Продукты ГИС-технологий для управления земельными ресурсами

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Якутская государственная сельскохозяйственная академия

Факультет инженерный

Кафедра «Технологические системы в АПК»

Курсовая работа

Продукты ГИС-технологий для управления земельными ресурсами

Студент: 4 курса группы Зем-13 А

Саввин Александр Юрьевич

Проверил: доцент Федоров Н.А.

Якутск 2017

Содержание

Введение

Глава 1. ГИС, применяемые в сфере учета, оборота и оценки недвижимости

1.1 Принципы создания и функционирования ГИС

1.2 Структура и классификация

1.3 Способы применения продуктов ГИС-технологий

Глава 2. Специализированные геоинформационные системы, применяемые при кадастровой оценке земель

2.1 Специализированная геоинформационная система ABRIS-Cadastr

2.2 Специализированная геоинформационная система «Земельный кадастр»

2.3 Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре

Глава 3. Анализ информационных систем ГИС-технологий для управления земельными ресурсам

3.1 Информационное обеспечение управления земельными ресурсами

3.2 Управление земельными ресурсами муниципального образования РФ на основе информационных технологий

3.3 Земельно-информационная и кадастровая система, составная часть эффективного управления земельными ресурсами

Заключение

Список использованных источников

Введение

Актуальность темы: Уровень и объемы имеющейся сейчас информации о городской жизни настолько велики, что уже не возможны ее обработка, анализ и понимание без современных аппаратно-программных средств. Поэтому становится крайне необходимой создание автоматизированной системы для городского кадастра на основе современных компьютерных технологий и телекоммуникаций как единого комплекса для получения полной информации об окружающем мире, имеющихся ресурсах, возможностях и тех последствиях, которые оказывает на мир наша деятельность. Поскольку кадастр оперирует с данными и информацией, имеющими пространственную привязку, то взаимосвязь его автоматизации с проблематикой ГИС очевидна. Но здесь следует помнить, что, как и при создании любой автоматизированной системы задача разделяется на разработку отдельных видов обеспечения: организационного, технического, программного, информационного и, в том числе, картографического. При этом обязательным является требование совместимости картографической системы с остальными компонентами.

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

Набор функциональных компонент 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.

Цель исследования: в своей работе я поставил целью рассмотреть и проанализировать принципов ГИС-технологий.

Глава 1. ГИС, применяемые в сфере учета, оборота и оценки недвижимости

1.1 Принципы создания и функционирования ГИС

С каждым годом информационные потребности человека затрагивают все новые сферы его деятельности. Практически во всех современных отраслях знаний накоплен богатый опыт использования информации, получаемой из многочисленных источников.

Со временем значительная часть информации быстро меняется, и поэтому все труднее становится ее использование в традиционном бумажном виде для принятия управленческих решений, в том числе и в области Государственного земельного кадастра и управления земельными ресурсами. Быстроту получения информации и ее актуальность может гарантировать только автоматизированная система. Поэтому возникла необходимость создания автоматизировано системы, имеющей большое количество графических и тематических баз данных и соединенной с модельными расчетными функциями для преобразования данных в пространственную информацию и последующего принятия управленческих решений.

К таким системам можно отнести и многофункциональную информационную систему, предназначенную для сбора, обработки, моделирования пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Таким образом, основная задача ГИС - формирование знаний о земном шаре, его отдельных территориях, а также обеспечение пространственными данными различных пользователей. Поэтому предметом ГИС является исследование закономерностей информационного обеспечения пользователей, включая принципы построения системы сбора, накопления, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования, доведения до пользователей, формирования технических программных средств, разработки технологии изготовления электронных и цифровых карт, формирования соответствующих организационных структур.

ГИС используют практически во всех отраслях и областях знаний: в навигации, на транспорте и в строительстве, в геологии, географии, военном деле, топографии, экономике, экологии, тематической картографии и др. Возможность проанализировать географическое расположение большого числа объектов недвижимого имущества, их количественных и качественных характеристик на основе картографического материала позволяет управляющим структурам принимать обоснованные решения по управлению территорией. В картографических данных также нуждаются специалисты, оценивающие и прогнозирующие состояние любой области человеческой деятельности, например, рынков сбыта продукции, загрязнений территории и т.п.

ГИС - цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.

Функции ГИС заключаются в сборе, системной обработке, моделировании и анализе пространственных данных, их отображения и использовании при подготовке и решении управленческих решений.

ГИС используют для решения разнообразных задач, основные из которых можно сгруппировать следующим образом:

поиск и рациональное использование природных ресурсов;

территориальное и отраслевое планирование и управление размещением промышленности, транспорта, сельского хозяйства, энергетики, финансов;

обеспечение комплексных и отраслевых кадастров;

мониторинг экологических ситуаций и опасных природных явлений, оценка техногенных воздействий на среду и их последствий, обеспечение экологической безопасности страны и регионов, экологическая экспертиза;

контроль условий жизни населения, здравоохранение и образование, социальное обслуживание, обеспеченность работой и др.;

обеспечение деятельности органов законодательной и исполнительной власти, политических партий и движений, средств массовой информации;

обеспечение деятельности правоохранительных органов и силовых структур;

научные исследования и образование;

картографирование (комплексное и отраслевое): создание тематических карт и атласов, обновление карт, оперативное картографирование.

