Картографическое обеспечение региональных информационно-аналитических систем

      Комментарии к записи Картографическое обеспечение региональных информационно-аналитических систем отключены

Картографическое обеспечение региональных информационно-аналитических систем

В.Е. Алексеев

В наши дни, время инноваций, электронного правительства и нанотехнологий, более половины управленческих ответов принимается лишь по окончании как минимум получасового блуждания по Интернету в отыскивании подсказок, в частности — нужной карты местности либо второй геопространственной базы. Причем, то, что находится в поисковых совокупностях в первых строчках — всего лишь «раскрученные» сайты, и к «истине» они имеют малое отношение.

Что же делать начальнику? Ему необходимо подключиться к РИАС — региональной информационно-аналитической совокупности. Не получается? Нет ее, данной региональной информационно-аналитической совокупности?

Мы поведаем в данной статье, что РИАС из себя воображает и из-за чего особую важность в данном вопросе имеет картографическое обеспечение.

О РИАС

В случае если кратко, РИАС — это совокупности, организующие сбор, хранение и обработку (интерпретацию) информации ведомственных реестров и кадастров. Источники информации смогут иметь разные форматы представления данных, а также будут быть разнесены территориально на большие расстояния и не иметь, обычно, возможности передачи данных по каналам связи.

Исходя из этого совокупности должны быть корпоративными и создаваться как инфраструктуры, в которых поддерживаются процессы сбора исходной информации на местах, синтаксического и помещения и семантического согласования ее в интегрированное хранилище данных, и организация обработки накопленной информации современными способами помощи принятия ответов. В большинстве случаев РИАС складываются из нескольких (десятков) информационных (ведомственных и территориальных) совокупностей, каковые снабжают деятельность неспециализированной РИАС.

Мы не будем очень сильно углубляться в сущность организации РИАС. На эту тему большое количество всякого материала в том же Интернете. Мы остановимся всего лишь на одном ходе, без которого обычное функционирование РИАС нереально — на картографическом обеспечении.

Большая часть пользователей Интернета вычисляют картографические сервисы Гугл идеалом. Из-за чего, спросите вы? Да по причине того, что на Google Earth имеется карта мира, с подложкой из космических снимков, на которой при некоем везении возможно кроме того заметить собственный дом. Само собой разумеется, не считая Гугл имеется еще пара интернет-ресурсов, имеющих такие же возможности, но Google успел первым.

Практически всем пользователей достаточно посмотреть на Землю с высоты полета разных космических аппаратов. Не смотря на то, что, имеется эксперты из разработчиков программных продуктов для планирования сетей сотовой связи, каковые «грузят» результаты расчетов в Гугл, дабы взглянуть, куда распространяются радиоволны.

Вот, кстати, эти эксперты первыми и обратили внимание на то, что карты в аналогичных ресурсах не соответствуют действительности. Настоящее состояние местности они сплошь и рядом не отображают. Понятия о точности в том месте нет в принципе.

И для того, чтобы получить более-менее приемлемый итог, необходимо обращаться к специалистам за геопространственными данными, владеющими измерительными особенностями и пригодными для расчетов.

Такая же совершенно верно картина, если не хуже, складывается у многих муниципальных ведомств: будь то архитекторы либо землеустроители, «силовики» либо «коммунальщики». Отсутствие геопространственной базы, или ее ненадлежащее состояние — неспециализированная неприятность.

Сейчас давайте разберемся с терминами.  Что такое отсутствие геопространственной базы — все замечательно знают. Но что представляет собой геопространственная база и каково ее надлежащее состояние — в точности знают немногие.

Обратимся опять к Гугл Earth. При всех его недочётах, концепция геопространственной базы, предложенная в свое время разработчиками сервиса самый оптимальна. Электронная карта, дополненная космическим снимком – это то, что необходимо практически всем пользователей РИАС. Идем дальше. Что такое космический снимок — знают все.

А вот, что такое электронная карта — многие себе воображают в лучшем случае на уровне контурных карт школы .

ОБ ЭЛЕКТРОННОЙ КАРТЕ. ПРЕИМУЩЕСТВА

Что же такое электронная карта?

