ГИС обеспечивают повышение эффектив ности государственного и муниципального управления. ГИС имеют следующие характеристики: • в их состав входит база данных (и не одна), причем полная технология обработки информации в ГИС значительно шире, чем просто работа с базой данных; • ГИС рассчитана не просто на обработку данных, а на про ведение экспертных оценок во многих ситуациях. Другими сло вами, ГИС должна включать в свой состав экспертную систему (одну или несколько), а этого только на уровне базы данных дос тигнуть невозможно, так как экспертная система является более общей по отношению к базе данных; • данные, которые обрабатывает и хранит ГИС, имеют не только пространственную, но и временную характеристику, что важно в первую очередь для географических данных. Процент чисто географических данных в таких системах незначителен, тех нологии обработки данных имеют мало общего с традиционной обработкой географических данных, и, наконец, географические данные служат лишь базой для решения большого числа приклад ных задач, цели которых далеки от географии. Поэтому совре менные ГИС не являются чисто географическими. Геоииформациоииые данные и ГИС. В настоящее время суще ствуют различные концепции геоинформатики и применения ГИС в управлении государствами, регионами, экономическим потен циалом отдельных стран. В связи с этим в декабре 1996 г. было принято постановление Правительства России «ГИС как органы государственной влас ти (ОГВ)». В США правительственными органами используется следующее определение геоинформации: «Геопростраиствеиные данные означают информацию, которая идентифицирует геогра фическое местоположение и свойства естественных или искусст венно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта ин формация может быть получена (помимо иных путей) с помощью дистанционного зондирования, картографирования и различных 111 видов съемок» (У. Клинтон. Распоряжение от 11.04.1994 «Коор динация в области производства и обеспечения доступа к дан ным: национальная инфраструктура пространственных данных»). В рамках ГИС создаются электронные кадастры - аналоги Государственного земельного кадастра учета, оценки земель и ре гистрации прав на землю, регулирования земельных отношений и сведений о правовом, хозяйственно-экономическом, экологи ческом и природном состоянии городских земель и недвижимос ти (рис. 1). Как видно из приведенной схемы, электронный зе мельный кадастр обеспечивает решение следующих задач: • в сфере управления инвестиционными проектами - плани рование земельного участка под конкретный инвестиционный проект и одновременная оценка вариантов проекта с помощью экономико-математического инструментария; • в области управления земельными ресурсами - предостав ление полной и достоверной информации для планирования и управления земельными ресурсами города, межведомственное взаимодействие при формировании объектов недвижимости, кон троль состояния и использования городских земель и земельных участков; • в области правовых отношений - регистрация прав на зем лю и сделок с ними и, как следствие, помощь в защите интере сов инвесторов-землепользователей и территории; • в сфере экономики - поступление земельных платежей в городской бюджет, проведение кадастровой (экономической) оценки городских земель, информационная и правовая поддерж ка рыночного оборота земли, а в перспективе - создание фондо вого рынка земельных ценных бумаг; • в сфере общеинформационных услуг - предоставление ме стным органам управления, их структурам, судам, банкам, дру гим юридическим и физическим лицам достоверной кадастровой информации, информационная поддержка других городских ре естров и кадастров. ГИС городского хозяйства относится к низшему (муниципаль ному) уровню в отношении используемых масштабов карт (1:10000 и более крупных). Вместе с тем это самые популярные ГИС. Все координатные данные в ГИС должны входить в единую систему координат. Для позиционирования объектов в этой ко ординатной системе должны быть определены идентификаторы 112 «о 1 ^ct S S ! О en ' о T 1 fe ! VD 1 о [ CD VO ' О 1 1 VO • 1 О 1 1 о: i 1 I 1 ' c[ ; 1 Ш 1 , о ] ' Ф 1 ! -^ 1 Ш 1 i о 1 1 о ' О 1 [ i L Земельные участки и недвижимость Земли в границах населенного пункта Сведения: • • многослой- [ ные электрон-1 ные карты; j • 0 землях го-1 рода по кате- [ гориям, вклю-' чая кадастре-1 вое и терри- [ ториальное i деление; [ • 0 земель- « ном участке, [ включая ' "электронную i карту"; j • 0 сущест- 1 вующем зем- [ лепользова- i теле; [ • об объекте • (объектах) не-i движимости j на участке i Количест венный и качественный учет земель Городские земли, земельные участки • Качественные \ 1 и количест- • [ венные харак-1 1 теристики: [ 1 • земель го- [ ! рода; 1 ' • земельного [ 1 участка « и._ — — — . . . ^ — ' 1 Сведения: ' 1 • 0 жизнен- 1 j ном цикле 1 1 участка и/или [ [ недвижимости;! » • об объектах [ ! недвижимости;! j • 0 функцио- [ 1 нальном ис- « [ пользовании [ 1 земель; • [ • 0 планируе- i » MOM ИСПОЛЬЗО- j ! вании земель i L - ' Регистрация прав на землю Права на землю и на ее целевое использование [ Сведения: i ! • 0 правах на i ] земельные [ 1 участки; i ] • 0 вещных и [ 1 обязательст- ' 1 венных обре- i » менениях; j 1 • 0 субъектах i [ права; [ ! • об особом 1 j целевом на- [ 1 значении • L ' [ Специальные i 1 сведения \ [ и характе- i 1 ристики 1 Кадастровая оценка земель Земли города, отдельные земельные участки 1 Сведения, \ необходимые « для: j «оценки город- 1 ских земель [ всех видов; 1 • территори- [ ально-эконо- ' мического j зонирования [ (ТЭЗ) города; 1 • формирова- [ ние системы 1 экономичес- i [ ких нормати- 1 ВОВ земле- i I пользования; [ [ • оценки 1 ! земельного [ j участка; i 1 • рыночных 1 [ операций сзе-[ 1 мельными ! I участками Рис. 1 местополоо/сеныя, которые задают характеристики карты по всей юрисдикции, например: коды объектов, акты переписи населе ния, номера домов и т.д. 113 Тематические карты городского хозяйства представляют со бой составную модель. В свою очередь, они подразделяются на слои (рис. 2). Здания и сооружения Охранные зоны Гидрография ^ Наземные коммуникации Подземные коммуникации Ж Дороги и схемы грузопотоков, Ж Плотность населения Ь<5фера снабжения населения >^г и оказания услуг Ж Предприятия ^ Ж и н Интегрированная информационная основа FHOf Рис. 2 Таким образом, интегрированную графическую основу городс кой ГИС образует совокупность тематических карт-слоев и связан ных с ними атрибутивных данных в табличной и текстовой форме. При использовании ГИС специалист сам выбирает знаки и спо собы изображения, решает, что и как будет показано на карте. Од новременно он проводит отбор и обобщение объектов, т.е. опре деляет, что важно для данной карты и обязательно должно быть на ней показано, а что не столь существенно и может быть частич но или полностью исключено. При этом составитель карты исхо дит не только из определенных научных принципов, правил и ин струкций, но и руководствуется собственным пониманием сути отображаемого явления, его генезиса и значимости в картографи руемой геосистеме. 114 Многие решения, которые принимаются с помощью ГИС, ин дивидуальны в каждой конкретной ситуации и поэтому трудно- формализуемы. Карта, в отличие от снимка, не является копией местности; это отображение реальности, образно говоря, пропу щенное через голову и руки картографа. На снимке представлены только факты, а на карте - еще и научные понятия, обобщения, логические абстракции. Программное обеспечение ГИС и соответствующие базы дан ных создаются специализированными организациями. Можно отметить следующие программные продукты: • геоинформационные системы Института исследования си стем окружающей среды ESRI{CU1A), такие, как ArcView, Arclnfo и специализированные пакеты прикладных программ; • геоинформационные технологии WinGIS (Австрия) со свое образными методическими основами и специальным програм мным обеспечением; • моделирующая система Pilgrim-5 (и имитационные модели, создаваемые в операционной среде этой системы) имеет собствен ные ГИС-средства и, кроме того, позволяет работать с различны ми базами данных, используя стандартные ODBC-интерфейсы. С рассмотрением конкретной работы с различными ГИС мож но познакомиться в [1]. Отобраэкеиие геоинформации в ГИС. При оценке крупномас штабных геопроцессов программное обеспечение ГИС должно учитывать*, что поверхность Земли - это эллипсоид. Географи ческие координаты точек на поверхности Земли - это широта и долгота, которые измеряются в градусах °, минутах ' и секундах "'. Расстояние между двумя пунктами на поверхности Земли вы числяется по формулам сферической тригонометрии. Рассмотрим сферический треугольник РА В на сфере с центром в О. Вершина Р - полюс Земли. Введем следующие обозначения: Ф| - географическая широта точки А (угол); (Pj ~ ^^ ^^ точки В; Л, - географическая долгота точки yi; ^2 - то же точки В. Необходимо найти/^^ - длину дуги У45. Рассмотрим угол А ОВ, который обозначим у. Одна из основ ных формул сфероида Красовского определяет косинус этого угла: * Далее приводятся примеры, рассмотренные подробно в учебном посо бии [1] и реализованные в ГИС-среде системы имитационного моделирова ния Pilgrnn. 115 COS Y = sin Ф, sin Ф2 + cos ф, cos Ф2 cos(a2-oc,). (1) Радиус Земли Л^. для широты ф^ вычисляется по эллипсоиду Красовского: л • ZK^J,. 