Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет будівництва і архітектури

Автореферат

Методи і моделі створення та інтелектуалізації автоматизованих систем земельного кадастру

05.24.04 - Кадастр і моніторинг земель

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

ЛИХОГРУД МИКОЛА ГРИГОРОВИЧ

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному університеті будівництва і архітектури, Міністерство освіти і науки України.

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор Войтенко Степан Петрович, Київський національний університет будівництва і архітектури, завідувач кафедри інженерної геодезії.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Перович Лев Миколайович, Національний університет "Львівська політехніка",

завідувач кафедри інженерної геодезії і кадастру; доктор технічних наук, професор Черняга Петро Гервазійович, Рівненський державний технічний університет, завідувач кафедри землеустрою, геодезії та геоінформатики; доктор технічних наук Гавриленко Юрій Миколайович, Донецький національний технічний університет, професор кафедри геоінформатики і геодезії.

Провідна установа:

Івано-Франківський Національний технічний університет нафти і газу, кафедра інженерної геодезії.

Захист відбудеться 5 липня 2002 року о 13⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.09 при Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03037, Київ - 37, Повітрофлотський проспект, 31, ауд. 466.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, Київ - 37, Повітрофлотський проспект, 31.

Автореферат розісланий 4 червня 2002 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, доцент Ісаєв О.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сучасний стан економічних реформ в Україні, зокрема, хід земельної реформи, приватизація земель, розвиток ринку землі, запровадження земельно-іпотечного кредитування сформував соціальне замовлення на створення єдиної автоматизованої системи державного земельного кадастру України (АСДЗКУ) з функціями реєстрації прав на землю та об'єкти нерухомості.

Запровадження в Україні такої системи забезпечить гарантування з боку держави прав власників та користувачів земельних ділянок, створить всі передумови для вдосконалення системи оподаткування, сприятиме ефективнішому управлінню земельними ресурсами, забезпечить формування інформаційної інфраструктури ринку землі.

Не дивлячись на певні досягнення у сфері автоматизації ведення земельного кадастру, на сьогодні актуальною є проблема розробки методів, математичних та інформаційних моделей, системи класифікації та ідентифікації земельних ділянок, уніфікованих програмних засобів та технологічних рішень для створення та інтелектуалізації єдиної корпоративної територіально розподіленої АСДЗКУ. Така система повинна базуватись на сучасних інформаційних технологіях та геоінформаційних системах (ГІС), електронних планово-картографічних матеріалах, інфраструктурі просторових даних та ефективних засобах телекомунікацій, широкому застосуванні дружніх інтерфейсів і мати в своєму складі експертні системи (ЕС), лінгвістичні процесори (ЛП) та інші підсистеми з базами знань (БЗ), що дасть можливість розширити коло користувачів системи та перелік задач, що вирішуються, та підняти їх якісний рівень.

Значний внесок у створення наукового базису для становлення і розвитку методології створення автоматизованих систем земельного кадастру внесли вчені України. Серед них А.Л. Бондар, Ю.Д. Білик, А.П. Вервейко, Ю.М. Гавриленко, Д.І. Гнаткович, В.В. Горлачук, А.С. Даниленко, Л.Г. Дмітрієв, Д.С. Добряк, О.Л. Дорожинський, М.М. Дьомін, В.М. Іващенко, О.П. Канаш, Ю.О. Карпінський, Є. Є. Клюшниченко, В.В. Кулініч, О.Т. Лозовий, А.А. Лященко, С.Ю. Марков, С.Г. Могильний, Л.Я. Новаковський, В.І. Нудельман, Ю.М. Палєха, О.Я. Панчук, Л.М. Перович, Р.М. Рудий, Є.С. Середінін, М.Г. Ступінь, А.М. Третяк, Г.Й. Фільваров, М.Д. Черемшинський, П.Г. Черняга та ін. Розробки українських та зарубіжних фахівців, відомств та установ, а також сучасні досягнення у сфері інформаційних та геоінформаційних технологій створюють всі передумови для запровадження в Україні єдиної АСДЗКУ, яка б відповідала рівню міжнародних стандартів.

Останнім часом вимоги до автоматизованих систем земельного кадастру (АСЗК) неухильно зростають. На сьогодні АСЗК розглядаються не тільки як постачальники інформації, але і як прообрази муніципальних ГІС, як системи підтримки прийняття управлінських рішень, здатні проводити пофакторний аналіз та вирішувати задачі, що важко піддаються формалізації, та встановлювати тенденції і закономірності еволюції тих чи інших параметрів та явищ. Сучасні технології формування кадастрових БД передбачають використання засобів автоматичного розпізнавання графічних образів та зображень у процесі векторизації растрових планово-картографічних матеріалів. Зростають вимоги і до засобів взаємодії користувачів з АСЗК. Сучасні інтерфейси користувачів повинні бути дружніми, зручними для непідготовлених у сфері програмування користувачів, мати систему підказок та пояснювань, "розуміти" елементи природної мови в поєднанні з графічними образами тощо.

Все це свідчить про започаткування нового етапу в запровадженні АСЗК - етапу інтелектуалізації АСЗК на основі інженерії знань, інтеграції в складі АСЗК експертних систем, лінгвістичних процесорів та інших підсистем з БЗ. Проте широке запровадження інтелектуальних АСЗК у практику потребує розробки відповідних методів, моделей та засобів їх інтелектуалізації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрям досліджень пов'язаний із реалізацією завдань Програми створення автоматизованої системи ведення державного земельного кадастру, затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України від 2 грудня 1997 року № 1355, яка передбачає комплекс заходів, спрямованих на автоматизацію інформаційно-технологічних процесів оперативного ведення і використання даних державного земельного кадастру.

Створення єдиної автоматизованої системи державного земельного кадастру з функціями реєстрації прав одне з першочергових завдань реформування земельних відносин, вирішення якого передбачено Основними напрямами земельної реформи в Україні на 2001 - 2005 роки (Указ Президента України від 30 травня 2001 р. № 372/2001). Земельним кодексом України (стаття 202) державна реєстрація земельних ділянок передбачена в складі земельного кадастру шляхом ведення Державного реєстру земель.

