Дистанционное зондирование земли дзз геоинформационные системы гис. ГИС и дистанционное зондирование. Программное обеспечение цоддзз

Н. Б. Ялдыгина

Последние годы были отмечены быстрым развитием и распространением технологий дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и геоинформационных технологий. Космические снимки активно используются в качестве источника информации для решения задач в различных сферах деятельности: картография, муниципальное управление, лесное и сельское хозяйство, водное хозяйство, инвентаризация и мониторинг состояния объектов инфраструктуры добычи и транспортировки нефти и газа, оценка экологического состояния, поиск и прогнозирование месторождений полезных ископаемых и др. Геоинформационные системы (ГИС) и геопорталы применяются для анализа данных с целью принятия управленческих решений.

Как следствие, для многих высших учебных заведений весьма актуальной стала задача активного внедрения технологий ДЗЗ и ГИС в учебный процесс и научную деятельность. Ранее использование указанных технологий требовалось, прежде всего, вузам, осуществляющим подготовку специалистов в области фотограмметрии и ГИС. Однако постепенно, по мере интеграции технологий ДЗЗ и ГИС с различными прикладными сферами деятельности, их изучение стало необходимым для значительно более широкого круга специалистов. Вузам, осуществляющим подготовку по специальностям, связанным лесным и сельским хозяйством, экологией, строительством и т. п., теперь также требуется обучение студентов основам ДЗЗ и ГИС, с тем, чтобы будущие выпускники были знакомы с передовыми методами решения прикладных задач в рамках своей специальности.

На начальном этапе образовательному учреждению, планирующему осуществлять обучение студентов тематике ДЗЗ и ГИС, необходимо решить ряд проблем:

• Приобрести специализированное программное и аппаратное обеспечение.
• Приобрести комплект данных ДЗЗ, который будет использоваться для обучения и ведения научной работы.
• Провести переподготовку преподавателей по вопросам ДЗЗ и ГИС.
• Разработать технологии, которые позволят решать прикладные задачи, соответствующие специализации вуза/кафедры, с использованием данных ДЗЗ.

Без продуманного и системного подхода решение данных проблем может потребовать от вуза значительных временных и материальных затрат. Наиболее простой и эффективный способ преодоления сложностей - взаимодействие с компаниями, осуществляющими поставку всего необходимого программного и аппаратного оснащения для внедрения технологий ДЗЗ и ГИС, имеющими опыт реализации проектов для различных отраслей народного хозяйства.

Комплексный подход к внедрению технологий ДЗЗ и ГИС в вузе обеспечит компания «Совзонд», предлагающая полный спектр услуг, начиная от поставки программного и аппаратного обеспечения, их установки и настройки и заканчивая поставкой данных ДЗЗ, обучением специалистов и разработкой технологических решений. Основой предлагаемого решения является Центр обработки данных дистанционного зондирования Земли (ЦОДДЗЗ).

Что такое ЦОДДЗЗ?

Это комплекс программно-аппаратных средств и технологий, предназначенных для получения, обработки и анализа данных ДЗЗ, использования геопространственной информации. ЦОДДЗЗ позволяет решать следующие основные задачи:

• Получение данных ДЗЗ (космических снимков).
• Первичная обработка космических снимков, подготовка к автоматизированному и интерактивному дешифрированию, а также визуальному представлению.
• Глубокий автоматизированный анализ данных ДЗЗ для подготовки широкого спектра аналитических картографических материалов по различной тематике, определения разнообразных статистических параметров.
• Подготовка аналитических отчетов, презентационных материалов на базе данных космической съемки.

Ключевой составляющей ЦОДДЗЗ является специализированное программное и аппаратное обеспечение, обладающее широкими функциональными возможностями по работе с данными ДЗЗ и ГИС.

Программное обеспечение ЦОДДЗЗ

Программное обеспечение в составе ЦОДДЗЗ предназначено для выполнения следующих работ:

Фотограмметрическая обработка данных ДЗЗ (геометрическая коррекция изображений, построение цифровых моделей рельефа, создание мозаик изображений и т. д.). Является необходимым этапом в общем технологическом цикле обработки и анализа данных ДЗЗ, обеспечивающим получение пользователем точной и актуальной информации.

Тематическая обработка данных ДЗЗ (тематическое дешифрирование, спектральный анализ и т. д.). Предусматривает дешифрирование и анализ материалов космической съемки для целей создания тематических карт и планов, принятия управленческих решений.

ГИС-анализ и картографирование (пространственный и статистический анализ данных, подготовка карт и т. д.). Обеспечивает выявление закономерностей, взаимоотношений, тенденций в событиях и явлениях окружающего мира, а также создание карт для представления результатов в удобном для пользователя виде.

Предоставление доступа к геопространственной информации через сети Интернет и Интранет (организация хранения данных, создание web -сервисов с функциями ГИС-анализа для пользователей внутренних и внешних сетей). Предусматривает организацию доступа пользователей из внутренней сети и сети Интернет к информации по заданной тематике на определенную территорию (космическим снимкам, векторным картам, атрибутивной информации).

В табл. 1 приведена предлагаемая компанией «Совзонд» схема использования программного обеспечения, позволяющая в полной мере реализовать все перечисленные виды работ.

Таблица 1. Схема использования программного обеспечения

Вид работ	Программные продукты	Основные функциональные возможности
Фотограмметрическая обработка данных ДЗЗ	Линейка INPHO от компании Trimble INPHO	Автоматизированная аэротриангуляция для всех типов кадровой съемки, полученной как с аналоговых, так и с цифровых камер Построение высокоточных цифровых моделей рельефа (ЦМР) по аэро- или космической съемке, контроль качества и редактирование ЦМР Ортотрансформирование данных ДЗЗ Создание цветосинтезированных мозаичных покрытий с использованием изображений, полученных с различных спутников Векторизация объектов местности по стереопарам аэро- и космических снимков
		Визуализация данных ДЗЗ Геометрическая и радиометрическая коррекция Создание ЦМР на основе стереоизображений Создание мозаик
Тематическая обработка данных ДЗЗ	Линейка ENVI от компании ITT VIS	Интерактивное дешифрирование и классификация Интерактивное спектральное и пространственное улучшение изображений Калибровка и атмосферная коррекция Анализ растительности с использованием вегетационных индексов (NDVI) Получение векторных данных для экспорта в ГИС
ГИС-анализ и картографирование	Линейка ArcGIS Desktop (компания ESRI Inc.)	Создание и редактирование пространственных данных на основе объектно-ориентированного подхода Создание и оформление карт Пространственный и статистический анализ геоданных Анализ карты, создание визуальных отчетов
Предоставление доступа к геопространственной информации через сеть Интернет	Линейка ArcGIS Server (компания ESRI Inc.)	Ц Централизованное управление всеми пространственными данными и картографическими службами Создание веб-приложений , обладающих функциональностью настольных ГИС

Для высших учебных заведений компания «Совзонд» предлагает выгодные условия поставки программного обеспечения. Стоимость отдельных лицензий для вуза в два и более раза снижены в сравнении с коммерческими лицензиями. Кроме того, поставляются специальные комплекты лицензий для оборудования учебных классов (табл. 2). Стоимость пакета лицензий для обучения на 10 и более мест в основном сопоставима со стоимостью одной коммерческой лицензии. Ниже в таблице приведено описание пакетов лицензий, поставляемых различными поставщиками программного обеспечения.

Таблица 2.Лицензии на программное обеспечение

Немало российских вузов уже имеют положительный опыт использования программных продуктов от компаний ITT VIS, ESRI Inc., Trimble INPHO в рамках образовательной и научной деятельности. Среди них – Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), Московский государственный университет леса (МГУЛ), Марийский государственный технический университет (МарГТУ), Сибирская государственная геодезическая академия (СГГА) и т. д.

Аппаратное обеспечение ЦОДДЗЗ

Аппаратное обеспечение ЦОДДЗЗ включает передовые технические средства, позволяющие высшему учебному заведению организовывать научно-исследовательский, образовательный процесс, реализовывать различные методы работы как с информацией, так и с обучаемой аудиторией. Аппаратное обеспечение подбирается с учетом масштаба планируемых работ, количества обучаемых студентов и ряда других факторов. ЦОДДЗЗ может быть развернут на базе одного или нескольких помещений и включать в себя, например, учебную аудиторию, лабораторию ДЗЗ и зал для проведения совещаний.

В составе ЦОДДЗЗ может использоваться следующее оборудование:

• Рабочие станции для установки специализированного программного обеспечения (в учебных аудиториях и на кафедрах).
• Серверы для организации хранения и управления геопространственными данными.
• Видеостены для отображения и коллективного просмотра информации (рис. 1).
• Системы видеоконференцсвязи для обмена аудио- и видеоинформацией в реальном режиме времени между удаленными пользователями (находящихся в разных помещениях).

Рис. 1. Учебный класс с видеостеной

Данные средства не только составляют производительную аппаратную платформу для выполнения процессов обработки данных ДЗЗ, но также позволяют наладить эффективное взаимодействие между группами пользователей. Например, с помощью системы видеоконференцсвязи и программно-аппаратного комплекса TTS может обеспечиваться передача в режиме реального времени данных, подготовленных специалистами лаборатории, и видеоизображения непосредственно на экран в зале для проведения совещаний.

Поставка данных ДЗЗ

При развертывании ЦОДДЗЗ одним из немаловажных вопросов становится приобретение набора данных ДЗЗ с различных спутников, которые будут использоваться для обучения студентов и выполнения различных тематических проектов. Компания «Совзонд» взаимодействует с ведущими компаниями-операторами спутников ДЗЗ и осуществляет поставку цифровых данных, получаемых с космических аппаратовWorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1, QuickBird, IKONOS, «Ресурс-ДК1», RapidEye, ALOS, SPOT, TerraSAR-X, RADARSAT-1,2 и др.

Также возможно развертывание в вузе наземного приемного комплекса, созданного при участии Федерального космического агентства (Роскосмоса), обеспечивающего непосредственный прием данных со спутников «Ресурс-ДК1», AQUA, TERRA, IRS-1C, IRS-1D, CARTOSAT-1 (IRS-P5), RESOURCESAT-1 (IRS-P6), NOAA, RADARSAT-1,2, COSMO-SkyMed 1–3 и др. Кроме того, в случае развертывания ЦОДДЗЗ компания «Совзонд» предоставляет образовательному учреждению комплект бесплатных данных ДЗЗ с нескольких спутников, обладающих различными характеристиками (пространственное разрешение, спектральный диапазон и др.), которые могут использоваться в качестве тестовых образцов для обучения студентов.

Развертывание Центра дистанционного зондирования Земли в высшем учебном заведении позволяет решить задачу внедрения технологий ДЗЗ и ГИС в научную и образовательную деятельность вуза и обеспечить подготовку специалистов по сравнительно новому и актуальному направлению.

ЦОДДЗЗ является гибкой и масштабируемой системой. На начальном этапе создания ЦОДДЗЗ может представлять собой небольшую лабораторию либо даже отдельные рабочие станции с функционалом обработки данных ДЗЗ. В дальнейшем возможно расширение ЦОДДЗЗ до размера крупных лабораторий и учебных центров, деятельность которых не ограничивается обучением студентов, но предполагает также выполнение коммерческих проектов на основе данных ДЗЗ и предоставление информационных услуг пользователям сети Интернет.

РОСЯЙКИНА Е. А., ИВЛИЕВА Н. Г.

ОБРАБОТКА ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

В ГИС-ПАКЕТЕ ARCGIS1

Аннотация. В статье рассматриваются возможности применения ГИС-пакета ArcGIS для обработки данных дистанционного зондирования Земли. Особое внимание уделяется определению и анализу вегетационного индекса NDVI.

Ключевые слова: дистанционное зондирование, спутниковый снимок, ГИС-пакет ArcGIS, вегетационный индекс NDVI.

ROSYAIKINA E. A., IVLIEVA N. G.

PROCESSING OF REMOTELY SENSED DATA BY MEANS OF ARCGIS SOFTWARE

Abstract. The article considers the use of ArcGIS software for processing of remotely sensed data. The authors focus on calculation and analysis of the vegetation index (NDVI).

Keywords: remote sensing, satellite image, ArcGIS software, vegetation index (NDVI).

Обработка данных дистанционного зондирования (ДДЗ) - область, которая активно развивается уже много лет, и все теснее интегрируется с ГИС . В последнее время и в исследовательской деятельности студентов широко используется космическая информация

Растровые данные являются одним из основных типов пространственных данных в ГИС. Они могут представлять спутниковые снимки, аэрофотоснимки, регулярные цифровые модели рельефа, тематические гриды, полученные в результате ГИС-анализа и геоинформационного моделирования.

В ГИС-пакете ArcGIS имеется набор инструментов для работы с растровыми данными, что позволяет проводить обработку ДДЗ непосредственно в ArcGIS, а также выполнять дальнейший анализ с использованием аналитических функций ГИС. Полная интеграция с ArcGIS позволяет провести быстрое преобразование пространственно-координированных растровых данных из одной картографической проекции в другую, выполнить трансформирование и координатную привязку изображения, конвертацию из растрового в векторный формат и наоборот.

В более ранних версиях ArcGIS для профессиональной обработки растровых изображений требовался дополнительный модуль Image Analysis. В последних версиях

1 Статья выполнена при поддержке РФФИ (проект № 14-05-00860-а).

ArcGIS в стандартный набор добавлен целый ряд функций для работы с растрами, многие из которых доступны в новом окне «Анализ изображений» (Image Analysis) . В него включены четыре конструктивных элемента: окно со списком открытых растровых слоев; кнопка «Опции» (Options) для установки параметров по умолчанию для некоторых инструментов; два раздела с инструментами («Отображение» и «Обработка»).

В разделе «Отображение» собраны вместе настройки, улучшающие визуальное восприятие снимков на экране монитора, в разделе «Обработка» представлен ряд функций по работе с растрами. Проведенные исследования показали, что панель «Обработка окна» в окне «Анализ изображений» (Image Analysis) значительно упрощает с растрами в ArcMap . В программе ArcGIS также поддерживается контролируемая и неконтролируемая классификация цифровых изображений. Для анализа можно привлекать и функции дополнительных модулей Spatial Analyst и 3D Analyst.

Для исследования нами использовались снимки Landsat 4-5 TM: многозональный (архивированный набор изображений в формате GeoTIFF) и синтезированный снимок в натуральных цветах в формате JPEG с координатной привязкой. Пространственное разрешение космических снимков 30 м. Снимки получены через сервис EarthExplorer Геологической службы США. Уровень обработки исходного многозонального космоснимка - L1. Такой уровень обработки снимков Landsat обеспечивает их радиометрическую и геометрическую коррекцию с использованием цифровых моделей рельефа («земная» коррекция). Выходная картографическая проекция UTM, координатная система отсчета WGS-84.

