1. 10 Технология геоинформационного картографирования
Процесс геоинформационного картографирования заключается в сборе и первичной обработке геопространственных данных, формировании и обновлении геоинформационных моделей местности, накоплении и хранении их в территориальных банках данных, подготовки и выдачи по запросам пользователей геоинформационных моделей (Рисунок 18).
Рис. 18. Укрупненная схема геоинформационного картографирования
Сбор геоданных
Геодезическими методами:
электронная тахеометрическая съемка;
определения координат с помощью GPS;
наземное лазерное сканирование.
Методами дистанционного зондирования:
аналитическая стереофотограмметрия;
цифровая фотограмметрическая обработка снимков.
Методом цифрования карт:
сканирование исходных картографических материалов;
редактирование растра и учет его деформации;
векторизация по растру (без учета или с учетом топологии);
ввод атрибутивной информации;
редактирование векторной модели и атрибутивной информации.
Формирование геоинформационной модели:
формирование моделей объектов с учетом их пространственной локализации (точечные, линейные, площадные объекты и поверхность);
формирование моделей территории (по участкам, по тематическим слоям, по планшетам);
редактирование, сводка, сшивка, клиппирование (вырезание по заданным границам).
Создание и ведение территориального банка данных:
организация (структурирование) данных (по темам, по территориям, по масштабам);
ввод и заполнение баз данных;
хранение и обновление баз данных;
манипулирование данными, обработка запросов, поиск, выборка, сортировка и выдача данных;
сохранение целостности и защита данных от несанкционированного доступа, искажения или потери;
пространственная навигация по территории.
Подготовка и выдача геоинформации:
конвертирование в заданные форматы данных и выдача по запросам геоинформационных моделей на различные участки и с различным содержанием ;
генерация и выдача по запросам цифровых карт разного масштаба и содержания;
растеризация и выдача по запросам электронных карт разного масштаба и содержания.
1. 11 Создание и ведение геоинформационного пространства
Понятие геоинформационного пространства (ГИП) отражает принципиально новую и глобальную задачу геоинформатики, обусловленную принципиально новыми потребностями экономики и общества.
ГИП следует рассматривать как составную часть общего информационного пространства, компонентами которого являются информационные ресурсы, средства информационного взаимодействия и информационная инфраструктура. Информационное пространство - совокупность банков и баз данных, технологий их сопровождения и использования, информационных телекоммуникационных систем, функционирующих на основе общих принципов и обеспечивающих:
информационное взаимодействие организаций и граждан;
удовлетворение их информационных потребностей.
С информационной точки зрения (ГИП) представляет собой совокупность информационных координированных компьютерных моделей территорий и является цифровым описанием совокупности частных представлений изучаемого реального геопространства. ГИП создается человеком в компьютерной среде и предназначено для компьютерного использования при решении пространственных задач и выработке пространственных решений. В зарубежных публикациях понятие геоинформационного пространства тесно переплетается с понятием «Цифровая Земля». В США по проекту «Цифровая Земля» специально создана Межведомственная рабочая группа (IDEWG) под руководством НАСА. IDEWG определила Цифровую Землю как «виртуальное изображение нашей планеты, которое помогает человеку воспользоваться обширной информацией по естественной и культурной среде Земли».
Создание геоинформационного пространства («Цифровой Земли») для разных территориальных уровней, разных сегментов природной среды, разных объектов, процессов, явлений и видов деятельности требует специальных междисциплинарных научных исследований. В рамках этих исследований должны быть разработаны содержание, свойства, параметры и структуры накапливаемой информации, технологии распределенной обработки, управления данными, формирования и использования знаний о геопространстве, многомерного пространственного моделирования, представления в сети Интернет.
Место и роль ГИП в экономике и жизнедеятельности общества
ГИП является составной частью общего информационного поля, специализирующейся в области отображения пространственных свойств окружающего нас мира. Специфика здесь заключается в особом способе восприятия человеком окружающего геопространства путем формирования в мозге визуальных образов. Поэтому получение и передача пространственной информации во всех направлениях деятельности человека также базируется на формировании аналоговой (или псевдоаналоговой) визуальной модели местности. Однако параллельно с этим стало возможным формирование геоинформационной (цифровой) модели местности, пригодной для компьютерной обработки.
Назначение ГИП
ГИП как современная пространственная модель мира необходима во всех сферах человеческой деятельности, осуществляемой на (над, под) поверхности Земли и планет. На ее основе и с ее помощью решаются научные и производственные задачи различных отраслей экономики, управления территориями, военной деятельности и др. Ранее эти задачи обеспечивались аналоговыми картографическими и аэрокосмическими материалами.
Однако современный этап развития человеческой цивилизации характеризуется резко возросшей динамикой процессов (в том числе изменений местности в процессе деятельности человека), техногенной нагрузкой на природную среду, развитием опасных производств и новых видов вооружений. В этих условиях возможности аналоговых моделей уже исчерпаны и нужны компьютерные геоинформационные модели геопространства, ориентированные по степени детальности, точности и соответствия действительности на весь огромный диапазон их каждодневного применения.
