Применение программного комплекса "Credo" для обработки геодезических данных и цифрового моделирования местности

Размещено на http://www.allbest.ru/

208

Дипломный проект

Применение программного комплекса "Credo" для обработки геодезических данных и цифрового моделирования местности



Вступление

Развитие вычислительной техники и геоинформатики, оснащение государственных органов мощными компьютерами, периферийными устройствами, средствами цифровой картографии, появление систем автоматизированного ведения Государственного кадастра недвижимости существенно изменили содержание и технологию кадастровых работ.

Для решения большинства задач в области кадастра объектов недвижимости необходимо создание единого информационного пространства, включающего данные по обработке полевых измерений, графические, пространственные и описательные (атрибутивные) компоненты для ведения дежурных кадастровых карт, электронной базы по межевым планам и объектам недвижимости.

В настоящее время все очевиднее просматривается тенденция массового внедрения географических информационных систем (ГИС), во все сферы науки и образования, производства, включая и ведение кадастра объектов недвижимости, что объясняется их широкими функциональными возможностями, мощными информационными ресурсами и простотой освоения.

Сущность ГИС заключается в деятельности коллективов специалистов (картографов, математиков, программистов, системных техников) по сбору, системной обработке, моделированию и анализу пространственных данных, их отображению и использованию при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений.

Основным назначением ГИС следует считать формирование знаний о Земле, отдельных территориях, местности, а также своевременное доведение необходимых и достаточных пространственных данных до многочисленных пользователей с целью достижения наибольшей эффективности их работы.

Следует также отметить, что информационное обеспечение кадастра должно основываться на разработанных законодательных актах Российской Федерации и субъектов Российской Федерации, а также сопровождаться принятием новых стандартов и должно соответствовать уже существующим нормативным документам.

С выходом на российский рынок универсального ПО «CREDO» изменился подход к сбору, обработке и визуализации геодезической, картографической и кадастровой информации. Данное программное обеспечение с успехом применяется многими специализированными фирмами, выполняющие разного рода изыскательские, проектные, съемочные и расчетные задачи, связанные с предоставление земельных участков для строительства и строительством инженерных объектов (объектов недвижимости).

Актуальность темы состоит в том, что использование программного комплекса «CREDO» позволяет автоматизировать процесс сбора и обработки информации, улучшит качество работы кадастровых инженеров, повысит скорость обработки исходных данных любой сложности и упростит задачу проведения контроля. На примере объекта ВЛ 500 кВ Курган - Ишим с реконструкцией ПС 500 Курган увидеть результаты решаемых задач программным комплексом «CREDO».

Объектом исследования является программный комплекс «CREDO» и его использование для ведения государственного кадастра недвижимости.

Предмет исследования - научно методические основы государственного кадастра недвижимости, современные информационные технологии применяемые в государственном кадастре недвижимости и технология обработки кадастровой информации в программном комплексе «CREDO».

Цель выпускной квалификационной работы состоит в том, чтобы с помощью ПО «CREDO» отразить возможность автоматизированной обработки геодезических данных для создания электронных топографических карт и формирования отчетной кадастровой документации для целей ведения государственного кадастра недвижимости.

В соответствии с целью исследования определены следующие задачи:

- рассмотреть научно-методические основы государственного кадастра недвижимости;

- изучить законодательные акты об информационном обеспечении кадастра;

- проанализировать существующие стандарты в области создания ГИС технологий;

- рассмотреть этапы обработки данных, на примере ВЛ 500 кВ Курган - Ишим с реконструкцией ПС 500 Курган, в программном комплексе «CREDO» при ведении государственного кадастра недвижимости;

- отразить направления развития геоинформационного обеспечения кадастра и характеристику потенциальных возможностей ПО «CREDO».

В ходе написания выпускной квалификационной работы использованы Кодексы, Федеральные законы РФ, государственные стандарты (ГОСТ, ГОСТ Р), научная и специальная литература, земельно-кадастровая документация, пакет документов подготовленный в ходе прохождения преддипломной практики в ООО «ПромНефтеГазЭкологии». Документы разработаны с применением программного продукта Microsoft Office 2007. Весь графический и картографический материал, представленный в ВКР создан непосредственно с помощью программного продукта «CREDO».



1. Теоретические основы ведения государственного кадастра недвижимости

До настоящего времени в России сложилась система государственного земельного кадастра, требующая усовершенствования в современных условиях использования.

Недостатки в существующей системе, например, разделение на государственный учет земли и отдельно учет иной недвижимости, существенно увеличивает временные и финансовые затраты правообладателей при учете недвижимости и регистрации на нее прав.

В 2007 году был издан федеральный закон № 221 «О государственном кадастре недвижимости» (04.06.2007 г.), который предполагает создание единой базы учета объектов недвижимого имущества. Однако для того чтобы воплотить в жизнь задуманные планы, необходимо внести в действующее законодательство ряд существенных изменений. Новый закон, вносит изменения в 19 законодательных актов и признает утратившими силу 9 законодательных актов. В частности, законом признаются утратившими силу ФЗ «О государственном земельном кадастре», а также отдельные нормы законов «О мелиорации земель», «Об ипотеке (залоге недвижимости)», «О внесении изменений и дополнений в Федеральный закон «О государственной регистрации прав на недвижимое имущество и сделок с ним», «О внесении изменений в некоторые законодательные акты Российской Федерации по вопросу оформления в упрощенном порядке прав граждан на отдельные объекты недвижимого имущества», Лесной кодекс РФ и так далее.