Проведені в роботі дослідження відповідають тематиці розділу "Державний земельний кадастр" плану науково-дослідних робіт Держкомзему України.

Основні результати роботи використано при проведені НДР "Розробка Технічного завдання на створення автоматизованої системи ведення державного земельного кадастру" (номер державної реєстрації 0101U009200, наукове керівництво), яка є складовою Програми інформатизації України, а також при виконанні таких НДР: "Розробка АСЗК Сумської області" (наукове керівництво), "Розробка розмірів оплати земельно-кадастрових робіт та послуг" (номер державної реєстрації 0102V001960, співавторство), "Розробити моделі та інструментальні засоби для створення ЕС та інших підсистем з БЗ в САПР об'єктів цивільного будівництва" (Держ. замовлення №18.2, 1987-1988 рр., наукове керівництво), "ЕС автоматизованого проектування індустріальних залізобетонних виробів об'єктів цивільного будівництва з використанням інструментальних засобів типу "САПР - ЕКСПЕРТ" для ПЕОМ" (Держ. замовлення №16-33-Ф/90-2, 1988-1990 рр., наукове керівництво), "Методичні принципи розробки ЕС (штучного інтелекту) в області містобудування та районного планування" (Договір №93-89, 1990-1991 рр., наукове керівництво).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є вирішення науково-технічних аспектів важливої соціально-економічної проблеми - запровадження в Україні єдиної автоматизованої системи ведення державного земельного кадастру та реєстрації прав власності на земельні ділянки та об'єкти нерухомості. Для вирішення цієї проблеми необхідно розробити концепцію створення системи, а також комплекс методів, моделей і засобів для створення та інтелектуалізації АСЗК.

Основними задачами дослідження, визначених поставленою метою, є:

1. Формалізувати процес ведення земельного кадастру як об'єкта автоматизації шляхом його декомпозиції на окремі задачі, процедури, операції та інформаційні моделі.

2. Розробити концепцію, принципи створення та архітектуру АСДЗКУ з реалізацією функцій реєстрації прав на земельні ділянки та об'єкти нерухомості.

3. Сформувати вимоги та розробити структуру баз даних АСДЗКУ.

4. Розробити систему класифікації та ідентифікації земельних ділянок та інших об'єктів обліку державного земельного кадастру для цілей ведення АСДЗКУ.

5. Обґрунтувати основні напрями вдосконалення АСЗК шляхом їх інтелектуалізації на основі запровадження в складі АСЗК ЕС, ЛП та інших підсистем з БЗ.

6. Розробити концепцію інформаційно-логічної моделі (ІЛМ) предметної області (ПО) для цілей комплексного моделювання об'єктів та процесів ведення державного земельного кадастру та на її основі розробити принципи побудови та архітектуру ЕС.

земельний кадастр автоматизована система

7. Розробити архітектуру та основні компоненти дружнього інтерфейсу користувача АСЗК з елементами природної мови на базі лінгвістичного процесора та лінгвістичної БЗ.

8. Реалізувати запропоновані методи та моделі в програмних засобах, ЕС та інших підсистемах з БЗ в складі АСЗК, призначених для вирішення прикладних задач в галузі ведення земельного кадастру.

Об'єкт дослідження. В якості об'єкта дослідження обрано автоматизований процес ведення земельного кадастру та реєстрації прав на земельні ділянки та об'єкти нерухомості.

Предмет дослідження - об'єкти і процеси автоматизованих технологій ведення земельного кадастру, виділені шляхом його декомпозиції, методи та формалізовані інформаційні та математичні моделі, уніфіковані технологічні рішення і засоби створення та інтелектуалізації АСЗК.

Методи дослідження. При проведенні досліджень було використано методи: системотехніки та побудови автоматизованих інформаційних систем (концепція та принципи побудови АСДЗКУ); реляційної алгебри та теорії БД (організація та структура БД); дискретної математики, математичної логіки та штучного інтелекту (ІЛМ, ЕС, БЗ); математичної лінгвістики (ЛБЗ, ЛП); комп'ютерної графіки (картографічне забезпечення АСЗК, ГІС, розпізнавання графічних образів); методи грошової оцінки земель (ЕС грошової оцінки).

Наукова новизна одержаних результатів. У роботі вперше з системних позицій розглянуто та досліджено науково-технічні аспекти створення та запровадження в Україні єдиної автоматизованої системи ведення державного земельного кадастру з реалізацією функцій реєстрації прав на земельні ділянки і об'єкти нерухомості та інтелектуалізації АСЗК на основі інтеграції в їх складі ЕС та інших підсистем з БЗ.

Науковою новизною характеризуються такі результати проведеного дослідження.

1. Вперше на основі системного підходу розроблено концепцію, архітектуру та принципи створення єдиної корпоративної територіально-розподіленої АСДЗКУ з реалізацією функцій реєстрації прав на земельні ділянки та об'єкти нерухомості на основі сучасних інформаційних та ГІС-технологій.

2. Удосконалено систему ідентифікації земельних ділянок і об'єктів нерухомості шляхом присвоєння їм унікальних кадастрових номерів на основі використання ієрархічних моделей, що базуються на межах адміністративно-територіальних утворень та кадастровому зонуванні їх територій.

3. Виходячи з критеріїв повноти, багатофункціональності та уніфікації даних державного земельного кадастру розроблено нову структуру БД АСДЗКУ з застосуванням реляційних моделей та моделей геоданих в складі реєстрів: земельних ділянок та територіальних зон; будівель та споруд; власників та користувачів; правових документів; прав (власності, користування, іпотеки, земельних сервітутів та інших обтяжень і обмежень).

4. Удосконалено систему класифікації земельних ділянок для цілей ведення АСДЗКУ, в основу якої покладено застосування офсетних моделей. На відміну від існуючих систем класифікації, які базуються на ієрархічних моделях, запропонована система класифікації дозволяє більш диференційовано представляти інформацію про земельні ділянки і має зв'язок з класифікатором видів економічної діяльності (КВЕД), що дає змогу її багатофункціонального використання (в першу чергу для цілей грошової оцінки та оподаткування земельних ділянок).