Для формирования синтезированного изображения - широко применяемого яркостного преобразования многозонального снимка, использовался инструмент «Объединить каналы» группы инструментов «Растр». В зависимости от решаемых задач комбинации каналы могут быть различными.

При обработке мультиспектрального снимка часто выполняют преобразования, строящие «индексные» изображения. На основе математических операций с матрицами значений яркости в определенных каналах создается растровое изображение, значениям пикселов присваивается вычисленный «спектральный индекс». На основе полученного изображения проводят дальнейшие исследования.

Для исследования и оценки состояния растительности широко применяют так называемые вегетационные индексы. Они основаны на различиях яркости пикселов на снимках в видимой и ближней инфракрасной частях спектра. В настоящее время существует около 160 вариантов вегетационных индексов. Они подбираются экспериментально, исходя

из известных особенностей кривых спектральной отражательной способности растительности и почв .

Основное внимание в нашем исследовании было уделено изучению распределения и динамики вегетационного индекса NDVI. Важнейшей областью применения этого индекса является определение состояния посевов сельскохозяйственных культур.

Использование кнопки NDVI окна Анализ изображений позволяет выполнить преобразование снимков в ближней инфракрасной (NIR) и красной (RED) съемочных зонах и вычислить так называемый вегетационный индекс NDVI как нормализованную разность их значений .

Формула для вычисления NDVI, используемая в ArcGIS, модифицирована: NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED)) * 100 + 100 .

Это приводит к целочисленному 8-битовому изображению, так как диапазон вычисленных значений ячеек - от 0 до 200.

NDVI может рассчитываться вручную с помощью инструмента «Калькулятор растра» в Spatial Analyst. В ArcGIS уравнение расчета NDVI, используемое для создания выходных данных, выглядит следующим образом:

NDVI = float (NIR - RED) /float (NIR + RED)).

В работе были исследованы разновременные значения индекса NDVI, рассчитанные на сельскохозяйственных землях хозяйства «Красинское» Дубенского района Республики Мордовия. Съемка проводилась со спутника Landsat 4-5 TM в 2009 г. Даты съемок: 24 апреля, 19 мая, 4 июня, 5 июля, 23 августа, 29 сентября. Даты подобраны таким образом, чтобы каждая из них попадала на разный период вегетации растений.

Значения NDVI вычислялись помощи инструмента «Калькулятор растра» в Spatial Analyst. На рисунке 1 представлен результат выполненных операций в специально подобранной цветовой шкале на всей территории Дубенского района.

Индекс рассчитывается как разность значений отражения в ближней инфракрасной и красной областях спектра, деленная на их сумму. В результате значения NDVI меняются в диапазоне от - 1 до 1. Для зеленой растительности, которая обладает большой отражательной способностью в ближней инфракрасной области спектра и хорошо поглощает излучение в красном диапазоне, значения NDVI не могут быть меньше 0. Причинами отрицательных значений в основном являются облачность, водоемы и снежный покров. Очень маленькие значения NDVI (меньше 0,1) соответствуют областям с отсутствием растительности, значения от 0,2 до 0,3 представляют кустарники и луга, в большие значения (от 0,6 до 0,8) - леса. На исследуемом участке по полученным растрам, представляющим

значения NDVI, несложно идентифицировать водные объекты, густую растительность,

облака, а также выделить населенные пункты.

Шкала значений ШУ1

Рис. 1. Синтезированный растр распределения КОУ1.

Поля, занятые теми или иными сельскохозяйственными культурами, определить сложнее, особенно из-за того, что период вегетации у разных культур различается, и максимум фитомассы приходится на разные даты . Поэтому в качестве источника в работе использовалась схема полей сельскохозяйственных культур хозяйства «Красинское» Дубенского района за 2009 г. В ГИС была выполнена координатная привязка картосхемы, занятые сельскохозяйственными культурами поля оцифрованы. Для исследования изменений значений индекса КОУ1 за период вегетации были выделены тестовые участки.

Программное обеспечение растровых систем позволяет осуществлять статистический анализ рядов распределения, составленных по всем значениям элементов растра или из отдельных значений (попадающих в какую-либо исследуемую область) .

Далее с помощью инструмента «Зональная статистика в таблицу» модуля «Spatial Analyst» по значениям ячеек, лежащим в пределах выделенных зон (участков с разными культурами), была получена описательная статистика индекса - максимальное, минимальное и среднее значение, разброс, среднеквадратическое отклонение и сумма (рис. 2). Такие расчеты произведены на все даты съемок.

Рис. 2. Определение значений NDVI при помощи инструмента Spatial Analyst «Зональная статистика в таблицу».

На их основе была исследована динамика того или иного статистического показателя, рассчитанного по отдельным сельскохозяйственным культурам. Так, в таблице 1 представлено изменение средних значений изучаемого вегетационного индекса.

Средние значения индекса NDVI сельскохозяйственных культур

Таблица 1

Озимая пшеница 0,213 0,450 0,485 0,371 0,098 0,284

Кукуруза 0,064 0,146 0,260 0,398 0,300 0,136

Ячмень 0,068 0,082 0,172 0,474 0,362 0,019

Ячмень пивоваренный 0,172 0,383 0,391 0,353 0,180 0,147

Многолетние травы 0,071 0,196 0,443 0,474 0,318 0,360

Однолетние травы 0,152 0,400 0,486 0,409 0,320 0,404

Чистый пар 0,174 0,233 0,274 0,215 0,205 0,336

Картину варьирования различных числовых статистических характеристик значений индекса К0У1 за вегетационный период более наглядно отображают графические изображения. На рисунке 3 продемонстрированы диаграммы, построенные по средним значениям индекса для отдельных культур.

Озимая пшеница

августа сентября

Рис. 3. Динамика значений КОУ1 на территории, занятой: а) озимой пшеницей; б) ячменем; в) кукурузой.

Можно заметить, что минимумы и максимумы значений КБУ! приходятся на разные даты из-за различной продолжительности вегетационного периода каждой культуры и количества фитомассы. Например, наибольшее значение КБУ! озимой пшеницы приходится на вторую декаду июня, а кукурузы - на начало июля. Постепенный рост количества фитомассы наблюдается у ячменя и однолетних трав. Ровные значения чистого пара на протяжении всего вегетационного периода связаны с тем, что это открытая обрабатываемая почва , а увеличение значения КБУ! в сентябре может быть теоретически связано с посевом озимых культур.

Значения КБУ! связаны с месторасположением исследуемой территории, в частности, с экспозицией и углом наклона склонов. Для наглядности синтезированный растр со значениями КБУ! на 23 августа был совмещен с отмывкой рельефа, построенной на основе глобальной цифровой модели рельефа БЯТМ (рис. 4). Видно, что в местах понижений (долинах рек, оврагах) значения КБУ! больше.

Рис. 4. Совмещение растра со значениями КБУ! и светотеневой отмывки рельефа.

Помимо снимков ЬапёБа1 для расчета значений КБУ! можно использовать и другие ДДЗ, например, данные спектрорадиометра МОБК.

На основе рассчитанных разновременных значений КБУ! могут быть построены различные карты , например, карты оценки сельскохозяйственных ресурсов региона, мониторинга посевов, оценка биомассы недревесной растительности, оценки эффективности мелиорации, оценка продуктивности пастбищ и др.

Проведенные исследования наглядно продемонстрировали возможность использования ГИС-пакета ArcGIS для обработки данных дистанционного зондирования Земли, в том числе для вычисления и анализа вегетационного индекса NDVI, важнейшей областью применения которого остается определение состояния посевов сельскохозяйственных культур.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абросимов А. В., Дворкин Б. А. Перспективы применения данных ДЗЗ из космоса для

повышения эффективности сельского хозяйства в России // Геоматика. - 2009. - № 4. - С. 46-49.

2. Антипов Т. И., Павлова А. И., Каличкин В. А. Примеры автоматизированных методов

анализа геоизображений для агроэкологической оценки земель // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 2/1. - С. 40-44.

3. Белорусцева Е. В. Мониторинг состояния сельскохозяйственных угодий

Нечерноземной зоны Российской Федерации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2012. - Т. 9, № 1. - С. 57-64.

4. Ивлиева Н. Г. Создание карт с использованием ГИС-технологий: учеб. пособие для

студентов, обучающихся по специальности 020501 (013700) «Картография». -Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005. - 124 с.

5. Манухов В. Ф., Варфоломеева Н. А., Варфоломеев А. Ф. Использование космической

информации в процессе учебно-исследовательской деятельности студентов // Геодезия и картография. - 2009. - № 7. - С. 46-50.

6. Манухов В. Ф., Кислякова Н. А., Варфоломеев А. Ф. Информационные технологии в

аэрокосмической подготовке выпускников географов-картографов // Педагогическая информатика. - 2013. - № 2. - С. 27-33.

7. Мозговой Д. К., Кравец О. В. Использование многоспектральных снимков для

классификации посевов сельхозкультур // Экология и ноосфера. - 2009. - № 1-2. -С. 54-58.

8. Росяйкина Е. А., Ивлиева Н. Г. Управление данными дистанционного зондирования

Земли в среде ГИС-пакета ArcGIS // Картография и геодезия в современном мире: мат-лы 2-й Всерос. науч.-практ. конф., Саранск, 8 апр. 2014 г. / редкол.: В. Ф. Манухов (отв. ред.) и др. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. - С 150-154.

9. Серебрянная О. Л., Глебова К. С. Обработка на лету и динамическое составление

мозаик растровых изображений в ArcGIS: новое решение традиционных задач.

[Электронный ресурс] // ArcReview. - 2011. - № 4 (59). - Режим доступа: http://dataplus.ru/news/arcreview/.

10. Чандра А. М., Гош. С. К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы / пер. с англ. - М.: Техносфера, 2008. - 288 с.

11. Черепанов А. С. Вегетационные индексы // Геоматика. - 2011. - № 2. - С. 98-102.

20.09.2018, Чт, 10:51, Мск , Текст: Игорь Королев

Программа «Цифровая экономика» предполагает целый комплекс мероприятий по обеспечению доступности пространственных данных и данных дистанционного зондирования Земли суммарной стоимость ₽34,9 млрд. Предполагается создать порталы для обоих типов данных, построить федеральную сеть геодезических станций и контролировать эффективность расходов федерального бюджета из космоса.

Как развивать пространственные данные и данные ДЗЗ

Раздел «Информационная инфраструктура» программы «Цифровая экономика» предполагает создание отечественных цифровых платформ сбора, обработки и распространения пространственных данных и данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса, обеспечивающие потребности граждан, бизнеса и власти. По подсчетам CNews, затраты на соответствующие мероприятия составят ₽34,9 млрд, большая часть данной суммы будет взята из федерального бюджета.

В первую очередь планируется разработать глоссарий терминов в сфере работы с пространственными данными и данными ДЗЗ из космоса. В этих же сферах, включая созданные на их основе продукты и услуги, должны быть поставлены задачи и сформированы требования к исследованию потребностей цифровой экономики в отечественных услугах и технологиях сбора, обработки, распространения и анализа.

Соответствующей работой займутся Минэкономразвития, Минкомсвязи, «Роскосмос», Росреестр, «Ростелеком», МГУ им. М.В. Ломоносова и рабочая группа «Аэронет» Национальной технологической инициативы (НТИ). На эти цели будет потрачено ₽88 млн, из которых ₽65 млн выделит федеральный бюджет. Отметим, что, согласно российскому законодательству, данные ДЗЗ не относятся к пространственным данным.

Параллельно для пространственных данных и данных ДЗЗ из космоса будет разработана архитектура и дорожная карта создания инфраструктуры сбора, хранения, обработки и распространения. Инфраструктура будет функционировать на базе межведомственной единой территориально-распределенной информационной системы (ЕТРИС ДЗЗ).

Этим займутся «Роскосмос», «Ростелеком» и Минэкономразвития. Стоимость мероприятия составит ₽85 млн, из которых ₽65 млн выделит федеральный бюджет.

Сертификация данных ДЗЗ

Использование сертифицированных данных дистанционного зондирования Земли должно быть нормативно закреплено. В федеральное законодательство будут внесены изменения с целью закрепления статуса федерального фонда ДЗЗ.

Также будет разработана дорожная карта создания соответствующего нормативно-правового обеспечения. Нормативно будут утверждены требования к предоставлению и порядку предоставления в электронном виде пространственных данных и материалов и данных ДЗЗ, содержащихся в соответствующем федеральном фонде.

В нормативных актах будет закреплено создание системы сертификации данных ДЗЗ из космоса и алгоритмов их обработки в целях получения юридически значимых данных, а также порядок использования в хозяйственном обороте сертифицированных данных ДЗЗ из космоса и данных, полученных иными методами дистанционного зондирования Земли. Этими мероприятиями будут заниматься «Роскосмос», «Ростелеком», Минкомсвязи, Минэкономрзавития и НТИ «Аэронет».

Федеральный портал пространственных данных

Далее будут обеспечены способы предоставления в электронном виде пространственных данных и материалов, содержащихся в федеральном фонде пространственных данных, а также данных ДЗЗ, содержащихся в соответствующем Федеральном фонде.

С этой целью будет разработана государственная информационная система Федеральный портал пространственных данных (ГИС ФППД), обеспечивающей доступ к сведениям, содержащимся в федеральном фонде пространственных данных.

Сначала будет создана концепция соответствующей системы. Затем – к апрелю 2019 г. – она будет введена в опытную эксплуатацию, а до конца 2019 г. ее запустят в промышленную эксплуатацию. Разработка, запуск и модернизацию ГИС ФППД обойдутся федеральному бюджету в ₽625 млн.

У ГИС ФППД будет создана подсистема «Цифровая платформа межведомственного геонформационного взаимодействия». Ее запуск в опытную эксплуатацию состоится в ноябре 2019 г., это обойдется федеральному бюджету еще в ₽50 млн.

Будут разработаны планы подключения данной подсистемы к федеральному фонду данных ДЗЗ, фондам пространственных данных и материалов органов госвласти с целью предоставления в электронном виде имеющихся в их распоряжении материалов. Соответствующими мероприятиями займутся Минэкономразвития, Росреестр и «Роскосмос».

Органы госвласти поделятся пространственными данными и данными ДЗЗ

Также планируется обеспечить возможность предоставления в автоматическом режиме с использованием координат установленного перечня сведений, находящихся в распоряжении органов государственной власти и местного самоуправления.

