Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования «Чувашская ЧГСХА»

Факультет биотехнологий и агрономии

Кафедра: Землеустройства и кадастров

Контрольная работа

по дисциплине:

«Географические и информационные системы»

Выполнил студент III курса

Факультета заочного обучения

«Землеустройство и кадастры» (сокр.)

Кудрявцев Владислав Владимирович

Шифр 12247

Чебоксары, 2015 г.



Содержание

• 1. Пропринтарные геоинформационные системы
• 2. Геоинформационные системы с открытым кодом программирования
• 3. Геоинформационное обеспечение принятия управленческих решений
• 4. Применение интегральных показателей для оценки влияния антропогенных факторов на территорию
• 5. Применение математико-картографического моделирования при решении землеустроительных задач
• Список литературы


1. Пропринтарные геоинформационные системы

Географическая информационная система или геоинформационная система (ГИС) - это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, анализ и отображение пространственных данных и связанных с ними непространственных, а также получение на их основе информации и знаний о географическом пространстве.

Считается, что географические или пространственные данные составляют более половины объема всей циркулирующей информации, используемой организациями, занимающимися разными видами деятельности, в которых необходим учет пространственного размещения объектов. ГИС ориентирована на обеспечение возможности принятия оптимальных управленческих решений на основе анализа пространственных данных.

Ключевыми словами в определении ГИС являются - анализ пространственных данных или пространственный анализ. ГИС может ответить на следующие вопросы:

Что находится в заданной области?

Где находится область, удовлетворяющая заданному набору условий?

1. Современные ГИС расширили использование карт за счет хранения графических данных в виде отдельных тематических слоев, а качественных и количественных характеристик составляющих их объектов в виде баз данных. Такая организация данных при наличии гибких механизмов управления ими, обеспечивает принципиально новые аналитические возможности.

2. Конкретизируя термины «данные», «информация», «знания», применительно к оперированию ими в информационной системе, можно отметить, что, имея много общего, эти понятия различаются по своей сути.

Под данными понимается совокупность фактов, известных об объектах, либо результаты измерения этих объектов. Данные, используемые в ГИС, отличаются высокой степенью формализации. Данные ? это как бы 4ый строительный элемент в процессе создания информации, поскольку она получается в процессе обработки данных.

Применительно к ГИС под информацией понимается совокупность сведений, определяющих меру наших знаний об объекте.

В таком контексте знания можно рассматривать как результат интерпретации информации. Наиболее общее определение: знание - результат познания действительности, получивший подтверждение в практике. Научное знание отличается своей систематичностью, обоснованностью и высокой степенью структуризации.

Информационные системы можно рассматривать как эффективный инструмент получения знаний. Различия между терминами «данные», «информация» и «знания» прослеживаются в истории развития технических систем: так вначале появились банки данных, позднее информационные системы, затем появились системы, основанные на знаниях ? интеллектуальные системы (экспертные системы).

В настоящее время на рынке программных продуктов представлено несколько видов систем, работающих с пространственно распределенной информацией, к ним в частности, относятся системы автоматизированного проектирования, автоматизированного картографирования и ГИС. ГИС по сравнению с другими автоматизированными системами обладают раз- витыми средствами анализа пространственных данных.

3. Большинство современных ГИС осуществляют комплексную обработку информации. Обобщенные функции ГИС-систем:

1) ввод и редактирование данных;

2) поддержка моделей пространственных данных;

3) хранение информации;

4) преобразование систем координат и трансформация картографических проекций;

5) растрово-векторные операции;

6) измерительные операции;

7) полигональные операции;

8) операции пространственного анализа;

9) различные виды пространственного моделирования;

10) цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей;

11) вывод результатов в разных формах.

Сущность перечисленных функций будет рассмотрена в дальнейшем.

4. ГИС системы разрабатываются с целью решения научных и прикладных задач по мониторингу экологических ситуаций, рациональному использованию природных ресурсов, а также для инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций др.

Множество задач, возникающих в жизни, привело к созданию различных ГИС, которые могут классифицироваться по следующим признакам:

По функциональным возможностям:

- полнофункциональные ГИС общего назначения;

- специализированные ГИС ориентированы на решение конкретной задачи в какой либо предметной области;

- информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования.

Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:

- закрытые системы - не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки.

- открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).

По пространственному (территориальному) охвату:

- глобальные (планетарные);

- общенациональные;

- региональные;

- локальные (в том числе муниципальные).

По проблемно-тематической ориентации:

- общегеографические;

- экологические и природопользовательские;

- отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т.д.).

По способу организации географических данных:

- векторные;

- растровые;

- векторно-растровые ГИС.

5. В качестве источников данных для формирования ГИС служат:

- картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и др.). Сведения, получаемые с карт, имеют территориальную привязку, поэтому их удобно использовать в качестве базового слоя ГИС. Если нет цифровых карт на исследуемую территорию, тогда графические оригиналы карт преобразуются в цифровой вид;

- данные дистанционного зондирования (ДДЗ) все шире используются для формирования баз данных ГИС. К ДДЗ, прежде всего, относят материалы, получаемые с космических носителей. Для дистанционного зондирования применяют разнообразные технологии получения изображений и передачи их на Землю, носители съемочной аппаратуры (космические аппараты и спутники) размещают на разных орбитах, оснащают разной аппаратурой. Благодаря этому получают снимки, отличающиеся разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в разных диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон). Все это обуславливает широкий спектр экологических задач, решаемых с применением ДДЗ.