Электронная карта — это карта, существующая в виде компьютерного файла. Особое ПО может отображать данные из этого файла на экране компьютера, печатать на принтере, прокладывать маршруты перемещения, решать разные расчетные задачи  и другое. Возможности манипулирования с электронной картой зависят не только от «продвинутости» ПО, но и от вида электронных карт, каковые бывают растровыми и векторными.

Что такое растровая карта?

Растровая карта представляет собой цифровое изображение, приобретаемое методом сканирования простой бумажной карты (рис. 1). Так же как и цифровая фотография, она есть копией оригинала с точностью до элемента (пиксела) сканирования.

В случае если учесть, что бумажная карта владеет графической точностью, равной 0,2 мм, то сканирование с разрешением около 500 dpi (наряду с этим размер пиксела образовывает приблизительно 0,1 мм) снабжает сохранение в растровой карте всех подробностей исходной бумажной карты.

Рис. 1.Пример растровой карты

Растровая карта имеет две особенности. Первая содержится в том, что, в большинстве случаев, приобретаемый по окончании сканирования файл имеет громадной количество. Вправду, в случае если отсканировать в полноцветном режиме карту размером 50х50 см с разрешением 500 dpi, то окажется файл размером приблизительно 75 Мб.

Вторая особенность содержится в том, что ПО фактически ничего, не считая отображения, делать с растровой картой не может. По растровой карте компьютер не имеет возможности делать такие расчеты как: определение оптимального маршрута перемещения, расчет профиля земной поверхности и т.п. Более того, ввиду громадных количеств, отображение растровых карт на громадные территории происходит достаточно медлительно.

В случае если в наличии имеются бумажные карты, сделать из них электронные растровые карты достаточно легко и скоро методом сканирования и последующего несложного процесса «привязки» растрового изображения карты к той либо другой совокупности координат. Перечисленные изюминки, являющиеся недочётами растровых карт, значительно ограничивают их использование, но, в некоторых случаях, их применение не редкость оправдано, ввиду низких затрат на их производство и ввиду отсутствия векторных карт.

Что такое векторная карта?

Векторная карта снаружи на экране компьютера весьма похожа на растровую, но по собственному внутреннему содержанию не имеет ничего общего с растровой. Векторная карта является базой данных, в которой хранится информация об объектах карты (рис. 2).

Эта информация складывается из двух видов: графическое (геометрическое) и атрибутивное (семантическое) описание объектов. Атрибутивное описание включает в себя такие, к примеру, эти, как высота дерева, ширина дороги, скорость течения реки, наименование населенного пункта, улицы, адрес дома и т.п.

Графическое описание определяет контура объектов (в общем случае криволинейные), воображая их, в большинстве случаев, ломаными линиями, каковые с допустимой погрешностью аппроксимируют исходные контура, цвета, стили линий для линейных объектов и темперамент заполнений для площадных. Как раз векторные карты и являются кроме космических снимков частью геопространственной базы таких интернет-ресурсов, как Гугл Earth.

Рис. 2.Пример векторной карты

Векторная карта базируется на «трех китах»:

  • формате представления информации;
  • классификаторе информации;
  • правилах цифрового описания объектов.

Формат определяет внутреннее устройство векторной карты. От него зависят такие характеристики, как количество файла векторной карты и время доступа к требуемому объекту. Производители ПО создают все новые и новые форматы, каковые разрешают оптимизировать те либо иные функции, исходя из этого на данный момент существует пара десятков форматов векторных карт.

Единого стандарта на данный момент нет.

Классификатор информации представляет собой электронный структурированный перечень всех объектов, каковые смогут встретиться на карте, и всех атрибутов, каковые смогут содержать объекты. Тот самый в Российской Федерации классификатор «рожден» в недрах топографической работы Армии РФ под конкретный формат карты SXF 4.0 и армейские правила цифрового описания картографических объектов.

 В большинстве случаев, в базе данных таковой  векторной карты сохраняются цифровые записи типа: 31410000, 2, 15, 1.5, что свидетельствует: 31410000 — код объекта (река), 2 — тип объекта (линейный), 15 — глубина (15 м), 1.5 – скорость течения (1,5 м/с). Все вышеописанные расшифровки сохраняются в классификаторе, исходя из этого без него векторная карта — тщетный комплект цифр. Потому, что другие классификаторы, не считая обрисованного выше не являются ГОСТом и не приняты на вооружение картографическими предприятиями и воинскими частями, мы их разглядывать не будем для экономии времени.