Сначала будет проведена оценка экономических эффектов, которые возможно получить при пересмотре требований к параметрам раскрытия пространственных данных и данныхДЗЗ, находящихся в распоряжении органов госвласти. Затем будут внесены изменения в перечень сведений (а также их реквизитов и форматов), подлежащих предоставлению в автоматизированном режиме с использованием координат, вместе с перечнем органов-владельцев таких сведений.

До конца 2019 г. будет разработан и введен в эксплуатацию автоматизированный картографический сервис, обеспечивающий предоставление с использованием координат тематических сведений, находящихся в распоряжении органов госвласти. Соответствующими работами будут заниматься Минэкономрзавития, «Роскосмос», Росреестр, ФСБ и Минобороны, на их осуществление федеральный бюджет выделит ₽250 млн.

Кроме того, будет обеспечена возможность автоматизированной обработки, распознавания, подтверждения достоверности и использования пространственных данных. Для этого будут разработаны функциональные требования к вышеупомянутым средствам, включая системы автоматизированной генерализации изображений пространственных объектов, а также к средствам мониторинга изменений местности.

Целью ставиться обеспечение соблюдения требований к периодичности обновления ресурсов пространственных данных. Опытная эксплуатация соответствующих средств должна начаться в сентябре 2019 г., промышленная эксплуатация – до конца 2020 г.

Также должна быть создана инфраструктура опытных полигонов для проведения испытаний роботизированных комплексов, используемых в целях сбора и обработки пространственных данных. Обозначенными мероприятиями займутся Минэкономразвития, Росреестр и НТИ «Аэронет».

Отечественное геоинформационное ПО для органов госвласти

Другое направление документа заключается в обеспечение разработки и использования отечественных геоинформационных технологий в органах госвласти и местного управления, а также гсокомпаниях. Требования к соответствующим программным средствам будут разработаны и опубликованы в интернете.

Затем будет сформирован перечень программных средств, удовлетворяющим установленным требованиям, с учетом Единого реестра российского ПО. Также будет проведено исследование перспективных технологий и моделей управления с использованием геоинформационных технологий и отечественных данных ДЗЗ в органах госвласти и будут разработаны методические рекомендации по переходу на отечественные программные средства в данных областях.

Кроме того, будет проведен мониторинг и анализ использования программных средств геоинформационных систем в информационных системах органов госвласти и госкомпаний. После этого будут разработаны планы мероприятий федеральных и региональных органов власти, органов местного самоуправления и госкомпаний, направленных на обеспечение использования отечественных программных средств в данной области. Этими мероприятиями займутся Минэкономрзавития, Минкомсвязи, «Роскосмос» и «Ростелеком».

4,8 миллиарда на федеральную сеть геодезических станций

План мероприятий предполагает создание единой геодезической инфраструктуры, необходимой для задания, уточнения и распространения государственных и местных систем координат. Соответствующими мероприятиями будут заниматься Минкэономразвития, Минобороны, Росреестр, Росстандарт, Федеральное агентство научных исследований, «Роскосмос», гсопредприятие «Центр геодезии, картографии и ИПД» и АО «Роскартография».

С этой целью сначала будут проведены научно-исследовательские работы по уточнению параметров фигуры и гравитационного поля, геодезических параметров Земли, иных параметров, необходимых для уточнения государственных систем координат, государственной системы высот, государственной гравиметрической системы и обоснования развития геодезической сети.

Также будет обеспечен государственный учет и сохранности пунктов государственной геодезической сети (ГТС), государственной нивелирной сети, государственной гравиметрической сети. Будет организована система мониторинга характеристик пунктов ГТС, государственных нивелирной и гравиметрической сетей, и обеспечено развитие отечественной сети колоцированных станций геодезических наблюдений. На эти цели федеральный бюджет выделит в 2018-20 гг. ₽3,18 млрд.

Далее будет создан сервис (служба), обеспечивающая определение движений земной коры, обусловленных природными и антропогенными геодинамическими процессами, а также сервис по определению и уточнению параметров точных орбит навигационных космических аппаратов и космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

На следующем этапе будет создана федеральная сеть геодезических станций, обеспечивающих повышение точности определения координат, а также центр интеграции сетей геодезических станций и обработки получаемой информации. Сначала будет разработана концепция соответствующей сети, включающая в себя сервисы и географию их использования, технико-экономические показатели создания и эксплуатации сети.

К августу 2019 г. будут созданы и введены в эксплуатацию «пилотные зоны» федеральной сети геодезических базовых станций не менее, чем в трех регионах. Также в опытную эксплуатацию будет запущен центр интеграции сетей геодезических станций. С учетом опыта работы «пилотных зон» будет создано техническое задание для будущей сети.

Сама сеть заработает до конца 2020 г. На ее создание и запуск будет потрачено ₽1,65 млрд. При этом ₽1,35 млрд будут взяты из федерального бюджета, остальные ₽200 млн –из внебюджетных источников. Общие затраты на создание и поддержание геодезической инфраструктуры составят ₽4,83 млрд.

19 миллиардов на Единую электронную картографическую основу

Еще один заложенный в документе проект – это создание Единой электронной картографической основы (ЕЭКО) и государственной системы ведения ЕЭКО. Сначала будут созданы концепция, техническое задание эскизный проект ГИС ЕЭКО. Запуск системы в опытную эксплуатацию должен состоятся в апреле 2019 г., в промышленную –до конца 2019 г.

Далее будет проводиться создание основы ГИС ЕЭКО, в том числе на базе открытых цифровых топографических карт и планов, помещенных в федеральный фонд пространственных данных, и создание базового высокоточного (масштаб 1:2000) слоя пространственных данных территорий с высокой плотностью населения в интересах накопления ГИС ЕЭКО.

Должны быть разработаны целевые состав и структура данных и сервисов ЕЭКО, методы и алгоритмы использования картографической основы и пространственных данных в интересах различных групп потребителей и перечень возможностей применения технологий распределенных реестров (блокчейн).

Также планируется создать перспективную модель ГИС ЕЭКО для использования различными категориями потребителей, в том числе автоматизированными и роботизированными системами. Соответствующими мероприятиями займутся Росреестр, Минэкономразвития и НТИ «Аэронет». Мероприятия, связанные с ГИС ЕЭКО, обойдутся федеральному бюджету в ₽19,32 млрд.

Федеральный портал данных дистанционного зондирования Земли

Документ предполагает обеспечение предоставления в электронном виде данных дистанционного зондирования Земли и материалов, содержащихся в федеральном фонде ДЗЗ. Для этого будет проведена модернизация информационно-технологических механизмов (в составе информационных систем «Роскосмоса») системы предоставления доступа к данным с российских космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и геопортала госкорпорации «Роскосмос».

Будет разработана концепция, техническое задание и эскизный проект государственной информационной системы Федеральный портал данных дистанционного зондирования Земли из космоса (ГИС ФПДДЗ), обеспечивающей доступ к сведениям, содержащимися в федеральном фонде данных ДЗЗ из космоса.

Ввод ГИС ФПДДЗ в опытную эксплуатацию состоится до конца 2019 г, в промышленную эксплуатацию – до конца 2020 г. Проектом будет заниматься «Роскосмос». На соответствующие цели федеральный бюджет выделит ₽315 млн.

Единое бесшовное сплошное многослойное покрытие данными ДЗЗ

Также будет создано Единое бесшовное сплошное многослойное покрытие данными ДЗЗ из космоса различного пространственного разрешения. Соответствующими мероприятиями будут заниматься «Роскосмос», Росреестр и Минкэономразвития, они обойдутся федеральному бюджету в ₽6,44 млрд.

С этой целью сначала будет подготовлена концепция соответствующего покрытия с высоким разрешением (2–3 метра). До конца 2018 г. будет создан технологический Комплект Сплошного высокоточного бесшовного покрытия высокого пространственного разрешения (СБП-В) по данным ДЗЗ с российских космических аппаратов с точностью не хуже 5 метров. В том числе будет использоваться определение дополнительных опорных точек в результате проведения полевых работ и измерений по космическим снимкам.

В 2018 г. СБП-В будет развернут на территориях приоритетных районов общей площадью 2,7 млн кВ км. В 2019 г. СБП-В будет развернут на территорию районов второй очереди общей площадью 2,9 млн кв км. В 2020 г. СБП-В будет развернут на территории остальных районов, в том числе районов с высокой плотностью населения, общей площадью 11,4 млн кв км.

Параллельно будет создан комплект Сплошного мультимасштабного покрытия покрытия массового использования (СБП-М) данными мультиспектральной съемки с российских космических аппаратов ДЗЗ с точностями в плане по высокому разрешению не хуже 15 м.

В 2018 г. СБП-М будет развернуто на территории первоочередных районов общей площадью 2,7 млн кВ км. В 2019 г. – на территории районов второй очереди общей площадью 2,9 кв км. В 2020 г. СБП-М будет развернута на других территориях общей площадью 11,4 млн кВ км.

В 2020 г. на основе Комплекта Сплошного высокоточного бесшовного бесшовного покрытия высокого пространственного разрешения и комплекта Сплошного мультимасштабного покрытия массового использования будет создано Единое бесшовное сплошное многослойное покрытие данными дистанционного зондирования Земли (ЕБСПВР). Также в опытную эксплуатацию будет запущена государственная информационная система (ГИС) ЕБСПВР.

В результате должна получится информационная основа, обеспечивающая стабильность и конкурентоспособность измерительных характеристик отечественных данных ДЗЗ из космоса и продуктов на их основе. Также будет создана технология и базовая информационная основа для формирования широкой номенклатуры прикладных клиенто-ориентированных сервисов и услуг на базе технологий ДЗЗ и информационного обеспечения сторонних информационных систем.

ПО для автоматической обработки данных дистанционного зондирования Земли

Планируется обеспечить возможность автоматизированной обработки, распознавания, подтверждения и использования данных ДЗЗ из космоса. С этой целью сначала будут проведены экспериментальные исследования, разработка технологий и ПО автоматической потоковой и распределенной обработки данных ДЗЗ из космоса с созданием элементов стандартизации выходных информационных продуктов.

Соответствующие средства и унифицированное ПО будут запущены в опытную эксплуатацию к маю 2020 г. Ввод в промышленную эксплуатацию состоится до конца 2020 г. Проектом будут заниматься «Роскосмос», Минэкономразвития и Росреестр, расходы федерального бюджета составят ₽975 млн.

Будущие унифицированные аппаратно-программные средства первичной обработки данных ДЗЗ из космоса с элементами стандартизации информационных ресурсов будут введены в действие на базе территориально-распределенных облачных вычислительных ресурсов наземной космической инфраструктуры ДЗЗ.

В 2018 г. будет разработана концепция, номенклатура и технологии создания на основе ДЗЗ специализированных отраслевых сервисов в целях информационного обеспечения следующих отраслей: недропользования, лесного хозяйства, водного хозяйства, сельского хозяйства, транспорта, строительства и других

Образцы унифицированных комплексов распределенной обработки и хранения информации будут предназначены для решения задач оператора российских космических систем ДЗЗ из космоса с максимальным уровнем автоматизации и стандартизации обработки, автоматическим контролем качества, экономичностью в обслуживании и эксплуатации. Уровень унификации специального ПО составит до 80%.

Также будет обеспечено внедрение технологий автоматического потокового формирования стандартных и базовых информационных продуктов ДЗЗ по запросу пользователей через подсистему предоставления доступа потребителей и выдачу в течение до 1,5 часов после приема целевой информации с космических аппаратов ДЗЗ.

Кроме того, будут модернизированы полигонные инструментальные средства контроля спектро-радиометрических и координатно-измерительных характеристик космических аппаратов ДЗЗ и верификации информационных продуктов ДЗЗ из космоса, а также создано инструментальное и методическое обеспечение центра сертификации данных ДЗЗ из космоса.

«Роскосмос» создаст территориально-распределенный вычислительный ресурс потоковой обработки данных ДЗЗ

Еще одно направление плана реализации мероприятий программы «Цифровая экономика» по разделу «Информационная инфраструктура» состоит в обеспечение разработки и использовании отечественных технологий обработки (в том числе тематической) данных ДЗЗ в органах гсовласти и местного самоуправления, а также госкомпаниях.

В рамках реализации данной идеи будет проведено создание и модернизация территориально-распределенного вычислительного ресурса обеспечения потоковой обработки данных ДЗЗ из космоса в составе центров обработки данных и вычислительных кластерах наземных комплексов приема, обработки и распространения данных ДЗЗ. Проектом займется «Роскосмос».

В 2019 г. соответствующие мероприятия пройдут в Европейской зоне России, в 2020 г. – вДальневосточной зоне. На эти цели федеральный бюджет выделит ₽690 млн.

Контроль расходов федерального бюджета проверят из космоса

Параллельно пройдет разработка и модернизация аппаратно-программных решений и прикладных клиенто-ориентированных сервисов сельского и лесного хозяйства на базе технологий ДЗЗ из космоса, это обойдется федеральному бюджету в ₽180 млн.

Также в 2018 г. будет разработана концепция, номенклатура и технологии создания на основе ДЗЗ специализированных отраслевых сервисов в целях информационного обеспечения следующих отраслей: недропользования, лесного хозяйства, водного хозяйства, сельского хозяйства, транспорта, строительства и других. Вместе с «Роскосмосом» эти задачи будет решать Минэкономразвития.

В 2019 г. будут выбраны иные отрасли для разработки аналогичных сервисов и решений. В 2020 г. сервисные решения будут отработаны на пилотных зонах с последующим вводом в опытную эксплуатацию, соответствующие мероприятия обойдутся федеральному бюджету в ₽460 млн.

В 2018 г. будет спроектирован и создан сервис контроля по космической съемке целевого и эффективного использования средств федерального бюджета и бюджетов государственных внебюджетных фондов, направленных на финансирование всех видов строительства. Этим займутся «Роскосмос» и Счетная Палата, федеральный бюджет выделит на данный проект ₽125 млн.

Аналогичным образом будет создан сервис контроля по космической съемке использования средств федерального бюджета, направленных на финансирование инфраструктурных проектов и особых экономических зон. Соответствующий ресурс будет спроектирован и введен в опытную эксплуатацию до конца 2018 г., а его промышленная эксплуатация начнется в июне 2019 г. Стоимость проекта для федерального бюджета составит ₽125 млн.

Также будет создан сервис контроля по космической съемке использования средств федерального бюджета, направленных на предупреждение и ликвидацию чрезвычайных ситуаций и последствий стихийных бедствий (пожаров, паводков и т.д.), а также на ликвидацию последствий загрязнения и иного негативного воздействия на окружающую среду. Федеральный бюджет потратит на этот проект ₽170 млн.