5. Вперше з метою інтелектуалізації АСЗК для цілей комплексного моделювання об'єктів і процесів державного земельного кадастру розроблено концепцію ІЛМ ПО, на основі якої запропоновано новий підхід до створення ЕС в складі АСЗК. Вперше розроблено принципи створення та архітектуру ЕС на основі ІЛМ ПО, структуру та компоненти БЗ, що базуються на формалізмі реляційної алгебри та числення предикатів.

6. Для цілей організації дружнього інтерфейсу "користувач - АСЗК" вперше розроблено ЛП ЕС, орієнтований на формування ІЛМ ПО шляхом обробки фрагментів природної мови в рамках чітко визначеної ПО (так звана "орієнтована лінгвістика"). Розроблено архітектуру ЛП та ЛБЗ, здійснено програмну реалізацію ЛП на реляційних моделях.

Практичне значення одержаних результатів. Результати роботи використовуються в органах системи Держкомзему України при створенні та запровадженні АСДЗКУ. Розроблена структура бази даних затверджена наказом Держкомзему України і використовується як Стандарт структури БД АСДЗКУ. Удосконалена в роботі система ідентифікації земельних ділянок покладена в основу Порядку присвоєння кадастрових номерів земельним ділянкам та об'єктам нерухомості для ведення Державного реєстру земель, який затверджено наказом Держкомзему України.

Результати роботи використовуються в учбових програмах та методичних матеріалах профільних вузів у процесі підготовки фахівців за спеціальністю "Землевпорядкування та кадастр".

Під науковим керівництвом і за участі дисертанта на основі запропонованих у роботі методів та моделей розроблено прикладні програмні засоби в галузі ведення земельного кадастру та грошової оцінки земель, які впроваджені більш ніж у 30 земельно-кадастрових центрах, підприємствах з оцінки землі та нерухомості, в навчальних закладах.

Особистий внесок здобувача. У роботах в галузі створення АСЗК, підготовлених у співавторстві, автору належать результати, що стосуються концепції створення АСДЗКУ, структури БД, системи класифікації і ідентифікації земельних ділянок, підходів до створення підсистем з БЗ у складі АСЗК. У роботах в галузі створення ЕС будівельного проектування автором розроблена концепція створення ЕС на основі ІЛМ, підходів до представлення знань та створення ЛП та ЛБЗ. У монографії "САПР гражданских зданий" дисертантом викладені результати щодо основних напрямів подальшого розвитку САПР, методів автоматизованого проектування, інформаційних моделей об'єктів проектування та організаційного забезпечення САПР. У монографії "Методичні основи грошової оцінки земель в Україні" автору належать результати щодо застосування інформаційних технологій при проведенні грошової оцінки, по визначенню ролі державного земельного кадастру в грошовій оцінці земель, методичних основах грошової оцінки земель різних категорій. У монографії "Формування ринку землі в Україні" дисертанту належать питань створення сучасних комп'ютерних технологій ведення державного земельного кадастру, реєстрації прав, грошової оцінки земель, розвитку ринкової інфраструктури та аналізу структури земельного фонду України.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідались й обговорювалися на наукових конференціях і симпозіумах:

Перша міжнародна конференція "Навчання САПР в інженерних вузах" (м. Тбілісі, 1987 р.);

Всесоюзний науково-технічний семінар "Створення та розвиток САПР в будівництві і підготовка кадрів для автоматизованого проектування" (м. Москва, ЦНДІпроект, 1988 р.);

Всесоюзний науково-практичний семінар "САПР у будівництві" (м. Москва, ВДНГ, 1988 р., 1989 р.);

Міжнародна конференція "Автоматизація проектування в капітальному будівництві" ICADI ' 89 (м. Карлови Вари, Чехословаччина, 1989 р.);

Міжнародний симпозіум по інформатиці INFO ' 89 (м. Мінськ, 1989 р.);

Третя міжнародна конференція "Програмне забезпечення ЕОМ" (м. Тверь, 1990 р.);

Міжнародна конференція "Інтелектуальне програмне забезпечення ЕОМ" (м. Терскол, 1990 р.);

Всесоюзна науково-практична конференція "Гібридні інтелектуальні системи" (м. Терскол, 1991 р.).

П'ята національна конференція з міжнародною участю "Штучний інтелект - 96" (м. Казань, 1996 р.);

Міжнародна науково-практична конференція "Інженерна геодезія, кадастр та моніторинг земель" (м. Львів, 1998 р.);

13-та Європейська конференція користувачів ESRI (м. Флоренція, Італія, 1998 р.);

Міжнародна конференція по розвитку реєстрації прав на нерухомість (м. Відень, Австрія, 1998 р.);

14-та Європейська конференція користувачів ESRI (м. Мюнхен, Німеччина, 1999 р.);

Міжнародний семінар головних конструкторів автоматизованих кадастрових систем країн СНД (м. Відень, Австрія, 2000 р.);

Міжнародна науково-практична конференція "Геоінформаційні системи і муніципальне управління" (м. Миколаїв, 2000 р.);

П'ята міжнародна конференція користувачів ESRI (м. Ялта, 2001 р.), Міжнародна науково-практична конференція "Сталий розвиток міст" (м. Харків, 2002 р.).

Публікації. За результатами роботи опубліковано 3 монографії (у співавторстві), 2 брошури (у співавторстві) та 26 статей. Опубліковано тези докладів у матеріалах 9 конференцій та семінарів. Видано свідоцтво про державну реєстрацію виключної правомочності особи на твір.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, основної частини (7 розділів), загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації становить 282 сторінки, в тому числі: рисунки - 17 сторінок (24 рисунки), таблиці - 19 сторінок (9 таблиць), додатки - 5 сторінок, список використаних джерел - 16 сторінок і включає 167 найменувань.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми та стан робіт з автоматизації ведення державного земельного кадастру, сформульовано цілі та основні завдання дослідження, показано наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів.