1.1 Цели, принципы, содержание, задачи и объекты государственного кадастра недвижимости

Главной целью государственного кадастра недвижимости является совершенствование существующей системы учета объектов недвижимости. Федеральным законом №221 «О государственном кадастре недвижимости» от 4 июля 2007 года определена система и порядок ведения государственного кадастра недвижимости.

В соответствии с ФЗ №221 государственным кадастром недвижимости является «систематизированный свод сведений об учтенном недвижимом имуществе, а также сведений о прохождении Государственной границы Российской Федерации, о границах между субъектами Российской Федерации, границах муниципальных образований, границах населенных пунктов, о территориальных зонах и зонах с особыми условиями использования территорий, иных предусмотренных Федеральным законом сведений».

Обязательность государственного учета исключает возможность неучтенных объектов, которых на сегодняшний день очень много. В особенности это связано с дачными участками, которые были предоставлены людям в советские времена. На этих же участках выросли дачные домики, многие из которых тоже не учтены. Теперь в едином кадастре будут зафиксированы и участок, и дом, как единый объект недвижимости.

Согласно существующей концепции, основными функциями ГКН являются:

1. Учетная - проведение Государственного кадастрового учета объектов недвижимости, в т. ч. для целей регистрации прав на них.

2. Фискальная - формирование налогооблагаемой базы на основе определения кадастровой стоимости объектов недвижимости путем проведения государственной кадастровой оценки.

3. Информационная - информационное обеспечение граждан, бизнес сообщества, органов государственной власти и управления, муниципальных органов достоверными и юридически значимыми сведениями об объектах недвижимости, их правовом положении и кадастровой стоимости.

Статьей 4 гл. 2 федерального закона №221 «О ГКН» недвижимости» определены принципы ведения государственного кадастра недвижимости:

1. Ведение государственного кадастра недвижимости осуществляется на основе принципов единства технологии его ведения на всей территории Российской Федерации, обеспечения в соответствии с настоящим Федеральным законом общедоступности и непрерывности актуализации, содержащихся в нем сведений, сопоставимости кадастровых сведений со сведениями, содержащимися в других государственных информационных ресурсах.

2. Ведение государственного кадастра недвижимости осуществляется на бумажных и (или) электронных носителях. При несоответствии между сведениями на бумажных носителях и электронных носителях приоритет имеют сведения на бумажных носителях.

3. Если иное не установлено настоящим Федеральным законом, содержащиеся в государственном кадастре недвижимости документы подлежат постоянному хранению; их уничтожение и изъятие из них каких-либо частей не допускаются. Порядок и сроки хранения органом кадастрового учета содержащихся в государственном кадастре недвижимости документов, а также порядок их передачи на постоянное хранение в государственные архивы устанавливается уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти.

4. Государственный кадастр недвижимости на электронных носителях является частью единой федеральной информационной системы, объединяющей государственный кадастр недвижимости на электронных носителях и Единый государственный реестр прав на недвижимое имущество и сделок с ним на электронных носителях. Часть 4 статьи 4 вступает в силу с 1 января 2012 года.

5. Сведения вносятся в государственный кадастр недвижимости органом кадастрового учета на основании поступивших в этот орган в установленном настоящим Федеральным законом порядке документов, если иное не установлено настоящим Федеральным законом.

6. Истечение определенного периода со дня завершения кадастрового учета объекта недвижимости, изменение требований к точности или способам определения подлежащих внесению в государственный кадастр недвижимости сведений об объектах недвижимости либо изменение геодезической или картографической основы государственного кадастра недвижимости, в том числе систем координат, используемых для его ведения, не является основанием для признания кадастровых сведений об объекте недвижимости неактуальными и (или) подлежащими уточнению.

7. В случае изменения кадастровых сведений ранее внесенные в государственный кадастр недвижимости сведения сохраняются, если иное не установлено настоящим Федеральным законом.

8. Кадастровые сведения являются общедоступными, за исключением кадастровых сведений, доступ к которым ограничен федеральным законом.

9. В случаях, установленных настоящим Федеральным законом, в государственный кадастр недвижимости вносятся сведения, которые носят временный характер. Такие сведения до утраты ими в установленном настоящим Федеральным законом порядке временного характера не являются кадастровыми сведениями и используются только в целях, связанных с осуществлением соответствующей государственной регистрации прав на недвижимое имущество и сделок с ним, а также с выполнением кадастровых работ.

10. Ведение государственного кадастра недвижимости осуществляется органом кадастрового учета в порядке, установленном федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на осуществление функций по нормативно-правовому регулированию в сфере ведения государственного кадастра недвижимости, осуществления кадастрового учета и кадастровой деятельности (далее - орган нормативно-правового регулирования в сфере кадастровых отношений).

В общем, принципами единого кадастра недвижимости является идентификация и индивидуализация объектов недвижимости. То есть пользователи кадастра смогут, введя уникальный номер, определить, кому принадлежит объект, на каких правах, его физические характеристики и кадастровую стоимость. Объектами учета ГКН должны быть объекты недвижимости, сформированные в соответствии с градостроительными планами, содержащими всю необходимую информацию о разрешенном использовании и ограничениях.

Содержание государственного кадастра недвижимости:

1. Государственный кадастровый учет объекта недвижимости представляет собой юридический акт признания и подтверждения государством факта существования объекта недвижимости и его индивидуализации, как объекта права и налогообложения.

2. Сведения государственного кадастра недвижимости имеют правовой характер.

