно все же имеет некий негативный смысл.
А, по сути, нажива - это то, что человек получает на жизнь, благодаря своей
собственной активности, приложению своих сил, знаний и умений. Кстати, в наших
современных словарях трактовка этого понятия практически не изменилась, только
слово «нажива» заменено на «доход» или «прибыль»). А люди, которые вовлечены в
эту деятельность - бизнесмены - по сути, просто являются людьми, занимающимися
делом (деловыми людьми).
И все же бизнес -
это более узкое понятие, чем деятельность или работа. Оно характеризует предпринимательскую
деятельность, под которой преимущественно понимается деятельность в частном
секторе экономики. Это и деятельность частных предпринимателей (так называемая
индивидуальная трудовая деятельность), и деятельность частных компаний, и
деятельность акционерных компаний и обществ. То есть, бизнесом с большим или
меньшим успехом занимаются и отдельные граждане («каждый делает свой маленький
бизнес» - так раньше говорили), и международные корпорации, раскинувшие свои
щупальца, «сосущие соки» со всего мира и, в то же время, обеспечивающие рабочие
места и, обычно, неплохие заработки десяткам и сотням тысяч людей.
Пожалуй, напрямую
к сфере бизнеса нельзя отнести только деятельность государственных учреждений и
организаций, которые, как нам говорят, существуют на средства, получаемые от
сбора налогов, хотя и здесь не все однозначно. Взять, например, такие
государственные инициативы, как лотереи и подобные им мероприятия. Особая
статья - банки и другие финансовые учреждения. В нашем сознании банковская деятельность
напрямую связана, а зачастую может быть синонимом, аналогом (или как это
называется у знатоков языкознания) понятия бизнеса. Стоит также упомянуть
общественные некоммерческие, например, экологические, организации, как правило,
не ставящие основной целью получение прямых доходов от своей деятельности.
С ГИС вы можете
достичь значительно большего, чем просто отобразить ваши данные на карте. ГИС
объединяет средства обычных пакетов картографического отображения, функции
тематического представления информации на основе привязки табличных данных к
адресам и улицам, возможности анализа географических местоположений с учетом
дополнительной информации по находящимся в этих местах объектам. Эта технология
связывает воедино инструменты графического отображения, работу с электронными
таблицами, базами и хранилищами данных. Функции пространственного анализа
позволяют, например, с помощью ГИС решить, где следует открыть новый магазин,
аптеку или отделение банка, основываясь на новых демографических данных и планах
развития города. Вы можете сразу получить нужную информацию об объекте, щелкнув
на нем на электронной карте, либо создать и отобразить карту на основе
информации, выбранной в базе данных. Причем связь карты с данными динамическая.
Созданные вами карты не привязаны к отдельному моменту времени. В любой момент
Вы можете обновить информацию, привязанную к карте, и внесенные изменения
автоматически отразятся на карте. И для этого не нужно специальной подготовки.
Теперь ГИС,
больше чем когда-либо, означает реальный бизнес. Ее внедрение приносит доход и,
порой, немалый. Многонациональных корпорации и малые предприятия, магазины и
больницы, риэлторские фирмы и транспортные предприятия, страховые обществ и
предприятия энергетического комплекса, телефонные и телекоммуникационные фирмы
- самые разные компании все чаще используют возможности географического анализа
для решения свои деловых задач.
2.9.3.Связь
и ГИС
Связь правит
современным миром. Мы постоянно ощущаем это, нас окружают сети и устройства
связи, невидимые волны пронизывают эфир, Интернет раскинул свою паутину по
всему миру - и все это многообразие охватывает одно современное понятие -
телекоммуникации.
Телекоммуникации
сейчас представляют один из наиболее динамичных и быстро растущих сегментов
рынка для распространения геоинформационных технологий. Так обстоит дело во
всем мире, и у нас эта тенденция тоже уже проявляется достаточно ярко. Причину
этого явления, сферы применения и типичные задачи, которые помогает решить ГИС
технология в этой области -вот вопросы, которые мы хотели бы здесь кратко
рассмотреть. Во второй части раздела, посвященного телекоммуникациям,
приведен ряд статей с примерами применения ГИС в данной области в разных
странах.
Вся сфера
телекоммуникаций с точки зрения применения ГИС принципиально делится на две
области, которые различаются с позиции ГИС больше, чем, например, водопроводные
и электрические сети в области инженерных коммуникаций. Из этих двух областей
первая имеет дело с покрытием территории радиосигналом и, часто, с подвижными
абонентами. Это транковая радиосвязь и сотовая телефония. Вторая область имеет
дело с линейными объектами - физически, в явном виде, существующими сетями,
соединяющими, как правило, неподвижных клиентов. Это и магистральные линии
связи, на каких бы принципах они не были построены, и обычная телефония,
образующая сложнейшие по конфигурации и количеству элементов сети. Первая из
названных областей имеет особую специфику с точки зрения применения ГИС. И,
одновременно, это именно та область, где ГИС технологии сегодня внедряются
наиболее активно. Вторая область с точки зрения использования ГИС технологий
имеет много общего с другими инженерными сетями. Хотя и в ней, разумеется,
имеется определенная специфика, например, гораздо большая сложность устройств
коммутации, очень динамичное состояние сети, высокая степень использования
компьютерных технологий.
2.9.4.ГИС
в Военных технологиях
Одной из
существующих и перспективных областей применения ГИС является военная область,
под которой подразумеваются приложения не только для частей Министерства
обороны, но и для других силовых структур. Для нашей страны это: Министерство
Обороны (разведка, топографическая служба, виды и рода войск), МВД, Пограничные
войска, МЧС, ФСБ. Несмотря на разницу в задачах этих организаций, их
организационной структуры и т.д., все они работают с картографической
информацией, причем не только с целью просмотра, но и ее анализа.
Топографическая служба, кроме того, занимается еще созданием и обновлением
самой картографической основы.
Немаловажным
также является тот факт, что многие из задач, прежде специфичных и уникальных
только для военной области, теперь находят параллели на гражданском рынке.
Например, задачи взаимной видимости, анализа движения по пересеченной
местности, анализа и обработки изображений с высоким разрешением, чрезвычайно
актуальны в исследовании окружающей среды, нефтяном и газовом секторах.
Изображения высокого разрешения, ранее доступные только военным, все чаще и
чаще находят самое обширное коммерческое применение.
Сейчас
ГИС-технологии широко используются для представления в компьютерном виде,
хранения и дальнейшего использования графической геологической информации:
различных видов карт геологического содержания и топоосновы, планов,
геологических разрезов, данных дистанционного зондирования Земли и др.
ГИС-технологии обеспечивают эффективные средства для решения задач во всех
областях хранения, обработки и использования пространственной информации. Они
являются основными инструментами для создания цифровых моделей (ЦМ) карт,
разработки ГИС-приложений, для обеспечения управления информационными ресурсами
и организации доступа к геоданным.