У першому розділі "Сучасні тенденції ведення кадастру та реєстрації прав на землю і нерухомість" розглянуто концептуальні засади ведення державного земельного кадастру в Україні та передумови його автоматизації. Наведено аналітичний огляд досвіду зарубіжних країн по створенню кадастрово-реєстраційних систем та досліджено вплив законодавчої бази на організацію і структуру АСЗК. На основі застосування методу декомпозиції досліджено державний земельний кадастр як об'єкт автоматизації. Обґрунтовані основні напрями інтелектуалізації АСЗК. Розглянуто місце і роль державного земельного кадастру в національній інфраструктурі геопросторових даних.

Останнім часом в багатьох регіональних підрозділах Держкомзему України успішно ведуться роботи по автоматизації ведення земельного кадастру, але ці роботи, як правило, носять безсистемний характер, виконуються без чіткої науково-технічної координації, не базуються на єдиних моделях та стандартах баз даних, уніфікованих форматах представлення та обміну даними. Ситуація, що склалась, потребує розробки та директивного запровадження в системі державних органів земельних ресурсів єдиної науково-технічної політики щодо створення АСДЗКУ, системної координації робіт, уніфікованих інформаційних та ГІС-технологій, моделей та стандартів баз даних державного земельного кадастру та форматів обмінних файлів. Крім того, необхідно запровадити єдину в Україні систему класифікації та ідентифікації земельних ділянок та об'єктів нерухомості, уніфіковані інтерфейси користувачів та інші програмні засоби формування та адміністрування баз даних державного земельного кадастру. Тільки за таких умов бази даних земельного кадастру можуть бути інтегровані в АСДЗКУ і бути здатними для міжвідомчого використання, що дасть можливість застосовувати державний земельний кадастр як інформаційну основу для створення інших відомчих та галузевих кадастрів. Такий підхід буде запобігати дублюванню робіт при створенні кадастрів, служитиме зменшенню обсягів фінансування та термінів їх розробки і дозволить перейти до створення територіальних кадастрів багатоцільового використання та так званих "муніципальних ГІС".

В роботі пропонується розглядати об'єкт автоматизації в АСЗК як сукупність процесів створення та функціонування баз даних земельного кадастру. Структура та склад об'єктів автоматизації встановлюється шляхом декомпозиції процесів створення та функціонування баз даних державного земельного кадастру на їх складові (окремі задачі, процедури, операції тощо). При цьому моделюванню підлягають як об'єкти земельного кадастру, так і процеси пов'язані з його веденням. Основними процесами АСЗК є: облік земельних ділянок та територіальних зон, об'єктів нерухомості, власників та користувачів, правових документів; реєстрація прав на земельні ділянки, об'єкти нерухомості та ведення відповідних реєстрів; ведення чергового кадастрового плану; ведення Поземельної книги; надання інформаційних послуг та інші.

Об'єктами земельного кадастру є земельні ділянки, територіальні зони, об'єкти нерухомості, власники та користувачі, правові документи, Державний реєстр земель, Поземельна книга, компоненти картографічного забезпечення, документи статзвітності та інші документи, що генеруються в процесі інформаційно-аналітичного обслуговування користувачів системи. Об'єкти представляються в вигляді інформаційних моделей, а процеси моделюються комп'ютерними програмами (технологічними моделями) і по суті зводяться до перетворення інформаційної моделі об'єкта із початкового стану в кінцевий або до встановлення інформаційних зв'язків між моделями об'єктів.

Широка сфера застосування АСЗК та високий науково-технічний рівень завдань, що вирішуються, ставлять в розряд першочергових проблему інтелектуалізації АСЗК шляхом інтеграції до їх складу ЕС та інших підсистем з БЗ. Вдосконалювати та підвищувати ефективність АСЗК необхідно і традиційним шляхом, тобто, на основі запровадження більш комплексних моделей БД, ефективнішого програмного забезпечення, сучасних ГІС-технологій, нових обчислювальних платформ тощо. Але інтелектуалізація АСЗК на основі інженерії знань дає можливість принципово поліпшити рівень АСЗК і вирішувати якісно нові для АСЗК задачі стосовно прийняття управлінських рішень, експертних оцінок, виявлення закономірностей в БД, розпізнавання графічних образів, аналізу природної мови тощо.

У цьому розділі розглянуто також місце і значення державного земельного кадастру в національній інфраструктурі геопросторових даних.

Особливий статус баз даних державного земельного кадастру в складі національної системи геопросторових даних визначається не тільки геопросторовою інформацією про межі земельних ділянок та інших об'єктів обліку земельного кадастру, а також і інформацією про їх правовий стан.

У другому розділі "Концепція створення автоматизованої системи державного земельного кадастру України" визначено мету та цілі створення АСДЗКУ, сформульовано принципи та критерії побудови системи, наведено її архітектуру та функціональна схему. Дано порівняльний аналіз централізованого і децентралізованого варіантів архітектури БД АСДЗКУ та розглянуто питання програмно-технічного забезпечення системи.

Функціональне призначення АСДЗКУ полягає у забезпеченні реалізації таких функцій:

створення кадастрових баз даних (семантичних та просторових) шляхом первинного обліку земельних ділянок на основі єдиної системи кадастрових номерів та стандартів структури кадастрових баз даних;

ведення в електронному вигляді індексних карт, чергових кадастрових планів та інших планово-картографічних матеріалів;

реєстрація земельних ділянок, об'єктів нерухомості та прав на них;

ведення в автоматизованому режимі Державного реєстру земель та Поземельної книги;

надання інформаційно-аналітичних послуг користувачам системи;

адміністрування баз даних, їх захист та забезпечення санкціонованого доступу до них для різних категорій користувачів;

підвищення оперативності і якості організаційно-управлінських рішень в сфері реформування земельних відносин на основі застосування сучасних інформаційних технологій та методів прийняття рішень;

створення інформаційної бази для грошової оцінки та оподаткування земельних ділянок;

обмін кадастровою інформацією з іншими галузевими кадастрами та автоматизованими інформаційними системами;

інформаційне забезпечення муніципальних ГІС, територіальних кадастрів, багатоцільових кадастрів для цілей комплексного управління регіоном включаючи можливість аналізу просторових даних, використання математичних та статистичних моделей всебічного аналізу соціально-економічної ситуації в регіоні, її моделювання та прогнозування.