3. Записи в государственном реестре недвижимости являются единственным доказательством существования объекта недвижимости в его границах, понимаемых как пространственные пределы действия прав, а также установленного публично-правового режима его использования и состава его имущества.

Задачами создания ГКН служат:

- обеспечение гарантий прав собственников;

- обеспечение эффективного сбора налогов на недвижимость;

- эффективное и рациональное использование недвижимости.

1.2 Земельно-кадастровые работы, как основа ведения государственного кадастра недвижимости

Кадастровые работы занимают особое место в регулировании земельных отношений, так как с учетом их результатов создается единая много аспектная информационная база недвижимой собственности, используемая для принятия и реализации решений органов государственного и муниципального управления недвижимым имуществом различных форм собственности, осуществления государственного контроля за использованием земель и различных сделок с недвижимостью, ведения мониторинга. Поэтому производству кадастровых работ особое внимание уделяют органы государственной власти и местного самоуправления, различные министерства и ведомства.

Кадастровые работы, обеспечивающие ведение кадастра, формирование земельной (недвижимой) собственности, создание инфраструктуры рынка и других операций с недвижимостью, включают в себя кадастровые съемки, инвентаризацию земель и прочно связанных с ней объектов недвижимости, закрепление границ земельных участков на местности, физическую и правовую регистрацию недвижимой собственности, кадастровую оценку земель поселений.

Среди различных видов кадастровых работ особое место занимают земельно-кадастровые работы, обеспечивающие формирование различных форм собственности на земельные участки и объекты недвижимости, а также реализацию платного землепользования.

К земельно-кадастровым работам относятся:

- создание кадастровой геодезической сети;

- вынос в натуру проекта городской черты;

- структуризацию территории города;

- инвентаризация земель;

- отвод земель и закрепление их границ на местности;

- установление границ землепользований в существующей застройке города;

- кадастровые съемки;

- государственная кадастровая оценка земель поселений;

- экономическая оценка городских земель;

- формирование земельной собственности;

- межевание.

Кадастровые работы - это совокупность различных мероприятий и действий, направленных на получение сведений об объектах кадастра и реализацию всех их информационных преобразований. В составе кадастровых работ входят:

- земельно-кадастровые работы;

- инженерно-кадастровые работы;

- территориально-кадастровые работы.

Содержание кадастровых работ обуславливает их видовое различие и отражает характерные особенности получения сведений и их информационных преобразований.

К основным факторам, определяющим особенности при создании земельного, градостроительного кадастра и кадастра застроенных территорий, относится точность. Точность - это основное требование к достоверности полученных результатов, которые регламентируются соответствующими нормативно-техническими документами.

Наиболее изученным видом работ в настоящее время считаются земельно-кадастровые работы:

1) создание кадастровой геодезической сети;

2) вынос проекта городской черты;

3) структуризация территории города;

4) инвентаризация земель города;

5) отвод земель и закрепление их границ на местности. В составе работ по отводу земельных участков выделяют:

1) ведение дежурного журнала землепользований;

2) выбор местоположения земельного участка;

3) вынос в натуру границ земельного участка и закрепление их на местности;

4) установление границ землепользований в существующей застройке города;

5) проведение организационно-подготовительных работ;

6) разработку планов внутриквартального землеустройства;

7) оформление материалов по установлению границ земельных участков и составлению межевого плана;

8) земельно-кадастровые съемки в городах. Особенности земельно-кадастровых съемок обусловлены содержанием и точностью конечных результатов, формой их представления, а также объектами съемок, не имеющих аналогов при других видах съемок;

9) государственная кадастровая оценка городских земель - это один из видов земельно-кадастровых работ, обеспечивающих начисление земельных платежей за пользование земельным участком независимо от формы собственности.

При оформлении материалов по установлению границ земельных участков подготавливается межевой план.

Межевой план представляет собой документ, который составлен на основе кадастрового плана соответствующей территории или кадастровой выписки о соответствующем земельном участке и в котором воспроизведены определенные внесенные в государственный кадастр недвижимости сведения об образуемых земельном участке или земельных участках либо о части или частях земельного участка, либо новые необходимые для внесения в ГКН сведения о земельном участке или земельных участках.

Межевой план состоит из графической и текстовой частей.

В графической части межевого плана содержаться следующие разделы:

1) схема геодезических построений;

2) схема расположения земельных участков;

3) чертеж земельных участков и их частей;

4) абрисы узловых точек границ земельного участка.

В текстовой части межевого плана содержаться следующие разделы:

1) исходные данные;

2) сведения о выполненных измерениях и расчетах;

3) сведения об образуемых земельных участках и их частях;

4) сведения об измененных земельных участках и их частях;

5) сведения о земельных участках, посредствам которых осуществляется доступ к образуемым или измененным земельным участкам;

6) сведения об уточняемых земельных участках и их частях;

7) сведения об образуемых частях земельного участка;

8) заключение кадастрового инженера;

9) акт согласования местоположения границ земельного участка.

Государственный кадастровый учет:

- образованием или созданием объекта недвижимости;

- прекращение существования объекта недвижимости;

- изменение уникальных характеристик объекта недвижимости;

- изменение сведений об объекте недвижимости.



2. Современные информационные технологии, применяемые при ведении ГКН

2.1 Окружение и информационные связи государственного кадастра недвижимости

Облик государственного кадастра недвижимости, состав сведений и их объем существенно зависят от того, в каком окружении функционирует ГКН, другими словами, с какими органами он взаимодействует.

