Материал: Геоинформационные системы в развитии современного общества

Основное направление использования ГИС это - жизнедеятельность. ГИС работает с пространственными объектами и данными, это позволяет осуществлять множество операций по выявлению закономерностей, проводить анализ, учет, прогноз, и непосредственно графически отображать результаты обработки. Таким образом геоинформационные системы являются системой способствующей решению управленческих и экономических задач на основе средств и методов информатизации, т.е. способствующей процессу информатизации общества в интересах прогресса.

3.Области применения геоинформационных систем и технологий

ГИС позволяют точнейшим образом учитывать координаты объектов и площади участков, 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. Все это в свою очередь дает возможность широко применять ГИС в многообразных сферах и направлениях территориальной деятельности:

в кадастрах (земельном, водном, лесном, недвижимости и т.д.);

в градостроении и муниципальном управлении;

в проектировании, строительстве, эксплуатации объектов;

в геологических исследованиях;

в разработке и эксплуатации различных месторождений;

в сельском, лесном и водном хозяйстве;

в изучении и прогнозе погоды;

в здравоохранении;

в природопользовании и при экологическом мониторинге;

в торговле и маркетинге;

в бизнесе, управлении финансами и банковском деле;

в планировании и прогнозировании;

в обороне, безопасности и при чрезвычайных ситуациях;

в политике и управлении государством;

в науке и образовании и т.д.

Этим перечнем не исчерпывается весь круг направлений деятельности, со своими задачами и вопросами, которые испытывают устойчивый интерес к ГИС и геоинформационным технологиям. В следующих разделах приведены примеры использования ГИС-технологий в территориальной деятельности человека.

.1 Уровень развития современных ГИС - технологий в России

В последнее десятилетие в мире активно развиваются технологии географических информационных систем, обеспечивающие автоматизированный пространственно-временной анализ геоданных в самых разных отраслях человеческой деятельности. Возникла «индустрия» географической информации (унификация и интеграция способов получения, обработки, представления и хранения геоданных на базе ГИС-технологии). Развитие ГИС сформировало целостную предметно - деятельностную область, включающую потребителей, производителей программного обеспечения и геопространственных данных, блок подготовки ГИС-специалистов, а также систему коммуникаций, обеспечивающих связь между ними (конференции, специализированные издания, профессиональные объединения и др.).

Одним из самых первых успешных решений в построение корпоративных клиент-серверных ГИС можно считать Правительственную информационно-аналитическая систему России по чрезвычайным ситуациям (ПИАС ЧС), разработка которой была начата в 1997 году в рамках специальной правительственной программы [5]. В коллектив основных разработчиков этой системы входят такие ведущие ГИС-центры, как Центр «ГИС-Аналитик», Межведомственный центр электронной картографии, СПАЭРО + и ЗАО «ECOMM». В процессе выполнения этой работы, экспертами сделано сразу несколько существенных шагов в сторону интеграции в мировое информационное пространство. Главный из которых - создание единой информационной среды для обмена данными и геоданными как между внутренними подсистемами ПИАС ЧС, так и между функциональными подсистемами избранных пока министерств и ведомств на платформе технологии Arc GIS Server.

Гис коммуникации в России.

Система информационных и организационных коммуникаций включает подготовку ГИС-специалистов, проведение конференций и семинаров, ведение издательской деятельности, а также наличие профессиональных объединений. Среди специализированных научных учреждений Украины выделяется НИИ геодезии и картографии, выступавший инициатором и головным разработчиком проекта по созданию национальной инфраструктуры пространственных данных.[5] Интересным представляется реализованный НИИГК совместно с фирмой «КИГЛИ» WEB-проект «Российская картографическая сеть», по своей структуре и возможностям вполне претендующий на роль национального картографического WEB-ресурса. Среди некоммерческих сайтов, посвященных ГИС-проблематике можно отметить информационный русскоязычный ресурс Geomedia.com., созданный и поддерживаемый геоинформационным департаментом компании «Арт-мастер». Первое негосударственное национальное объединение ГИС-специалистов - «ГИС-Ассоциация России» было создано в 1996 году [5].

Перечисленные выше разработки показывают, что в России существуют ГИС-разработчики, готовые реализовать IT-проекты на уровне самых высоких требований и с использованием самого современного инструментария. Почему же общий уровень ГИС реализаций преимущественно остается на уровне отображения, заметно отставая от европейских коллег практически по всем показателям? Основными причинами является отсутствие рынка геоданных и услуг, и недостаток комплексных тиражируемых решений и т.д..