ГИС должна иметь разветвленную структуру, аппаратные средства и программное обеспечение, позволяющее обрабатывать и передавать большие объемы информации.

Для такой системы характерны непрерывное усложнение, развитие технологических процессов, увеличение числа источников информации.

В литературных источниках встречаются различные модели, определяющие составные части ГИС. С точки зрения информатики любую информационную систему можно представить, как четырехкомпонентную модель, которая включает:

аппаратное обеспечение (весь комплекс технических средств - процессоры, периферия и др.);

программное обеспечение (методы и средства, обеспечивающие функции хранения, анализа и предоставления данных);

данные (качественные и количественные характеристики исследуемого объекта или явления);

пользователей системы.

Более устойчива модель ГИС, в основу которой положен функциональный принцип. Основные компоненты (подсистемы) такой системы:

подсистема ввода и преобразования данных;

подсистема обработки и анализа данных;

подсистема хранения данных;

баз данных (БД);

система управления базой данных (СУБД);

подсистема вывода (визуализации) данных;

подсистема предоставления информации;

пользовательский интерфейс (рис. 1)

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 1. Структура географической геоинформационной системы

Каждая из подсистем выполняет определенные функции, и отсутствие хотя бы одной из них свидетельствует о неполноценности ГИС-системы.

Ядром каждой информационной системы (ГИС в том числе) является база данных, под которой понимают поименованную совокупность данных, отображающую состояние объекта, его свойства и взаимоотношения с другими объектами, а также комплекс технических и программных средств для ведения этих баз данных.

Формирование структуры ГИС начинается с формирования баз данных, основанных на территориальной (географической) привязке данных, поскольку все ГИС-системы имеют дело только с пространственно-координированными данными. Территориальная упорядоченность сведений важна не только с точки зрения унификации их сбора, но и установления оптимального соответствия размерам исследуемых систем. Наряду с данными, приуроченными к точкам и линиям поточечно фиксируемыми координатами, иногда их привязывают к границам административно-территориальных образований или природных контуров, например, гидрографической сети, элементам рельефа местности и т.д.

База данных ГИС, включает графические и атрибутивные данные, которые могут храниться вместе или отдельно.

Важная составная часть ГИС - базы данных, в которых содержится тематическая информация. В связи со стремительно уменьшающейся стоимостью запоминающих устройств хранение информации в ЭВМ стоит дешевле, чем на бумажных носителях. Впервые понятие «базы данных» появилось в начале 60-х годов. До этого времени данные представлялись в виде простых последовательных файлов на магнитной ленте и зависели от программ обработки. Если менялись организация данных или тип запоминающего устройства, программисту приходилось заново переписывать программу, существовали многочисленные версии одного и того же файла. Это приводило к очень высокой степени дублирования данных, их избыточности.

В базах данных совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе данных организована так, что их использование оптимально для оного или нескольких приложений; данные независимы от программ, использующих эти данные; для добавления новых или модификации существующих данных, а также для поиска данных в БД применяют общий управляемый способ. Данные структурируются таким образом, чтобы была обеспечена возможность дальнейшего наращивания приложений.

Основная идея организации структуры базы данных заключается в том, чтобы максимально нормализовать их, т.е. разбить на смысловые и функциональные группы.

При организации баз данных различают:

тип данных (картографические и атрибутивные (описательные);

структуру данных (топология и слои);

модель данных (иерархические, сетевые, реляционные, гибридные);

форму предоставления пространственных данных (векторную, растровую, трехмерную).

Существуют два главных типа данных ГИС: картографические и атрибутивные (описательные).

Картографические данные - это картографическая информация, хранящаяся в цифровой форме. Данные формируются по географическим объектам, описываемым на карте. Большую часть этих объектов можно классифицировать на точки, линии и полигоны.

Точка представляет собой объект, для которого требуется географическое местоположение (например, широта, долгота). Примером характеристик точек могут служить места расположения колодцев, реперов и т.д.

Линия состоит из серии связанных друг с другом точек и имеет только длину. Примером характеристики линейного объекта могут служить дорога, трубопровод и т.д.

Полигон - это площадь, ограниченная замкнутой линией. Полигон расположен на плоскости и имеет два размера: длину и ширину. В качестве образца характеристики полигона можно привести участки с определенным типом почвы, здания, озера, леса, неиспользуемые земельные участки и т.д.

К данным, используемым в ГИС, относится описательная информация, которая храниться в базе данных об объектах (точка, линия, полигон), расположенных на карте. Описательную информацию называют атрибутом. Атрибуты для описания сельскохозяйственного угодья, можно представить в следующем виде:

Формально все объекты представляют с помощью их описания набором характеристик, а их хранение - в соответствующих графических и параметрических базах данных. Выделяют три группы признаков (характеристик) описание объектов: идентификационные, классификационные, выходные.

Идентификационные характеристики служат для однозначного определения местоположения объекта на карте и его опознания. К ним относятся название географического объекта, координаты, род объекта и т.д.

Классификационные характеристики служат для количественного и качественного описания объекта, и используют их для получения производственных характеристик путем математической обработки (качественный и количественный анализ, моделирование и т.д.).

Выходные характеристики содержат информацию об источниках и датах получения соответствующих данных по каждой из характеристик для любого объекта. Назначением данной группы признаков является обеспечением возможности определения достоверной поступающей информации.

При выполнении пространственных запросов атрибутика помогает более точно идентифицировать объект. Предпочтение в ГИС отдают двум формам запроса к атрибутике: языку запросов SQL (Structured Query Language) и шаблону.

Идентификаторы предназначены для осуществления связи картографических и атрибутивных данных, так как в большинстве ГИС эти характеристики объектов обрабатываются раздельно. Пользователь может указать на объект, например, курсором, и система определит его идентификатор, по которому найдет относящиеся к объекту одну или несколько бах данных и, наоборот, по информации в базе определит графический объект.

Пространственные данные в современных ГИС представлены в двух основных формах: векторной и растровой.

Векторная модель данных основывается на представлении карты в виде точек, линий и плоских замкнутых фигур.

Растровая модель данных основывается на представлении карты с помощью регулярной сетки одинаковых по форме и площади элементов.

Векторные модели используют в ГИС для предоставления информации, которую в дальнейшем нужно обрабатывать (обновлять, корректировать, удалять). Растровые модели используют в качестве подложки для дальнейшей векторизации картографического изображения.

Базы данных делят на иерархические, сетевые и реляционные.

Иерархические базы данных устанавливают строгую подчиненность между записями и состоит из упорядоченного набора деревьев (из упорядоченного набора нескольких экземпляров одного типа дерева). Тип дерева состоит из одного «корневого» типа записи и упорядоченного набора из нуля или более типов поддеревьев (каждое из которых является некоторым типом дерева).

Сетевые базы данных используют в том случае, если структура данных сложнее, чем обычная иерархия, т.е. простота структуры иерархической базы данных становится ее недостатком. Организация сетевых и иерархических баз данных должна быть жесткая. Наборы отношений и структуру записей необходимо задавать заранее.

Общие правила определения целостности баз данных отсутствуют. В некоторых системах поддерживаются ограничения уникальности значений некоторых полей, но в основном все возлагается на прикладную программу.

Для эффективного выполнения задач создания методов ввода, обновления, обеспечения файлового хранения и контроля за доступом пользователя к файлам вывода требуется создать гибкую и хорошо организованную ГИС.

1.2 Структура и классификация

Обязательными элементами более или менее полного определения ГИС следует считать указание на “пространственность”, операционно-функциональные возможности и прикладную ориентацию систем.

Считалось, имея ввиду ГИС профессионально-географической направленности, что пространственность является необходимым условием для квалификации некоторой информационной системы как географической (например, автоматизированные радионавигационные системы, хотя и оперируют пространственно определенными данными, к географическим информационным системам не принадлежат). Основанием для отличия «географических» от «негеографических» информационных систем не может служить и содержание собираемых данных: идентичные по своему содержанию базы данных могут обслуживать совершенно различные (в том числе чисто географические и явно негеографические) приложения. Наоборот, системы разного целевого назначения вынуждены аккумулировать одинаковые сведения. Например, база данных с цифровым представлением рельефа используется для автоматизированного вычерчивания изогипс на топографической карте (топографическая картография), расчета и картографирования морфометрических показателей (геоморфология и тематическая картография), поиска оптимальных трасс шоссейных дорог или иных коммуникаций (инженерные изыскания и проектирование).

Одной из разновидностей ГИС становятся системы, основанные на материалах дистанционного зондирования, объединяющие функциональные возможности геоинформационных технологий с развитыми функциями обработки дистанционных изображений, так называемые интегральные (интегрированные) ГИС.

Минимальный набор критериев, позволяющих идентифицировать каждую конкретную геоинформационную систему, образует систему координат трехмерного пространства, осями которого являются: территориальный охват и связанный с ним функционально масштаб (или пространственное разрешение), предметная область информационного моделирования и проблемная ориентация.

При всем многообразии операций, целей, областей информационного моделирования, проблемной ориентации и иных атрибутов, характерных для создаваемых и действующих ГИС, логически и организационно в них можно выделить несколько конструктивных блоков, называемых также модулями или подсистемами, выполняющими более или менее четко определенные функции. Функции ГИС в свою очередь вытекают из четырех типов решаемых ею задач:

Что касается классификации ГИС, то здесь наметилось тоже несколько направлений. Например, классификация по их проблемной ориентации:

Инженерные;

Имущественные (ГИС для учета недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;

ГИС для тематического и статистического картографирования, имеющие целью управление природными ресурсами, составление карт переписям и планирование окружающей среды;

Библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множестве географических документов;

Географические файлы с данными о функциональных и административных границах;

Системы обработки изображений с Ландсата и др.

Однако быстрая изменчивость и множественность вариантов решаемых проблем требует введения иных классификаций, учитывающих структуру и архитектуру ГИС. Разработана и представлена 3-х компонентная классификация ГИС по следующим признакам:

1) характеру проблемно-процессорной модели;

2) структуре модели баз данных;

3) особенностям модели интерфейса.

На верхнем уровне классификации все информационные системы подразделены на пространственные и непространственные. ГИС, естественно, относятся к пространственным, делясь на тематические (например, социально-экономические) и земельные (кадастровые, лесные, инвентаризационные и др.). Существует разделение по территориальному охвату (общенациональные и региональные ГИС); по целям (многоцелевые, специализированные, в том числе информационно-справочные, инвентаризационные, для нужд планирования, управления); по тематической ориентации (общегеографические, отраслевые, в том числе водных ресурсов, использования земель, лесопользования, туризма, рекреации и др.).