Рисунок 1 - Окружение и информационные связи ГКН:

С другой стороны существенным является то, в какой степени готовности находятся взаимодействующие органы для восприятия или передачи сведений в государственный кадастр недвижимости. Это обстоятельство будет влиять на приоритеты очередности развития в ГКН тех или иных элементов. В то же время, вопрос осложняется тем, что степени готовности взаимодействующих органов в различных регионах различны, что влечет необходимость иметь различные темпы формирования ГКН «по частям».

Исходя из объективной необходимости и существа государственного кадастра недвижимости, можно представить его основное окружение (органы и организации, с которыми осуществляется основное взаимодействие) и основные потоки входящей и исходящей информации в виде схемы, представленной на рисунке 1.

2.2 Значение информационных систем и технологий для ведения ГКН

Кадастр недвижимости - это сложная земельно-информационная система, позволяющая решать задачи в области земельных отношений на всех административно-территориальных уровнях. Обработка огромных массивов количественных, качественных, ценовых и правовых данных о каждом кадастровом участке, контуре земельных угодий, хозяйственной и административной единице, их динамике под силу лишь современным компьютерным системам с набором автоматизированных рабочих мест.

В большинстве регионов России достаточно быстро развиваются компьютерные информационные технологии (в том числе и геоинформационные технологии) для создания кадастровых (земельный, градостроительный) и иных информационных систем, направленных на формирование данных о территории.

Рассмотрим содержание понятия «информационные технологи».

Информационные технологии - совокупность процессов, процедур, регламентов, аппаратно-технических, математических и лингвистических средств, функционирующих в целях сбора, хранения, переработки и распространения информации.

Информационные технологии способствуют переходу на качественно новый уровень общения, трансформации и доставки информации, создаваемой и используемой во всех сферах общества. Наиболее эффективными являются технологии, связанные с автоматизацией информационных процессов и с развитием телекоммуникационных сетей.

Современные информационные технологии не только обеспечивают принципиально новые потребительские свойства автоматизированных информационных систем, но и снижают их стоимость.

Важное значение в комплексном развитии современных информационных технологий имеют телекоммуникационные системы, призванные обеспечить доступ к автоматизированным информационным технологиям. Среди них наиболее перспективны сети с пакетной коммуникацией и модемная связь.

В России сведения о территории, населении и окружающей среде содержатся в нескольких десятках ведомственных (отраслевых) информационных системах. Сбор, обработка и мониторинг информации в них ведутся с различными целями и требованиями к ее точности, актуальности и достоверности. Функционирование ведомственных информационных систем практически не координируется. При этом, как правило, используют разнотипные информационные технологии и создают информационные массивы, включающие только ведомственные сведения об объектах учета, необходимые для выполнения задач и функций конкретного ведомства (отрасли).

При отсутствии координации процессов создания автоматизированных информационных систем и нормативно-правового регулирования порядка владения, распоряжения и использования информационных ресурсов невозможны:

- предоставление агрегированной и достоверной информации по запросу органов, принимающих решение (что создает впечатление неэффективности информации);

- установление юридического статуса и степени достоверности информации (что приводит к многократным проверкам информации);

- регулирование коммерческого использования информации с направлением доходов на развитие информационных систем организаций-пользователей.

Уровень и объемы имеющейся информации о земельных ресурсах настолько велики, что ее обработка, анализ и использование невозможны без современных аппаратно-программных средств. Поэтому необходимо создание автоматизированной системы для кадастра недвижимости на основе современных компьютерных технологий и телекоммуникаций как единого комплекса для получения полной информации о имеющихся земельных ресурсах, возможностях их использования. Поскольку кадастр оперирует данными и информацией, имеющими пространственную привязку, то взаимосвязь его с геоинформационными системами (ГИС) очевидна.

При создании любой автоматизированной системы разрабатывают отдельные виды обеспечения: организационный, технический, программный и картографический. При этом обязательным является требование совместимости картографической системы с остальными компонентами.

Решение задач кадастра недвижимости на современном уровне требует не только применения современных программных средств, но и глубокой технологической проработки проектов информационных систем.

Набор функциональных компонентов информационных систем кадастрового назначения должен содержать эффективный и быстродействующий интерфейс, средства автоматизированного ввода данных, адаптированную для решения соответствующих задач систему управления базами данных, широкий набор средств анализа, а также средств генерации изображений, визуализации и вывода картографических документов.

Необходимое условие при выборе программных продуктов - обеспечение устойчивых связей с различными системами через файловые стандарты для обмена геометрическими и тематическими данными. С учетом постоянной модернизации аппаратных средств информационных систем и модификации программных средств необходимое условие функционирования систем - обеспечение сохранности и переносимости данных в новые программно-аппаратные средства.

К технологическим проблемам обеспечения работы информационных кадастровых систем относятся проектирование математической основы электронных карт, проектирование цифровой модели местности, преобразование данных в цифровую форму, геометрическое моделирование пространственной информации, проблемное моделирование тематических данных и т. д.

Наиболее интересны новые ГИС-технологии, обеспечивающие оперативность, полноту и достоверность информации как о существующем состоянии земельных ресурсов в пределах той или иной территории, так и о предлагаемых мероприятиях по изменению их использования в ходе освоения и реконструкции иных объектов недвижимости.

В Государственном кадастре недвижимости применяют различные статистические и картографические (в том числе аэро- и космические) материалы.