Руководство и ведущие эксперты государственных и частных компаний пока еще не связывают ни рост эффективности основного производства, ни получение личных доходов с внедрением геоинформационных технологий. Именно поэтому предложения разработки высокотехнологичных информационно-аналитических систем на платформе ГИС, поступающие в различные отрасли народного хозяйства от ведущих ГИС-центров, наталкиваются в лучшем случае на искреннее восхищение и заверения в непременном сотрудничестве как-нибудь потом. Дефицит разработчиков, способных разрабатывать и интегрировать в информационные и геоинформационные технологии самого высокого уровня для комплексного решения проблем корпоративных клиентов. Практическое отсутствие действующих стандартов инфраструктуры пространственных данных еще более ухудшает ситуацию, поскольку низкий уровень личных знаний и опыта разработчиков не поддержан нормативными и методическими наработками в данной области, реализованными в виде проблемно ориентированных информационных моделей[5].

Для выхода из сложившейся ситуации необходимо каждому разработчику самостоятельно адаптировать модели данных лучших мировых производителей, рекомендованные для данной области, чем большинство передовых компаний России сегодня и заняты.

.2 ГИС в земельном кадастре

Для управления рынком земли, повышения эффективности использования земельных ресурсов, отслеживания динамики количественных и качественных изменений земельного фонда, в России создается автоматизированная система земельного кадастра. Основой её создания является цифровая информация об индексно-кадастровом зонировании территории. В 2008 году по заказу Республиканского комитета АР Крым по земельным ресурсам Объединение «Технохимкомплект» выполнило работы по созданию векторной индексно-кадастровой карты. [12]

Суть работы заключалась в следующем:

определение координат границ кадастровых зон и кварталов в единой системе координат 1963 года;

представление их в формате обменных файлов IN4;

определение площадей кадастровых единиц;

согласование их границ между собой и с границами административно-территориальных единиц;

составление альбомов индексно-кадастровых карт

обеспечение территориальных органов земельных ресурсов обновленными материалами по индексно-кадастровому зонированию.

Работа предназначалась для автоматизации присвоений кадастровых номеров земельным участкам, обеспечения уникальности присвоенных кадастровых номеров. Важной составной частью автоматизированной системы ведения государственного земельного кадастра, способной объединить несколько информационных баз, является система уникальной идентификации земельных участков - индексная кадастровая карта (ИКК). В основе ИКК лежит индивидуальный кадастровый номер, который содержит пространственную информацию о земельном участке. Индексно-кадастровая карта должна отображать границы кадастровых районов, зон, кварталов и участков, а также их кадастровую нумерацию. Кадастровое зонирование основывается на административно-территориальном делении - границах административных районов и советов, границах населенных пунктов [табл. 4].

Таблица 4. Сведение о распределении населенных пунктов по административно- территориальным единицам Автономной Республики Крым.

Кадастровая зона - это совокупность кадастровых кварталов, которые находятся за пределами населенных пунктов на территории совета, или объединении кадастровых кварталов в населенных пунктах.

Кадастровый квартал - это компактное объединение земельных участков в населенном пункте, которое ограничено инженерными сооружениями или природными границами [12].

Земельный участок - это часть земной поверхности с установленными границами, определенным местом расположения, с определенными относительно него правами. Границы кадастровых единиц должны быть топологически согласованными, то есть границы между смежными объектами должны проходить по одним и тем же точкам, не должны иметь разрывов и пересечений [16].

Работы по индексно-кадастровому зонированию в Автономной Республике Крым проводились органами земельных ресурсов начиная с 2002 года.

Разработанные схемы индексно-кадастрового зонирования в большинстве случаев представляли собой схемы формата А4 [рис. 8а.] в разрезе сельских и поселковых советов на которые был нанесен контур совета, условные границы населенных пунктов, границы кадастровых зон и номера кадастровых единиц.

Рис. 8а. Пример исходной индексно-кадастровой схемы [16]

Рис. 8б. Пример исходной индексно-кадастровой схемы на схеме землепользования [16]

Информация на большинство наносилась вручную и схематично, путем перерисовывания ситуации со схем землепользования. Отсутствовал единый подход к кадастровому зонированию. Деление на кадастровые кварталы за пределами населенных пунктов в сельских районах не осуществлялось. В границах городских и поселковых советов, и населенных пунктов, деление на кадастровые кварталы производилось на основании экономико-планировочных зон, определяемых при проведении нормативной денежной оценки земель населенных пунктов [13].

Некоторые индексно-кадастровые схемы были нанесены непосредственно на схемы землепользования, на которые уже была нанесена иная землеустроительная информация, [рис. 86]. В разрезе районов были представлены схемы административно-территориального деления до сельских советов с указанием кодов КОАТУУ [табл. 5]

Таблица 5. Сведение о распределении кадастровых единиц по административно-территориальным единицам Автономной Республики Крым.