Ожидаемый эффект от создания и функционирования ГИП
Создание, ведение (т.е. непрерывное обновление) и использование ГИП позволяет достичь нескольких эффектов:
обеспечить актуальной, достоверной, точной и полной информацией все виды деятельности и проживания на территории;
обеспечить решение принципиально новых задач по моделированию и прогнозированию последствий принимаемых пространственных решений, подсчету рисков, раннему предупреждению кризисных ситуаций и др.;
качественно, на порядки, повысить уровень информационного обеспечения управления территориями и быстропротекающими процессами при кризисных ситуациях природного и техногенного характера, в организации современной транспортной деятельности и др.;
интегрировать в единый информационный продукт многочисленные отдельные информационные массивы, объединить усилия огромного числа работников информационной сферы, что позволит существенно снизить затраты средств и времени на создание и ведение ГИП.
Основные функции ГИП
Функции ГИП обусловлены его назначением, характером создания и использования. Современные потребности и в еще большей степени потребности ближайшего будущего определяют следующие основные функции ГИП:
прием, накопление и хранение базовой геоинформации о Земле, «привязанной» к единой координатной основе и представленной в стандартизированном виде, установленном общегосударственными соглашениями в рамках российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД); при этом в состав базовой входит геоинформация по разным сегментам природной среды и разным отраслям деятельности на Земле;
прием, накопление и хранение дополнительной информации (в том числе мультимедийной) о территории, отражающей ее пространственные свойства и представленной в распространенных общетехнических форматах и с произвольным содержанием, заданным поставщиком информации;
осуществление непрерывного мониторинга состояния геоинформационной изученности территории и выдача результатов анализа изученности для управления процессами получения базовой геоинформации для обновления баз данных;
поиск и выдача по запросам на заданную территорию и заданный тематический сегмент базовую геоинформацию и дополнительную информацию.
Содержание геоинформации в ГИП
Содержание пространственной информации в ГИП определяется следующими принципиальными положениями:
в ГИП собирается, накапливается и хранится два разных массива информации – базовой геоинформации, подлежащей непрерывному обновлению и поддержанию в актуальном состоянии и дополнительной информации, отражающей пространственные свойства местности и/или ее отдельных пространственных объектов на указанный момент времени;
в состав базовой геоинформации входят информационные массивы, отражающие разные сегменты природной среды, разные отрасли человеческой деятельности на Земле, имеющие обязательную координатную привязку в единой системе координат, представленные в общенациональном стандартизированном виде (по требованиям РИПД);
в каждом информационном массиве базовая геоинформация описывает территорию как совокупность соответствующих тематике массива пространственных объектов: объектов местности, процессов, явлений и событий; при этом пространственные объекты могут быть реальными или виртуальными;
пространственные объекты каждой предметной области задаются на разных масштабных уровнях, определяющих степень детальности их описания и представления в ГИП.
Структура ГИП
Структура ГИП соответствует следующим принципам построения:
вся информация ГИП размещается в виде сети взаимосвязанных объектно-ориентированных баз данных, распределенных по территориально-тематическим признакам, т.е. содержащих геоинформацию на заданные административно–территориальные образования с одновременным разделением ее по предметным (тематическим) сегментами с разделением на базовую и дополнительную части;
каждый пространственный объект в базах данных отображается всей совокупностью разномасштабной геоинформации и сопровождается стандартной метаинформацией.
Механизмы функционирования ГИП
Механизмы функционирования ГИП основываются на следующих принципиальных положениях:
поступающая в ГИП базовая геоинформация и сопровождающая ее метаинформация подвергается входному контролю, тестированию, анализу, оценке пригодности для использования в ГИП;
принятая базовая геоинфорация проходит обработку в сочетании с уже имеющейся в ГИП геоинформацией и в обновленном виде сформированная геоинформация размещается в соответствующих базах данных;
алгоритмы обработки геоинформации в процессе использования ГИП обеспечивают поиск и выборку требуемой информации, преобразование выделенной информации к виду, заданному условиями запроса, масштабные преобразования с автоматической генерализацией содержания информации (от общего к частному и наоборот), проекционные преобразования под заданные условия искажений при визуализации моделей территории в виде карт, переход от двумерной к трехмерной модели территории и ее отдельных объектов (и наоборот), выделение любого пространственного объекта и получение по нему справочных данных и имеющейся мультимедийной дополнительной информации, перемещение по Земле в пространстве и во времени;
отобранная в результате поиска геоинформация и дополнительная информация могут быть скопированы и выданы потребителям для дальнейшей обработки и анализа прикладными программными средствами в соответствии с установленными для ГИП регламентами и соглашениями;
в ходе создания и функционирования ГИП осуществляется мониторинг состояния геоинформационной изученности территории, анализ состояния изученности в части полноты и актуальности накопленной в ГИП информации, определение необходимости сбора недостающей базовой геоинформации, объявление желаемой дополнительной информации для активизации деятельности отдельных организаций и лиц в рамках краудсорсинга ((англ. crowdsourcing, crowd — «толпа» и sourcing — «использование ресурсов») — передача определённых производственных функций неопределённому кругу лиц на основании публичной оферты (предложения), не подразумевающей заключение трудового договора.