Правила цифрового описания определяют процесс создания геометрического образа объекта векторной карты. К примеру, объект «мост» возможно обрисован координатами вектора и центра моста, определяющего направление моста. Возможно и второе описание: координатами двух финишей моста. Исходя из этого правила цифрового описания призваны установить единообразное описание однотипных объектов карты.

Правила, так же как и классификатор, должны сопровождать саму векторную карту, поскольку чтобы верно нарисовать мост на экране, нужно знать, по каким правилам он был создан.

направляться подчернуть, что производители векторных карт обычно создают собственные форматы, классификаторы, и правила цифрового описания, исходя из этого векторные карты разных источников довольно часто несовместимы между собой.

Тут необходимо осуществить маленькое отступление и задать законный вопрос:  а из-за чего  различные форматы? Из-за чего правила и разные классификаторы цифрового описания? По причине того, что занимаются созданием электронных карт все, кому это нужно. Как специальные фирмы, имеющие производственные мощности и необходимые лицензии, так и «народные умельцы». «Умельцев», к сожалению, большая часть.

Время от времени они объединяются в компании, каковые позже именуют «системными интеграторами» и выбрасывают на рынок «продукцию» о качестве которой мы поболтаем позднее. Обычно такие «интеграторы» не имеют не то, что ни одного эксперта по геодезии либо картографии в собственном составе, но кроме того лицензий на эти виды деятельности.

Но возвратимся к нашим картам. Не обращая внимания на то, что процесс отображения векторной карты на экране компьютера сложнее, чем отображение растровой карты, ПО достаточно легко справляется с данной задачей. Учитывая, что количество векторной карты на порядок, а время от времени на два порядка меньше растровой, процесс отображения векторной карты идет значительно стремительнее. При отображении векторных карт достаточно такие возможности как:

  • масштабирование (уменьшение и увеличение в произвольное число раз);
  • скроллинг (перемещение по карте);
  • разворот изображения карты;
  • включение/выключение видимости отдельных объектов и целых группировок (слоев карты);
  • выделение цветом либо миганием каких-либо объектов либо групп;
  • изменение цвета и стиля отрисовки требуемых объектов и др.

Помимо этого, по векторным картам достаточно расчеты:

  • определять геометрические размеры объекта, такие как длину, площадь, периметр (для риэлторов, сельского хозяйства, лесного хозяйства);
  • при наличии информации о относительных высотах и рельефе объектов – рассчитывать профили, схемы распространения радиоволн (для связистов), площади затопления территории при разливе рек (для МЧС) и т.д;
  • самые оптимальных маршрутов движения машин;
  • количеств земляных работ при постройке;
  • приобретать качественные и количественные характеристики объектов, если они находятся в базе данных векторной карты и другое.

Но при всех очевидных преимуществах векторной карты если сравнивать с растровой, у векторной карты также имеется большие недочёты.

О НЕДОЧЁТАХ

 Основной недочёт, что, кстати, в равной степени свойствен и растровой карте — это ее устаревание. При нынешнем темпе антропогенных трансформаций поверхности Почвы, это особенно касается многолюдных районов, состояние местности которых на картах необходимо обновлять с промежутком в 1–3 года. Чем больше масштаб карты, тем меньше промежуток ее обновления.

Дежурные замыслы городов масштаба 1:500 необходимо по большому счету обновлять по мере их трансформации.

Хорошее слово – НЕОБХОДИМО. Но на практике большинство картографической базы устарела катастрофически. Разрыв между настоящим состоянием местности и тем, что нарисовано на карте образовывает обычно несколько дюжина лет. Хочется знать обстоятельства? Пожалуйста!

Главная причина — развал картографической отрасли. В случае если во времена СССР Основное картографии и управление геодезии (ГУГК) было замечательнейшим ведомством (фактически в ранге министерства), в полной мере справлявшимся с задачами картографирования огромной территории СССР, то на данный момент картографией и геодезией в масштабе всей страны занимается маленькое подразделение Росреестра.