Вибір найкращого варіанту створення АСДЗКУ є задачею багатовекторної оптимізації з протирічними критеріями. З одного боку, система повинна бути рентабельною, задовольняти всі технічні та ергономічні вимоги, бути реалізованою в середовищі сучасних інформаційних технологій, з другого, - повинна бути створена за короткий термін з мінімальними трудовитратами та обсягами фінансування.

Проаналізовано етапи життєвого циклу АСДЗКУ за такими аспектами як тривалість, витрати та прибутковість.

Критерій тривалості створення системи розглянуто за критеріями: загальна тривалість проведення менеджменту (Т_М), проектування системи (Т_ПР), процесу її запровадження (Т_З) та реалізації пілотного проекту (Т_ПП) повинна бути мінімальною, тобто,

Т_М + Т_ПР + Т_З + Т_ПП min. (1)

Аналогічно сформульовано критерії вартості створення системи: загальна сума витрат на проведення менеджменту (Р_М), проектування системи (Р_ПР), її запровадження (Р_З) та реалізацію пілотного проекту (Р_ПП) повинна бути мінімальною, тобто,

Р_М + Р_ПР + Р_З + Р_ПП min. (2)

Основним критерієм функціонування АСДЗКУ є її максимальна рентабельність (R_ПФ) у процесі промислового функціонування, тобто,

R_ПФ max. (3)

Саме критерій рентабельності системи (3) є визначальним і повинен враховуватись на всіх етапах створення системи починаючи з проведення менеджменту. Критерії щодо тривалості (1) та витрат на створення системи (2) зазвичай встановлюються директивно у вигляді конкретних нормативних термінів та виділених обсягів фінансування і таким чином перетворюються у певні обмеження при створенні АСДЗКУ.

Тоді математична модель задачі оптимізації створення АСДЗКУ буде мати наступний вигляд

а) критерій оптимальності: R_ПФ max;

б) обмеження: Т_М + Т_ПР + Т_З + Т_ПП <= const;

Р_М + Р_ПР + Р_З + Р_ПП <= const.

в) умови: забезпечення технічних та ергономічних вимог; забезпечення захисту даних; регламентація доступу до БД згідно зі статусом користувачів; забезпечення об'єктивності та актуальності даних; забезпечення юридичного статусу даних тощо.

В роботі показано, що АСДЗКУ належить до класу відомчих автоматизованих інформаційних систем і її архітектура відображає організаційну структуру Держкомзему України. АСДЗКУ має трьохрівневу територіально розподілену структуру, до складу якої входять АСЗК: базового рівня (на рівні міст Києва і Севастополя, міст обласного підпорядкування, адміністративних районів, крім районів у містах); регіонального рівня (на рівні Автономної Республіки Крим та областей); національного рівня (Держкомзему України).

На базовому рівні передбачається створення АСЗК адміністративних районів (всього 490 системи) та АСЗК м. Києва, АСЗК м. Севастополя та АСЗК міст обласного підпорядкування (всього 172 системи).

На регіональному рівні передбачається створення АСЗК Автономної Республіки Крим та АСЗК областей (всього 25 систем). Створюється також одна АСЗК національного рівня, яка функціонує при Держкомземі України. Сукупність всіх зазначених систем і являє собою АСДЗКУ.

Програмне, інформаційне та картографічне забезпечення АСЗК різних рівнів відрізняється за складом та функціональним призначенням. Відміни у веденні державного земельного кадастру на базовому, регіональному та національному рівнях слугують логічною основою для виділення в структурі АСДЗКУ систем різних рівнів. В той же час, саме єдність інформаційного забезпечення АС ДЗК різних рівнів, яка полягає в інтеграції баз даних нижчого рівня (в генералізованому вигляді) в бази даних більш високого рівня, є основним системоутворюючим фактором АСДЗКУ.

Склад і архітектура програмно-технічного забезпечення АСЗК базового рівня в першу чергу залежать від обсягів бази даних, тобто, від кількості земельних ділянок та об'єктів іншої нерухомості в межах адміністративно-територіальної одиниці, кількості землевласників та користувачів, а також від динаміки ринку землі та нерухомості в регіоні та інших факторів. В якості показника, який інтегровано враховує вказані фактори, застосовується показник кількості населення, згідно з яким пропонується три варіанти архітектури програмного забезпечення АСЗК базового рівня: для районів та міст обласного значення з населенням до 100 тис. (перший варіант); для міст з населенням від 100 до 500 тис. (другий варіант); для міст з населенням понад 500 тис. (третій варіант).

В архітектурі програмно-технічного забезпечення АСЗК базового рівня виділяють клієнтський та серверний комплекси.

Клієнтський комплекс АСЗК базового рівня складається з таких програмних комплексів (ПК):

"Інтерфейс спеціаліста по кадастру (облік земельних ділянок) ";

"Інтерфейс спеціаліста по кадастру (облік об'єктів нерухомості) ";

"Підтримка чергового кадастрового плану";

"Реєстрація прав";

"Ведення Поземельної книги";

"Ведення Державного реєстру землі та об'єктів нерухомості";

"Інформаційно-аналітичне обслуговування користувачів";

"Обмін інформацією (шлюз) ";

"Адміністратор АСЗК базового рівня".

Серверний комплекс АСЗК базового рівня, наприклад для міст з населенням від 100 до 500 тис., складається з:

інформаційної бази даних під керуванням СУБД типу Oracle;

серверної ГІС типу ArcInfo 8. x;

ПК взаємодії СУБД та серверної ГІС типу ArcSDE 8. x;

сервера застосувань.

У третьому розділі "Класифікація та ідентифікація земельних ділянок в АСДЗКУ" розглянуто питання удосконалення системи класифікації земельних ділянок для цілей ведення БД АСДЗКУ та ідентифікації земельних ділянок і об'єктів нерухомості шляхом присвоєння їм кадастрових номерів. Розглянуто також деякі питання створення індексних кадастрових карт та застосування топологічних моделей для опису зовнішніх меж кадастрових кварталів, зон та адміністративно-територіальних утворень.

Ефективність функціонування АСДЗКУ значною мірою залежить від прийнятої системи класифікації та ідентифікації об'єктів земельного кадастру. Тому проблема створення АСДЗКУ полягає не тільки в розробці ефективних методів та моделей автоматизованої обробки кадастрової інформації, а також і в розробці досконалої системи класифікаторів, ідентифікаторів, довідників щодо об'єктів земельного кадастру.

Під терміном "система класифікації земельних ділянок" будемо мати на увазі класифікацію земель за категоріями та класифікацію окремих земельних ділянок за цільовим призначенням, місцем розташування, видом покриття земельної ділянки, тобто, за топографічними ознаками (види угідь, будівель, споруд, водоймищ, лісового покриву тощо). Проблема класифікації земель та окремих земельних ділянок є однією із традиційно складних і на цей час до кінця не вирішених проблем. По-перше, задача класифікації земель з точки зору наукового підходу повинна вирішуватись з застосуванням методів дискретної математики, методів кластерного аналізу, теорії перебору та інших методів матстатистики. По-друге, класифікація не може бути абсолютною і єдиною на всі випадки життя - вона повинна здійснюватись за чітко визначеними цільовими критеріями, параметрами та ознаками, система яких визначається конкретною предметною областю та вимогами конкретних груп користувачів. По-третє, класифікація значною мірою залежить від технологій обробки та аналізу інформації. На відміну від паперових технологій ведення земельного кадастру, коли є можливість на будь-якому етапі вносити в звітні документи корективи та доповнення, автоматизовані технології обробки інформації ставлять жорсткіші вимоги до використання системи класифікаторів та аналізу даних. З бази даних можна отримати шляхом SQL-запитів вибірки тільки за тими значеннями, які передбачені класифікаторами. По-четверте, класифікатори повинні бути відкритими, а їх супровід централізованим. Система класифікаторів повинна відповідати основним цілям ведення державного земельного кадастру, які полягають в обліку земельних ділянок, реєстрації та гарантуванні з боку держави прав на земельні ділянки та об'єкти нерухомості, надання об'єктивної інформації для цілей оподаткування, інформаційного обслуговування користувачів та ін. При цьому система класифікаторів повинна задовольняти інформаційні потреби різних груп користувачів.

Класифікатори повинні бути єдиними для цілей: ведення кадастру та функціонування БД АСДЗКУ; землеустрою (в тому числі для заповнення державних актів та інших правових і проектних документів); грошової оцінки та оподаткування; формування матеріалів статзвітності і, насамкінець, для канонізації термінології в законодавчих та нормативно-методичних актах. Виходячи з визначення земельної ділянки як засобу виробництва, класифікатори цільового призначення земельних ділянок необхідно узгоджувати з Класифікацією видів економічної діяльності (КВЕД).

Такі багатоаспектні вимоги до системи класифікаторів земель та земельних ділянок майже унеможливлюють застосування єдиної ієрархічної моделі структури класифікаторів. Слід зазначити, що у відомих системах класифікації саме ієрархічна модель класифікації є найбільш наглядною і найпоширенішою, але вона стає тупиковою при трьох-чотирьох і більше критеріях класифікації та значній кількості значень по кожному з критеріїв. У таких випадках найефективнішою є так звана "фасетна" модель класифікаторів, яка являє собою множину класифікаторів за певними критеріями.

Так, наприклад, згідно з фасетною моделлю в системі класифікації може бути кілька однокритеріальних класифікаторів: К₁ (а₁, а₂, …, а_k), К₂ (в₁, в₂, …, в_l), К₃ (с₁, с₂, …, с_m) та К₄ (d₁, d₂, …, d_n). Такі класифікатори мають цілісний характер, чітко визначені критеріально, зручні в роботі і відкриті для доповнення в процесі їх використання. При застосуванні фасетної моделі система класифікації (SK) являє собою об'єднання однокритеріальних класифікаторів, де К_j - j-й однокритеріальний класифікатор системи класифікації; m - кількість класифікаторів у системі класифікації (m = 4).

При застосуванні ієрархічної моделі в даному випадку SK являє собою один узагальнений класифікатор, множина елементів якого є декартовий добуток чотирьох однокритеріальних класифікаторів К₁, К₂, К₃ та К₄

SK = К₁ К₂ К₃ К_4,де - операція декартового добутку.

Значення такого класифікатора будуть мати наступний вигляд

SК (а₁в₁с₁d₁, а₁в₁с₁d₂, …, а₁в₁с₁d_n, …, а_nв_lс_md_n).

Кількість значень у класифікаторі SК буде становити кlmn. Звичайно, після фільтрації всіх можливих значень за критерієм істинності їх кількість буде дещо зменшена, але для практичного використання класифікатор SК, побудований за ієрархічною моделлю, є надзвичайно громіздким і мало здатним для застосування. Тому для системи класифікаторів земель та земельних ділянок доцільно використовувати фасетну модель.

Базуючись на існуючій системі класифікації земель та цільового призначення земельних ділянок та враховуючи вищенаведені вимоги до класифікації, пропонується для цілей автоматизованого ведення державного земельного кадастру засобами АСДЗКУ наступна система однокритеріальних класифікаторів: класифікатор місця знаходження земель (К_МЗ, 2 значення); класифікатор категорій земель згідно з Земельним кодексом України (К_К, 13 значень); класифікатор видів покриття земель (К_П, 58 значень); класифікатор видів цільового призначення земель (К_ЦП, 95 значень). У цьому випадку при застосуванні ієрархічної моделі узагальнений класифікатор мав би 143260 теоретично можливих значень.

Кадастрові номери земельних ділянок та іншої нерухомості, пов'язаної з земельними ділянками (будівлі, споруди, їх частини, в т. ч. квартири, та ін.), запроваджуються з метою їх однозначної ідентифікації в базах даних АСДЗКУ. Для забезпечення унікальності кадастрового номера застосовується підхід, який базується на ієрархічній фрагментації території України за такою схемою:

"Об'єкт адміністративно-територіального устрою України" "Кадастрова зона" "Кадастровий квартал (фрагмент) " "Земельна ділянка".