Подобного рода планы должны стать картографической и информационной основой ведения районными и городскими органами Госкомзема дежурных кадастровых карт, использоваться для присвоения кадастровых номеров земельным участкам, а также для совершенствования ведения количественного и качественного учета земель. В дальнейшем для более продуктивного управления земельными ресурсами ИКК могут быть объединены с картами почв, мелиорации, денежной оценки, экологическими материалами. [16]

.3 ГИС в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство является одной из важнейших отраслей экономики России. Агропромышленная политика государства сегодня должна быть направлена на то, чтобы сделать эту отрасль высокоэффективной и высокорентабельной, а также ориентированной на экспорт российской сельскохозяйственной продукции. Сельскохозяйственная информация является пространственной по своей сути, поэтому наиболее эффективным инструментом для организации, анализа и управления такой информацией являются географические информационные системы (ГИС). Проблема состоит в использовании в качестве оперативного источника географической информации для таких систем служат материалы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) - аэро- или спутниковых снимков, так как более чем 20-летний мировой опыт убедительно подтверждает, что съемки из космоса позволяют существенно усовершенствовать методы оперативного контроля состояния посевов и прогноза урожая, улучшить сбор сельскохозяйственной статистики, повысить точность, однородность, объективность и частоту наблюдений.

Системы управления базами данных и средства пространственного анализа, заложенные в ГИС-системах позволяют выявлять скрытые закономерности в данных. С помощью таких средств анализа можно проанализировать влияние рельефа, характеристик почвы, гидрологического режима, внесение удобрений и т. д. на сельхозугодия любого уровня [8]. Украина обладает огромными площадями сельскохозяйственных угодий. Множество земель не используются вообще, используются неэффективно или неграмотно, часто с нарушением природоохранного законодательства.

В космическом мониторинге земель сельскохозяйственного назначения заинтересованы как производители сельхозпродукции, так и государственные службы. С одной стороны, оперативная и детальная информация о состоянии выращиваемых культур позволяет эффективно планировать агрономические мероприятия и достигать максимальных урожаев. С другой стороны данные ДЗЗ - независимый и объективный источник информации для государственных служб. Эти данные могут использоваться для составления кадастра земель сельскохозяйственного назначения, проведения их оценки, проверки и уточнения границ сельхозугодий, контроля целевого использования земель мониторинга состояния посевов и прогноза урожая [рис. 9.] показан пример такого совместного использования ГИС и ДЗЗ - технологий.

Рисунок 9. Аэрофотоснимок, интегрированный в ГИС-систему для инвентаризации земельных участков [8]

Поэтому важнейшей задачей для развития агропромышленного комплекса (АПК) России есть создание современной многоуровневой основы компьютерных интерактивных карт, различных баз данных сельхозстатистики, космических снимков разного пространственного разрешения, интегрированных в единой геоинформационной системе. В процессе решения общей задачи требуется:

создание единого пространственного банка геоданных для накопления и анализа информации;

создание системы для принятия обоснованных и эффективных решений по развитию аграрного сектора в экономике Украины и выполнению социальных программ в отношении сельского населения;

повышение эффективности управления сельскохозяйственным производством;

эффективное размещение инвестиционно-привлекательных агропромышленных объектов.

В геоинформационной системе сельского хозяйства необходимо также решение следующих задач:

Земельные отношения и охрана земель:

система идентификации и учета земельных участков;

контроль за использованием земель;

мониторинг состояния земель;

рациональное использование земель;

охрана земельных ресурсов.

Сельскохозяйственное производство:

оптимизация процессов обработки земли и ухода за сельхозкультурами;

планирование и анализ производства с учетом множества природных, экономических, технологических, социальных и других факторов;

повышение точности, однородности, объективности и частоты наблюдений за посевами;

прогнозирование урожая.

В «Институте передовых технологий» был создан пилотный проект «ГИС-России. Сельское хозяйство» на основе векторной карты масштаба 1: 200000, на базе платформы фирмы ESRI ArcView Gis. Эта система кроме более 20-ти традиционных картографических слоев (области, районы, населенные пункты, реки, автодороги, железные дороги, растительность и т. п.) включают в себя векторные тематические слои, которые имеют отношение к сельскому хозяйству, грунты, сельхозугодья, посевные площади разных сельхозкультур, размещение основных агропромышленных ресурсов, сбор зерновых за последние годы, поголовье скота и птицы и другую статистическую сельхозинформацию в картографическом представлении. В ГИС также были введены космические снимки [рис.10].

Рисунок 10. «ГИС-Россия. Сельское хозяйство» с космическим снимком Landsat [8]

Геоинформационные системы позволяют создавать удобные и гибкие базы данных, которые хранят в себе как пространственную так и семантическую информацию и позволяют вести мониторинг посевов, результатов хозяйствования, что позволяет составлять более точные прогнозы в последующем [рис.11].

Рисунок 11. Схема функционирования ГИС в сельском хозяйстве