1.3 Способы применения продуктов ГИС-технологии

Способом организации данных в ГИС является слоевая модель, сущность которой в делении объектов на тематические слои. Объекты слоя сохраняются в отдельном файле, имеют свою систему идентификаторов, к которой можно обращаться как к некоторому множеству. ГИС предусматривает работу с графической частью данных в виде электронных карт и атрибутивной частью данных, содержащей определенную смысловую нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту (описание территорий или информация, описывающая качественные характеристики объектов - атрибуты). Графические объекты и атрибутивные данные связаны между собой, в частности графическая информация физически хранится как одно из полей атрибутивной таблицы. Пользователь путем манипулирования информационными слоями и объектами, используя массивы данных цифровых карт, может формировать необходимые совокупности объектов в виде картографических покрытий. Инструментарий ГИС дает возможность, используя запросы атрибутивных и пространственных данных, проводить имитационное моделирование. Кроме того, встроенные внутренние языки программирования ГИС позволяют создавать собственные приложения, способствующие решению специализированных задач. Обладая мощным инструментарием визуализации, анализа и моделирования, позволяющими свести воедино знания об окружающем мире, измерения и расчеты, ГИС-технологии получили распространение в различных сферах и являются информационной основой для процедуры принятия решений. Сферами применения ГИС технологий сегодня являются управление земельными ресурсами, земельные кадастры; проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве; тематическое картографирование; инвентаризация и учет объектов; морская картография и навигация; анализ рельефа местности; навигация наземного транспорта; управление воздушным движением; геология; мониторинг окружающей среды; управление природоохранными мероприятиями и природными ресурсами. Задачи ГИС в использовании земельных ресурсов состоят в открытии новых закономерностей, характеризующих использование земли в связи с запросами общества, наличием других ресурсов, ростом численности населения, достижениями научно-технического прогресса; совершенствовании методики анализа, прогнозирования и планирования использования земельных ресурсов; определении эффективности использования земельных ресурсов с экономических, социальных и экологических позиций; постановке новых задач, проблем, вопросов, его производственными силами, потребностями и запросами использования результатов исследований при составлении прогнозных и плановых документов.

Принято считать, что история развития географических информационных систем насчитывает более 30 лет со времени создания в середине 60-х годов Канадской ГИС под руководством Р. Томлисона. Судя по имеющейся литературе, это действительно была первая работающая автоматизированная информационная система, имеющая дело с пространственной распределенной информацией. Однако, и Канадская ГИС, и другие геоинформационные системы, разработанные в Европе и Северной Америке в 60-х и первой половине 70-х годов, представляли собой банки картографических данных с функциями ввода, простейшей обработки и вывода с использованием примитивных (по современным представлениям) печатающих устройств. В связи с этим появление первого поколения ГИС в том смысле, который мы вкладываем в это понятие сегодня, все же следует отнести к концу 70-х, началу 80-х годов, когда появились и достаточно широко распространились 16-ти битовые микро- и мини ЭВМ, получили соответствующее развитие техника и технология ввода, хранения, обработки, анализа и представления пространственной распределенных данных в целом ряде научных и прикладных областей. К таковым, в первую очередь, следует отнести картографию и системы автоматизированного картографирования, дистанционное зондирование и методы обработки данных дистанционного зондирования, системы компьютерного проектирования (CAD) и компьютерную графику, пространственный анализ, географическое и картографическое моделирование.

Результатом вначале параллельного, а затем все более тесного совместного развития средств и методов обработки и анализа пространственного распределения данных в этих и некоторых других областях и явились географические информационные системы, а точнее, технология географических информационных систем.

Нельзя не отметить военные приложения ГИС-технологии, которые имели как свидетельствует, например, Питер Барроф, «взаимоналагающееся и даже доминирующее значение во многих из этих многодисциплинарных областей».

В предшествующем появлению первого поколения ГИС периоде можно условно выделить как качественные этапы 60-е и 70-е годы. Именно в 60-е годы появились первые автоматизированные картографические системы. В1963 г. Ховард Т. Фишер создал SYMAP (Synagrapfic Mapping System)-программу построения карт на алфавитно-цифровых печатающих устройствах (АЦПУ) ЭВМ (synagraphic-от греческого слова synagein, означающее объединение вместе), включающего также набор программных модулей для анализа пространственных данных. В последующие годы в Лаборатории компьютерной графики и пространственного анализа Гарвардского университета, которую в 1965 г. возглавил Ховард Т. Фишер, были разработаны такие широко известные пакеты, как GRID,IMGRID,CALFORM и другие, которые как и многие, созданные в других научных центрах в 60-х и 70-х годах пакеты, были ориентированы на автоматизацию картографирования с использованием имеющихся в то время линейных или перьевых плоттеров, а также выполнения простейших методов пространственного анализа растровых изображений, не выходящих за пределы возможностей «ручных» методов.

Для периода с конца 60-х по вторую половину 70-х годов характерно последовательное усовершенствование методов пространственного, в том числе - статистического, анализа, а также технологии кодирования и представления пространственных данных. Уже в конце 60-х годов разработана т.н. DIME-файловая структура хранения топологической информации, появилась технология графического отображения 3-х мерных изображений и т.д. Весьма характерной для этого периода является тенденции к усилению междисциплинарных связей в среде разработчиков ГИС, в первую очередь между учеными и инженерами. Однако, геоинформационных системы этого периода все же были специализированными, причем создаваемыми на базе мощных и очень дорогих ЭВМ, в силу чего они были системами уникальными с весьма ограниченным кругом пользователей.

Во второй половине 70-х-начале 80-х годов на Западе в разработку и приложения ГИС-технологии были сделаны значительные инвестиции как правительственными, так и частными агентствами, особенно в Северной Америке. В этот период были разработаны сотни компьютерных программ и систем. Появление же и широкое распространение, недорогих компьютеров графическим дисплеем (получивших название "персональных"), позволивших отказаться от "пакетного" режима обработки данных и перейти к диалоговому режиму общения с компьютером с помощью команд на общем английском, способствовали децентрализации исследований в области ГИС-технологии. Тесная же интеграция междисциплинарных исследований, их направленность на решение комплексных задач, связанных с проектированием, планированием и управлением, привели к созданию интегрированных ГИС, характеризующихся большей или меньшей универсальностью. К 1984 г. только в Северной Америке было инсталлировано примерно 1000 геоинформационных систем. В Европе разработка ГИС велась в меньшем масштабе, но основные шаги в области разработки и использования ГИС-технологии были проделаны и здесь. Особенно необходимо отметить Швецию, Норвегию, Данию, Францию, Нидерланды, Великобританию и Западную Германию.

Второе поколение ГИС можно вслед за Хенком Ф. Оттенсом отнести к середине 80-х годов, третье - к началу 90-х. Прогресс в ГИС-технологии в последнее десятилетие в значительной степени связан с прогрессом аппаратных средств, причем как компьютеров - появлением 32-х битовых, а затем 64-х битовых мини- и микро-ЭВМ, так и средств ввода и вывода пространственной информации - дигитайзеров, сканеров, графических дисплеев и графопостроителей.

Для этого же периода характерно появление и широкое распространение коммерческих ГИС-пакетов, которые в большинстве случаев. Представляют собой программную среду, позволяющую пользователю достаточно просто создавать геоинформационные системы в соответствии с его собственными запросами и возможностям. В конце 80-х годов сформировалась мировая ГИС-индустрия, включающая аппаратные, программные средства ГИС и их обслуживание. В 1988 г., например, только прямые расходы по этим статьям в мире превышали 500 млн. долларов США, а в 1993 составили около 2.5 млрд. долларов. Непрямые же расходы превышали эти цифры в несколько раз.

Реализацией мощного интеграционного потенциала ГИС-технологии явилось выполнение, начиная с конца 80-х годов, ряда глобальных и межнациональных проектов по мониторингу природной среды таких как, например, GRID и CORINE.

Проект GRID (GlоЬа1 Resоигсе Information Database) Глобального ресурсного информационного банка данных является инструментом реализации программы GEMS (С1оЬа1 Environment Monitoring System)-Глобальной системы мониторинга окружающей среды, выполняемой эгидой Организации Объединенных Наций. Проект разрабатывается с 1988 года рядом стран участниц (Канада, США, Норвегия, Швеция и др.), международных и национальных организаций (НАСА, институт исследований природных систем - ЕSRI, Женевский университет и др.). Программное обеспечение GRID осуществляется с помощью пакета ELAS, разработанного в НАСА для обработки данных дистанционного зондирования и ГИС-пакета ARC-INFO, разработанного ЕSRI (Калифорния).

Проект CORINE - (Coordination-Information-Environment) - создание геоинформационной системы Европейского Союза. Разработка проекта начата в соответствии с решением ЕЭС от 27 апреля 1985 г.

Система содержит более 40 слоев информации, включая топографию, административные границы, данные по климату (по более, чем 6,5 тысячам метеорологических станций), земельным и водным ресурсам, растительному и животному миру. Особое внимание уделено оценке риска неблагоприятных природных и антропогенных явлений таких, как сейсмическая активность, водная эрозия почв и др. а также источникам сосредоточенного техногенного загрязнения природной среды. В частности, входящий в состав CORINE проект по атмосферному воздуху - CORINAIR- охватывает проблемы выбросов диоксида серы, оксидов азота и летучих органических соединений в странах ЕС. При этом во внимание принимается около 120 видов хозяйственной деятельности. Программное обеспечение проекта CORINE осуществляется с использованием ГИС-пакетов ARC-INFO -для масштаба 1:1000000 и SICAD- для масштаба 1:300000.

В настоящий момент остро стоит проблема создания и ведения земельного и других видов кадастров, которые являются основой экономической оценки государственных ресурсов и учёта их использования. Известно, что в выполнении таких работ лучшим средством является применение ГИС-технологий, причём не на одном каком-либо этапе, а на протяжении всей технологической цепочки от сбора первичных материалов и до создания конечной системы.

Главной и основополагающей задачей является получение качественного картографического материала. На поверхности Земли не может быть территории, которая никому не принадлежит. Использование традиционных технологий (бумажных) не даёт возможности представить в целом покрытие всей территории, поэтому невозможно утверждать, что все земли полностью и всецело учтены. Традиционно геодезическая съёмка и планы землепользования создавались локально на определённую территорию, например, сельского совета, и никогда ранее не подвергались компьютерной обработке, поэтому при внесении этой информации в компьютер возникают проблемы точности, несоответствия и увязки между территориальными единицами. Очень часто при внесении в компьютер координат поворотных точек внешних границ промеры между ними, записанные в технических отчётах, не совпадают с теми, что вычисляет компьютер, т.е. здесь мы имеем дело с влиянием так называемого «человеческого фактора».