Будет создан сервис определения эффективности и соответствия нормативным правовым актам порядка финансирования, управления и распоряжения федеральными и иными ресурсами: лесными, водными, минеральными и т.д. Федеральный бюджет потратит на это ₽155 млн.

Аналогичный сервис будет создан для обеспечения контроля хозяйственной деятельности с целью выявления нарушений земельного законодательства, установления фактов использования земель не по назначению и определению экономического ущерба. Проект обойдется федеральному бюджету в ₽125 млн.

Еще один запланированный сервис будет обеспечивать оценку перспективности вовлечения в различные виды хозяйственной деятельности (сельское хозяйство, строительство, рекреация и др.). Стоимость проекта для федерального бюджета составит ₽145 млн.

Также будет создан сервис выявления по космическим снимкам изменений, происходящих на территории регионов России для целей определения темпов их развития, принятия решений по планированию и оптимизации бюджетных средств. Федеральный бюджет выделит на этот проект ₽160 млн.

Характерной чертой процесса внедрения геоинформационных технологий в настоящее время является интеграция уже существующих систем в более общие национальные, международные и глобальные информационные структуры. Прежде всего обратимся к проектам даже не самого последнего времени. В этом отношении показателен опыт разработки глобальных информационных программ и проектов в рамках Международной геосферно-биосфер- ной программы «Глобальные изменения» (МГБП), которая реа- лизуется уже с 1990 г. и оказала большое влияние на ход географических и экологических работ глобального, регионального и национального масштабов [В. М. Котляков, 1989]. Среди разнообразных международных и крупных национальных геоинформационных проектов, в рамках МГБП, упомянем лишь Глобальную информационно-ресурсную базу данных - GRID. Она формировалась в структуре созданной в 1975 г. системы мониторинга окружающей среды (GEMS) под эгидой программы ООН по окружающей среде (UNEP). GEMS состояла из глобальных систем мониторинга, управляемых через различные организации ООН, например, Продовольственную и сельскохозяйственную организации (FAO), Всемирную метеорологическую организацию (WMO), Всемирную организацию здравоохранения (WHO), международные союзы и отдельные страны, в той или иной мере участвующие в программе. Мониторинговые сети организованы внутри пяти блоков, связанных с климатом, здоровьем людей, средой океана, дальнодейству- ющими перемещающимися загрязнениями, возобновляемыми природными ресурсами . Каждый из этих блоков охарактеризован в статье [А. М. Трофимов и др., 1990]. Мониторинг, связанный с климатом, обеспечивал данными, определяющими влияние человеческой деятельности на климат Земли, включая два направления, связанные с работой сети Мониторинга фонового загрязнения атмосферы и Мировой гляциологической инвентаризацией. Первая касается установления тенденций в атмосферной композиции (изменения содержания углекислого газа, озона и др.), а также тенденций в химическом составе атмосферных осадков . Сеть станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы (BAPMON) организована WHO в 1969 г. и с 1974 г. получает поддержку со стороны UNEP как часть GEMS. Она включает три типа мониторинговых станций: базовые, региональные и региональные с расширенной программой . Данные ежемесячно сообщаются в координационный центр, расположенный в Межправительственном агентстве защиты окружающей среды (ЕРА) (Вашингтон, США). С 1972 г. данные совместно с материалами WMO, ЕРА ежегодно публикуются . Мировая гляциологическая инвентаризация связана с UNESCO и ее Швейцарским федеральным институтом технологии. Собираемые ими сведения очень важны, поскольку колебания ледниковых и снежных масс дают представление о ходе климатической изменчивости. Программа мониторинга дальнодействующих перемещающихся загрязнений реализуется совместно с работами Европейской Экономической Комиссии (ЕСЕ) и WMO. Собираются данные о загрязненных осадках (в частности, оксидах серы и их преобразованных продуктах, с чем обычно связывается выпадение кислотных дождей) в связи с движением воздушных масс от источников загрязнения к отдельным объектам. В 1977 г. ЕСЕ в сотрудничестве с UNEP и WHO сформулировали совместную программу для мониторинга и оценки переноса воздушных загрязнений на дальние расстояния в Европе (Программа Европейского мониторинга и оценки). Мониторинг, связанный со здоровьем людей, обеспечивает сбор данных о качестве окружающей среды в мировом масштабе, о радиации, об изменениях уровня ультрафиолетового излучения (как следствие истощения озонового слоя) и др. Эта программа GEMS в значительной степени связана с деятельностью Всемирной организации здравоохранения (WHO). Совместный мониторинг за качеством воды предприняли организации UNEP, WHO, UNESCO и WMO. Акцент работы здесь сделан на воды рек, озер, а также грунтовые, т.е. те, что являются основным источником обеспечения людей водой, для орошения, некоторых отраслей промышленности и др. Мониторинг загрязнения продуктов питания в рамках GEMS существует с 1976 г. в сотрудничестве с WHO и FAO. Данные о загрязненных продуктах питания дают сведения о характере распространения загрязнений, что, в свою очередь, служит основанием для управленческих решений различного ранга. Мониторинг среды океана рассматривался в двух аспектах: мониторинг открытого океана и региональных морей. Деятельность программы мониторинга возобновляемых земных ресурсов основывается на предпочтении мониторинга ресурсов засушливых и полузасушливых земель, деградации почв, тропических лесов. Собственно система GRID, организованная в 1985 г., является информационной службой, обеспечивающей экологическими данными управленческие организации ООН, а также другие международные организации и правительства. Основная функция GRID - собирать вместе данные, синтезировать их так, чтобы работники планирующих органов могли достаточно быстро усваивать материал и делать его доступным для национальных и международных организаций, принимающих решения, которые могут повлиять на состояние окружающей среды. В своем полномасштабном развитии на рубеже столетий система реализована как глобальная иерархически организованная сеть, включающая региональные центры и узлы национального уровня, при широком взаимообмене данными. GRID является рассредоточенной (распределенной) системой, узлы которой связаны телекоммуникациями. Система разделена на два основных центра: GRID-Control, расположенный в Найроби (Кения) и GRID-Processor в Женеве (Швейцария). Центр, расположенный в Найроби, осуществляет контроль и управляет деятельностью GRID во всем мире. GRID-Processor связан с получением данных, мониторингом, моделированием, а также с распределением данных. Из глобальных проблем Женевский центр в настоящее время занимается публикацией серии изданий GEO (Global Environment Outlook), разработкой стратегии и обеспечением раннего предупреждения разнообразных угроз, в частности биоразнообразию (особенно в рамках действий нового подразделения DEWA - Division of Early Warning and Assessment), применением ГИС для рационального использования природных ресурсов, конкретными исследованиями, прежде всего для франкоязычной Африки, Центральной и Восточной Европы, Средиземноморья и др. Кроме двух вышеупомянутых центров в систему входят еще 12 центров, размещенных в Бразилии, Венгрии, Грузии, Непале, Новой Зеландии, Норвегии, Польше, России, США, Таиланде, Швеции и Японии. Их работа ведется также в глобальном масштабе, но в определенной мере специализирована по регионам. Например, центр GRID-Arendal (Норвегия) реализует ряд программ по Арктике, таких как АМАР - Arctic Monitoring and Assessment Programme, региону Балтийского моря (BALLERINA - ГИС-про- екты для крупномасштабных экологических приложений) и др. К сожалению, деятельность центра ГРИД-Москва мало известна даже специалистам. Из прймеров межнационального сотрудничества по созданию крупных БД заслуживает внимания информационная система Европейского экономического сообщества CORINE (Coordinated Information on the Environment in the European Community). Решение о ее создании принято в июне 1985 г. Советом Европейского сообщества, поставившим перед нею две главные цели: оценку потенциала информационных систем сообщества как источника для изучения состояния его природной среды и обеспечение природоохранной стратегии стран ЕС по приоритетным направлениям, включая защиту биотопов, оценку загрязнения атмосферы в результате локальных выбросов и трансграничного переноса, комплексную оценку экологических проблем Средиземноморского региона. К настоящему времени проект завершен, но имеются сведения о возможностях его распространения на территорию восточноевропейских стран в будущем. Среди национальных проектов, естественно, хотелось бы обратиться к примерам по России, хотя здесь сразу же следует признать ее не самые передовые позиции в мире. Так, в начале 90-х годов активно прорабатывались возможности подключения тогда еще СССР к работам в рамках глобальной природно-ресурсной системы GRID UNEP. Укажем лишь одну из инициатив того времени в рамках деятельности Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Российской Федерации - проект создания Государственной экоинформационной системы (ГЭИС), начальный этап которого разрабатывался ещб в бывшем Госкомприроде СССР . Планировалось, что ГЭИС должна была состоять из баз данных длительного пользования; баз данных, полученных при подспутниковых экспериментах и контрольных измерениях (видимо, временного хранения); базы подмножества данных, необходимых для проведения потребителями исследовательской работы, и из информационной сети, связывающей компоненты системы с центрами управления наблюдательными средствами и с базами других систем, в том числе международными. Область применения ГЭИС по замыслу проектировщиков подразделялась на следующие основные категории: 1) экологический контроль (для определения состояния окружающей среды); 2) экологический мониторинг (для анализа изменений окружающей среды); 3) моделирование (для причинно-следственного анализа). ГЭИС в общем виде должна была представлять собой компьютерную систему, в которой основным источником ввода сведений являются детальные базы географически ориентированных данных о состоянии окружающей среды: изображений, данных оперативного контроля, статистических данных наблюдений, серий карт (геологических, почвенных, климатических, растительности, землепользования, инфраструктуры и т.п.). Совместная обработка этой информации представляет непосредственный путь к моделированию окружающей среды. Основной задачей планировавшейся ГЭИС являлась разработка технологии управления базами данных, объединение наборов данных об окружающей среде, существующих во множестве форматов и взятых из разных источников. Данные в ГЭИС должны были поступать по следующим предметным областям: геосфере (включающей земные оболочки - атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу) и техносфере; материальным природным ресурсам (энергетическим, минеральносырьевым, водным, земельным, лесным и т.п.), а также по их использованию; изменению климата; состоянию производственных технологий; экономическим показателям в природопользовании; хранению и переработке отходов; социальным и медико-биологическим показателям и т.д., естественно предусматривая возможность последующего синтезирования показателей. В некоторых чертах эта программа напоминала методику, используемую в системе GRID UNEP. Среди программ федерального уровня следует упомянуть проект ГИС ОГВ (Органов государственной власти), который стал воплощаться в реальную жизнь на региональном уровне (см. ниже) или трансформироваться для других нужд, например начавшей реализовываться федеральной целевой программы «Электронная Россия» (2002 - 2010). В качестве примера комплексных систем укажем на разработку «Устойчивое развитие России» [В.С.Тикунов, 2002]. Особенностью ее структуры является тесная увязка между собой социальнополитического, экономического (производственного), природноресурсного и экологического блоков. В целом они характеризуют социоэкосистемы различного территориального ранга. По всем тематическим сюжетам обеспечивается возможность характеристики иерархии их изменений - от глобального до локального уровня с учетом специфики представления явлений при разных масштабах их отображения. Здесь реализуется принцип гипермедийности системы, когда сюжеты соединяются ассоциативными (смысловыми) связями, например сюжеты более низкого иерархического уровня не только отображают какой-либо тематический сюжет в соответствующем масштабе, но и как бы раскрывают, разворачивают, детализируют его. На верхнем уровне иерархии создан раздел «Место и роль России в решении глобальных проблем человечества». Мировые карты этого раздела призваны отобразить запасы, а также баланс производства и потребления человечеством важнейших видов природных ресурсов; динамику роста численности населения; индекс антропогенной нагрузки; вклад России и других стран в планетарную экологическую ситуацию и др. Анаморфозы, диаграммы, графики, пояснительный текст и таблицы должны показать роль России в решении современных глобальных проблем человечества. Полезно сопоставление регионов России и зарубежных стран, когда они рассматриваются как единый информационный массив. Для этих целей использовались многомерные ранжирования на основе комплексов сопоставимых показателей, что по некоторым интегральным характеристикам распределяет российские регионы от уровня Австрии (Москва) до Никарагуа (Республика Тува). Один из таких примеров по характеристике общественного здоровья приведен на рис. 24 цв. вкл. Здесь показана характеристика общественного здоровья стран мира и регионов России, но аналогично сюжеты могут быть продолжены вплоть до муниципального уровня. Разделы федерального уровня формируют основное ядро системы. Наряду со многими оригинальными сюжетами дается достаточно полная характеристика всех компонент системы «природа- экономика-население» с акцентом на характер происходящих изменений. Блоки завершаются интегральными оценками социально-демографической устойчивости, устойчивости развития экономики, устойчивости природной среды к антропогенным воздействиям и некоторыми другими обобщающими сюжетами, причем выражающимися количественно. В качестве интегральных характеристик широко известны индекс устойчивого экономического благосостояния и индекс развития человеческого потенциала, а также индекс экологической устойчивости, реального прогресса, «живой планеты», «экологический след» и др. [Индикаторы.., 2001]. Но даже обращаясь к частным сюжетам, не говоря уже о комплексных характеристиках, ставится задача не просто показать фактическое состояние, а подчеркнуть закономерности в развитии явлений, отобразить их с разных сторон. В качестве примера укажем на характеристики избирательных кампаний, проведенных в России начиная с 1991 г. Так, помимо традиционных сюжетов, отображающих победителей в выборных кампаниях и процент голосов, поданных за того или иного кандидата или партию, показаны интегральные индексы управляемости территорий [В.С.Тикунов, Д.Д.Орешкина, 2000] и характер их изменений от одной избирательной кампании к другой (рис. 2S цв. вкл.). Еще одним примером нетрадиционного подхода является совмещение типологических и оценочных характеристик, таких как оценка общественного здоровья с типами причин смертности населения (рис. 26 цв. вкл.). Следующим иерархически более низким разделом системы является блок «Модели перехода регионов России к устойчивому развитию». Как и в других разделах Атласа, основное содержание всех ветвей данного блока направлено на определение экологических, экономических и социальных составляющих устойчивого развития территорий. Здесь к настоящему времени можно найти примеры характеристики Байкальского региона, Иркутской области, Иркутского административного района и Иркутска. При характеристике региона он будет анализироваться, с одной стороны, как составная часть более крупного образования - государства, с другой - как самодостаточная (в определенных пределах) целостность, способная к саморазвитию на основе имеющихся ресурсов. На базе созданных карт предполагается разработка предложений по стратегии развития и инновационной активности региона и его территорий. Проведена типология всех регионов России и выявлены типичные представители разных групп (промышленные, аграрные и др.). Планируется создание нескольких региональных ветвей системы, представляющих разные типы территорий страны, в частности для Ханты-Мансийского автономного округа. Здесь следует обратить внимание на принцип блочности системы, поскольку отдельные логические блоки могут видоизменяться, пополняться или расширяться, не меняя структуры всей системы. Тематика, связанная с устойчивым развитием-, требует обязательного рассмотрения почти всех тематических сюжетов в динамике, что и реализуется в соответствии с принципом эволюци- онности и динамичности в Атласной информационной системе. В основном это характеристики явлений за базовые временные периоды или годы. По ряду сюжетов для ретроспективного анализа разработано несколько тематических анимаций: «Изменение рас- паханности и лесистости регионов России за последние 300 лет», «Рост сети городов России», «Динамика плотности населения России, 1678-2011 гг.», «Развитие металлургической промышленности России в XVIII-XX вв.» и «Развитие сети железных дорог (рост и электрификация), XIX-XX вв.», которые составляют первый этап подготовки комплексной анимации «Развитие промышленности и транспорта" России». Важнейшее приложение системы - разработка сценариев для развития страны и ее регионов. В этом случае реализуется принцип многовариантности, когда конечному пользователю предлагается ряд интересующих его решений, например оптимистические, пессимистические и другие сценарии. И чем сложнее эти сценарии, тем все больше возникает насущная потребность в интеллектуализации системы, когда экспертные системы и применение нейронных сетей помогают в условиях большой сложности, зачастую при существенной нечеткости задач, получать приемлемые результаты. Перспективно применение содержательного моделирования сложных явлений в рамках информационной системы. Основой подобного моделирования служит комплексный системный подход к моделированию социоэкосистем. Так, пользователь системы сможет смоделировать некоторую структуру, управление которой представит варианты, ведущие, например, к повышению уровня благосостояния народа или повышению его общественного здоровья как конечного результата для многих преобразований с оценкой необходимых затрат для достижения результата. Будут развиты средства моделирования, прежде всего направленные на разработку различных сценариев перехода регионов страны к моделям их Устойчивого развития. Финальная стадия проекта, связанная с интеллектуализацией всей системы, позволит сформировать полномасштабную систему поддержки принятия решений. Наконец, следует отметить, что формируемая система должна базироваться и на принципе мультимедийности (многосредности), что облегчает процесс принятия решений. Создание региональных геоинформационных систем в России в значительной мере связано с реализацией Программы ГИС ОГВ (Органов государственной власти) и КТКПР (Комплексного территориального кадастра природных ресурсов). Разработка основных положений по программе ГИС ОГВ была поручена Госцентру «Природа» - предприятию Федеральной службы геодезии и картографии (Роскартографии). В ряде субъектов РФ созданы и функционируют региональные информационно-аналитические центры, оснащенные современными компьютерными технологиями, включая ГИС-технологии. Среди регионов, в которых получены наиболее значительные результаты по созданию ГИС ОГВ - Пермская и Иркутская области. В 1995-1996 гг. была проделана значительная работа по созданию ГИС Новосибирской области. Наиболее проработанный проект в области региональных ГИС для ОГВ несомненно реализуется в настоящее время в Пермской области. " Концепция этой системы предусматривает применение геоинформационных технологий в структурных подразделениях администрации области и в структурных подразделениях органов государственной власти Российской Федерации, действующих на территории Пермской области. На этапе разработки концепция рассматривалась Федеральной службой геодезии и картографии России, а также ГосГИСцент- ром и Гос центром «Природа». Было заключено соглашение между администрацией Пермской области и Федеральной службой геодезии и картографии России о формировании геоинформационной системы Пермской области, предусматривающее создание и обновление топографических карт масштабов 1:1000 000 и 1:200 000 на территорию области. В концепции геоинформационной системы были определены: основные направления создания ГИС; состав пользователей ГИС; требования к базам данных; вопросы нормативно-правовой основы; разработчики ГИС, этапы разработки, первоочередные проекты, источники финансирования. Основные направления создания ГИС соответствуют направлениям управленческой деятельности органов власти области: социально-экономическое развитие; экономика и финансы; экология, ресурсы и природопользование; транспорт и связь; коммунальное хозяйство и строительство; сельское хозяйство; . здравоохранение, образование и культура; общественный порядок, оборона и безопасность; социально-политическое развитие. Естественно, что большое место в разработке региональной системы занимает обеспечение проекта цифровой картографической основой. Концепция предусматривает применение карт: обзорно-топографической карты масштаба 1:1000 000 на территорию Пермской области и смежные территории; топографической карты масштаба 1:200 000 на территорию области; геологической карты масштаба 1:200 000; топографических карт для территорий сельскохозяйственных и лесных угодий, судоходных рек в масштабах 1:100 000,1:50 000, 1:25000, 1:10000; для решения инженерных задач и задач городского хозяйства карт и планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:500. Для карт принята система координат 1942 г. Карты, выполненные в системе координат 1963 г. или в местной системе координат, при включении в ГИС области приводятся к единой системе координат. Для цифровых топографических карт используется классификатор Роскарто1рафии UNI_VGM, обеспечивающий возможность работы с системами условных знаков от масштаба 1:500 до масштаба 1:1000000 (всемасштабный классификатор). Спектр применяемого программного обеспечения довольно широк: проект «ЛАРИС» выполняется с использованием программного обеспечения фирмы Intergraph Согр., земельный комитет вплоть до районного уровня использует ГИС MicroStation, часть работ выполняется в Maplnfo Professional, организации Министерства природных ресурсов РФ применяют Arclnfo, ArcView, ArcGIS, геологические карты создаются в ГИС «ПАРК». Решения по выбору программных средств определялись наличием наработанных задач в различных ведомственных ГИС и принятыми отраслевыми решениями. Используемые форматы цифровых карт определялись применяемыми программными средствами ГИС. Однако указывается, что необходимо иметь конверторы, преобразующие цифровые карты из одного формата в другой для обеспечения передачи сведений в различные ГИС-пакеты. В ноябре 1998 г. из ГосГИСцентра (Роскартография) в область были переданы цифровые карты Пермской области масштабов 1:1000 000 и 1:200 000. Основной формат полученных карт F20V. Карты конвертированы в формат Е00, применяемый в ГИС, фирмы ESRI Inc. Информационная насыщенность карт, созданных Роскартогра- фией, не устраивала разработчиков региональной ГИС. На первом этапе разработчики системы большое внимание уделили ее повышению, наполнению семантики карт и территориальной привязке имеющихся и вновь создаваемых тематических баз данных. При создании ГИС было выполнено несколько пилотных проектов: создание комплексной ГИС поселка и курорта «Усть-Качка» для отработки комплексных решений на малой территории, на примере ГИС «Усть-Качка», чтобы демонстрировать возможности ГИС недостаточно подготовленным руководителям; создание модели наводнения для городов Пермь и Кунгур. Для создания модели наводнения была построена матрица высот потенциальной зоны затопления, выполнены расчеты по моделированию уровня затоплений; разработка экологического контроля пилотных проектов ГИС для города Березники и прилегающих территорий. Основные результаты реализации программы представляются авторами концепции В.