Работа картографов и геодезистов сведена к несложным обмерам земельных участков и отображению их на кадастровых замыслах. Кроме того на стройках геодезические измерения делают сплошь и рядом люди без соответствующей квалификации. А ведь от этого зависит жизни людей и качество строительства.

Существующая сейчас в РФ картографии и государственная система геодезии не в состоянии обеспечить потребности нуждающихся в правильной, точной и актуальной картографической информации еще и вследствие того что объем работ велик! К примеру, количество замыслов масштаба 1:500 на территорию среднего областного центра образовывает пара тысяч. А таких городов — многие десятки.

И в случае если на громадные города-миллионники какая-то информация все же имеется, то на поселения мельче она попросту отсутствует.  Ее необходимо создавать с нуля, а это — время, люди, деньги, которых нет.

Второй серьёзный недочёт векторной карты — это высокая трудоемкость ее изготовления и, как следствие — большая цена. Так, к примеру, для одного страницы векторной карты масштаба 1:200 000 потребуется порядка четырех человеко-семь дней. И выработать эти человеко-семь дней обязан не просто человек с улицы, а эксперт с высшим серьёзным опытом и картографическим образованием работы.

А таких экспертов мало и делается меньше и меньше, по причине того, что значительно несложнее получить деньги, реализовывая те же векторные карты, чем их создавать. Несложный пример, основанный на личном опыте: из группы, численностью в 22 человека, по окончании окончания Столичного университета инженеров геодезии, картографии и аэрофотосъёмки, в геоинформационную отрасль пошли трудиться лишь два человека, один из которых — создатель данной статьи. Остальные 20 занимаются чем угодно, лишь не геоинформатикой.

Из второго недочёта вытекает третий — низкий уровень качества большинства векторных карт. Чтобы снизить себестоимость производимой продукции, практически всем производителей приходится идти на сознательное ухудшение качества продукции. С той же целью высокотехнологичные операции, требующие высокооплачиваемых экспертов, выполняются кадрами с низкой квалификацией.

Все эти внутренние процессы вкупе с несовершенной совокупностью контроля качества на фирмах производителей, приводят к итогам, каковые потребителю сначала не видны. Потребитель, закупая геопространственную базу, уделяет этому вопросу меньше всего внимания. Самое основное для потребителя — мельче заплатить и дабы все договорные документы были оформлены, как нужно.

С закупленной же геопространственной базой трудится не закупщик, а эксперт-картограф, что в ходе закупок фактически не принимает участия. И данный эксперт выявляет уже позже более 80% всех недочётов, каковые должны были быть распознаны в ходе производства. В итоге, потребитель, получая задешево геопространственную низкокачественную основу , должен из-за собственной недальновидности нести убытки, превосходящие затраты время от времени на порядок.

Какие конкретно же качественные характеристики самый серьёзны в векторной карте?

Главной чёртом есть достоверность и точность отображения объектов местности на карте. Фактически, для этого соответствия карта и создается. Как пример мы заберём г. Томск  и посмотрим, как выглядит данный город на картографическом сервисе Гугл (рис. 3), на снимках из космоса (рис.

4),  и на карте, созданной компанией «Совзонд» (рис. 4).

Рис. 3. Карта Googlе. Город Томск, ул. Красноармейская

Рис.4. Отображение объектов на космическом снимке. Город Томск, ул. Красноармейская

Рис.5. Фрагмент векторной карты производства компании «Совзонд». Город Томск, ул. Красноармейская

О СТОИМОСТИ И МЕТОДАХ

В заключении хочется поболтать о наболевшем у многих потребителей вопросе: какое количество это все стоит и откуда это все забрать?

Карту возможно создать тремя главными методами: при помощи топографической съемки, при помощи аэрофотосъемки, при помощи космической съемки (табл. 1).

Таблица 1

Методы создания широкомасштабной карты

Топографическая съемка Аэрофотосъемка Космическая съемка
Масштабы: 1:500, 1:1000, 1:2000,  1:5000 (СКО Масштаб 1:2000, 1:5000

СКО=40 см.

