Разработка геоинформационного программного обеспечения на базе открытых продуктов для целей кадастра

- организовать взаимодействие промышленных РСУБД друг с другом в рамках единой распределенной среды, использовать механизмы репликации и обновления данных.

Существует два основных подхода к хранению пространственных данных в СУБД [1]:

- дополнительные модули, обеспечивающие связь ГИС и СУБД (например, ESRI ArcSDE, MapInfo SpatialWare);

- внутренние механизмы самой СУБД (например, Oracle Spatial).

В разрабатываемой ГИС будет использоваться первый метод, то есть СУБД будет реализована в виде отдельного компонента.

Базы данных предназначены для хранения и обработки большого количества однородной информации. Системы управления базами данных реализуют хранение данных в соответствии с одной или несколькими моделями данных, выполнение стандартных операций обработки данных, таких как внесение новой информации или корректировка уже введенной, поиск данных, удовлетворяющих заданным критериям, упорядочение данных и другие, а также поддерживают один или несколько языков баз данных. Наиболее популярными сейчас являются реляционные СУБД, в которых данные хранятся в реляционных таблицах, и для них разработан стандарт языка обработки - SQL.

Предметная область разрабатываемой базы данных - это геопространственная информация об объектах, находящихся на территории ННГАСУ.

2.1.2 Логическая структура базы данных топографической основы

В концепции базы данных выделяются три уровня представления информации: инфологический, даталогический и физический. На каждом уровне проводится структуризация информации таким образом, чтобы на третьем уровне информация могла быть представлена в виде структур данных, реализуемых в памяти ЭВМ.

На первом уровне, который называется инфологическим, определяется, какая информация о предметной области будет храниться и обрабатываться в компьютере, и в результате исследования предметной области строится ее инфологическая модель. Информация в инфологической модели представляется вне зависимости от того, какие программные и технические средства будут использованы в дальнейшем для ее хранения и обработки. На этом уровне предметная область описывается в терминах классов объектов и их взаимосвязей, которые являются понятными конечным пользователям.

На втором уровне, который называется даталогическим, или концептуальным, информация представляется в виде данных и логических связей между данными вне зависимости от того, что представляют собой данные и какие технические средства будут использованы для хранения данных, но с учетом программных средств (СУБД).

На третьем, физическом, уровне определяется, как и где на физическом носителе будут храниться данные [3].

В геоинформационных системах реализуется удобная взаимосвязь: каждой таблице в базе данных соответствует определенный слой графических объектов. Объекты, как и слои, бывают трех типов: точечные, линейные и полигональные.

В разрабатываемом проекте база данных делится на два блока: «Территория ННГАСУ» и «Корпуса». Блок «Территория ННГАСУ» также делится на два блока: «Картографическая основа» и «Коммуникации». Блок «Корпуса» делится на блок «Поэтажные планы» и «Тематические объекты».

Организация графических данных представлена в таблицах 2.1 - 2.3.

Таблица 2.1 - Организация графических данных для точечных слоев

Название слоя	Условный знак	Цвет	Примечание
Trees		Черный	Деревья
Grid	+	Голубой	Координатная сетка
Elevation	точка с отметкой	Коричневый	Высотные отметки

Таблица 2.2 - Организация графических данных для линейных слоев

Название слоя	Тип линии	Толщина линии в точках	Стиль линии	Цвет	Примечание
Border	Одна линия	0,5	Сплошная	Красный	Граница квартала
PTL	Двусторонние стрелки	0,2	Прерывистая	Черный	ЛЭП
Plumbing	Одна линия и символ «В»	0,2	Пунктирная	Темно-зеленый	Водопровод
Thermal	Одна линия и символ «Т»	0,2	Пунктирная	Синий	Теплопровод
Sewerage	Одна линия и символ «К»	0,2	Пунктирная	Коричневый	Канализация
Telecommunication	Одна линия с точкой	0,2	Пунктирная	Оранжевый	Линии связи
Fences	Зависит от типа	0,2	Сплошная	Черный	Ограждения
Сontour	Одна линия	0,2	Сплошная	Коричневый	Горизонтали

Таблица 2.3 - Организация графических данных площадных слоев

Название слоя	Тип линии границы	Толщина линии в точках	Стиль линии границы	Цвет границы	Цвет заливки	Примечание
Buildings	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Светло-желтый	Здания
Greenery	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Светло-зеленый	Растительность
Coverage	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Светло-серый	Покрытия

Логическая структура базы данных топографической основы выглядит следующим образом (Приложение А):

1. Слой «Здания»

В этом слое отображаются все строения, находящиеся на исследуемой территории: учебные корпуса, хозяйственные корпуса, гаражи, жилые здания и другие. Слой зданий полигонального типа. В базе данных содержится такая информация о зданиях, как название, адрес, тип, материал, этажность и площадь. Структура таблицы «Здания» представлена в таблице 2.4. Поля «Тип» и «Материал» принимают целые значения. Описание значений поля «Тип» приведено в таблице 2.5, а поля «Материал» - в таблице 2.6.