Подбирают и систематизируют их для последующего использования в основном вручную. Другое активно развивающееся направление обработки информации связано с геоинформатикой, позволяющей формализовать и реализовать в машинной среде значительную часть рутинных операций накопления, хранения, обработки и использования пространственно-координатных данных с помощью средств географических информационных систем (ГИС).

Многие процедуры обработки и анализа данных в ГИС основаны на методическом аппарате, разработанном в отдельных отраслях картографии.

К ним принадлежат операции трансформации картографических проекций и иные операции на эллипсоиде, опирающиеся на теорию и практику математической картографии.

Также сюда можно отнести и теорию картографических проекций, операции вычислительной математики, позволяющие осуществлять расчет площадей, периметров, показателей форм геометрических объектов, не имеющие аналогов в карто- и морфометрии.

Однако задачи ГИС выходят далеко за пределы картографии, делая их основой для интеграции географических и других (геологических, почвенных, экономических и т. д.) наук при комплексных системных исследованиях территорий.

Методический аппарат геоинформационных технологий прямо или опосредованно связан с различными областями прикладной математики, такими как вычислительной геометрии, аналитической и дифференциальной геометрии, откуда заимствованы алгоритмические решения многих аналитических операций технологической схемы ГИС.

С машинной графикой (в частности, машинной реализации визуализация картографических возможностей ГИС), распознаванием образов, цифровой фильтрацией и автоматической классификацией в блоке обработки цифровых изображений растровых ГИС, геодезии и топографии (например, в модулях обработки данных топографо-геодезических съемок традиционными методами или с использованием глобальных навигационных систем GPS).

При создании земельно-информационных систем (ЗИС) для каждого административно-территориального уровня необходимо сформулировать требования по составу слоев информации, формату передачи и правилам организации доступа к базе данных с необходимой степенью защиты информации и стоимостью передачи данных.

Например, федеральным и региональным органам власти в большей степени требуется статистическая информация, необходимая для решения государственных задач.

Взаимодействие ГИС и ЗИС показано на рисунке 2.

ЗИС состоит из семантической и картографической информации, которые могут создаваться и вестись с использованием компьютерных технологий. ЗИС может создаваться на базе какой либо одной ГИС либо на базе нескольких ГИС. Последний вариант создания ЗИС в наибольшей степени подходит для ведения государственного кадастра недвижимости в современных условиях, так как позволяет осуществлять конвертацию данных между разными геоинформационными системами. В то же время ЗИС может создаваться и без использования ГИС-технологий и самих ГИС.

Рисунок 2 - Схема взаимодействия земельной и геоинформационной систем:

Основа формирования базы данных ЗИС - данные государственного кадастра недвижимости. ЗИС может быть сформирована как внутри системы ГКН, так и вне ее.

В последнем случае ЗИС включает в себя данные кадастра недвижимости и иных кадастров, а также данные иных систем (правовой, налоговой, управления земельными ресурсами и прочее).

При оформлении ЗИС в рамках (внутри) системы ГКН в нее включаются только данные, полученные в результате ведения государственного кадастра недвижимости для такой системы более подходит название «земельно-кадастровая система».

В системе управления земельными ресурсами наметились две основные тенденции применения ГИС и ЗИС. Первая из них - использование ГИС универсального назначения (ArcView/ArcInfo, Intergraph, WinGIS и другие), вторая - использование специализированных кадастровых ЗИС («Альбея», «Геокад» и других).

2.3 Географические и земельные информационные системы

2.3.1 Развитие географических информационных систем

С самого развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования:

- применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ;

- использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Обычно объемы информации, которые применяют в таких системах, достаточно велики, а сама информация имеет сложную структуру. Классические примеры информационных систем - банковские системы, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т. д.

Первые геоинформационные системы были созданы в Канаде и США в середине 60-х годов.

Это было обусловлено несколькими факторами:

- развитием технологий и совершенствованием аппаратных средств, особенно графических;

- развитием и применением теории пространственных процессов в экономической и социальной географии, антропологии, краеведении и других отраслях знаний;

- ростом образовательного уровня и мобильности населения, усилением социальной и экологической напряженности;

- увеличением интенсивных транспортных потоков и т. д.

В Институте географии Вашингтонского университета в 1958 - 1961 гг. получили развитие статистические методы и начали разрабатывать компьютерные программы и машинную картографию.

Целью Канадской географической информационной системы (КанГИС), разработку которой начали в середине 60-х годов, были анализ данных инвентаризации земель Канады (КИЗ) и получение статистических результатов для использования при разработке планов системы землепользования в крупных сельских районах страны. В результате КИЗ были созданы карты (масштаб 1:50 000) систематизации земель по следующим признакам:

- пригодность почв для земледелия;

- возможность рекреации;

- условия обитания дикой фауны (копытные);

- условия обитания дикой фауны (водоплавающие птицы);

- возможность ведения лесного хозяйства;

- современное использование земель;

- особенности прибрежной полосы.

Гарвардская лаборатория машинной графики и пространственного анализа оказала решающее влияние на развитие ГИС до начала 80-х годов путем разработки прикладных программ, таких, как:

- SYMAP (пакет программ общегеографического картографирования);

- CALFORM (использование графопостроителя);

- SYMVU (трехмерное представление пространственных данных); POLYVRT (формирование ареалов).