 Масштаб 1:5000, 1:10 000

СКО=1м.
Сильная зависимость от погоды Сильная зависимость от погоды Относительная зависимость от погоды
Большая  цена (1 кв. км = 1 500 000 руб.) Большая  цена (1 кв. км = 150 000 руб.) Довольно дешевизна (1 кв. км = 15 000 руб.)
Громадные сроки исполнения работ Громадные сроки исполнения работ Мелкие сроки исполнения работ
Оптимально использовать на площадях до 10 кв. км Оптимально использовать на площадях до 3000 кв. км Возможно использовать на любых площадях от 25 кв. км
Довольно высокая оперативность Низкая оперативность Высокая оперативность

Топографическая съемка является комплексом мероприятий по созданию топографических планов и карт, методом измерения углов, расстояний, высот при помощи разных инструментов конкретно на местности. на данный момент для исполнения этих работ широко используются электронные тахеометры и точные GPS-приемники. Топографическая съемка отличается высокой точностью и довольно высокой оперативностью, в особенности на маленьких площадях.

Главное время уходит на фактически полевые работы. Процесс  обработки результатов съемки на данный момент везде автоматизирован и большое количество времени не занимает. На участках, площадью более 10 кв. км топографическая съемка уже нерентабельна. Помимо этого, процесс съемки во многом зависит от погодных условий. К примеру, нельзя выполнять работы в жаркую солнечную погоду, в ливень, на протяжении тумана.

Как следствие, цена топографической съемки довольно большая, в среднем 1,5 миллионов рублей. за 1 кв. км.

Аэрофотосъемка — фотографирование территории с высоты от сотен метров до десятков километров при помощи аэрофотоаппарата, установленного на атмосферном летательном аппарате (самолете, вертолете, дирижабле и пр. либо их беспилотном аналоге). Широкое распространение аэрофотосъемка взяла с развитием авиации, например, на протяжении Второй мировой.

Точность ее немного ниже, чем у топографической съемки, но все же достаточна для исполнения работ по главным муниципальным масштабам. Сам процесс аэрофотосъемки занимает не довольно много времени, но одновременно с этим ограничен возможностями воздушного судна и во многом зависит от погоды. Создание карты по итогам  аэрофотосъемки представляет собой сверхсложный технологический процесс.

Не в пользу аэрофотосъемки говорят и ограничения на полеты воздушных судов, накладываемые Минобороны РФ. С развитием цифровых аэрофотокамер разработка аэрофотосъемки пара упростилась, но все равно осталась  достаточно сложным и дорогостоящим методом получения геопространственных данных.

Картографирование поверхности Почвы при помощи космической съемки есть на сегодняшний момент приоритетной задачей как национальных фирм, так и частных компаний. Связано это с различными обстоятельствами: развитие совокупностей глобального позиционирования, развитие муниципальных ГИС, развитие телекоммуникационных четвёртого поколений и систем третьего и др.

Эти большого и очень высокого пространственного разрешения с современных космических аппаратов стали серьёзным инструментом для ответа задач широкомасштабного картографирования и как правило смогут с успехом заменить аэрофотосъемку. На современном этапе возможно выделить пара главных тенденций в развитии дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ):

  • резкое повышение количества космических аппаратов (КА) ДЗЗ на орбите;
  • развитие национальных программ ДЗЗ, появление новых «игроков»;
  • развитие совокупностей получения, предоставления и обработки данных потребителям;
  • улучшение главных черт аппаратуры ДЗЗ и качества данных;
  • появление КА ДЗЗ очень высокого разрешения нового поколения;
  • появление радарных КА ДЗЗ очень высокого разрешения с возможностью интерферометрической обработки;
  • повышение скоростей передачи данных;
  • сокращение времени поставки данных потребителю — развитие концепции «виртуальных станций»;
  • широкое применение сетевых возможностей и технологий сети Интернет и т. д., создание сервисов, снабжающих прямой доступ к данным.

Процесс обработки космической съемки в высокой степени автоматизирован и не требует громадных трудозатрат. В следствии этого цена векторной карты намного ниже, чем при топографической аэрофотосъёмки и съёмки.

Орлов Г.М.., Концепция построения системы инф-аналитического обеспечения


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: