Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии

Подождите немного. Документ загружается.

На втором подэтапе сгруппированные документы подвергают

структурному анализу для определения связи между элементами

информационной модели. Сначала выявляют главные элементы,

называемые сущностями и объектами (см. разд. 3), затем

анализируют их свойства, необходимые для принятия решений.

На этой стадии согласование администрации не требуется и

качество работ определяется профессиональными способностями

исполнителя.

Э т а п 4. Производится анализ достижения максимальной

эффективности при минимальных затратах с учетом

специфических местных условий получения и передачи

информации, а также категории ценностей задач. Допустим в

экологически загрязненных районах на первом месте по ценности

стоят задачи контроля окружающей среды, в районах с

транспортными проблемами - задачи оптимизации перевозок, в

районах с повышенным уровнем преступности - задачи контроля

и правопорядка и т.д. Качество работ этого этапа также зависит в

первую очередь от квалификации исполнителя и его компетенции

в вопросах экономики и оптимизации проектных решений.

Приоритет целей дает основу выбора соответствующих

технологий и форм выходных данных, применяемых в

разрабатываемой ГИС.

Работы четвертого этапа служат основой для принятия

заказчиком решения о создании и выборе ГИС из числа

предлагаемых исполнителем.

Этап 5. Принятие заказчиком решения определяет получение

административной поддержки для реализации работ, в

частности для создания пилот-проекта (пилотного проекта).

Этап 6. Создание пилот-проекта - усеченного варианта реали-

зации системы (не только ГИС, но и любой другой) требует

минимального риска вложения денег от заказчика. Он

выполняется либо без затрат со стороны администрации

(заказчика), либо в ограниченном объеме финансирования (2 - 10

% от полной стоимости проекта). Пилотный проект реализует

ограниченное количество функций и служит в первую очередь

демонстрационным вариантом полной ГИС, во вторую - реали-

зацией практических возможностей ГИС.

Этап 7. После реализации пилот-проекта проводится анализ

его функционирования, учитываются замечания к доработке или

расширению функций ГИС, уточняется техническое задание и

осуществляется разработка ГИС в полном объеме. На этом этапе

осуществляются решающее общение и согласование работ с

администрацией перед окончательным созданием полной

системы и технологий ГИС.

239

Рассмотренная схема построения ГИС городского

хозяйства может быть перенесена на другие типы ГИС.

Картографическая информация в таком процессе разработки

ГИС для администрации "прозрачна". Хотя она является

интеграцией экономических, статистических, экологических

и других данных, для чиновника, заказывающего ГИС, она

"невидима".

"Прозрачность" интерфейса и систем является

показателем интелек-туальности и характеристикой высокого

уровня разработки систем.

Автоматизированная информационная система

государственного городского кадастра (АИС ГГК)'. Она

разработана центром "Сиб-геоинформ" (г. Новосибирск). Система

принята в эксплуатацию со второй половины 1993 пик

настоящему времени накоплен определенный опыт ее

использования.

АИС ГТК предназначена для производства работ по

созданию и ведению государственного городского кадастра.

В ее основе функционирует топографическая база данных

масштабов 1:500,1:2 000,1:10 000. Система обеспечивает

решение трех основных групп задач: инженерных (в том

числе для САПР), кадастровых по учету земель, зданий и

сооружений, подземных и наземных коммуникаций и

управленческих.

В основу технологии положено ведение дежурной карты

города и получение прикладных кадастровых карт. АИС ГГК

обеспечивает систематическое обновление БД,

автоматизированную выдачу упорядоченной совокупности

информации о правовом, хозяйственном, природном и

экономическом состоянии объектов и явлений городской

среды во времени и пространстве для нужд

функционирования и развития города.

Система позволяет оперативно снабжать актуальной

кадастровой информацией городские организации,

учреждения и частных лиц для принятия управленческих и

других решений, проведения налоговой политики на

городской территории и обновлять топографические карты

крупного масштаба. Все операции осуществляются по

единому классификатору и в единых формах.

Система состоит из трех блоков (трех системных уровней)

с условными названиями: сбор, накопление и хранение,

выдача. Это соответствует классической трехуровневой

схеме обобщенной ГИС (см. разд. I).

Блок сбор включает четыре подсистемы, каждой из

которых также присвоены условные наименования.

Подсистема сбор-ПД предназначена для получения

цифровой топографической и кадастровой информации по

картматериалам.

Рожков В.Ф. Автоматизированная информационная система государствен-

ного кадастра // Геодезия и картография. - 1995. - № 2 . - С. 57 - 59.

240

Подсистема ФАТ/ФАГ выполняет сбор топографической

и кадастровой информации фотограмметрическими

методами. Исходной информацией служат аэроснимки и

материалы дешифрирования.

Подсистема сбор-НС обеспечивает сбор топографической и

геометрической кадастровой информации методом

наземных съемок с использованием полевого АРМ-

топографа, включающего электронный тахеометр,

вычислительный управляющий блок и малогабаритный

принтер. Первые три подсистемы осуществляют сбор

координатных данных с элементами семантики.

Подсистема сбор-КАД служит для сбора текстовой

кадастровой информации (атрибутивного типа), заполнения

баз и выдачи ее по следующим (типовым) признакам: земли,

здания и сооружения, колодцы, зеленые насаждения,

рекреационные зоны и др.

Блок накопление и хранение предназначен для

формирования базы данных цифровой кадастровой и

топографической информации. Особенность технологии

ведения БД состоит в том, что банк топографической

информации дополняется кадастровыми данными, а банк

кадастровой информации дополняется топографической

информацией. В сущности, такой подход связан с

организацией двух баз для координатных и атрибутивных

данных.

Блок выдача (усеченная подсистема документационного

обеспечения) обеспечивает выдачу кадастровых и

топографических планов, схем, экспликаций границ

землепользователей и колодцев, паспортов земле-

пользования и иной информации по запросам.

Каждая из рассмотренных подсистем может иметь

локальное применение для целей обновления

топографических карт крупного масштаба или выдачи

кадастровой информации, что опять же соответствует

общим принципам функционирования обобщенной ГИС

(см. разд. 1).

8.3. Технологии ГИС в

государственном

земельном кадастре России

Общие сведения

Опыт зарубежных стран показывает, что основой

эффективного управления экономикой является

использование современных методов и технологий учета и

контроля земельной собственности. Для решения этой

проблемы необходима мобильная, всеобъемлющая

информацион-

241

ная база о земле - земельный кадастр. Под кадастром понимают

карты и другие описания земельных участков с идентификацией

всех, кто имеет юридические права на земельную собственность.

Кадастровые карты (cadastral maps) можно определить как

графические отображения юридических описаний земельных

участков [10]. Таким образом, основу эффективного

землепользования составляют кадастровые карты, получение

которых входит в комплекс технологий ГИС.

В настоящее время Комитетом Российской Федерации по

земельным ресурсам и землеустройству (Роскомзем) формируется

и внедряется единая система государственного земельного

кадастра, мониторинга земель и землеустройства.

Автоматизированная система

кадастрового картографирования

(АСНК)

АСКК - интегрированная автоматизированная

картографическая система, основанная на цифровых методах

создания карт [9]. Система является полной. Она включает все три

системных уровня: сбор, моделирование и хранение, представление

информации.

В состав системы входят следующие подсистемы:

•подсистема фотограмметрического сбора данных;

•подсистема сбора полевых данных;

•подсистема ортофототрансформирования;

•подсистема цифрования карт;

•подсистема обработки цифровой картографической

информации;

•подсистема издания карт.

АСКК предназначена для получения цифровых кадастровых

карт путем использования комплекса работ, связанных с

фотограмметрической обработкой материалов аэрофотосъемки,

цифрованием карт, обработкой цифровой картографической

информации, собранной различными методами (включая полевую

съемку), и формирования цифровых моделей местности,

получением кадастровых карт на основе автоматизированных

технологий.

Входными данными системы являются:

•материалы аэрофотосъемки: черно-белые аэрофотоснимки

формата

23 х 23 см масштабов 1:8 000 и 1:40 000. Аэрофотосъемка должна

выпол

няться с помощью аэррфотоаппарата, сопряженного с GPS-обору-

дованием, обеспечивающим навигацию во время полета и

определение

координат центров проектирования;

242

• результаты полевых тахеометрических съемок или досъемок

от

дельных объектов, которые по тем или иным причинам невозможно

снять фотограмметрическими методами. Эти данные представляют

ся в виде файлов векторных моделей контуров снятых объектов в

каком-либо из распространенных графических форматов (DXF,

DGN

и др.);

• картографические материалы, представленные в графической

форме;

• каталоги координат и высотных отметок опорных точек,

которые

могут быть представлены в виде файлов на машинном носителе и в

виде

бумажного документа.

В результате функционирования АСКК создаются следующие

карты:

• карты масштаба 1:2 000, получаемые по материалам

аэрофотосъ

емки масштаба 1:8000 с площадью охвата 1 км

;

• карты масштаба 1:10 000, получаемые по материалам

аэрофотосъ

емки масштаба 1:40 000 с площадью охвата около 20 км

Плановая точность этих карт, характеризуемая средней

ошибкой положения контуров с четкими очертаниями

относительно ближайших точек съемочного обоснования, должна

быть не хуже 0,5 мм в масштабе карты.

Содержание карт охватывает следующие объекты:

• пункты геодезических и опорных межевых сетей;

• объекты земельного кадастра;

• территории политико-адинистративного деления;

• земельные участки с указанием владельцев, арендаторов и

других

пользователей - юридических и физических лиц;

• границы земель различных видов и категорий

(сельскохозяйствен

ного назначения, промышленности, транспорта, лесного фонда,

водо

охранные, природоохранные, историко-культурного и

рекреационного

назначения);

• объекты недвижимости, прочно связанные с земельными уча

стками;

• инженерные сооружения (линии электропередач, связи,

теплосе

ти, трубопроводы);

• объекты транспорта (автомобильные и железные дороги и

объек

ты, связанные с ними);

• гидротехнические сооружения, объекты водоснабжения;

• улицы и проезды в населенных пунктах;

• ограждения;

243

16*

• объекты гидрографии (реки, водохранилища и прочие водоемы);

• объекты растительности (древесная и кустарниковая);

• заболоченные и засоленные земли.

Карты в системе АСКК изготавливают в графической форме на бу-

маге тиражом 5-10 экземпляров, полиграфическая печать не предус-

матривается. Они должны быть многоцветными и достаточно

высокого качества с использованием условных знаков для точечных,

линейных и площадных (ареальных) объектов.

Ареальные объекты отображаются как в виде окрашенных полиго-

нов, так и в виде полигонов, заполненных условными знаками. Каче-

ство линий штриховых элементов содержания карт, характеризуемое

"шероховатостью" линии, должно быть не хуже 0,04 мм. Карты

должны иметь координатную сетку, зарамочное оформление и

легенды.

Цифровые карты должны содержать координатную (метрическую)

информацию о положении объектов и атрибутивную информацию, ха^

растеризующую их свойства, и представляться в виде файлов

принятых стандартных форматов (как минимум DON, DXF, DBF).

Форматы данных и технология проекта во многом обусловлены

участием фирмы Intergraph. В то же время по условиям проекта

внутренние форматы баз данных цифровой картографической

информации открыты с тем, чтобы обеспечить возможность создания

конвертеров в формат цифровой карты в виде ASCII-файлов, принятый

в качестве стандарта Роскомзема.

Ортофотокарты масштабов 1:2 000 и 1:10 000 должны

представляться как в цифровой растровой форме, так и

визуализированными на твердом носителе (черно-белое полутоновое

изображение) с координатной сеткой и зарамочным оформлением.

Площади охвата и требования к точности фотокарт аналогичны

требованиям, предъявляемым к картам указанных масштабов.

В системе АСКК используются референц-эллипсоиды

Красовского и WGS84. В системе применяются проекции Гаусса -

Крюгера, UTM, поперечная проекция Меркатора с задаваемыми

параметрами, конформная коническая проекция Ламберта.