К методам дистанционного зондирования относятся и аэро- и наземные съемки, и другие неконтактные методы, например гидроакустические съемки рельефа морского дна. Материалы таких съемок обеспечивают получение как количественной, так и качественной информации о различных объектах природной среды.

- результаты полевых обследований территорий, включают геодезические измерения природных объектов, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками, а также результаты обследования территорий с применением геоботанических и других методов, например, исследования по перемещению животных, анализ почв и др.;

- статистические данные содержат данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и т. д.);

- литературные данные (справочные издания, книги, монографии и статьи, содержащие разнообразные сведения по отдельным типам географических объектов). В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.

географический информационный кадастр земельный



2. Геоинформационные системы с открытым кодом программирования

В России используются ГИС, как профессионального уровня, так и специализированные. Программные продукты формируются на основе модульного принципа. Обычно выделяют базовый модуль и модули расширения (или приложения). В базовом модуле содержатся функции, реализующие основные операции ГИС, в том числе программная поддержка устройств ввода - вывода, экспорт и импорт данных и т.д. Следует отметить, что программные продукты разных фирм имеют много общего, так как производители вынуждены заимствовать друг у друга те или иные технологические разработки. В настоящее время на рынке представлено около 20 хорошо известных ГИС-пакетов, которые можно отнести к полнофункциональным.

Характеризуя свойства полнофункциональных ГИС можно отметить их общие черты. Все системы работают на платформе Windows. Только некоторые из них имеют версии, работающие под управлением других операционных систем («Горизонт» - MS DOS, Unix, Linux, MC BC, Free BSD, Solaris, ИНТРОС; ПАРК - MS DOS; Arc GIS Arc Info-Solaris, Digital Unix, AIX и др.; ArcView GIS - Unix).

Все системы поддерживают обмен пространственной информацией (экспорт и импорт) со многими ГИС и САПР через основные обменные форматы.

Еще более однородными являются возможности по работе с атрибутивной информацией. Большинство систем обеспечивают работу со всеми основными СУБД через драйверы ODBC, BDE. Первой в ряду поддерживаемых или используемых СУБД стоит Oracle.

В преобладающем большинстве случаев современные полнофункциональные ГИС позволяют расширять свои возможности. Основным способом расширения возможностей является программирование на языках высокого уровня (MS Visual Basic, MS Visual C + +, Borland Delphy, Borland C + + Builder) с подключением DLL и OCX-библиотек (ActiveX). Естественно имеются и исключения. Такие системы как MapInfo Professional используют Map Basic, а системы AricView GIS - Avenue.

Наиболее распространенными зарубежными системами по разным причинам являются ArcView GIS, MapInfo Professioal, MicroStation/J. Ана- логичный перечень отечественных систем возглавляют ГеоГраф, Панора- ма (Карта 2000), ПАРК, GeoLink.

Коротко охарактеризуем наиболее распространенные программные продукты, отмечая особенности и области применения.

ArcGIS ArcInfo (разработчик фирма ESRI, США). Полнофункциональная ГИС, состоящая из двух независимо устанавливаемых программных пакетов - ArcInfo Workstation и ArcInfo Desktop. Первый состоит из трех базовых модулей: ArcMap - отображение, редактирование и анализ данных, ArcCatalog - доступ к данным и управление ими, ArcToolbox - инструмент расширенного пространственного анализа, управление проек- циями и конвертацией данных. Дополнительные модули обеспечивают решение следующих задач:

- Arc COGO - набор средств и функций для работы с геодезическими данными;

- Arc GRID - имеет мощный набор средств анализа и управления не- прерывно распределенными числовыми и качественными признаками, представляемыми в виде регулярных моделей, а также моделирования сложных процессов;

- ARC TIN - предназначен для моделирования топографических по- верхностей;

- Arc NETWORK - для моделирования и анализа топологически свя- занных объектов в виде пространственных сетей, оценки и управление ресурсами, распределенными по сетям, и процессами в таких сетях.

ArcInfo обеспечивает создание геоинформационных систем, создание и ведение земельных, лесных, геологических и других кадастров, проек- тирование транспортных сетей, оценку природных ресурсов.

ArcGIS ArcView (разработчик фирма ESRI, США). Настольная ГИС, которая предоставляет пользователю средства выбора и просмотра разно- образных геоданных, их редактирования, анализа и вывода (бизнес, наука, образование, управление, социология, демография, экология, транспорт, городское хозяйство).

Все продукты ArcGis могут использовать дополнительные модули для решения специализированных задач пространственного анализа:

- ArcGIS Spatial Analyst - программный модуль для работы с растровыми поверхностями. Позволяет анализировать характеристики поверхности, а также интерполировать пространственно распределенные данные для визуализации и анализа процессов;

- ArcGis 3D Analyst - программа для создания, визуализации и анализа трехмерных объектов и поверхностей;

- ArcGIS Geostatistical Analyst - новый модуль для интерполяции поверхностей на основе статистического анализа пространственно распределенных данных.

ArcView поддерживает реляционные СУБД, имеет развитую деловую графику (форма просмотра, табличная форма, форма диаграмм, создание макета), предусматривает создание профессионально оформленной картографической информации и разработку собственных приложений.