Л.Чебыкин, Ю. Б. Щербинин в виде следующих подсистем (компонентов): «ГИС-геология». Создается для реальной геолого-экономической оценки ресурсного потенциала Пермской области, разработки решений по эффективному использованию ресурсов. Включает банк геоданных о месторождениях полезных ископаемых, размещении добывающих и потребляющих предприятий, величине запасов, динамике добычи и потребления; «ГИС земельного кадастра». Обеспечивает условия объективного взимания налогов на землю и соблюдение нормативно-правовых актов по владению, пользованию, смене собственника. Включает банк геоданных о границах земельных участков в разрезе прав собственности на землю и реестр собственников; «ГИС-дороги». Позволяет определить и эффективно использовать технические и экономические условия эксплуатации и развития транспортной дорожной сети. Основывается на банке геоданных о дорогах Пермской области, качестве покрытия, техническом состоянии дорог, технических характеристиках мостов, проездов, переездов, паромных и ледовых переправ, дорожных знаков. Включает базы экономических данных об использовании дорог для грузовых и пассажирских перевозок, стоимости содержания дорог, а также реестре собственности и границах ответственности; «ГИС железных дорог». Позволяет определить и эффективно использовать технические и экономические условия эксплуатации и развития транспортной железнодорожной сети. Включает банк геоданных о железных дорогах Пермской области, железнодорожных мостах и переездах, железнодорожных станциях, площадках, сооружениях, а также базы экономических данных об использовании дорог для грузовых и пассажирских перевозок, стоимости содержания дорог; «ГИС речного хозяйства». Обеспечивает информацией расчеты работ земснарядов по углублению русла рек и расчеты по эффективности и развитию судоходства. Информационное обеспечение - геоинформация о рельефе дна судоходных рек и базы данных о речных грузовых и пассажирских маршрутах; . «ГИС-наводнения». Обеспечивает процесс моделирования разливов рек и выполнение расчетов противопаводковых мероприятий, убытков от наводнений, предоставляет необходимые сведения для работы противопаводковых комиссий. Информационная база - геоданные о рельефе берегов рек; «ГИС гидросооружений». Служит для моделирования последствий техногенных воздействий на водные объекты населения и предприятий. Банк геоданных - информация по плотинам, шлюзам, водозаборам, очистным сооружениям и стокам жидких отходов промышленных предприятий, информационные базы технико-экономических данных по гидросооружениям; «ГИС водного хозяйства». Создается для объективной оценки и планирования использования водных ресурсов области. Банк геоданных содержит информацию о реках, водохранилищах, озерах, болотах, водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, а также информацию о протяженности, площади, запасах и качестве водных ресурсов, характеристике рыбных запасов, реестре собственности и границах ответственности; «ГИС лесного хозяйства». Необходим для объективной оценки и планирования использования лесных ресурсов области. Эта деятельность базируется на информации о лесных участках, породах и возрасте леса, его экономической оценке, объемах вырубки, переработки, продажи леса, местонахождении лесодобывающих и перерабатывающих предприятий, о правах собственности и границах ответственности; «ГИС кадастра природных ресурсов». Объединяет информацию компонентов «ГИС-геология», «ГИС лесного хозяйства», «ГИС водного хозяйства», а также рыбного хозяйства, заказников, охотничьего хозяйства и др., связывает геобазы указанных компонентов, создает информационную базу комплексной оценки природных ресурсов Пермской области; «ГИС-экология». Создается с целью разработки мероприятий по улучшению экологической обстановки, определения обоснованных сумм, необходимых для осуществления этих мероприятий; «ГИС особо охраняемых природных территорий». Банк геоданных по особо охраняемым природным территориям области; «ГИС экопатологии». Банк геоданных о влиянии экологической обстановки на состояние здоровья и смертность населения, позволяющий дать объективную оценку условий проживания населения на территории области; «ГИС нефтегазопроводов». Используется для моделирования и оценки последствий чрезвычайных ситуаций, проведения экономических расчетов. Банк геоданных содержит информацию о нефтегазопроводах, перекачивающих станциях и других инженерных сооружениях на территории области, реестр собственников, права собственности и границы ответственности, банк геоданных о рельефе прилегающих территорий, информационные базы техникоэкономических характеристик; ГИС контроля и моделирования природных и техногенных проявлений катастрофических деформаций земной поверхности Пермской области на основе результатов мониторинга, в том числе космического; «ГИС-население». Базы геоданных по размещению населения, позволяющие выполнить анализ территории по половозрастному составу, призывному возрасту, занятости, социально защищенным группам, миграции населения, необходимый для обоснования социальных программ, а также информационного обеспечения выборных кампаний (формирование избирательных округов и анализ электората); «ГИС УВД». Подразделяется на составляющие: «ГИС пожарной охраны»; «ГИС ГИБДД»; «ГИС охраны общественного порядка»; «ГИС ЧС». Создаются базы: потенциально опасных объектов, тактико-технических характеристик этих объектов, сил и средств гражданской обороны и привлекаемых сил и средств областной подсистемы чрезвычайных ситуаций, тактико-технических характеристик сил и средств; база геоданных расположения зон эвакуации и маршрутов следования для предприятий и населения области, информационные базы тактико-технических характеристик зон и маршрутов эвакуации; «ГИС медицины катастроф». Создает, в частности, геобазу дислокации и информационные базы состояния медицинских учреждений; «ГИС обеспечения безопасности жизнедеятельности населения». Геобаза постов наблюдения за потенциально опасными объектами, геобазы рельефа и других характеристик местности в масштабах, необходимых для решения задач моделирования чрезвычайных ситуаций на объектах наблюдения и прилегающих территориях, информационные базы тактико-технических данных для организации работы и регистрации результатов работы постов наблюдения; «ГИС социально-экономического развития области». Необходима для анализа деятельности органов местного самоуправления, ее сравнения с аналогичной на смежных территориях как на текущий момент, так и в динамике по периодам сбора информации органами государственного статистического учета. Кроме того, этот компонент используется для разработки мероприятий по управлению территориями. Геобаза ГИС социально-экономического развития области содержит информацию об административном деления области, о паспортах территорий, базы Пермского областного комитета государственной статистики по показателям состояния социально-экономического развития и главного управления экономики администрации области по показателям прогноза социально-экономического развития. В результате реализации программы должны быть разработаны и внедрены правовые, экономические, организационные и технические мероприятия по выполнению задач создания ГИС ОГВ, сформированы базы цифровых карт Пермской области различного масштаба для отображения динамики социально-экономического развития области. Структуры управления областью будут обеспечены реальной пространственно-временной информацией об инфраструктуре и социальном развитии области, позволяющей сформировать механизм управления хозяйством области на геоинформационной основе. Разработанные концепция геоинформационной системы и программа создания ГИС опираются на значительный опыт предприятий и организаций Пермской области в данной сфере деятельности. Различные проекты выполняются в Комитете земельного кадастра Пермской области, Пермском государственном геологосъемочном предприятии «Геокарта», Комитете природных ресурсов Пермской области, в Научно-исследовательском клиническом институте детской экопатологии и других организациях. Под руководством Комитета земельного кадастра Пермской области ведутся работы по проведению кадастровых съемок, изготовлению планово-картографических материалов, инвентаризации земель, регистрации собственников на землю. Заказчиком государственной автоматизированной системы земельного кадастра в Пермской области (ГАС ЗК) является Комитет по земельному кадастру области. В облкомземе и горрайкомземах созданы специальные рабочие группы оперативного управления реализацией проекта ЛАРИС. На унитарном государственном предприятии «Уральское проектно-изыскательское предприятие земельных кадастровых съемок» («Уралземкадастрсъемка») создано специализированное производство на базе цифровых кадастровых технологий. Применяются ГИС фирмы Intergraph Согр., а также MicroStation, Maplnfo Professional. Пермское государственное геологосъемочное предприятие «Геокарта» выполняет работы по программе государственного геологического картографирования. За каждой партией предприятия закреплено дежурство по одному-двум номенклатурным листам карты Пермской области масштаба 1:200 000, результаты работы оформляются в графическом и цифровом виде. На предприятии применяются ГИС «Геокарта», обеспечивающая технологию создания цифровых карт, а также Arclnfo, ArcView, ПАРК 6.0. В цифровом виде были созданы следующие геологические документы: Геологическая карта дочетвертичных образований по материалам доизучения и подготовки государственной геологической карты масштаба 1:200 000. Геологическая карта четвертичных отложений. Схема геоморфологического районирования. Карта продуктивных нефтегазоносных структур. Схема административного деления с транспортными путями и магистральными коммуникациями. Карта дочетвертичных образований дополнена историческими сведениями: по меди, железу, хромитам, бокситам, марганцу, титану, свинцу, стронцию, золоту; ’ по строительным материалам (габбро-диабазы, известняки, доломиты, мраморы, песчаники), кварцу, флюориту, волконско- иту; по нефти, газу, углю, калийным солям, питьевой воде. Карта четвертичных отложений отражает распределение по площадям объектов с содержанием: золота, платины, алмазов; агроруд (торф, известковый туф, мергель), глин, песчаногравийных смесей, песков и др. Во исполнение распоряжения губернатора Пермской области от 09.11.95 № 338 «О системе экологического мониторинга на территории области» под руководством Комитета природных ресурсов Пермской области (ранее Государственного комитета по охране окружающей среды) ведутся работы по созданию Единой территориальной системы экологического мониторинга (ЕТСЭМ) области. ЕТСЭМ создается в целях информационного обеспечения принятия управленческих решений в области охраны окружающей среды для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития территории и является составной частью информационной и геоинформационной системы Пермской области. Работы по созданию и сопровождению ГИС здравоохранения выполнены Научно-исследовательским клиническим институтом детской экопатологии (НИКИ ДЭП). На региональном уровне отработано использование ГИС для решения задач информационной поддержки системы управления здравоохранением области: выделение территорий с неблагоприятными тенденциями медико-демографических и медико-экологических показателей; обоснование региональных инвестиций в территориальное здравоохранение на базе геоинформационного анализа медикодемографических показателей (как отдельных, так и комплексных); анализ достаточности медицинских услуг населению по территориям и оценке остроты проблем отдельных территорий; обоснование и размещение сети межрайонных центров по оказанию специализированной медицинской помощи и др. Выполнены работы, позволяющие увязать пространственную информацию и базы данных по медицинскому обслуживанию населения, медико-демографические, санитарно-гигиенические и экологические показатели на единой карте-схеме Пермской области. Собрана информация более чем по 260 показателям. В системе используются мелкомасштабные векторные карты-схемы (1:1000000). Программное обеспечение позволяет проигрывать ряд сценариев и выбор вариантов оптимального использования коечного фонда и лабораторно-диагностической базы лечебно-профилактических учреждений. Для решения медико-экологических задач с использованием ГИС выделены приоритетные территории по совокупности факторов риска для здоровья населения и отдельным экологическим показателям, выполнена пространственная привязка многолетних баз данных по источникам вредного воздействия на окружающую среду. Реализован экологический проект в составе муниципальной ГИС Перми, являющейся составляющей региональной ГИС. На базе векторной карты 1:25 000 созданы слои: заболеваемость населения по районам города Перми, зоны действия лечебно-профилактических учреждений. Система позволяет проследить динамику заболеваемости за последние 6 лет по 68 показателям. В рамках проекта сформированы слои, отражающие различные аспекты состояния окружающей среды (зоны загрязнения почв тяжелыми металлами, содержание вредных веществ в атмосферном воздухе по результатам натурных наблюдений, стационарные источники выбросов вредных веществ в атмосферный воздух с подробными характеристиками каждого источника, землеотводы промышленных предприятий с информацией о предприятии как источнике загрязнения природной среды, содержание вредных примесей в биологических средах детского населения и т. п.). Слои, имеющие насыщенную атрибутивную базу, используются в аналитических задачах. Созданная система дает выход на решение задач формирования оптимальной сети размещения постов контроля качества атмосферного воздуха по критериям здоровья населения, разработки программ медико-экологической реабилитации детей и т.п. Экологический проект муниципальной ГИС создан на базе ArcView. ГИС используется в сочетании с моделирующими и аналитическими программами, что дает возможность, получать комплексные оценки различных территориальных уровней. В 1994-1997 гг. НИКИ ДЭП выпущен медико-экологический атлас Пермской области. В 1998 г. НИКИ ДЭП совместно с региональным центром новых информационных технологий Пермского государственного технического университета и департаментом образования и науки администрации области выпущен атлас социально-образовательной сферы Пермской области (пилотный проект в рамках межвузовской научно-технической программы «Разработка научных основ создания геоинформационных систем»). Решением законодательного собрания от 06.04.98 № 78 принята и реализована комплексная территориальная программа «Безопасность жизнедеятельности и организация мониторинговых систем прогноза природных и природно-техногенных чрезвычайных ситуаций на территории Пермской области на 1998-2000 гг.», предусматривающая: Развитие и совершенствование географической информационной системы предупреждения и действий в режиме чрезвычайных ситуаций (ГИС ЧС); 2. Создание подсистемы действий в условия^ чрезвычайных ситуаций в составе геоинформационной системы УВД Пермской области. Геоинформационная система ЧС создается на основе научноисследовательских разработок Горного института Уральского отделения РАН (г. Пермь). Разработка «Технических требований к цифровым топографическим картам масштабов 1:1000 000 и 1:200 000 на территорию Пермской области», «Методики проверки качества цифровых топографических карт масштабов 1:1000 000 и 1:200 000 на территорию Пермской области», работы по контролю качества и приемке указанных цифровых карг выполнены Пермским государственным унитарным предприятием «Специальное научно-исследовательское бюро «Эльбрус» (СНИБ «Эльбрус»). СНИБ «Эльбрус» является держателем цифровых топографических карт указанных масштабов и выполняет работы по внедрению карт в соответствии с «Временным положением о порядке использования цифровых электронных карт Пермской области масштабов 1:1000 000 и 1:200 000». СНИБ «Эльбрус» использует несколько программных средств ГИС: ИНТЕЛКАРТ, ИНТЕЛВЕК, Панорама, ГИС РСЧС, Maplnfo Professional, ArcView, Arclnfo и др. ГУП СНИБ «Эльбрус» ведет единый классификатор картографической информации на весь масштабный ряд ГИС ОГВ Пермской области, разработал систему конверторов для обеспечения совместимости применения карт в различных программных средствах ГИС. На географическом факультете Пермского государственного университета разрабатывается ГИС «Охраняемые природные территории Пермской области»; ведутся работы по созданию тематических физико-географических, социально-экономических и эколого-географических слоев (гидрография, орография, геоморфология, почвы, растительность, климат, населенные пункты, транспортная сеть, промышленность, сельское хозяйство, производственная и социальная инфраструктура и др.). Разрабатываются собственные системы Иркутской, Нижегородской, Рязанской областей, Приморского края и др. Достаточно многочисленны примеры реализации ГИС на локальном уровне. В пределах программы «Убсу-Нур» создана геоинформационная система для характеристик запасов- и возрастной динамики древостоя в лесах Убсу-Нурской котловины, для комплексной характеристики места проведения летних учебных практик географического факультета МГУ разработана ГИС-Сатино и др. Последняя система по существу является комплексной цифровой моделью территории учебного полигона «Сатино» (Боровский р-н Калужской обл.) (Ю.Ф. Книжников, И. К. Лурье, 2002]. Основные базовые слои - фотопланы и топографические карты территории масштабов 1:5000 и 1:10000. Широко используются дан ные полевых студенческих исследований. Ведется комплектование географических информационных фондов как систематизированных наборов данных о свойствах и отношениях географических объектов и процессов на территории. Для изучения динамических состояний природной геосистемы используются различные временные и масштабные уровни - многолетние (разновременные карты, аэро- и космические снимки, материалы многолетних полевых обследований территории полигона), а также сезонные (преимущественно аэроснимки и специальные ландшафтно-фенологические исследования). Разрабатывается дешифровочно-навигаци- онный комплекс для автоматизированных полевых исследований. Можно привести также примеры систем, созданных для контроля экологической ситуации в пределах отдельно взятого химического завода, и др. Из реализованных или реализуемых в настоящее время проектов укажем также на многочисленные примеры отраслевых приложений ГИС-технологий к различным тематическим областям - геологии, земельному кадастру, лесной отрасли, экологии, муниципальному управлению, эксплуатации инженерных коммуникаций, деятельности силовых структур. Они подробно рассмотрены в книге [Е. Г. Капралов, А. В. Кошкарев, В.С.Тикунов и др., 2004]. Контрольные вопросы В чем состоит роль Глобальной информационно-ресурсной базы данных GRID? В чем заключается основная особенность системы GRID? Согласовывались ли российские проекты с международными методиками? Целесообразно ли такое согласование? Охарактеризуйте особенности планировавшейся Государственной экоинформационной системы; целесообразна ли реализация этого проекта в современных условиях? Перечислите основные особенности системы «Устойчивое развитие России». Оцените оптимальность системы, созданной для Пермской области. Целесообразно ли создавать локальные системы? Составьте план возможного геоинформационного проекта для своей области.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Введение
• 1. Общая характеристика ГИС
• 2. Особенности организации данных в ГИС
• 3. Методы и технологии моделирования в ГИС
• 4. Информационная безопасность
• 5. Приложения и применение ГИС
• Заключение
• Список литературы
• Приложение