В Институте систем окружающей среды (HSRI) в начале 80-х годов создана система ARC/INFO, в которой была соединена стандартная реляционная система Управления базами данных (INFO), обеспечивающая манипулирование таблицами свойств, со специализированной программой (ARC), которая позволяет манипулировать объектами, хранящимися в виде дуг. ARC/INFO стала первой ГИС, использующей преимущества персональных компьютеров. Последующие ГИС могли базироваться на платформе, стоимость которой стала доступна многим органам управления по рациональному использованию природных ресурсов, в том числе и земельных.

Период развития ГИС в России до 1990 г. можно определить как период научных исследований, когда цифровой картографией и моделированием занимались ученые, работавшие в основном в области наук о Земле. Период, наступивший после 1990 г., характеризовался постепенной коммерциализацией геоинформатики в России, поскольку ГИС - потенциально экономически эффективный инструмент, потому что около 80% всей информации имеет пространственную привязку. Появились представительства крупнейших компаний - западных разработчиков ГИС, началась разработка собственных ГИС, появились специализированные печатные издания и была создана ГИС - Ассоциация России.

Кроме западных продуктов на российском рынке геоинформационных систем появились собственные российские разработки: ГИС ПАРК компании ЛАНЭКО, ГИС Ингео компании «Интегро», ГИС ПАНОРАМА, разработанная в Министерстве обороны, и др. Самой успешной российской ГИС является GeoDraw/ГеоГраф, разработанная Центром геоинформационных исследований Института географии РАН.

С 1995 г. началось активное развитие геоинформационных технологий в России.

К 1997 г. в России рынок геоинформационных технологий и услуг включал следующие крупные блоки: программные продукты, пространственные данные, квалифицированная рабочая сила, компьютерная техника, средства специализированного оборудования (компьютерная периферия, геодезическое оборудование, станции приема ДДЗ, GPS).

Геоинформационные технологии, миновав стадии пилотных и крупных государственных проектов, вышли на этап офисного применения. Так, в широко распространенные электронные таблицы Еxcel и Lotus стали встраивать упрощенные ГИС-модули. Кроме того, ни одну из «легких» Desktop-систем не продают без цифровой картографической основы, позволяющей быстро освоить продукт и сразу его использовать.

В 1997 г. практически все разработчики ГИС создали специальные программные продукты для работы с картографической и пространственной информацией в Internet с учетом стремительного увеличения быстродействия персональных компьютеров на базе Intel-процессоров.

Другая важная технологическая тенденция в этот период - широкое привлечение к использованию в ГИС-проектах всех уровней данных дистанционного зондирования (ДДЗ) - единственно доступной в организационном и финансовом планах технологии получения актуализированной информации. Это потребовало развивать рынок как самих данных, так и программных средств их обработки и дешифрирования.

Развитие оперативных технологий ввода и обновления государственной информации связано с комплексными решениями, предусматривающими применение как ДДЗ, так и современного электронного геодезического оборудования, среди которого все больший удельный вес приобретают приборы спутникового позиционирования. Системы GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия) широко используют при воздушной и водной навигации, в автомобильном и железнодорожном транспорте, при землеустроительных и земельно-кадастровых действиях. Наиболее привлекательными и производительными становятся решения геодезических задач с помощью GPS Ashteeh. Растущие объемы инвентаризационных задач в стране оказывают стимулирующее воздействие на применение современных технологий спутникового позиционирования в геодезии.

В последние годы вслед за традиционными информационными системами «укрупняются» ГИС - развивается производство программных продуктов, рассчитанных на корпоративных пользователей. Необходимость обрабатывать гигантские объемы данных и обеспечивать многопользовательские режимы работы способствует развитию технологий «клиент-сервер», концентрируя внимание на применении стандартных SQL-серверов. Для производителей ГИС это направление не является новым: производители систем управления рациональными базами данных встраивают в свои продукты расширения для работы с пространственными данными, а производители программного обеспечения ГИС создают подобные расширения для различных СУБД, как правило, с помощью первых. В то же время производители программного обеспечения ГИС стремятся сделать сервер пространственных данных универсальным по отношению к SQL-серверу, который выступает как хранилище данных. Таким образом расширяется возможность обработки пространственных данных для всех популярных СУБД - серверов, таких, как Oracle, DB2, Informix, MS SQL Server.

Большое внимание уделяют развитию Интранет / Интернет - технологиям. Отчасти это связано с появлением спроса на ГИС корпоративных пользователей, удовлетворить потребности которых призвано применение этих технологий.

В последнее время рынок информационных технологий развивается в направлении разработки решений для использования в Интернете и их применения в корпоративных аппаратно-программных сетях. Разработчики и пользователи ГИС предпочитают программу Wintel персональным компьютерам на основе микропроцессоров (или их клонов) фирмы Intel и операционной системы Windows. Кроме того, если раньше программные продукты ГИС разрабатывались на основе рабочая станция + UNIX, а затем импортировались (переносились) на Wintel, то новые проекты крупных фирм (ESRI, Intergraph) все в большей степени тяготеют к разработке непосредственно на Wintel.

На рынке информационных технологий представлено несколько видов систем, работающих с пространственно распределенной информацией:

- автоматизированного проектирования (CAD);

- автоматизированного картографирования (AM): управления сетями (FM);

- системы пространственного анализа ГИС (GIS).

CAD-системы - это системы для автоматизированного проектирования с использованием средств машинной графики, являющиеся хорошо развитой областью применения программного обеспечения, на которой специализируются известные фирмы Autodesk Limited, Seli и др. Такие системы работают только с техническими чертежами. В процессе традиционного проектирования информация, как правило, передается с помощью чертежей, графиков и диаграмм. По оценкам специалистов, черчение составляет около 70% обшей трудоемкости проектной деятельности, поэтому понятно стремление использовать компьютеры для снижения затрат на процесс конструирования. Значительное число CAD для ПК позволяет применять их в различных областях промышленности. Например, для ПК разработаны такие системы, как DataCAD, AutoCAD, CAD-KEY-3, DesignCAD 3D, Anvil 1000, MaxiCAD, Mega Model, MicroStation PC, CAD-One, Model Mate Plus, VersaCAD DESIGN и др.

В последних версиях CAD-систем (также как и в ГИС) появились базы данных, что связано с растущей популярностью ГИС и потерей производителями CAD-продуктов части пользователей.

АМ-системы - программные продукты, специально предназначенные для профессионального производства карт. Эти системы базируются в основном па рабочих станциях, хотя встречаются и настольные системы для ПК, с помощью которых можно создавать карты простого содержания. Профессиональные AM-системы позволяют получить продукт, качество которого не уступает типографскому, однако они не нацелены на управление данными в течение длительного периода времени, практически лишены средств анализа. FM-системы управления сетями, например водопроводными, трубопроводными, энергетическими и телефонными - это системы управления пространственно распределенными объектами, с каждым из которых связана существенная содержательная информация, что объединяет ГИС и эти системы. Для решения большинства задач сетевого управления не важна метрическая точность действительного положения объектов в пространстве, что сближает FM-системы с CAD-системами.

Системы мелкомасштабного пространственного анализа связаны прежде всего с задачами природопользования, а также территориального планирования и управления. Поэтому одним из первых разработчиков ГИС был Институт исследований систем окружающей среды (ESRI) из США. В России такие системы впервые появились в организациях геологического и географического профиля (фирма «Ланэко», ЦГИИГРАН, географический факультет МГУ). Именно с системами пространственного анализа связаны два подхода к построению ГИС: растровый и векторный.

Геоинформационные системы можно классифицировать:

- по назначению (в зависимости от целевого использования и решаемых задач);

- тематической ориентации (в зависимости от области применения);

- территориальному охвату (в зависимости от масштабного ряда цифровых картографических данных, составляющих базу данных ГИС);

- функциональным возможностям (в зависимости от наличия технических средств защиты визуализации данных);

- архитектурным типам построения (в зависимости от возможности расширения и изменения);

- способу организации географических данных (в зависимости от форматов ввода, хранения, обработки и предоставления картографической информации) (рисунок 3).

По функциональным возможностям можно выделить мощные универсальные, настольные, персональные ГИС.

Мощные универсальные ГИС - это ГИС, ориентированные на рабочие станции или мощные ПК и сетевую эксплуатацию системы, обрабатывающие большие объемы информации, имеющие разнообразные средства ввода (от дигитайзеров и сканеров до станций обработки космических снимков) и вывода, развитые средства документирования, которые позволяют создавать карты, не уступающие создаваемым с использованием традиционных технологий.

Рисунок 3. - Классификация геоинформационных систем:

Яркими представителями этого класса являются универсальные ГИС фирм INTERGRAPH, CDS, ESRI, которые с одинаковым успехом применяют в различных отраслях. Настольные геоинформационные системы обладают несколько меньшими возможностями, чем универсальные, и предназначены для решения в первую очередь научных задач, но могут быть использованы и для решения задач управления. В этих системах не ставится столь жестких требований к качеству и разнообразию средств визуализации, объемам обрабатываемой информации, защите информации и ее сохранности.

Эти системы доступны большинству коллективов и могут работать в любом малом офисе. Типичные представители таких систем - MapInfo, Atlas GIS и др.

В этом классе систем можно выделить сокращенные версии крупных ГИС (INTERGRAPH, ARC/INFO) для систем UNIX и Windows NT, предназначенные для работы на ПК в операционных системах DOS и Windows. Поскольку первоначально эти системы создавали для станций, при переносе на менее мощный компьютер не учитывали ограничения на размер памяти и быстродействие, характерные для ПК.

Поэтому такие программные продукты обладают меньшими возможностями по сравнению с версиями этой же системы для рабочих станций и значительно уступают по быстродействию ГИС, созданным специально для ПК.

Однако у них есть существенный плюс - совместимость с аналогичными версиями для рабочих станций и всесторонняя поддержка фирмами-производителями.

По формам представления географических данных существуют следующие виды ГИС: векторные, растровые, векторно-растровые, трехмерные. Растровая форма - это представление графической информации (карты, рисунки, фотографии) в виде матрицы чисел, каждый элемент которой является кодом, характеризующим яркость соответствующего элемента дискретизации изображения карты. Векторная форма - это такая форма представления, в которой информация о месторасположении объектов, их очертаниях дается в виде структурированного набора координат точек объекта.



2.3.2 Виды систем геоинформационных технологий

2.3.2.1 ArcGIS Desktop

ArcGIS - семейство программных продуктов нового поколения. Разработано компанией ESRI. ArcGIS построена на основе стандартов компьютерной отрасли, включая объектную архитектуру COM, .NET, Java, XML, SOAP, что обеспечивает поддержку общепринятых стандартов, гибкость предлагаемых решений, широкие возможности взаимодействия. Фундаментальная архитектура ArcGIS обеспечивает ее использование во многих прикладных сферах и на разных уровнях организации работы: на персональных компьютерах, на серверах, через Web, или в «полевых» условиях.