Для обеспечения эффективной обработки в АСКК включены

шесть различных картографических прикладных программных пакетов

(фототриангуляция, сбор данных на фотограмметрической рабочей

станции, редактирование собираемых данных, обработка

картографической информации, ортофототрансформирование, издание

карт).

Преобразование форматов данных в форматы DXF, DGN и

обратно обеспечивают конвертеры векторных картографических

данных.

244

Прикладное программное обеспечение открыто для дополнения,

модернизации и создания новых приложений с использованием языка

развития и библиотеки объектных файлов.

Подсистема фотограмметрического сбора данных. В качестве

исходных подсистема использует следующие данные:

• черно-белые аэрофотоснимки формата 23 х 23 см и 18 х 18 см на

пленке с углами наклона до 5 °, продольное перекрытие 58 - 85 %, по

перечное 27 - 40 %, а также контактные и увеличенные (при необходи

мости) отпечатки;

• каталоги координат опорных и контрольных точек, а также коор

динаты центров проектирования аэрофотоснимков;

• данные аэрофотоаппарата;

• параметры аэрофотосъемки.

В результате функционирования подсистемы формируются

следующие типы данных:

• векторная модель контуров снятых объектов в стандартных

обмен

ных форматах, в число которых по крайней мере должны быть включе

ны DXF, DGN;

• каталоги координат точек фотограмметрической сети в открытом

формате (коды ASCII);

• каталоги элементов внешнего ориентирования аэрофотоснимков

открытом формате (коды ASCII);

• цифровая модель рельефа;

• контрольный абрис собранных контуров объектов.

Основными функциями подсистемы являются:

• предварительное камеральное дешифрирование

аэрофотоснимков

перед сбором данных на фотограмметрической станции или приборе

(выполняется в тех случаях, когда это необходимо);

• стереоскопическое опознавание и искусственное маркирование

точек сети фототриангуляции в пределах маршрутов и блока, а также

маркирование точек, используемых для ортофототрансформирования

снимков; если используется цифровая стереофотограмметрическая

стан

ция, то должно обеспечиваться цифровое маркирование точек любым

способом, позволяющим передавать связующие точки между

моделями

и маршрутами;

• измерение координат точек сети фототриангуляции;

• уравнивание сети фототриангуляции с использованием

координат

центров проектирования аэрофотоснимков;

• получение цифровой модели рельефа для последующего ортофо

тотрансформирования;

245

• стереоскопическая съемка объектов картографирования;

• получение (автоматическое вычерчивание) контрольных

абрисов

снятых контуров объектов.

При измерении координат точек фотограмметрического

сгущения предусмотрены следующие возможности:

• ввод номеров точек, стереопар, маршрутов;

• измерение координат точек с представлением результатов в

виде

ASCII-файлов, содержащих наборы: номер точки, X,Y,P, Q или

номер

точки, X.Y левого снимка, X.Y правого снимка, а также номер

точки,

X,Y,Z, если измеряются координаты точки модели;

• коррекция измерений;

• повторное измерение;

• быстрое перемещение в зону расположения точки;

• оперативный контроль результатов измерений.

Требуемая точность измерений, характеризуемая средней

квадрати-ческой ошибкой, составляет 4 мкм в масштабе

обрабатываемого снимка.

Программа фототриангуляции должна обеспечивать

построение блочной сети с использованием центров

проектирования аэрофотоснимков, координаты которых получены

с помощью GPS, в качестве опорных точек с контролем точности

по нескольким наземным опорным точкам.

Цифровая модель рельефа может быть получена в двух

вариантах: в виде регулярной сетки и параллельных профилей.