Введение

Географические информационные системы (ГИС) лежат в основе геоинформатики - новой современной научной дисциплины, изучающей природные и социально-экономические геосистемы различных иерархических уровней посредством аналитической компьютерной обработки создаваемых баз данных и баз знаний.

Геоинформатика, как и другие науки о Земле, направлена на изучение процессов и явлений, происходящих в геосистемах, но пользуется для этого своими средствами и методами.

Как было сказано выше, основой геоинформатики является создание компьютерных ГИС, имитирующих процессы, происходящие в изучаемой геосистеме. Для этого необходимо прежде всего информация (как правило, фактический материал), которая группируется и систематизируется в базах данных и базах знаний. Информация может быть самой разнообразной - картографической, точечной, статической, описательной и т.п. В зависимости от поставленной цели, обработка ее может производиться либо с помощью существующих программных продуктов, либо с использованием оригинальных методик. Поэтому в теории геосистемного моделирования и разработки методов пространственного анализа в структуре геоинформатики придается важное значение.

Существуете несколько определений ГИС. В целом они сводятся к следующему: географическая информационная система - это интерактивная информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, доступ, отображение пространственно-организованных данных и ориентированная на возможность принятия научно-обоснованных управленческих решений.

Целью создания ГИС может быть инвентаризация, кадастровая оценка, прогнозирование, оптимизация, мониторинг, пространственный анализ и т.п. Наиболее сложной и ответственной задачей при создании ГИС является управление и принятие решений. Все этапы - от сбора, хранения, преобразования информации до моделирования и принятия решений в совокупности с программно-технологическими средствами объединяются под общим названием - геоинформационные технологии (ГИС-технологии).

Таким образом, ГИС-технологии - это современный системный метод изучения окружающего географического пространства с целью оптимизации функционирования природно-антропогенных геосистем и обеспечения их устойчивого развития.

В реферате рассмотрены принципы создания и актуализации географических информационных систем, а также их приложения и применение. географический информационный экономический социальный

1 . Общая характеристика ГИС

Современные геоинформационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, включают методы обработки данных многих ранее существовавших автоматизированных систем (АС), с другой - обладают спецификой в организации и обработке данных. Практически это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы.

На основе анализа целей и задач различных ГИС, функционирующих в настоящее время, более точным следует считать определение ГИС как геоинформационных систем, а не как географических информационных систем. Это обусловлено и тем, что процент чисто географических данных в таких системах незначителен, технологии обработки данных имеют мало общего с традиционной обработкой географических данных и, наконец, географические данные служат лишь базой решения большого числа прикладных задач, цели которых далеки от географии.

Итак, ГИС - автоматизированная информационная система, предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация.

В ГИС осуществляется комплексная обработка информации - от ее сбора до хранения, обновления и представления, в связи с этим следует рассмотреть ГИС с различных позиций.

Как системы управления ГИС предназначены для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению землями и ресурсами, городским хозяйством, по управлению транспортом и розничной торговлей, использованию океанов или других пространственных объектов. При этом для принятия решений в числе других всегда используют картографические данные.

В отличие от автоматизированных систем управления (АСУ) в ГИС появляется множество новых технологий пространственного анализа данных. В силу этого ГИС служат мощным средством преобразования и синтеза разнообразных данных для задач управления.

Как автоматизированные информационные системы ГИС объединяют ряд технологий или технологических процессов известных информационных систем типа автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных справочно-информационных систем (АСИС) и др. Основу интеграции технологий ГИС составляют технологии САПР. Поскольку технологии САПР достаточно апробированы, это, с одной стороны, обеспечило качественно более высокий уровень развития ГИС, с другой - существенно упростило решение проблемы обмена данными и выбора систем технического обеспечения. Этим самым ГИС стали в один ряд с автоматизированными системами общего назначения типа САПР, АСНИ, АСИС.

Как геосистемы ГИС включают технологии (прежде всего технологии сбора информации) таких систем, как географические информационные системы, системы картографической информации (СКИ), автоматизированные системы картографирования (АСК), автоматизированные фотограмметрические системы (АФС), земельные информационные системы (ЗИС), автоматизированные кадастровые системы (АКС) и т.п.

Как системы, использующие базы данных, ГИС характеризуются широким набором данных, собираемых с помощью разных методов и технологий. При этом следует подчеркнуть, что они объединяют в себе как базы данных обычной (цифровой) информации, так и графические базы данных. В связи с большим значением экспертных задач, решаемых при помощи ГИС, возрастает роль экспертных систем, входящих в состав ГИС.

Как системы моделирования ГИС используют максимальное количество методов и процессов моделирования, применяемых в других автоматизированных системах.