MapInfo Professional (разработка фирмы MapInfo Corp.США), одна из самых распространенных настольных ГИС в России. MapInfo специально спроектирован для обработки и анализа информации, имеющей адресную или пространственную привязку.

В MapInfo реализованы:

- поиск географических объектов;

- работа с базами данных;

- геометрические функции: расчеты площадей, длин, периметров, объемов, заключенных между поверхностями;

- построение буферных зон вокруг любого объекта или группы объектов;

- расширенный язык запросов SQL, запросы основываются на выражениях, осуществляют объединение, отображают доступные поля, позволяют делать подзапросы, объединения из нескольких таблиц и географические объединения;

- компьютерный дизайн и подготовку к изданию картографических документов.

ГеоГраф (разработка Центра информационных исследований Института географии РАН, Россия). Дает возможность создавать электронные тематические атласы и композиции карт на основе слоев цифровых карт и связанных с ними таблиц атрибутивных данных.

Основные возможности ГеоГраф следующие:

- создание пространственных объектов в виде косметических слоев с привязкой к ним таблиц атрибутивных данных;

- подсистема управления атрибутивными данными, включая подсоединение таблиц, редактирование, выборку, сортировку, запросы по образцу и т.д.;

- электронное тематическое картографирование и др.

Панорама (Россия) Построение и обработка цифровых и электронных карт, ведение картографической и атрибутивной баз данных.

Отдельно следует выделить профессиональные многофункциональные инструментальные ГИС, обеспечивающие возможность непосредственной 35 обработки данных ДЗ. К ним относятся ERDAS IMAGINE, ERMapper и др.

ER Mapper (разработка ER Mapper) Обработка больших объ?мов фотограмметрической информации, тематическое картографирование (геофизика, природные ресурсы, лесное хозяйство). Точность, печать карт, визуализация тр?хмерного изображения, библиотека алгоритмов.

ERDAS IMAGINE (разработка Leica) - программный пакет, разработанный специально для обработки и анализа данных дистанционного зондирования, предоставляет полный набор инструментов для анализа данных из любого источника и представление результатов в различных фор- мах - от печатных карт до трехмерных моделей.

ERDAS IMAGINE построен по модульному принципу в виде базовых комплектов - IMAGINE Essential, IMAGINE Advantage и IMAGINE Professional.

В ERDAS IMAGINE реализованы:

- широкие возможности по визуализации и импорту данных (поддерживает более 100 форматов);

- геометрическая коррекция;

- улучшающие преобразования и ГИС-анализ;

- дешифрирование снимков;

- инструменты обработки изображений и построение алгоритмов пространственных вычислений;

- создание карт.

3. Геоинформационное обеспечение принятия управленческих решений

Земля - неоценимое богатство общества. Она является основным природным ресурсом, материальным условием жизни и деятельности людей, базой для размещения и развития всех отраслей народного хозяйства, главным средством производства в сельском хозяйстве и основным источником получения продовольствия. Поэтому организация рационального использования и охраны земель - важнейшее условие существования и роста благосостояния народа.

Перед обществом стоит сложная задача: так организовать использование земель, чтобы, с одной стороны, прекратить процессы деградации почв, осуществить их восстановление и улучшение, а с другой - добиться повышения эффективности производства за счет организации рационального землевладения и землепользования. Она может быть решена только в ходе землеустройства, главной целью которого является организация рационального использования и охраны земель, создание благоприятной экологической среды, улучшение природных ландшафтов и реализация земельного законодательства.

Землеустройство - это социально-экономический процесс и система мероприятий по организации использования и охраны земли совместно с другими средствами производства, связанными с ней; по регулированию землевладений и землепользований в соответствии с земельным законодательством и решениями органов исполнительной власти; по устройству территории сельскохозяйственных предприятий; созданию благоприятной экологической среды и улучшению природных ландшафтов.

Изменение форм собственности на землю, переход к экономике рыночного типа, а также связанные с этим процессы разгосударствления и приватизации обусловили проведение земельной реформы в России. Главной целью которой явилось перераспределение земли с целью создания многообразных форм собственности и хозяйствования, а также многоукладной экономики.

Основные сведения о состоянии земельных ресурсов на территории государства находятся в государственном земельном кадастре, и одной из задач землеустройства является обновление обязательных сведений.

В настоящее время для повышения эффективности уровня производства, применяют автоматизированную обработку данных. На самом деле практика показала преимущество подобного подхода, в настоящее время ручная обработка данных встречается крайне редко.

Эффективность автоматизации - заключается в увеличении производительности работ по обработке вычислений за счет увеличении скорости их выполнения и во много раз сократить вероятность появления любых ошибок. Так же при автоматизации повышается производительность труда и приводит к уменьшению расходов администрации за счёт более быстрого выполнения сотрудниками своих задач, исключения дублирования информации. Кроме основного эффекта при внедрении автоматизации имеется косвенный эффект - повышение качества работ, квалификация сотрудников, культуры производства, сокращение расходов на судопроизводство за счет принятия решений на базе достоверных и объективных правовых данных.

Сущность автоматизации обработки землеустроительной информации заключается в активном применении компьютерной технологии работ при обработке материалов землеустройства в цифровом виде.

Автоматизированные системы земельного кадастра устанавливаются в соответствующих земельных комитетах и выполняют следующие функции:

- сбор, накопление и обновление координатной и семантической информации по отдельным субъектам землепользования;

- автоматизированную подготовку документов на право пользования (владения) землей и регистрацию выданных документов;

- ведение электронной земельно-кадастровой книги;

- подготовку данных статистической отчетности.

В состав автоматизированной системы также входят средства оцифровки топографо-геодезических работ и оцифровки картографических материалов, что обеспечивает получение и исправление цифровых описаний земельных участков для их последующей загрузки в базу данных системы.

Автоматизированная система обработки землеустроительной информации включает в себя наличие программного комплекса по обработке материалов полевых измерений, средства автоматизированного ввода данных (из памяти электронных геодезических приборов), средства ввода графической информации (дигитайзер, сканер), программы для обработки графики и автоматизированного черчения, устройства вывода графической и текстовой информации (принтер, плоттер).

ГИС (Географическая информационная система) - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете. Преимущество этой технологии состоит в том, что она позволяет объединять и анализировать большие объемы пространственных и географических данных, которые, по оценкам аналитиков, составляют 80 % всей информации в мире. Именно поэтому ГИС находят широкое применение во всех отраслях бизнеса, управления и промышленности.

На современном этапе земельные отношения в России претерпевают значительные изменения. Земля вновь становится объектом гражданского оборота и налогообложения. Распоряжение землей, т.е. переход прав на целые земельные участки или их отдельные части от одних землевладельцев к другим, начинает осуществляться по воле этих лиц без издания нормативных актов органов власти. Органы местной и государственной власти теряют информацию фискального характера о земле и не могут правильно исчислять и собирать плату за землю. Активизировался оборот очень большого числа мелких земельных участков, переданных в собственность гражданам для ведения садоводства и индивидуального жилищного строительства. Стали возникать межевые споры, которые невозможно разрешить цивилизованным путем из-за отсутствия в земельном кадастре сведений о местоположении на местности границ, разделяющих смежные земельные участки. Все это создало предпосылки для необходимости «зафиксировать» границы участков в земельном кадастре.

У общества в целом и у отдельных его граждан появилась потребность пересмотреть состав необходимых сведений и документов, содержащихся в земельном кадастре, а следовательно, и порядок его ведения, поддержания этих сведений и документов в актуальном состоянии.

Задача построения информационной системы земельного кадастра понимается следующим образом.

Предполагается иерархическое описание объектов с выделением уровней - субъект РФ (область, край, республика), муниципальное образование (город, район), кадастровый квартал, земельный участок. На каждом уровне определено информационное описание - цифровые модели местности (ЦММ) и базы данных (БД). Задачи управления землепользованием разделены на 2 группы:

- учет и регистрация;

- перспективное и оперативное управление.

Задачи учета и регистрации исторически появились в связи с фискальными интересами государства и потребностями рынка в правовой поддержке сделок с недвижимостью. Состав показателей описания земельных участков, необходимый для этого и зафиксированный Законом о земельном кадастре, минимален и непригоден для разумного управления. В настоящее время эти задачи поддерживаются органами ФСЗК, бюро технической инвентаризации (БТИ) и Минюста. Соответственно ведутся Государственный земельный кадастр, Государственный реестр прав и сделок по недвижимости, а также информационные ресурсы технического учета недвижимости БТИ.

Задачи перспективного управления решаются с привлечением органов управления сферы градостроительства и формированием документации градостроительного планирования развития территории на каждом из уровней управления (субъект РФ, муниципальное образование).

Управление землепользованием требует тесного согласованного взаимодействия органов управления земельными ресурсами и градостроительством.

Рассмотрим традиционную структуру данных геоинформационной системы, в составе которой выделим взаимосвязанные картографическую и атрибутивную составляющие. Картографическая составляющая будет представлена слоями электронных карт - аналогов бумажных карт разного масштаба и тематического содержания, между которыми организуются оперативные взаимосвязи. Атрибутивную составляющую представляют алфавитно-цифровые табличные данные, связанные с каждым слоем карты и содержащие характеристики нанесенных на карту объектов. Геоинформационные системы (ГИС) обеспечивает для всего собранного многообразия объектов удобный оперативный справочный режим доступа к данным, а также мощные средства пространственного анализа с использованием пространственных отношений между объектами.

В целом структура ГИС для ведения земельного кадастра территории может быть представлена совокупностью следующих блоков:

- цифровая топооснова;

- блок ведения земельного кадастра;

- подсистема обеспечения документооборота;

- прогнозно-аналитический блок.

Блок ведения земельного кадастра представляет собой надстройку над ГИС. В карты вводятся дополнительные слои для работы с контурами земельных угодий и участков земель, принадлежащих различным пользователям (или находящихся в аренде). Каждый участок представляется замкнутым полигоном, состоящим из нескольких контуров (для представления «вкраплений»). Вершины полигона задаются точными координатами, причем редактирование координат вершин может осуществляться как путем их «перетаскивания» при помощи мыши, так и вводом с клавиатуры в специальное окно в цифровом виде. Кроме того, на фигуры данного слоя вводится ряд ограничений, например, контуры не должны иметь самопересечений, пересечений с другими контурами, между контурами не должно быть пустого пространства. В качестве таких слоев, целесообразно использовать слои, поддерживающие топологическую структуру (например, покрытия ArcInfo). Это дает возможность автоматически собирать информацию о смежности. земельных участков, перестраивать соседние контуры при изменении контура какого-либо участка

ГИС может вычислять площади контуров «на ходу», т.е. по геометрической фигуре, задающей участок, и, соответственно, пересчитывать ее при изменении координат точек, образующих контур. Кроме перечисленных выше слоев, вводятся слои для учета территориальных зон, зон ограничений и обременений, например: линейный слой - для представления дорог, ручьев, трасс ЛЭП, линий связи, подземных коммуникаций и точечный слой - для внесения точечных объектов - отдельно стоящих деревьев, мочажин, колков, опор ЛЭП и линий связи. Площадь земли, занимаемая перечисленными объектами, попадающими в некоторый контур, может автоматически вычисляться при определении площади этого контура и учитываться в экспликации.

4. Применение интегральных показателей для оценки влияния антропогенных факторов на территорию

Одним из важнейших направлений государственной политики в сфере воспроизводства, использования и охраны природных ресурсов является создание и развитие информационного обеспечения природопользования. Практическая реализация этого направления должна осуществляться путем совершенствования существующих и задействования, по мере готовности, новых информационных систем по отдельным видам природных ресурсов на основе единых стандартов, расширения и реструктуризации сети ранее сформированных информационных центров на базе современных технологий и телекоммуникаций. Главной целью системы информационного обеспечения в сфере природопользования является эффективная поддержка процесса подготовки и принятия управленческих решений. Основными направлениями развития данной системы являются:

- формирование единой информационной политики и единого информационного пространства в области природопользования;

- формирование и ведение информационных баз данных в соответствии с иерархией систем для создания кадастров природных ресурсов;

- организация взаимодействия между информационными системами природно-ресурсного блока уровней, а также с внешними (параллельными) базами данных;

- формирование распределенных баз данных;

- поэтапное создание интегрированной системы баз данных и коммутаций в сфере воспроизводства, использования и охраны природных ресурсов; ? оснащение всей информационной сети природопользования от ее первичного звена до завершающей стадии современными средствами обработки, передачи и представления данных;

- единство и совместимость элементов систем на основе информационного, нормативно-правового, системно-технологического и методологического обеспечения для осуществления мониторинга и оценки природно-ресурсного потенциала отдельных территорий и страны в целом;

- нормативно-правовое обеспечение государственной политики в области информационных ресурсов должно включать пакет федеральных законов, законов субъектов РФ и других нормативно-методических и нормативно- правовых документов как по информационным ресурсам в целом, так и по отдельным видам информационных ресурсов. Особенно актуальными здесь являются юридические нормы, регламентирующие финансово-экономические аспекты формирования, использования и учета информационных ресурсов;

- обеспечение открытости в осуществлении государственной природно-ресурсной деятельности (в рамках существующего законодательства). Обязательным условием реализации политики в области информационных ресурсов должна быть полная инвентаризация государственных информационных массивов и потоков, а также их учет как активов (имущества) или как интеллектуальной собственности. Организационной основой при этом должна служить государственная регистрация информационных ресурсов, которая требует дальнейшего развития. Одним из ведущих направлений общефедеральной политики должна оставаться проблема защиты и сохранения государственных информационных ресурсов в рамках общей политики информационной безопасности. Особое внимание при этом должно уделяться защите объектов информационных ресурсов, отнесенных к категории национального достояния, а также всех видов конфиденциальных информационных ресурсов. Определенного упорядочения и укрепления требует также контроль над использованием информационных ресурсов и их учет в качестве особых высоколиквидных экономических активов. Большое значение должно иметь формирование унифицированных федеральных информационно-аналитических центров, осуществляющих руководство сбором и обработкой данных о природных ресурсах, природопользовании и изменении качества (состояния) окружающей среды. Подлежит реализации задача увязки и более тесного сопряжения информационных систем в области природопользования и социально- экономической активности в целом. Проводимая работа должна предусмотреть интеграцию соответствующих информационных систем России как со странами СНГ, так и с другими государствами и международными организациями.

Основными (общими) и актуальными задачами информационного обеспечения природно-ресурсного блока являются:

- совершенствование научно-методической и технологической базы информационного обеспечения процессов принятия решений;

- развитие нормативной основы природно-ресурсной информатики, экономическое стимулирование внедрения современных информационных технологий;

- совершенствование и укрепление государственных механизмов регулирования деятельности в области информационного обеспечения;

- совершенствование международного обмена экологической информацией; ? предупреждение использования природно-ресурсной информационной основы для противоправных действий и ряд других общих задач;

- внедрение информационных технологий в процесс обучения и переподготовки специалистов природно-ресурсной сферы, а также в экологическое образование и воспитание населения.

В связи с расширением функций МПР России за счет включения в его структуру других управленческих блоков - по лесным ресурсам и охране окружающей среды, использующих в значительной степени общие информационные ресурсы (данные дистанционного зондирования Земли, цифровую картографическую информацию и др.) и аналогичные информационные технологии (ГИС-технологии, WEB-технологии), а так же создание государственного банка цифровой информации по природным ресурсам и природопользованию (ГБЦПИ), являются наиболее актуальными проблемами. Данный банк данных будет являться информационной основой для решения общих задач управления природными ресурсами. При этом основными направлениями работы по информационно-аналитическому обеспечению деятельности Министерства в сфере создания информационных технологий и информационных ресурсов в природопользовании должны быть:

- развитие государственного банка цифровой геологической информации и информации о недропользовании (ГБЦГИ), в части качественного улучшения систем сбора, представления, сертификации, использования информационных ресурсов;

- разработка программы (совместно с отраслевыми организациями МПР России) по созданию государственного банка цифровой информации по природным ресурсам и природопользованию (ГБЦПИ);

- интеграция совместно используемых информационных ресурсов в природопользовании и информационных ресурсов отраслевых (специализированных) банков данных;

- создание информационной системы мониторинга природных ресурсов и окружающей среды, в том числе по трансграничным объектам природопользования;

- развитие ГИС-технологий, включая малые ГИС-системы для полевых работ, ГИС-технологии в Интернет, прикладные информационные технологии по обработке геолого-геофизической информации;

- создание электронных архивов фондовой информации.

В области информационно-издательской деятельности:

- разработка отраслевой программы информационно-издательской деятельности МПР России, направленной, в первую очередь, на обеспечение потребности территориальных органов Министерства.

В сфере массовой информации и общественных связей:

- разработка отраслевой программы информационно-просветительской деятельности, направленной на формирование федерально-региональной инфраструктуры по разъяснению среди населения государственной политики в области природопользования и охраны окружающей среды, предупреждения и снижения социально-экологической напряженности, на обеспечение поддержки государственных гарантий общественности и населения, возможности реализации их прав в сфере природопользования и охраны окружающей среды, на развитие социального партнерства, вовлечение общественности в конструктивный диалог по принимаемым решениям в сфере природопользования и охраны окружающей среды;

- создание механизма доступа населения к информационной сфере изучения, использования, воспроизводства и охраны природных ресурсов и окружающей среды, предусматривающего общественную приемную МПР России, Консультационное бюро информационно-правовой поддержки населения и Центр общественных связей с электронно-справочной службой;

- организация региональной корреспондентской сети Пресс-службы МПР России на базе территориальных органов для создания системы регулярного оперативного получения событийной информации в сфере природопользования и охраны окружающей среды, а также своевременного представления СМИ необходимой информации;

- создание подразделений по массовой информации и общественным связям в составе департаментов природных ресурсов и территориальных органов МПР России.

5. Применение математико-картографического моделирования при решении землеустроительных задач

На среднем уровне экологической информационной системы для географического анализа информации о состоянии окружающей среды используются географические информационные системы (ГИС). Подобные системы, обеспечивая обработку, анализ и визуализацию пространственно - распределенной информации (природно - ресурсной, экологической, правовой и социально-экономической, статистической и др.) о территории, позволяют обеспечить пользование электронными картографическими фондами региона, систематизировать и усовершенствовать учет и оценку природных ресурсов, организацию комплексного экологического мониторинга, выдачу необходимой информации для управления всем природным комплексом, реализуя опыт, накопленный специалистами в этих областях.

Глобальная база данных о ресурсах (Global Resources Information Database GRID)

В связи с ростом количества данных, накопленных в ЮНЕП, и потребностью для их пользователей иметь доступ к упорядоченным и комплексным базам адекватных по качеству данных в рамках ЮНЕП была предпринята деятельность по созданию географической информационной системы (ГИС) на базе современной вычислительной техники.

Для решения экологических проблем получили широкое использование географические информационные системы (ГИС), в развитии которых выявились несколько тенденций. Во-первых, резкий рост ГИС на персональных ЭВМ (ожидается до 1 млн. пользователей ГИС к 2000 г.). Во-вторых, переход на крупные и связанные в сети (международные и глобальные) ГИС часто с теледоступом. В-третьих, переход на создание глобальных бaз данных типа Глобальной базы данных о ресурсах (ГРИД). Моделирование с использованием ГИС помогает решать экологическими проблемы. Некоторые модели стали включать экономический анализ, динамические модели экосистем увязываются с ГИС. Ожидается, что такие комплексные модели будут иметь будущее для решения экологических проблем, что возможно позволит лучше оценить воздействие человека на природные системы. Причем происходит переход на включение ГИС в Системы поддержки принятия решений совместно с использованием экспертных систем. В долгосрочном плане ГИС намечается связывать с системой глобального местоположения для привязки к географическим координатам и выходом на спутниковые системы сбора данных. Кроме того, ГИС можно будет также использовать в микромасштабах (Например, для учета поселений термитов). Так как многие крупные экологические проблемы связаны с множеством изменений в «микроэкосистемах», учет последних в ГИС может помочь лучше понять фундаментальные биологические процессы и понимать такие проблемы, как рост концентрации углекислого газа в атмосфере, последствия кислотных осадков и т. п.

ГРИД, разработка которой началась в 1985 г., является ведущей программой по управлению данными в ГСМОС. Она предназначена для облегчения получения, особенно развивающимся странам, основных данных об окружающей среде - о почвах, лесах, гидрологических процессами, растительности, землепользования, климате и загрязнении для их использования в принятии решений.