ArcGIS - это система для построения ГИС любого уровня. ArcGIS дает возможность легко создавать данные, карты, глобусы и модели в настольных программных продуктах, затем публиковать их и использовать в настольных приложениях, в веб-браузерах и в поле, через мобильные устройства. Для разработчиков ArcGIS дает все необходимые инструменты для создания собственных приложений.

Во всем мире инструменты ArcGIS используются для улучшения рабочих процессов организации и решения разнообразных задач:

- управление активами и данными, включая интеграцию различных систем, управление территориями и услугами, управление филиалами и клиентской базой;

- планирование и анализ, например, прогнозирование и оценка рисков;

- бизнес-приложения для создания колл-центров / диспетчерских;

- мониторинга и слежения;

- сбора данных в поле;

- обходов, обслуживания и эксплуатации оборудования;

- маршрутизации;

- ситуационные центры для поддержи принятия решений и предоставления доступа к информации заказчиков и общественности.

ArcGIS Desktop это три взаимосвязанные базовые приложения: ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox.

ArcMap основное приложение ArcGIS Desktop. Оно используется для всех картографических задач, включая создание карт, анализ карт и редактирование данных. В этом приложении вы работаете с картами. У карты есть компоновка, содержащая собственно вид географических данных набор слоев карты, легенду, масштабные линейки, стрелки севера и другие элементы.

Приложение ArcCatalog поможет структурировать и управлять всеми данными вашей ГИС. Оно предоставляет инструменты для поиска и просмотра географических данных, создания и просмотра метаданных, быстрого просмотра любого набора данных, а также инструменты для структурирования географических данных.

ArcToolbox - это простое приложение, содержащее множество инструментов обработки геоданных (конвертация, проецирование, обработка данных, оверлейный анализ, организация много листовых карт). Есть две версии ArcToolbox: полная версия входит в ArcInfo (более 150 инструментов), облегченная - в ArcView и ArcEditor (20 наиболее часто используемых инструментов конвертации и управления данными).

2.3.2.2 WinGIS 2010

Разработчик - Progis (Австрия). В настоящее время простая и одновременно мощная, инструментальная система для картографирования, анализа пространственных данных, создания производственных ГИС-проектов.

Программа имеет в своем наборе широкие функциональные возможности для создания карт, для интеграции и обмена данными, для редактирования карт, для формирования запросов, а также инструментарий для высококачественного представления результатов. Продукты PROGIS - WinGIS, WinMAP имеют одно графическое ядро, которое включает широкий набор функций и команд для удобной работы картографов и специалистов в области ГИС, а также простой интерфейс организации связи графических объектов с информацией внешних баз данных. Программа поддерживает большинство существующих форматов баз данных, включая Microsoft Access, dBASE, FoxPro, Excel, Paradox и другие.

WinGIS имеет все необходимые атрибуты, обеспечивающие удобство работы пользователя:

- полностью локализован, включая справочную систему (HELP) и руководство пользователя;

- привычный офисный интерфейс, легко подстраиваемый под определенный тип решаемых задач;

- посредством входящей в поставку библиотеки AxWinGIS, пользователь может на любых языках программирования (Visual Basic , Visual C, Delphi и т. д.) создавать собственные приложения, дополнять и изменять стандартные команды;

- отображает в специальном окне структуру проекта, позволяющую в любой момент получить информацию обо всех составляющих создаваемого проекта;

- работа в многозадачной среде MDI, позволяющей работать с несколькими проектами одновременно и быстро переключатся между ними.

2.3.2.3 STAR GIS

STAR GIS/Viewer - идеальная программная платформа для создания приложений, предназначенных для пользователей, выполняющих запросы и обновление пространственных данных, создание отчетов, проведение тематических исследований и т. д.

В полном соответствии со стандартами Microsoft, STAR GIS предлагает прямую интеграцию в другие приложения. Компонент STAR GIS ActiveX - доступное решение с самыми богатыми функциональными ГИС возможностями, легко интегрируемое во многие программные среды.

Программная платформа STAR GIS - объединение возможностей ГИС с дружественным пользовательским интерфейсом настольных платформ.

2.3.2.4 ERDAS ER Mapper

ERDAS ER Mapper - это мощное, простое в использовании программное обеспечение, направленное на полноценную обработку пространственных данных. ER Mapper Professional предоставляет полный набор функций, алгоритмов и операций для обработки пространственных данных. Обработанные данные легко могут передаваться в GIS приложения от различных производителей. Одно из основных достоинств данной линейки продуктов - это неограниченная компрессия данных в форматах ECW и JPEG2000. Это новое поколение данных, обладающих всеми пространственными свойствами, и в то же время объем данных может составлять 5-25% от исходного размера. При этом практически отсутствует понятие потери качества изображений при компрессии данных.

2.3.2.5 Atlas GIS

Atlas GIS - это полнофункциональная оболочка географических информационных систем среднего класса, имеющая следующие возможности:

- все обычные средства ввода, редактирования и печати/рисования карт, осуществляемых через графический интерфейс Windows;

- развитые презентационные средства: полное управление цветами и штриховками;

- создание и редактирование символов, многочисленные вставки;

- тематическое картографирование, деловая графика - круговые и линейные диаграммы, графики и т. д.;

- возможность создания приложений с помощью Atlas Ware GIS/C/VB (ГИС-расширений языков Си и MS Visual Basic™ соответственно);

- работа с растровыми проектами (растровые «подложки»);

- пространственный поиск/анализ - возможность комбинировать географические объекты, агрегировать данные по географическому признаку, создавать буферные зоны;

...