Для повышения эффективности обработки программный

интерфейс подсистемы должен обеспечивать следующие

возможности:

• управление проектом, ввод координат опорных и контрольных

то

чек, параметров аэрофотосъемки, параметров аэрофотоаппарата,

вклю

чая элементы внутреннего ориентирования и данные дисторсии;

изме

рение координатных меток с автоматическим перемещением в

окрест

ности метки;

• измерение координат точек для фототриангуляции с

автоматичес

ким перемещением в зоны стандартного расположения точек;

• взаимное ориентирование аэрофотоснимков;

• измерение координат отдельных точек модели для

фототриангуля

ции;

• внешнее ориентирование модели;

• измерение координат точек объектов (как плоских, так и

простран

ственных) и рельефа (горизонталей и пикетов);

246

• выбор различных режимов измерений координат контуров (с

авто

матическим выбором точек при заданном шаге по длине пути или в

за

висимости от кривизны линии, а также с выбором и регистрацией

от

дельных точек, указываемых оператором);

• корректировка результатов измерений в режиме диалога и

повтор

ные измерения;

• задание способа соединения точек (отрезками прямых,

плавной

кривой, дугой окружности, замкнутой окружностью);

• замыкание контуров (линий);

• разрыв контуров;

• построение линий, параллельных данной линии или ее

фрагменту;

• присоединение одной линии к другой;

• обработка соединений (пересечение, отсечение, продолжение,

сли

яние);

• копирование объекта, перенос;

• сглаживание криволинейных контуров объектов;

• ортогонализация контуров объектов;

• построение недостающих (невидимых ) углов у

прямоугольных

объектов;

• ввод точек с известными координатами;

• удаление отдельных точек, всего объекта, фрагмента контура

объек

та;

• задание типа и цвета линии и использование упрощенных

услов

ных знаков для более наглядного графического воспроизведения

резуль

татов съемки;

• "сшивка" линий по границе смежных стереопар.

Допускается использование цифровых фотограмметрических

станций с применением методов сканирования аэрофотоснимков,

а также хранение всех необходимых цифровых изображений в

течение технологического цикла обработки.

Подсистема ортофототрянсформирования. Она выполняет

следующие функции:

• сканирование аэрофотоснимков;

• преобразование аэрофотоснимков в цифровую форму;

• ввод цифровой модели рельефа, элементов внутреннего

ориенти

рования снимков, каталогов координат опорных точек, элементов

внеш

него ориентирования;

• ортофототрансформирование аэрофотоснимков;

• трансформирование цифровых аэрофотоснимков с учетом

рельефа;

247

• монтаж фотоплана и выравнивание гистограммы по границе

сты

ковки снимков;

• съемка контуров объектов на ортофотоплане;

• оформление ортофотокарты и вывод на твердый носитель;

• получение контрольного абриса собранных контуров

объектов.

При реализации перечисленных функций применяют входные

материалы и данные, полученные в подсистеме

фотограмметрического сбора данных. На выходе подсистемы в

результате обработки данных получают следующие материалы:

• фотоплан или фотокарту с координатной сеткой, зарамочным

оформлением и требуемой графической нагрузкой, представленные

на

твердом носителе;

• цифровой фотоплан или фотокарту в форматах TIFF и Binary;

• текстовые документы с результатами контроля точности

трансфор

мирования;

• цифровую картографическую информацию в векторном

формате

(как минимум DGN.DXF), представляющую результаты съемки

объек

тов на фотоплане;

• цифровые изображения аэрофотоснимков в виде машинных

фай

лов стандартного формата для возможного хранения в архиве и

переда

чи в подсистему фотограмметрического сбора данных (если она

осно

вана на использовании цифровой фотограмметрической станции);

• контрольные абрисы собранных контуров.

Работа подсистемы должна обеспечивать следующую точность

трансформирования:

• максимальное расхождение положения маркированных

опорных

точек на трансформированном изображении относительно их

положе

ния, определяемого координатами из каталога, не должно

превышать

0,4 мм в масштабе создаваемой фотокарты;

• максимальное расхождение в положении соответствующих

конту

ров по границе монтажа смежных трансформированных снимков не

дол

жно превышать 0,7 мм.

Подсистема цифрования карт (дигитализации). Она предназна-

чена для сбора картографических данных в ручном и

автоматизированных режимах с использованием планшетных

дигитайзеров и сканеров.

Входными материалами и данными являются:

• листы тиражных цветных оттисков карт различных масштабов

на

бумаге;

• оригиналы и копии листов карт на пластиках;

• оригиналы карт на диэлектрических носителях (бумага, пленка,

картон) толщиной до 2 мм;

248