Відповідно до наведеної схеми позиційна структура кадастрового номера земельної ділянки складається з чотирьох складових частин. Використовуючи нотацію Бекуса-Наура, представимо структуру кадастрового номера земельної ділянки в наступному вигляді:

| КОАТУУ |: | НКЗ |: | НКК |: | НЗД |,

де | КОАТУУ | - код об'єкта адміністративно-територіального устрою України;

| НКЗ | - номер кадастрової зони;

| НКК | - номер кадастрового кварталу в межах кадастрової зони;

| НЗД | - номер земельної ділянки в межах кадастрового кварталу;

|: | - роздільник між складовими частинами кадастрового номера.

Структура кадастрового номера об'єктів нерухомості, які розташовані в межах земельної ділянки, базується на кадастровому номері земельної ділянки і має вигляд:

| КОАТУУ |: | НКЗ |: | НКК |: | НЗД |: | НБС |: | НЧБС |,

де | НБС | - номер будівлі або споруди на земельній ділянці з номером НЗД;

| НЧБС | - номер частини будівлі або споруди (в тому числі квартири, приміщення та ін.), визначеної номером НБС.

Кадастровий номер земельної ділянки та об'єктів нерухомості має позиційну структуру:

<ХХХХХХХХХХ>: <ХХ>: <ХХХ >: <ХХХХ>: <ХХ>: <ХХХ >,

де < Х…Х > - складова частина кадастрового номера;

Х - одна позиція в структурі номера.

Кадастрові номери земельних ділянок формуються на основі індексних карт об'єктів адміністративно-територіального устрою України. Для створення індексних карт використовується підхід, що базується на топологічних моделях, коли межі кадастрових зон та кадастрових кварталів співпадають з межами землекористувань.

У четвертому розділі "Інформаційні моделі та структура баз даних АСЗК" сформульовано вимоги до баз даних АСДЗКУ та розроблено структуру реляційних баз даних державного земельного кадастру.

З точки зору сучасних інформаційних технологій земельний кадастр являє собою сукупність баз даних про земельні ділянки, які формуються на основі єдиної уніфікованої інформаційної моделі земельної ділянки (стандарту структури кадастрових баз даних), та сукупність електронних планово-картографічних матеріалів.

До складу бази даних АСЗК базового рівня відноситься інформація про місцезнаходження земельних ділянок, їх геодезичні та геометричні характеристики, цільове призначення, якісні характеристики ґрунтів та земельні поліпшення, грошову нормативну та експертну оцінку, а також дані про правовий режим земельних ділянок, включаючи права власності, оренди, іпотеки, сервітути та інші обмеження та обтяження щодо використання земельної ділянки та розпорядження нею. Вся інформація про земельні ділянки зосереджується в реєстрах бази даних АСЗК базового рівня: земельних ділянок; територіальних зон; об'єктів нерухомості; власників та користувачів; правових документів та реєстр прав.

До складу картографічного забезпечення АСЗК базового рівня відносяться наступні планово-картографічні матеріали: індексні кадастрові карти адміністративно-територіальних об'єктів; чергові кадастрові плани; тематичні карти (ґрунтів, забруднень тощо) та плани конкретних земельних ділянок.

Організація кадастрових баз даних повинна відповідати вимогам клієнт-серверної технології як у межах локальних комп'ютерних мереж окремого земельно-кадастрового центру, де функціонує АСЗК базового рівня, так і в межах територіально розповсюджених корпоративних комп'ютерних мережах АСДЗКУ із реалізацією можливостей віддаленого доступу до БД включаючи засоби Internet.

Для представлення об'єктів кадастрових баз даних використовуються реляційні відношення третьої нормальної форми Кодда та термінологія реляційної алгебри. Виділяються об'єктні відношення та відношення-зв'язки.

Основне об'єктне відношення РЗД реєстру земельних ділянок має схему:

РЗД (КН _ЗД, F _ЗД, F'_ЗД, # _СВК, # _КП, # _КЗ, # _МР, # _ПКР, # _ЦП, # _СТН),

де КН _ЗД - кадастровий номер земельної ділянки (ЗД);

F _ЗД - площа ЗД згідно з правовстановлюючим документом;

F'_ЗД - площа ЗД, вирахувана за координатами вузлів полігону ЗД;

# _СВК - код способу визначення координат вузлів полігону ЗД;

# _{КП -} код походження ЗД;

# _КЗ - код категорії земель;

# _МР - код місця розташування ЗД;

# _ПКР - код виду покриття ЗД;

# _{ЦП -} код виду цільового призначення ЗД;

# _{СТН -} код актуального стану ЗД.

Аналогічний вигляд мають відношення всіх інших реєстрів БД АСЗК. Відкрита архітектура баз даних, їх повнота та чітка організація в реєстри дає змогу використовувати бази даних АСЗК як інформаційну основу для створення БД інших галузевих і відомчих кадастрів та автоматизованих інформаційних систем шляхом введення у земельно-кадастрову БД відповідних реєстрів та відношень.

У п'ятому розділі "Концепція інформаційно-логічної моделі побудови ЕС та інших підсистем з БЗ у складі АСЗК" розроблено структуру ІЛМ ПО та розглянуто особливості побудови ЕС на основі ІЛМ. Наведено аналіз моделей представлення знань в ЕС. Обґрунтовано переваги логічного підходу до побудови ЕС у складі АСЗК. Розроблено класифікацію ЕС та принципи побудови ЕС на основі концепції ІЛМ ПО.

Концепція інформаційно-логічної моделі ПО базується на ідеї комплексного і вичерпного параметричного представлення всіх сутностей, їх властивостей, відношень між ними, процесів та закономірностей у конкретній ПО в формалізмі числення предикатів. Ця концепція сформувалась на перетині трьох напрямів моделювання. По-перше, вона випливає з теорії моделювання об'єктів у системах автоматизованого проектування (САПР) і є завершальним етапом в еволюції інформаційних моделей, які пройшли стадію від набору вхідних даних для окремих програмних комплексів до цифрових та інформаційно-логічних моделей об'єктів проектування. Головне призначення таких ІЛМ полягало в комплексному описі об'єктів проектування для цілей визначення його проектних характеристик засобами САПР. По-друге, концепція ІЛМ ПО базується на головному принципі інженерії знань, згідно з яким при формуванні БЗ ЕС опису підлягає вся сукупність знань в певній ПО, на основі яких можна отримувати нові знання про сутності ПО. Тобто, при такому підході формується вичерпна БЗ про певну ПО, яка дозволяє отримати будь-яку інформацію про об'єкти ПО, їх властивості, відношення між ними тощо. По-третє, в основу концепції ІЛМ ПО покладено таку технологію вирішування задач засобами ЕС, яка зводиться до перетворення ІЛМ за певними правилами із її початкового стану в кінцевий.