ГРИД представляет собой компьютерную систему, которая организует, анализирует и хранит данные об ОС, собранные из различных источников, и превращает их в информацию, которую можно использовать для принятия решений в области природопользования. Программное обеспечение ГРИД использует географическое местоположение в качестве центрального связующего звена, интегрируя данные из различных источников для представления информации в виде карт и изображений на экране ЭВМ. ГРИД позволяет не только описать концентрации и распределение ресурсов, но и сделать анализ взаимодействия большого числа экологических переменных. Среди них политические и природные границы, высота над уровнем моря, почвы, растительность, осадки, погодные аномалии, концентрация озона, плотность населения, находящиеся под угрозой виды животных и растений, заповедные территории и т. п.

Основные функции ГРИД состоят в сборе, состыковке, анализе данных и их представлении в виде, удобном для принимающих решения. Методика сбора данных даже при использовании современных спутниковых средств включает традиционные способы в качестве дополнительных. Так, мониторинг ресурсов осуществляется с использованием спутников, самолетов и наземных средств. Большое значение имеет разрешающая способность той или иной методологии оценки данных. Трехъярусный подход к сбору данных является не только взаимодополняющим, но служит видом контроля качества информации на одном уровне с данными других уровней. Так как изменение отражающей способности участков суши с различным наклоном и высотой приводит к различным спектральным изображениям, смешанные экосистемы залесенных лугов и возвышенностей требует дополнительных данных наземных наблюдений для расшифровки спутниковых изображений. Кроме того, состояние некоторых экосистем может быть выявлено только при наличии мелких данных об их составных частях. Такие детали, как свойства почвы, перечни видов флоры и фауны, скорость прироста растительного покрова и микроклимат выявляются наземными средствами.

Базы данных ГРИД также включают данные по антропогенной деятельности, такие как размещение торговых центров, распределение линий связи и число автомобилей на душу населения. Эта социо-экономическая информация и статистические данные материального мира наряду с информацией о природных объектах предназначены для выявления негативного воздействия человека на окружающую среду. Кроме того, в базы данных ГРИД вводится имеющаяся информация из других источников для проведения сравнительных исследований.

Для сбора данных космическими средствами используются американские спутники системы Landsat, оборудованные многоспектральными сканирующими устройствами и тематическим картографом с разрешающей способностью 80x60 м и 30x30 м соответственно. Использование французского спутника позволит довести разрешающую способность до 10 м. Кроме того, сбор данных проводится с использованием самолетов и наземных средств.

Собранные таким образом данные находятся в базах данных в различных странах. ГРИД подключается, прежде всего, ко всем источникам экологической информации, которые входят в ГСМОС. Одна из задач ГРИД состоит в том, чтобы обнаружить имеющиеся пробелы в существующих базах данных. Для всех видов экологических оценок нужны базовые данные. Прежде всего, это базовая карта мира в качестве географической привязки всех экологических процессов. На картах наносится информация по таким компонентам, как почвы, растительность, виды растений и животных. Основным методом для интегрирования данных в системе используется метод наложения карт. Например, на базовую физическую карту накладываются карты почв, водных ресурсов, растительного покрова, популяций животных, человеческих поселений.

Важное место в ГРИД занимает анализ и обработка данных. Как и большинство географических информационных систем с использованием ЭВМ, ГРИД содержит их основные черты: сбор данных, их хранение и выборка, анализ, вывод данных и их наглядное представление.

Сбор данных включает их введение в ЭВМ и упорядоченное помещение в ее память. Данные в ГРИД являются географически привязанными. Поэтому программное обеспечение обеспечивает такую увязку каждого элемента данных с его положением (координатами) на поверхности Земли. Данные хранятся как географически (координатно) привязанные точки. Однако эти точки с помощью программного обеспечения организованы в виде просто точек или линий и площадей. Например, осадки и дома представляются в виде точек. Линейные данные, такие как дороги и реки, хранятся и представляются в виде последовательности точек, а площадные данные имеют точки, определяющие их периметр. Программное обеспечение подготовлено для территорий любой формы - от однородных полей пшеницы Большой американской равнины до сложных норвежских фиордов.

Система хранения данных включает учет их характеристик. Каждая точка (линия, площадь) имеет реальное описание: например, точка через различные уровни ежедневных осадков, река - через рыбные запасы, турбулентность или скорость ее течения. Выборка информации может быть сделана по различным факторам. Например, все озера Гамбии, все пруды и водохранилища; те из них, которые находятся в 10 км от основной дороги, содержат определенный вид рыбы, имеют повышенную кислотность воды и т. п. Данные могут выбираться целиком или частично для получения графиков, таблиц и карт для рассмотрения соответствующей экологической ситуации. Используются два основных метода анализа данных: их графическое наложение и применение статистики. Например, при изучении эрозии почвы ГРИД дает возможность сравнить степень эрозии с качеством почвы, поверхностным стоком вод, температурой, расположением населенных пунктов или распределением домашних животных путем графического наложения этих данных последовательно или всех одновременно. Количество данных может быть велико, но их статистический учет помогает выявить корреляции и возможные причины эрозии.

Потенциальные возможности ГРИД можно проиллюстрировать следующими тремя примерами.