Неточное определение промеров линий влечёт за собой ошибки в вычислении площадей. Даже при правильной и точно проведённой съёмке ошибки возникали в процессе создания графических материалов (нанесение на лавсан). Так как все контура внутри хозяйства взаимосвязаны друг с другом, то неправильное нанесение хотя бы одной линии влечёт за собой искажения смежных областей карты. При создании цифровой карты по таким материалам возникают большие искажения со сдвигами порядка 10-20 м относительно истинного расположения контуров на местности. Учитывая, в большинстве случаев, плохое качество самих материалов, при переводе имеющихся картографических материалов в цифровой вид ошибка в плане составляет до 30 м, происходит сдвиг контуров и их вращение на произвольный угол. Почвенные карты, которые есть сегодня, имеют качество и точность ещё хуже.

Поэтому использовать картографические землеустроительные материалы можно с большой натяжкой и только в виде землеустроительных схем. Для получения реальной картины приходится делать практически полную геодезическую съёмку, что занимает много времени и средств.

Во многих случаях отсутствуют пункты государственной геодезической сети, что приводит к необходимости создания собственной опорной съёмочной сети, и не локально на одну административную единицу, а на довольно большую территорию, что экономически более выгодно с применением ГИС-технологий, в том числе GPS систем.

Наилучшим выходом из сложившейся ситуации явилось бы применение ортофотопланов на жёсткой основе в качестве опорной подложки при создании цифровой карты с их привязкой к реальным координатам. В этом случае возникает возможность «натяжки» имеющихся землеустроительных материалов на жёсткий пространственный каркас, которым служит аэрофотоплан. На территориях со сложным рельефом местности, который необходимо учитывать при проведении землеустроительных работ, желательно применение крупномасштабных топографических карт и стереофотоснимков для построения рельефа местности.

При применении за координированных аэрофотопланов и данных GPS съёмок в единой координатной системе возникает возможность получения наиболее точных данных, т.е. на фотопланах подгружаются данные съёмок. При таком подходе значительно уменьшаются объёмы полевых работ, материальные затраты и существенно повышается точность. К сожалению, преградой этому служит секретность материалов, что в значительной степени приводит к невозможности их использования большинством организаций.

Для получения наилучших результатов желательно использовать GPS в сочетании с электронными тахеометрами и портативными компьютерами.

Данные, полученные в результате съёмки, геодезист имеет возможность обрабатывать непосредственно в поле и устранять возникающие ошибки и невязки, т.е. проводить камеральные работы в тесном контакте с объектом съёмки. Этот способ наиболее экономически оправдан, особенно при проведении широкомасштабной съёмки и на большом удалении от офиса. Также важно, что полученные данные можно экспортировать непосредственно в систему обработки, оперативно использовать для построения и корректировки цифровой модели местности, и, если это необходимо, цифровой модели рельефа.

На практике, учитывая организационные и материальные проблемы, все вышеуказанные аспекты не всегда удаётся воплотить в жизнь.

Глава 2. Специализированные геоинформационные системы, применяемые при кадастровой оценке земель

2.1 Специализированная геоинформационная система ABRIS-Cadastr

Геоинформационные системы являются сегодня важным инструментом сбора и планирования географических объектов. Существующие сегодня в мире ГИС можно достаточно четко разбить на три основных категории:

Мощные полнофункциональные ГИС на основе рабочих станций на UNIX-системах и RISC-процессорах.

ГИС средней мощности (или ГИС с редуцированными возможностями) класса MAPINFO на PC-платформе.

Программы, строящиеся по принципу ГИС и имеющие малые потребности в ресурсах ЭВМ.

Последние обычно более узкоспециализированные, ориентированные на конкретный рынок работ. К таким системам относится ABRIS-Cadastr. Эта система ориентирована на обработку данных инвентаризации земель. Благодаря ей можно, введя информацию, оперативно получать все необходимые справочные данные установленной формы.

ГИС ABRIS-Cadastr одна из ГИС семейства ABRIS, разрабатываемых в Московском Университете Геодезии и Картографии с 1993 года.

Данная система служит целям земельного кадастра. Она позволяет вводить картографическую информацию, снятую с помощью дигитайзера либо из файлов, полученных GPS-приемниками. На основании информации можно вести оперативный учет земель и проводить сравнение учетных данных и результатов измерений, получать документы в виде распечаток (ведомости вычисления площадей, сравнительные ведомости занимаемых земель по учетным данным и по результатам измерений, ведомости вычисленных площадей, экспликация земель, планы различных масштабов и др.). Существует возможность редактирования и изменения как графической, так атрибутивной информации. Это позволяет всегда иметь обновленные данные.

2.2 Специализированная геоинформационная система «Земельный кадастр»

Автоматизированная информационная система «Земельный кадастр» разработана на базе системных решений GeoCad Systems и предназначена для ведения государственного земельного кадастра организациями и службами, выполняющими работы по кадастровому учету земельных участков и регистрации прав на земельные участки и прочно связанную с ними недвижимость городских и районных территориальных образований.