Как системы получения проектных решений ГИС во многом применяют методы автоматизированного проектирования и решают ряд специальных проектных задач, которые в типовом автоматизированном проектировании не встречаются

Как системы представления информации ГИС являются развитием автоматизированных систем документационного обеспечения (АСДО) с использованием современных технологий мультимедиа. Это определяет большую наглядность выходных данных ГИС по сравнению с обычными географическими картами. Технологии вывода данных позволяют оперативно получать визуальное представление картографической информации с различными нагрузками, переходить от одного масштаба к другому, получать атрибутивные данные в табличной или графовой форме.

Как интегрированные системы ГИС являют собой пример объединения различных методов и технологий в единый комплекс, созданный при интеграции технологий на базе технологий САПР и интеграции данных на основе географической информации.

Как системы массового пользования ГИС позволяют применять картографическую информацию на уровне деловой графики, что делает их доступными любому школьнику или бизнесмену, не только специалисту географу. Именно поэтому при принятии решений на основе ГИС-технологий не всегда создают карты, но всегда используют картографические данные.

Как уже говорилось, в ГИС используются технологические достижения и решения, применимые в таких автоматизированных системах как АСНИ, САПР, АСИС, экспертных системах. Следовательно, моделирование в ГИС носит наиболее сложный характер по отношению к другим автоматизированным системам. Но с другой стороны, процессы моделирования в ГИС и в какой-либо из вышеприведенных АС весьма близки АСУ полностью интегрирована в ГИС и может быть рассмотрена как подмножество этой системы.

На уровне сбора информации технологии ГИС включают в себя отсутствующие в АСУ методы сбора пространственно-временных данных, технологии использования навигационных систем, технологии реального масштаба времени, и т.д.

На уровне хранения и моделирования дополнительно к обработке социально-экономических данных (как и в АСУ) технологии ГИС включают в себя набор технологий пространственного анализа, применение цифровых моделей и видеобаз данных, а также комплексный подход к принятию решений.

На уровне представления ГИС дополняет технологии АСУ применением интеллектуальной графики (представление картографических данных в виде карт, тематических карт или на уровне деловой графики), что делает ГИС более доступными и понятными по сравнению с АСУ для бизнесменов, работников управления, работников органов государственной власти и т.д.

Таким образом, в ГИС принципиально решаются все задачи, выполняемые прежде в АСУ, но на более высоком уровне интеграции и объединения данных. Следовательно, ГИС можно рассматривать как новый современный вариант автоматизированных систем управления, использующих большее число данных и большее число методов анализа и принятия решений, причем в первую очередь использующих методы пространственного анализа.

2 . Особенности организации данных в ГИС

ГИС использует разнообразные данные об объектах, характеристиках земной поверхности, информацию о формах и связях между объектами, различные описательные сведения.

Для того чтобы полностью отобразить геообъекты реального мира и все их свойства, понадобилась бы бесконечно большая база данных. Поэтому, используя приемы генерализации и абстракции, необходимо свести множество данных к конечному объему, легко поддающемуся анализу и управлению. Это достигается применением моделей, сохраняющих основные свойства объектов исследования и не содержащих второстепенных свойств. Поэтому первым этапом разработки ГИС или технологии ее применения является обоснование выбора моделей данных для создания информационной основы ГИС.

Выбор метода организации данных в геоинформационной системе, и, в первую очередь, модели данных, т.е. способа цифрового описания пространственных объектов, определяет многие функциональные возможности создаваемой ГИС и применимость тех или иных технологий ввода. От модели зависит как пространственная точность представления визуальной части информации, так и возможность получения качественного картографического материала и организации контроля цифровых карт. От способа организации данных в ГИС очень сильно зависит производительность системы, например, при выполнении запроса к базе данных или рендеринге (визуализации) на экране монитора.

Ошибки в выборе модели данных могут сказаться решающим образом на возможности реализации в ГИС необходимых функций и расширения их списка в будущем, эффективности выполнения проекта с экономической точки зрения. От выбора модели данных напрямую зависит ценность формируемых баз данных географической и атрибутивной информации.

Уровни организации данных можно представить в виде пирамиды. Модель данных - это концептуальный уровень организации данных. Термины, типа “полигон”, “узел”, “линия”, “дуга”, “идентификатор”, “таблица” как раз относятся к этому уровню, в равной степени, как и понятия “тема” и “слой”.

Более подробное рассмотрение организации данных часто называется структурой данных. В структуре фигурируют математические и программистские термины, такие как “матрица”, “список”, “система ссылок”, “указатель”, “способ сжатия информации”. На следующем по детальности уровне организации данных специалисты имеют дело со структурой файлов данных и их непосредственными форматами. Уровень организации конкретной БД является уникальным для каждого проекта.

ГИС, впрочем, как и любая другая информационная система, обладает развитыми средствами обработки и анализа входящих данных с целью дальнейшей их реализации в вещественной форме. На рис. 3. представлена схема аналитической работы ГИС. На первом этапе производится “коллекционирование” как географической (цифровые карты, изображения), так и атрибутивной информации. Собранные данные являются наполнением двух баз данных. Первая БД хранит картографические данные, вторая же наполнена информацией описательного характера.

На втором этапе система обработки пространственных данных обращается к базам данных для проведения обработки и анализа востребованной информации. При этом весь процесс контролируется системой управления БД (СУБД), с помощью которой можно осуществлять быстрый поиск табличной и статистической информации. Конечно, главным результатом работы ГИС являются разнообразные карты.

Для организации связи между географической и атрибутивной информацией используют четыре подхода взаимодействия. Первый подход - геореляционный или, как его еще называют, гибридный. При таком подходе географические и атрибутивные данные организованы по-разному. Между двумя типами данных связь осуществляется посредством идентификатора объекта. Как видно из рис. 3., географическая информация хранится отдельно от атрибутивной в своей БД. Атрибутивная информация организована в таблицы под управлением реляционной СУБД.

Следующий подход называется интегрированным. При этом подходе предусматривается использование средств реляционных СУБД для хранения как пространственной, так и атрибутивной информации. В этом случае ГИС выступает в качестве надстройки над СУБД.

Третий подход называют объектным. Плюсы этого подхода в легкости описания сложных структур данных и взаимоотношений между объектами. Объектный подход позволяет выстраивать иерархические цепочки объектов и решать многочисленные задачи моделирования.

В последнее время самое широкое распространение получил объектно-реляционный подход, являющийся синтезом первого и третьего подходов.

Следует отметить, что в ГИС выделяют несколько форм представления объектов:

В виде нерегулярной сети точек;

В виде регулярной сети точек;

В виде изолиний.

Представление в виде нерегулярной сети точек - это произвольно расположенные точечные объекты, в качестве атрибутов имеющие какое-то значение в данной точке поля.

Представление в виде регулярной сети точек - это равномерно расположенные в пространстве точки достаточной густоты. Регулярную сеть точек можно получать интерполяцией из нерегулярных либо путем проведения измерений по регулярной сети.

Наиболее распространенной формой представления в картографии является представление изолиниями. Недостатком данного представления является то, что обычно нет никакой информации о поведении объектов, находящихся между изолиниями. Данный способ представления является не самым удобным для анализа. Рассмотрим модели организации пространственных данных в ГИС.

Самой распространенной моделью организации данных является слоевая модель, Суть модели в том, что осуществляется деление объектов на тематические слои и объекты, принадлежащие одному слою. Получается так, что объекты отдельного слоя сохраняются в отдельный файл, имеют свою систему идентификаторов, к которой можно обращаться как к некоторому множеству. Как видно из рис. 6, в отдельные слои вынесены индустриальные районы, торговые центры, автобусные маршруты, дороги, участки учета населения. Часто один тематический слой делится еще и по горизонтали - по аналогии с отдельными листами карт. Это делается для удобства администрирования БД и во избежание работы с большими файлами данных.

В рамках слоевой модели существует две конкретных реализации: векторно-топологическая и векторно-нетопологическая модели.

Первая реализация - векторно-топологическая, рис. 7. В этой модели есть ограничения: в один лист одного тематического слоя можно поместить объекты не всех геометрических типов одновременно. К примеру, в системе ARC/INFO в одном покрытии можно поместить или только точечные или только линейные, или полигональные объекты, либо их комбинации, исключая случай “точечные полигональные” и три типа объектов сразу.

Векторно-нетопологическая модель организации данных - это более гибкая модель, но часто в один слой помещаются только объекты одного геометрического типа. Число слоев при слоевой организации данных может быть весьма большим и зависит от конкретной реализации. При слоевой организации данных удобно манипулировать большими группами объектов, представленных слоями как единым целым. Например, можно включать и выключать слои для визуализации, определять операции, основанные на взаимодействии слоев.

Следует отметить, что слоевая модель организации данных абсолютно преобладает в растровой модели данных.

Наряду со слоевой моделью используют объектно-ориентированную модель. В этой модели используется иерархическая сетка (топографический классификатор

В объектно-ориентированной модели акцент делается на положение объектов в какой-либо сложной иерархической схеме классификации и на взаимоотношения между объектами. Этот подход менее распространен, чем слоевая модель по причине трудности организации всей системы взаимосвязей между объектами.

Как говорилось выше, информация в ГИС хранится в географической и атрибутивной базах данных. Рассмотрим принципы организации информации на примере векторной модели представления пространственных данных.

Любой графический объект можно представить как семейство геометрических примитивов с определенными координатами вершин, которые могут исчисляться в любой системе координат. Геометрические примитивы в разных ГИС различаются, но базовыми являются точка, линия, дуга, полигон. Расположение точечного объекта, например, угольной шахты, можно описать парой координат (x, y). Такие объекты, как река, водопровод, железная дорога описываются набором координат (x1, y2; …; xn, yn), рис. 9. Площадные объекты типа речных бассейнов, сельхоз угодий или избирательных участков представляются в виде замкнутого набора координат (x1, y1; … xn, yn; x1, y1). Векторная модель наиболее пригодна для описания отдельных объектов и менее всего подходит для отражения непрерывно изменяющихся параметров.

Кроме координатной информации об объектах в географической БД может храниться информация о внешнем оформлении этих объектов. Это может быть толщина, цвет и тип линий, тип и цвет штриховки полигонального объекта, толщина, цвет и тип его границ. Каждому геометрическому примитиву сопоставляется атрибутивная информация, описывающая его количественные и качественные характеристики. Она хранится в полях табличных баз данных, которые предназначены для хранения информации разных типов: текстовая, числовая, графическая, видео, аудио. Семейство геометрических примитивов и его атрибутов (описаний) образует простой объект.

Современные объектно-ориентированные ГИС работают с целыми классами и семействами объектов, что позволяет пользователю получать более полное представление о свойствах этих объектов и присущих им закономерностях.

Взаимосвязь между изображением объекта и его атрибутивной информацией возможна посредством уникальных идентификаторов. Они в явной или неявной форме существуют в любой ГИС.

Во многих ГИС пространственная информация представляется в виде отдельных прозрачных слоев с изображениями географических объектов. Размещение объектов на слоях зависит в каждом отдельном случае от особенностей конкретной ГИС, а также особенностей решаемых задач. В большинстве ГИС информацию на отдельном слое составляют данные из одной таблицы БД. Бывает, что слои образуются из объектов, составленных из однородных геометрических примитивов. Это могут быть слои с точечными, линейными или площадными географическими объектами. Иногда слои создаются по определенным тематическим свойствам объектов, например, слои железнодорожных линий, слои водоемов, слои природных ископаемых. Практически любая ГИС позволяет пользователю управлять слоями. Основные управляющие функции - это видимость/невидимость слоя, редактируемость, доступность. Кроме всего, пользователь может увеличивать информативность цифровой карты путем вывода на экран значений атрибутов пространственных. Многие ГИС используют растровые изображения в качестве фундаментального слоя для векторных слоев, что также повышает наглядность изображения.

3 . Методы и технологии моделирования в ГИС

В ГИС можно выделить четыре основные группы моделирования:

Семантическое - на уровне сбора информации;

Инвариантное - основа представления карт, за счёт использования специальных библиотек, например библиотек условных знаков и библиотек графических элементов;

Эвристическое - общение пользователя с ЭВМ на основе сценария, учитывающего технологические особенности программного обеспечения и особенности обработки данной категории объектов (занимает ведущее место при интерактивной обработке и в процессах контроля и коррекции)

Информационное - создание и преобразование разных форм информации в вид, задаваемый пользователем (является основным в подсистемах документационного обеспечения).

При моделировании в ГИС можно выделить следующие программно-технологические блоки:

Операции преобразования форматов и представления данных. Имеют важное значение для ГИС как средство обмена данными с другими системами. Преобразование форматов осуществляется с помощью специальных программ-конверторов (AutoVEC, WinGIS, ArcPress).

Проекционные преобразования. Осуществляют переход от одной картографической проекции к другой или от пространственной системы к картографической проекции. Как правило, иностранные программные средства не поддерживают напрямую распространённые в нашей стране проекции, а информацию о типе проекции и её параметрах получить довольно сложно. Это определяет преимущество отечественных разработок ГИС, содержащих наборы нужных проекционных преобразований. С другой стороны, широко распространённые в России разнообразные методы работы с пространственными данными нуждаются в анализе и классификации.

Геометрический анализ. Для векторных моделей ГИС это операции определения расстояний, длин ломаных линий, поиска точек пересечения линий; для растровых - операции идентификации зон, расчёта площадей и периметра зон.

Оверлейные операции: наложение разноимённых слоёв с генерацией производных объектов и наследованием их атрибутов.

Функционально-моделирующие операции:

расчёт и построение буферных зон (применяются в транспортных системах, лесном хозяйстве, при создании охранных зон вокруг озёр, при определении зон загрязнения вдоль дорог);

анализ сетей (позволяют решать оптимизационные задачи на сетях - поиск путей, аллокация, районирование);

генерализация (предназначены для отбора и отображения картографических объектов соответственно масштабу, содержанию и тематической направленностью);

цифровое моделирование рельефа (заключается в построении модели базы данных, наилучшим образом отображающей рельеф исследуемой местности).

4 . Информационная безопасность

Комплексная система защиты информации должна строиться с учетом четырех уровней любой информационной системы (ИС), в т.ч. и геоинформационной системы:

Уровень прикладного программного обеспечения (ПО), отвечающий за взаимодействие с пользователем. Примером элементов ИС, работающих на этом уровне, можно назвать текстовый редактор WinWord, редактор электронных таблиц Excel, почтовая программа Outlook, броузер Internet Explorer и т.д.

Уровень системы управления базами данных (СУБД), отвечающий за хранение и обработку данных информационной системы. Примером элементов ИС, работающих на этом уровне, можно назвать СУБД Oracle, MS SQL Server, Sybase и даже MS Access.

Уровень операционной системы (ОС), отвечающий за обслуживание СУБД и прикладного программного обеспечения. Примером элементов ИС, работающих на этом уровне, можно назвать ОС Microsoft Windows NT, Sun Solaris, Novell Netware.