Концепція ІЛМ ПО полягає у використанні ІЛМ як центрального компонента БЗ ЕС, за допомогою якого досягається інтеграція та взаємодія всіх інших компонентів ЕС. БЗ ЕС включає ЛБЗ, базу метазнань (БМЗ), базу правил і аксіом (БПА), процедурну базу (ПБ), декларативні знання (БД), а також базу знань, яка формує пояснення (БП). Однією з важливих вимог до ІЛМ є забезпечення цілісності, вичерпності та адекватності ІЛМ ПО, де повинні бути органічно поєднані декларативний, образний (графічний), обчислювальний та логічний аспекти представлення знань про ПО.

Процес вирішування задач в ПО засобами ЕС зводиться до перетворення ІЛМ за наступною схемою

ІЛМ_У ІЛМ_З ІЛМ_ПР ІЛМ_Р.

В якості математичного формалізму для представлення ІЛМ ПО використовується числення багатосортних предикатів першого порядку. Числення предикатів та мова ПРОЛОГ дозволяють засобами єдиного формалізму описувати концептуальні та технологічні моделі об'єктів земельного кадастру та реалізовувати ЕС у складі АСЗК.

У шостому розділі "Моделі та засоби підтримки інтерфейсу "користувач - АСЗК" з елементами природної мови" розглянуто питання створення інтелектуального інтерфейсу користувача у вигляді лінгвістичного процесора, засобами якого аналізується текст завдання (запитання) користувача до системи природною мовою з послідуючим його перетворенням в ІЛМ ПО.

Так звана "природна" (професійна) мова конструктора чи фахівця по кадастру охоплює набір фраз природної мови (наприклад української), обмеженої рамками даної предметної області (так звана "ділова проза"), а також графічні образи, ескізи, креслення, таблиці, графіки, аналітичні вирази та різні символьні позначення.

Засобами ЛП завдання до АСЗК (у вигляді повідомлення і/або запитання) у термінах природної мови (ПМ) перетворюється в ІЛМ ПО ЕС. Програмно-інформаційне забезпечення ЛП складається з ЛБЗ, процедурної бази та ІЛМ ПО. ЛБЗ включає компоненти: інформаційно-пошуковий тезаурус, що складається зі словника основ і допоміжного словника; таблицю флективних класів; синтаксичний фільтр і набір парадигматичних відношень. Процедурна база ЛП складається з процедур попереднього, морфологічного, синтаксичного і семантичного аналізів тексту завдання (запитання) до ЕС. ІЛМ ПО являє собою набір предикатів, що описують розглянуту ПО. Частина предикатів ІЛМ типу "рід - вид", "частина - ціле" включені до ЛБЗ у вигляді так званих "парадигматичних відношень", що використовуються на стадії синтаксичного аналізу тексту. Як математичний апарат для представлення й обробки лінгвістичних знань використовується формалізм числення предикатів. При цьому у якості множин істинності предикатів розглядаються реляційні відношення над лінгвістичними об'єктами. Різного роду словники, фільтри, тезаурус, фрагменти тексту і т.п. представляються у вигляді реляційних відношень, над якими здійснюються операції реляційної алгебри.

У сьомому розділі "Особливості реалізації ЕС та інших підсистем з БЗ в АСЗК" наведено приклади практичної реалізації ЕС у складі АСЗК, а також практичного застосування розроблених в роботі положень, методів, моделей, засобів та технологічних рішень по створенню та інтелектуалізації АСЗК. Наведені приклади підтверджують доцільність і необхідність інтелектуалізації АСЗК, яка зумовлена комплексним характером і складністю задач в галузі земельного кадастру та в суміжних областях, необхідністю їх вирішення на високому науково-технічному рівні.

На сучасному етапі ведення державного земельного кадастру, який характеризується широким застосуванням цифрових планово-картографічних матеріалів, великого практичного значення набувають методи та технології векторизації растрів та розпізнавання графічних образів. Тому запропоновані в роботі архітектура, структура БЗ та схеми функціонування ЕС розпізнавання графічних образів значно підвищать інтелектуальний рівень АСЗК в частині введення та обробки картографічної інформації.

На прикладі створення ЕС ПРОГРЕС, призначеної для рішення задач містобудівного проектування, реалізовано концепцію створення ЕС на основі ІЛМ суміжної з земельним кадастром ПО. Згідно з Земельним кодексом України дані державного земельного кадастру слугують інформаційною базою для інших кадастрів та автоматизованих систем, які використовують просторову інформацію. Тому база знань ЕС ПРОГРЕС ґрунтується, з одного боку, на кадастровій інформації, а з другого, - на даних про об'єкти містобудівного середовища. Заслуговує на увагу підхід до формування БЗ ЕС, який передбачає інтеграцію існуючого програмно-інформаційного забезпечення (програмних комплексів, баз даних) та метазнань, баз правил та аксіом, графічної та лінгвістичної баз знань.

Грошова оцінка земель є одним із найсуттєвіших факторів у реформуванні як земельних відносин в Україні, так і економіки в цілому. Тому для здійснення експертних оцінок земельних ділянок, а також для оперативного і оптимального прийняття рішень в таких сферах застосування грошової оцінки як управління нерухомістю, ринок землі і нерухомості, реєстрація прав на землю та нерухомість, оподаткування, ціноутворення тощо, необхідно застосовувати ЕС та інші підсистеми з БЗ у складі АСЗК. Запропонована в роботі інформаційно-аналітична система "Грошова оцінка земель в Україні" саме і належить до зазначеного класу ЕС і дає змогу вирішувати актуальні задачі по моніторингу та аналізу грошової оцінки земель в Україні, моделюванню надходжень коштів від сплати за землю тощо.

...