Рис. 2. Концептуальная схема формирования данных в АИС земельного кадастра на базе GeoCad System

Система разработана в виде программно-технологического комплекса управления базами данных на основе общепринятых существующих методов землеустроительных работ по сбору кадастровой информации. Все семантические характеристики учетных объектов и прикладные классификаторы разработаны с учетом действующих нормативных документов и законодательных актов в области земельного кадастра

Комплекс образует функционально законченную схему для решения задач земельного кадастра территории и позволяет:

Производить количественный и качественный учет земель с разделением их по категории, разрешенному виду использования, правовому режиму, наличию и состоянию зданий, сооружений, сельскохозяйственных и прочих угодий;

Вести списки землепользователей с учетом всех их реквизитов и формировать справочные данные для налоговых инспекций;

Выполнять кадастровый учет земельных участков с подготовкой и выдачей документов установленных образцов и форм для таких типов объектов, как:

Земельный участок;

Часть земельного участка;

Права на земельный участок и его части;

Обременения и ограничения;

Объекты недвижимости и сельхозназначения;

Документы;

Субъекты;

Зоны;

Учетные территории.

Для учета земельных участков под технологическими комплексами такими, как ЛЭП, линии связи, ЭПТК и прочими, предусмотрены дополнительные типы объектов:

Единые землепользования

Права на единые землепользования

Части единых землепользований

Имущественные комплексы

Хранить информацию о правах, сделках, ограничениях и обязательских обременениях;

Обрабатывать информацию о кадастровом, экономическом и территориальном зонировании, а также о зонах ограничений;

Рассчитывать и отслеживать поступление земельных платежей по всем земельным участкам учетной территории;

Формировать полный пакет документов по межеванию, представляемых для постановки на государственный кадастровый учет земельных участков;

Отслеживать «историю» объектов банка данных.

В состав комплекса входят следующие (основные) программные модули:

Приложение «Администратора системы» - для выполнения общей настройки системы, распределения прав доступа пользователей к информационным ресурсам, контроля целостности баз данных и других общесистемных операций;

Модуль «Импорт-Экспорт» - для обеспечения операций обмена данными с другими аналогичными системами или специализированными программными продуктами, используемыми в качестве средств подготовки или анализа информации;

Приложение «Проектировщика системы» - для разработки и адаптации системных решений конечного пользователя, работающих в составе и под управлением GeoCad Systems;

Графическое приложение CPS Graph - для пространственного представления объектов баз данных, имеющих метрические данные, получения информации о выбранных объектах, отображения графических выборок и ввода/редактирования пространственных характеристик объектов;

Клиент-приложение «Земли» - для организации различных режимов обслуживания баз данных (семантических, метрических и служебных), ориентированное на работу с информацией земельного кадастра (вычисление смежеств, расчет земельного налога, документы участков и др.);

Клиент-приложение «Сводные отчеты» - для формирования, контроля и печати статистических отчетов по землепользованию (по форме №22) на основании информации баз данных земельного кадастра.

Система позволяет производить автоматический расчет следующих характеристик:

Внешний объект (по кадастровой иерархии);

Кадастровый номер;

Список смежных участков;

Фактическую площадь и протяженность границ объектов;

Пересечения объектов в слое и с другими слоями;

Обременения, вызванные прохождением зон ограничений;

Нормативную стоимость, налог, арендную плату.

Начисления платежей перенесены из прав на участок, в правоудостоверяющие документы. Существует возможность описывать один правоудостоверяющий документ для нескольких прав - например, когда по одному договору аренды фактически сдается в аренду несколько участков одному субъекту. В связи с этим появляется возможность единовременного начисления и отслеживания платежей по одному правоудостоверяющему документу, а не по каждому праву в отдельности.

Система содержит отчеты по межеванию, необходимые в связи с Приказом Федеральной службы земельного кадастра России от 2.10.2002 г. №П/327 "Об утверждении требований к оформлению документов о межевании, представляемых для постановки земельных участков на государственный кадастровый учет":

Чертеж участков

Описание границ

Абрис поворотных точек

В отчете "Чертеж участков" формируется список графических слоев, которые необходимо отобразить на отчете. В первую очередь это необходимо для того, чтобы можно было добавить растры того масштаба, который есть в банке данных. Кроме этих отчетов для межевания также могут использоваться формы Ф1.1, Ф1.2 и Ф1.3.

Автоматическое ведение системного архива позволяет отслеживать любые изменения объектов и их характеристик. В случае необходимости, оператор легко может восстановить утраченную информацию.

Структура баз данных позволяет выполнять информационное расширение системы до многоцелевого территориального кадастра (градостроительный кадастр, недвижимость, экология, инженерные сети и т.д.).

2.3 Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре

Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре на современном этапе:

1. Систематическое наблюдение за состоянием земельных ресурсов, оценка и прогноз изменений их состояния под воздействием антропогенных и природных факторов (мониторинг земель). Целью мониторинга является регулирование качества окружающей среды, предотвращение загрязнения земель, обеспечение их продуктивности. По результатам мониторинга земель составляются оперативные доклады, отчеты, научные прогнозы, тематические карты и другие материалы, предоставляемые в государственные органы. ГИС, объединяя различную информацию в единый информационно-аналитический комплекс на основе пространственных данных, способствуют решению главной задачи мониторинга по созданию эффективного управления земельными ресурсами.