Уровень сети, отвечающий за взаимодействие узлов информационной системы. Примером элементов ИС, работающих на этом уровне, можно назвать протоколы TCP/IP, IPS/SPX и SMB/NetBIOS.

Система защиты должна эффективно функционировать на всех этих уровнях. Иначе злоумышленник сможет реализовать ту или иную атаку на ресурсы ГИС. Например, для получения несанкционированного доступа к информации о координатах карт в базе данных ГИС злоумышленники могут попытаться реализовать одну из следующих возможностей:

Отправить по сети пакеты со сформированными запросами на получение необходимых данных от СУБД или перехватить эти данные в процессе их передаче по каналам связи (уровень сети).

Для того, чтобы нельзя было реализовать ту или иную атаку, необходимо своевременно обнаружить и устранить уязвимости информационной системы. Причем на всех 4 уровнях. Помочь в этом могут средства анализа защищенности (security assessment systems) или сканеры безопасности (security scanners). Эти средства могут обнаружить и устранить тысячи уязвимостей на десятках и сотнях узлов, в т.ч. и удаленных на значительные расстояния.

Совокупность применения различных средств защиты на всех уровнях ГИС позволит построить эффективную и надежную систему обеспечения информационной безопасности геоинформационной системы. Такая система будет стоять на страже интересов и пользователей, и сотрудников компании-провайдера ГИС-услуг. Она позволит снизить, а во многих случаях и полностью предотвратить, возможный ущерб от атак на компоненты и ресурсы системы обработки картографической информации.

5 . Приложения и применение ГИС

Ученые подсчитали, что 85% информации, с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека.

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. Это практически все направления деятельности органов управления и администраций: земельные ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т.д.

ГИС позволяют точным образом учитывать координаты объектов и площади участков. Благодаря возможности комплексного (с учетом множества географических, социальных и других факторов) анализа информации о качестве и ценности территории и объектов на ней, эти системы позволяют наиболее объективно оценивать участки и объекты, а также могут давать точную информацию о налогооблагаемой базе.

В области транспорта ГИС давно уже показали свою эффективность благодаря возможности построения оптимальных маршрутов как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем, в масштабе отдельного города или целой страны. При этом возможность использования наиболее актуальной информации о состоянии дорожной сети и пропускной способности позволяет строить действительно оптимальные маршруты.

Учет коммунальной и промышленной инфраструктуры - задача сама по себе не простая. ГИС не только позволяет эффективно ее решать, но и также повысить отдачу этих данных в случае чрезвычайных ситуаций. Благодаря ГИС специалисты различных ведомств могут общаться на общем языке.

Интеграционные возможности ГИС поистине безграничны. Эти системы позволяют вести учет численности, структуры и распределения населения и одновременно использовать эту информацию для планирования развития социальной инфраструктуры, транспортной сети, оптимального размещения объектов здравоохранения, противопожарных отрядов и сил правопорядка.

ГИС позволяют вести мониторинг экологической ситуации и учет природных ресурсов. Они не только могут дать ответ, где сейчас находятся "тонкие места", но и благодаря возможностям моделирования подсказать, куда нужно направить силы и средства, чтобы такие "тонкие места" не возникали в будущем.

С помощью геоинформационных систем определяются взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур), выявляются места разрывов электросетей.

Риэлторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех домов на определенной территории, имеющих шиферные крыши, три комнаты и 10-метровые кухни, а затем выдачи более подробного описания этих строений. Запрос может быть уточнен введением дополнительных параметров, например, стоимостных. Можно получить список всех домов, находящих на определенном расстоянии от конкретной магистрали, лесопаркового массива или места работы.

Компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, скажем водопровода, и заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, с уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.

Для космических и аэрофотоснимков важно то, что ГИС могут выявлять участки поверхности с заданным набором свойств, отраженных на снимках в разных участках спектра. В этом - суть дистанционного зондирования. Но на самом деле эта технология может с успехом применяться и в других областях. Например, в реставрации: снимки картины в разных областях спектра (в том числе и в невидимых).

Геоинформационная система может использоваться для осмотра как больших территорий (панорама города, штата или страны), так и ограниченного пространства, к примеру, зала казино. С помощью этого программного продукта управленческий персонал казино получает карты с цветовым кодированием, отражающим движение денег в играх, размеры ставок, взятие "банка" и другие данные из игорных автоматов.

ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.

ГИС служат для графического построения карт и получения информации как об отдельных объектах, так и пространственных данных об областях, например о расположении запасов природного газа, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в государстве. Отмеченные на карте области во многих случаях гораздо нагляднее отражают требуемую информацию, чем десятки страниц отчетов с таблицами.

Заключение

Подводя итог, следует констатировать, что ГИС в настоящее время представляют собой современный тип интегрированной информационной системы, применяемой в разных направлениях. Она отвечает требованиям глобальной информатизацией общества. ГИС является системой способствующей решению управленческих и экономических задач на основе средств и методов информатизации, т.е. способствующей процессу информатизации общества в интересах прогресса.

ГИС как система и ее методология совершенствуются и развиваются, ее развитие осуществляется в следующих направлениях:

Развитие теории и практики информационных систем;

Изучение и обобщение опыта работы с пространственными данными;

Исследование и разработка концепций создания системы пространственно-временных моделей;

Совершенствование технологии автоматизированного изготовления электронных и цифровых карт;

Разработки технологий визуальной обработки данных;

Разработки методов поддержки принятия решений на основе интегрированной пространственной информации;

Интеллектуализации ГИС.

Список литературы

1 Геоинформатика / Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. и др. М.: МАКС Пресс, 2001.349 с.

2 ГОСТ Р 6.30-97 Унифицированные системы документации. Унифицированная система организационно-распорядительной документации. Требования к оформлению документов. - М.: Изд-во стандартов, 1997.

3 Андреева В.И. Делопроизводство в кадровой службе. Практическое пособие с образцами документов. Изд.3-е, исправленное и дополненное. - М.: ЗАО «Бизнес-школа «Интел-Синтез»,2000.

4 Верховцев А.В. Делопроизводство в кадровой службе - М.: ИНФРА -М,2000.

5 Квалифицированный справочник должностей руководителей, специалистов и других служащих/ Минтруд России. - М.: «Экономические новости», 1998.

6 Печникова Т.В., Печникова А.В. Практика работы с документами в организации. Учебное пособие. - М.: Ассоциация авторов и издателей «Тандем». Издательство ЭКМОС, 1999.

7 Стенюков М.В. Справочник по делопроизводству -М.: «Приор». (издание 2, переработанное и дополненное). 1998.

8 Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Краснощеков А.Н. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: Учебное пособие для вузов. - М.: Академический проект, 2005. 352 с

Приложение

Приложение

Должностная инструкция главного бухгалтера

Главный бухгалтер выполняет следующие должностные обязанности:

1. Руководит работниками бухгалтерии организации.

Правила внутреннего трудового распорядка

Главный бухгалтер бухгалтерия

2. Согласовывает назначение, увольнение и перемещение материально ответственных лиц организации.

Приказ об увольнении/приеме на работу

Отдел кадров глав.бухгалтер бухгалтерия

3. Возглавляет работу по подготовке и принятию рабочего плана счетов, форм первичных учетных документов, применяемых для оформления хозяйственных операций, по которым не предусмотрены типовые формы, разработке форм документов внутренней бухгалтерской финансовой отчетности организации.

Счета, первичные учетные документы

Бухгалтерия главный бухгалтер

4. Согласовывает с директором направления расходования средств с рублевых и валютных счетов организации.

Расход средств

Главный бухгалтер директор

5. Осуществляет экономический анализ хозяйственно-финансовой деятельности организации по данным бухгалтерского учета и отчетности в целях выявления внутрихозяйственных резервов, предупреждения потерь и непроизводительных расходов.

Показатели для бух учета бух учет

Финансовый отдел, хозяйств.отдел бухгалтерия глав бухгалтер

6. Участвует в подготовке мероприятий системы внутреннего контроля, предупреждающих образование недостач и незаконное расходование денежных средств и товарно-материальных ценностей, нарушения финансового и хозяйственного законодательства.

Отчет по обороту денежных средств

бухгалтерия Главный бухгалтер

7. Подписывает совместно с руководителем организации или уполномоченными на то лицами документы, служащие основанием для приемки и выдачи денежных средств и товарно-материальных ценностей, а также кредитные и расчетные обязательства.

Приказ на выдачу денежных средств распоряжение о выдаче денежных средств

Директор главный бухгалтер бухгалтерия

8. Контролирует соблюдение порядка оформления первичных и бухгалтерских документов, расчетов и платежных обязательств организации.

Первичные бухгалтерские документы

Бухгалтерия главный бухгалтер

9. Контролирует соблюдение установленных правил и сроков проведения инвентаризации денежных средств, товарно-материальных ценностей, основных фондов, расчетов и платежных обязательств.

График проведения инвентаризации

Главный бухгалтер бухгалтерия

10. Контролирует взыскание в установленные сроки дебиторской и погашение кредиторской задолженности, соблюдение платежной дисциплины.

План погашения задолженности акты сверки

Главный бухгалтер бухгалтерия заказчики и поставщики организации

11. Контролирует законность списания со счетов бухгалтерского учета недостач, дебиторской задолженности и других потерь.

Счета, акты сверки, накладные

Бухгалтерия главный бухгалтер

12. Организует своевременное отражение на счетах бухгалтерского учета операций, связанных с движением имущества, обязательств и хозяйственных операций.

Отчеты по движению имущества

Бухгалтерия главный бухгалтер

13. Организует учет доходов и расходов организации, исполнения смет расходов, реализации продукции, выполнения работ (услуг), результатов хозяйственно-финансовой деятельности организации.

Сметы расходов, отчеты о выполненных услугах (работах)

Бухгалтерия главный бухгалтер

14. Организует проведение проверок организации бухгалтерского учета и отчетности, а также документальных ревизий в структурных подразделениях организации.

Служебная записка график проверки бух учета

Главный бухгалтер директор, заместитель бухгалтерия

15. Обеспечивает составление достоверной отчетности организации на основе первичных документов и бухгалтерских записей, представление ее в установленные сроки пользователям отчетности.

Отчеты по бух учету

Бухгалтерия главный бухгалтер

16. Обеспечивает правильное начисление и своевременное перечисление платежей в федеральный, региональный и местный бюджеты, взносов на государственное социальное, медицинское и пенсионное страхование, осуществление своевременных расчетов с контрагентами и по заработной плате.

План перечисления платежей пенсионный фонд, страховая компания

Главный бухгалтер бухгалтерия налоговая инспекция

17. Разрабатывает и осуществляет мероприятия, направленные на укрепление финансовой дисциплины в организации.

Правила укрепления финансовой дисциплины

Главный бухгалтер бухгалтерия

№ п/п	Управленческие функции	Обязанн о сти	Взаимоотн о шение отделов	Документ	Показ а тели
			вход	выход	вход	выход	вход	выход
	планирование		главный бухгалтер, бухгалтерия	директор, главный бухгалтер	расход средств, отчет по обороту денежных средств, правила укрепления финансовой дисциплины	отчет о расходе средств
	организация	2, 3, 7, 12, 13, 14, 15, 16	отдел кадров, бухгалтерия, директор, главный бухгалтер	главный бухгалтер, бухгалтерия, налоговая инспекция, пенсионный фонд, страховая компания	приказ об увольнении/приеме на работу, счета, первичные учетные документы, приказ о выдаче денежных средств, отчеты по движению имущества, сметы расходов, отчеты о выполненных работах (услугах), служебная записка, отчеты по бух учету, план перечисления платежей	распоряжение о выдаче денежных средств, график проверки бух учета, отчет о перечислении платежей
	контроль		главный бухгалтер, бухгалтерия, главный бухгалтер	бухгалтерия, главный бухгалтер, заказчики и поставщики организации	правила внутреннего трудового распорядка, первичная бухгалтерская документация, график проведения инвентаризации, план погашения задолженности, счета, акты сверки, накладные	акты сверки
			финансовый отдел, хозяйственный отдел, бухгалтерия	главный бухгалтер	показатели для бух учета

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие модели системы. Принцип системности моделирования. Основные этапы моделирования производственных систем. Аксиомы в теории модели. Особенности моделирования частей систем. Требования умения работать в системе. Процесс и структура системы.

презентация , добавлен 17.05.2017


Классификация автоматизированных информационных систем по сфере функционирования объекта управления, видам процессов. Производственно-хозяйственные, социально-экономические, функциональные процессы, реализуемые в управлении экономикой, как объекты систем.

реферат , добавлен 18.02.2009


Совместное применение измерительной техники и методов информационных технологий в одних и тех же областях. Автоматизированные средства измерения как техническая база процессов диагностики. Сбор, хранение и обработка больших массивов исследуемых данных.

реферат , добавлен 15.02.2011


Компьютерные программа, применяемые для разработки конструкторской документации и моделирования процессов обработки металлов давлением. Общая характеристика, особенности технологии и принципы моделирования процессов горячей объемной штамповки металлов.

курсовая работа , добавлен 02.06.2015


Основные виды экономической деятельности, в которых применяются информационные технологии. Особенности технологий мобильного предпринимательства. Роль и место автоматизированных информационных систем в экономике. Информационная модель предприятия.

контрольная работа , добавлен 19.03.2008


Назначение и описание проектируемого самолета Ан-148. Расчет на прочность панели хвостовой части стабилизатора. Разработка технологии формообразования детали. Преимущества систем трехмерного моделирования. Методика моделирования стойки лонжерона.

дипломная работа , добавлен 13.05.2012


Общая характеристика и изучение переходных процессов систем автоматического управления. Исследование показателей устойчивости линейных систем САУ. Определение частотных характеристик систем САУ и построение электрических моделей динамических звеньев.

курс лекций , добавлен 12.06.2012


Характеристика системы прямого цифрового управления, ее составные части, основные специфические функции. Особенности двух различных подходов к разработке систем механической обработки с адаптивным управлением. Ряд потенциальных преимуществ станка с АУ.

контрольная работа , добавлен 05.06.2010


Рассмотрение основных особенностей моделирования адаптивной системы автоматического управления, характеристика программ моделирования. Знакомство со способами построения адаптивной системы управления. Этапы расчета настроек ПИ-регулятора методом Куна.

дипломная работа , добавлен 24.04.2013


Исследование моделирования медицинского аппарата пульсовой аналитической системы. Задача оценки степени объективности метода моделирования применительно к объекту. Использование метода декомпозиции. Рекомендации по применению алгоритма моделирования.