4..2.:.2,„ • (2) Z COS 9,Y + z^sin Фд где Zj = 6378245,000 м - большая полуось эллипсоида Земли; Zj = 6356863,019 м - малая полуось. Функция double geoway(latX, lonA", latK, Ion У) служит для определения расстояния между точками X и К по их географичес ким координатам. Она использует формулы Красовского (1) и (2). Взаимное расположение точек на поверхности Земли в сред них широтах, характерных для России, стран Европы и США, рекомендуется изображать на плоскости (в частности, на экране монитора) в виде нормальной конической проекции. При отобра жении земного эллипсоида используется промежуточная поверх ность земного шара с радиусом R . Пример 1. Допустим, что необходимо подготовить экран мони тора для отображения точек, находящихся на территории России (вклю чая Калининградскую область), Белоруссии, Украины, Литвы и Латвии. Этот участок ограничен координатами: • от 48°04' до 59^^57' Северной широты (обозначим ф , и ф 2); • от 19°55' до 38°10' Восточной долготы (обозначим А., и Х2). Перейдем к радианной системе измерения углов. Пересчет географических координат, измеряемых в градусах, мину тах и секундах, в радианы не представляет трудностей. Отображаемую поверхность необходимо так расположить на плоскости, чтобы середи на региона соответствовала центру той части экрана, на которой стро ится поверхность. Меридианы изображаются прямыми, исходящими из одной точки - проекции Северного полюса, которая находится за пре делами экрана. Параллели - это дуги окружностей с радиусами, исходя щими из полюса. На рис. 3 показано расположение региона, максимально вписанное в отведенные прямоугольные границы экрана с размерами х^^^ - по го ризонтали и у^,^^ - по вертикали. 116 Все точки, имеющие координаты ф и А, должны попасть на экран с прямоугольными координатами .v и ;;. Обычно при планировании места для отображения на экране выдерживают соотношение но могут быть и другие. У. 4 3' Р ~ полюс Рис.3 Рассмотрим угол конической развертки на экране \j/ = | А<, - Л,|. Не трудно заметить, что радиус окружности, касающейся нижней границы прямоугольника и соответствующей южной граничной параллели реги она, определяется как • sin (0,5 у)* 117 Радиус окружности, соответствующей северной граничной парал лели региона, определяется по формуле „ ^ I -У max ^~cos (0,5x1/)' l2 = Работа с прямоугольными координатами на экране монитора дол жна следовать правилам компьютерной графики: • левый верхний угол прямоугольника имеет координаты л' = О и У = 0; • единица измерения - 1 пиксель. Поэтому если имеется точка А с координатами ф (широта) и X (дол гота), причем ф , <ф<ф 2 и X, <А<yV^ , а угол конической развертки на экране монитора изменяется на отрезке от -0,54^ до +0,54^, то спра ведливы следующие соотношения для координат этой точки д- и у. Ради ус окружности /, соответствующей параллели на широте ф, определяет ся из выражения Ф2"Ф1 Координата х на экране монитора вычисляется по формуле л- = I sin(-0,5\|/ + (X - Л,)) + 0,5л',^^^^^, а координата у определяется как >'= Лш.х - {^ -/cos(-0,5v + (А - л,))}. Для дополнительных расчетов в рассматриваемом регионе необхо димо знать радиус Земли. Он усредняется по диапазону широт ф| - Ф2: где /?j - радиус Земли на широте фр 7?2 - то же на широте ф2. При изображении взаимного расположения точек на экране мони тора возникает необходимость в корректировке масштабов, т.е. требу ется сделать масштабы равновеликими. Дело в том, что если последо вать приведенным расчетным формулам, масштаб по параллели, проходящей через центр региона, может существенно отличаться от мас штаба в направлении меридиана. Поэтому необходимо определить мас штабы: 118 • lUj^ - по средней параллели в восточном направлении; • /77дг - по меридиану в северном направлении. Сначала найдем /д^ - расстояние между восточной и западной точ ками, имеющими координаты Ф1 + Ф2 , г , л и например, с помощью функции Pilgrim geoway. Соответствующий масштаб, км/пиксель, определяется из отношения Далее определим расстояние по меридиану между северной и юж ной границами региона: 1^^- 1^ - 1^ . Масштаб, км/пиксель, в северном направлении равен отношению т ^_1IJ: 11^ Введем в рассмотрение отношение масштабов Корректировка линейных масштабов осуществляется по следующе му правилу: если к^^^ > 1, то угол \|/ = | Л^ - Я^ | нужно увеличить, умножив на к^^^; если к^^^ < 1, то угол 9 = | ф, - ф21 следует увеличить, умножив на к^^^; если к^^^ = 1, то масштабы установлены правильно и корректировка не требуется (такой случай нереален). После корректировки границы региона несколько расширяются, поэтому нужно заново рассчитать /^ и Z^, так как от них зависят х и у - прямоугольные координаты точек на экране. После программирования всех манипуляций получается небольшая программа (например, в среде Visual C++). Функциональное окно на экране выводит нормальную коническую проекцию региона.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ГИС)» з дисципліни «Теорія систем і системний аналіз в управлінні організаціями»