2. Прогнозирование и планирование развития территорий на основе оценки ресурсного потенциала земель, организация эффективного земледелия. Прогнозирование входит органической составной частью в систему планирования, является важной формой предплановых разработок. Будучи направленным на более отдаленную перспективу, получения экономических эффектов от земель на основе использования их ресурсного потенциала, прогнозирование позволяет избежать ошибок и просчетов в управлении земельными ресурсами. Оперативное картографическое отображение результатов прогнозов развития территорий с использованием ГИС позволяет осуществлять принятие соответствующих управленческих решений по развитию территорий на научном уровне. ГИС-технологии позволяют визуализировать картографическое отображение статистических данных, полученные в результате проведения экономических и социальных исследований для целей землеустройства.

Задачи, поставленные Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 г., Стратегией социально-экономического развития Агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2020 г., Градостроительным кодексом и рядом других нормативно-правовых актов по территориальному планированию, развитию агропромышленного комплекса, сельских территорий и страны в целом, осуществимы только на основании тщательно спланированных землеустроительных действий, обоснованных социально-экономическими расчетами, методами экономико-математического моделирования и прогнозирования. Оперативно обработать массивы статистических данных экономических и социальных исследований в масштабах как отдельных муниципальных образований, так и страны в целом, позволяют специализированные современные ГИС-приложения, обеспечивающие высокую информативность, наглядность и доступность выходного картографического материала.

3. Моделирование рационального использования и охрана земельных ресурсов. Рациональное использование земельных ресурсов предполагает всемерное улучшение использования земель по мере роста потребностей и материально-технических возможностей общества. Моделирование использования земель основывается на возможностях ГИС автоматизировать расчеты количественных показателей земельных ресурсов и их последующей визуализации. Например, автоматизированный расчет урожайности и выхода валовой продукции с полей севооборотов с учетом почвенных условий местности. На этой основе планируется размещения полей и рабочих участков севооборотов. Первоначально строится цифровая модель землепользования, включающая тематические слои (топография, почвы, гидрография, карта землеустройства и др.). Размещение полей производится при наложении цифровых карт (топографической, рельефа, существующей карты землеустройства и почвенной). При этом на карте землеустройства отображаются основные направления обработки, проектируются внутрихозяйственные проезды от полей до производственных центров, проектируются лесополосы. Наложение карт при землеустроительном проектировании обеспечивает оптимальный учет направлений поверхностного стока, учет расположения топографических объектов (овраги, промоины и др.).

4. Качественная оценка земель, изучение их природно-экологического и экономического потенциала, оценка изменений состояния природной среды под влиянием хозяйственной деятельности человека. Отмечается, что оценка Земли в России проводится в соответствии с делением земельных ресурсов по категориям, то есть по целевому назначению (земли сельскохозяйственного назначения, земли населенных пунктов, земли промышленности, энергетики, земли особо охраняемых территорий, земли лесного фонда, земли водного фонда, земли запаса). Таким образом, объектом оценки выступает земельный участок. В основу оценки заложено его целевое использование, предусмотренное статусом категории, без согласования с основным массивом ресурса, то есть без учета его целостности. С тенденцией роста населения (к 2050 г. ожидается рост населения до 9,5 миллиардов человек), усиления нагрузки на природную среду и ее ресурсы, возникает необходимость пересмотра политики использования земли как обособленного участка, а как земельного ресурса, находящегося во взаимосвязи с атмосферой, литосферой, гидросферой, живым веществом биосферы. Требуется определить реальную экономическую ценность земель с учетом всего многообразия факторов, обеспечивающих комплексную оценку. Кроме экономических показателей в структуре земельной стоимости большое значение имеют показатели экологического состояния земель, находящихся в сельскохозяйственном использовании, качество оценки которых повышается с использованием ГИС-технологий. Активное использование ГИС-технологий с уточнением производственных, экологических и социально-экономических функций землепользователя, позволяет провести более полную оценку земельных ресурсов и сформировать систему рационального земледелия, сочетающую в себе эффективность с экологической безопасностью.

5. Территориальное планирование, направленное на определение назначения территорий, исходя из совокупности социологических, экономических, экологических и иных факторов в целях обеспечения устойчивого развития территорий, развития инженерной, транспортной и социальной инфраструктур. ГИС-технологии позволяют перевести организацию рационального использования земельных ресурсов на качественно новую основу с учетом всех составляющих.

6. Информационное обеспечение и ведение земельного кадастра. ГИС предоставляют возможность работы с данными земельно-кадастровой информации и востребованы органами государственной и муниципальной власти, земельными службами, коммерческими структурами, собственниками земли и арендаторами, позволяя каждой группе пользователей получать интересующую их информацию. Для органов государственной и муниципальной власти предлагается: получение визуальной информации о стоимостях земель, о статусе кварталов и земельных участков; возможность проведения анализа данных на основе информации о процентном соотношении земель по виду права, по категориям и др.; формирование сведений для планирования налоговых поступлений в муниципальный бюджет от земельных ресурсов города; формирование сведений для планирования арендных платежей по землям муниципальной собственности; формирование свободных земельных участков, ведение их реестра, подготовка информации для организации аукционов по их продажам; информация для подготовки аналитических отчетов по эффективности использования земель. Для земельных служб: выявление соответствия кадастровой и рыночной стоимости; подготовка и обновление информации ГЗК для субъектов рынка и населения; предоставление информационных услуг населению и фирмам.

...