В 1980 г. ЮНЕП совместно с ФАО опубликовал оценку состояния тропических лесов. ГРИД может выполнять на ее основе три функции: инвентаризацию лесов, мониторинг и моделирование. Во-первых, состояние; лесов было проинвентаризовано в 76 странах. Во-вторых, там, где имелись данные, были выявлены и отслежены источники обезлесения для получения темпов потери лесов на национальном и глобальном уровнях. В третьих, эти темпы использовались для грубых прогнозных оценок того, что к концу этого столетия останется 88% лесов. С помощью ГРИД можно выполнять более обоснованные оценки на регулярной основе, используя более точные и обширные данные.

С помощью ГРИД можно получать почвенные карты мира с масштабом 1: 1 млн. Кроме того, используя высокоразрешающий радиометр и данные Лэндсата, можно выявлять появление саранчи, которая начинает свое разрушительное путешествие из относительно небольшой территории, но простирающейся на территории около 16 млн. км² в поясе от Мавритании до северо-западной части Индии. Однако' благоприятные условия для ее возникновения кладка самок саранчи происходит в песчаную, влажную почву, а молодая саранча появляется, когда растительность еще свежая и зеленая создаются примерно на 4% этой территории, и их практически невозможно выявить наземными и авиационными средствами. В то же' время радиометр позволяет выявить места потенциального появления молоди саранчи, обнаруживая территории с цветением растительности, которые затем уточняются наземными 'обследованиями. При этом появляется возможность избавиться от саранчи в начальной стадии и использовать меньшее количество пестицидов, чем в случае последующих площадных обрызгиваний.

Таким образом, в рамках ГРИД при оценке выполняются следующие задачи: предоставление данных (например, о численности слонов на юге Кении), инвентаризация данных (например, совершенствование данных по глобальному состоянию почв), выдача сводных данных (например, периодическая оценка состояния загрязнения окружающей среды), мониторинг изменений в окружающей среде (например, доклады об изменении лесного покрова). При выполнении анализа данных ГРИД: вспомогательная поддержка для исследований (например, анализ причин обезлесения), прогнозирование (например, прогноз нашествия саранчи или изменения климата), совершенствование хозяйствования (например, принятие решения о перемещении скота в подверженных засухе районах), разработка экологической политики (например, проверка эффективности альтернатив экологической политики), предоставление помощи развивающимся странам (например, выявление областей, в которых следует оказать помощь), оценка проектов (например, анализ воздействия на окружающую среду ирригации в аридной местности).

ГРИД представляет собой распределенную систему с центрами, соединенными между собой линиями телесвязи. На начальной стадии созданы центр управления в ЮНЕП (Кения) и центр обработки данных в Женевском университете (Швейцария). Затем был открыт центр ГРИД в Таиланде (г. Бангкок), в августе 1989 г. - в Норвегии (г. Арендал).

В конце 1988 г. компания IBN предоставила бесплатно ЮНЕП для ГРИД оборудование на сумму 65 млн долл. США: ЭВМ тина IBN 4381 Model 24, связанную с устройствами памяти типа 3380, три микрокомпьютера IВМ 6150, две ПЭВМ IBM Per- sonal System/2 Model 80, 12 терминалов и 5 графопостроителей для центра ГРИД в Женеве, в том числе две графические системы IBM 5080 из графического процессора IBN 5085 Model 2А с цветным видеоустройством 5081 и терминалом 3192 [8]. Центр ГРИД в Женеве имеет выход в Европейскую сеть академических исследований (European Academic Research Network - EARN), базу данных Центра космических полетов им. Годдарда (США) и аналогичным центром в г. Фраскати (Италия).

Оборудование для ГРИД в Найроби включает: ЭВМ IBM 9370 Model 90, внешние запоминающие устройства, графопостроители и два ПЭВМ IBM Personal System/2 Model 80. Кроме того, компания IBM поставила 80 ПЭВМ типа Personal System/2 Model 80 в 15 африканских стран и 3 европейских института, сотрудничающих с ЮНЕП по системе ГРИД [9].

ГРИД участвует в совместном проекте с Национальным центром геофизических данных США и Мировым центром данных А (CIII® по проекту, интегрирующему глобальные базы данных на основе географических информационных систем (ГИС). В этом же проекте участвует Кларкский университет (США) со своей ГИС (IDRISI). Начальная стадия этого проекта выполняется совместно с Международной геосферно-биосферной программой (МГБП) и направлена на сбор данных на африканском континенте, включая индекс растительности, высоту над уровнем моря, показатели суши (водоемы, урбанизация и т.п.), классификацию почв, температуру, осадки, классификацию экосистем, землепользования и состояния суши, политические границы, береговые лицин, реки [10].

В настоящее время ГРИД использует программное обеспечение компании IВМ на структурном языке SQL (Structural Query Language) и генератор программ компьютерной графики (Graphics Program Generator - GPG).

После введения системы ГРИД в оперативную стадию ожидается, что поступаемые на ее вход из ГСМОС и других источников. данные будут использоваться в ГСМОС для оценки экологического риска изменений в окружающей среде.

Верхний уровень представляют программные продукты, способные моделировать развитие экологической обстановки, в том числе при возникновении чрезвычайных ситуаций природного характера и авариях, связанных с загрязнением окружающей среды, и различные экспертные системы по комплексным вопросам реализуемых экологических программ. Они должны реализоваться в виде автономных пакетов прикладных программ. Такое разбиение экоинформационной системы обеспечивает достаточно гибкую реализацию «конвейера» для обработки информации, когда результаты обработки информации пакетов низшего уровня служат входными данными для более высокого уровня.

...