Таблица 2.4 - Структура таблицы «Здания»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Name	Символьное	30	-	Название
Address	Символьное	50	-	Адрес
Type	Целое	1	-	Тип
Material	Целое	1	-	Материал
Floors	Целое	2	-	Этажность
Area	Десятичное	7,2	-	Площадь, м2
Notes	Символьное	100	-	Примечание

Таблица 2.5 - Значения поля «Тип» слоя «Здания»

Тип	Значение	Примечание
1	Учебное	Учебные корпуса университета
2	Жилое	Общежитие и жилые корпуса
3	Техническое	Котельная и технические вспомогательные корпуса
4	Хозяйственное	Гаражи, хозяйственные постройки
5	Спортивное	Спортзал
6	Общественное	Клуб

Таблица 2.6 - Значения поля «Материал» слоя «Здания»

Материал	Значение	Примечание
1	Кирпичное	Здания из кирпичной, котельцовой и т.п. кладки
2	Железобетонное	Каркасные здания с железобетонными плитами
3	Металлическое	Металлические гаражи

2. Слой «Растительность»

Данный слой содержит в себе информацию о площадном пространстве, занятом природной растительностью. Слой полигонального типа. В базе данных слоя содержится информация о типе и площади растительного покрытия. Структура таблицы «Растительность» представлена в таблице 2.7. Значения поля «Тип» представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.7 - Структура таблицы «Растительность»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Type	Целое	1	-	Тип
Area	Десятичное	7,2	-	Площадь, м2
Notes	Символьное	100	-	Примечание

Таблица 2.8 - Значения поля «Тип» слоя «Растительность»

Тип	Значение	Обозначение на карте	Примечание
1	Газон		Травяные газоны и цветники
2	Луг		Луговые территории
3	Кустарник		Площади, заросшие кустарниковой растительностью

3. Слой «Покрытия»

Данный слой содержит в себе информацию о площадном пространстве, занятом искусственным покрытием. Слой полигонального типа. В базе данных слоя содержится информация о типе и площади искусственного покрытия. Структура таблицы «Покрытия» представлена в таблице 2.9. Значения поля «Тип» представлены в таблице 2.10.

Слои «Здания», «Растительность» и «Покрытия» должны полностью покрывать топографическую основу, так как они являются площадными.

Таблица 2.9 - Структура таблицы «Покрытия»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Type	Целое	1	-	Тип
Area	Десятичное	7,2	-	Площадь, м2
Notes	Символьное	100	-	Примечание

Таблица 2.10 - Значения поля «Тип» слоя «Покрытия»

Тип	Значение	Обозначение на карте	Примечание
1	Асфальтовое покрытие	А	Территории, покрытые асфальтом
2	Брусчатка	Бр.	Пешеходные тротуары, покрытые брусчаткой
3	Цемент	Ц	Цементное покрытие

4. Слой «Граница»

Слой «Граница» предназначен для обозначения границы исследуемой области, является линейного типа. Этот слой не содержит атрибутивной информации.

5. Слой «ЛЭП»

Данный слой содержит информацию о линиях электропередач различного напряжения. Тип слоя - линейный. Структура таблицы «ЛЭП» представлена в таблице 2.11.

Таблица 2.11 - Структура таблицы «ЛЭП»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Leigh	Десятичное	6,2	-	Протяженность, м
Voltage	Целое	6	-	Напряжение, кВт
Notes	Символьное	100	-	Примечание

6. Слой «Водопровод»

Данный слой содержит информацию о водопроводных коммуникациях. Тип слоя - линейный. Структура таблицы «Водопровод» представлена в таблице 2.12.

Таблица 2.12 - Структура таблицы «Водопровод»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Leigh	Десятичное	6,2	-	Протяженность, м
Notes	Символьное	100	-	Примечание

7. Слой «Теплопровод» Данный слой содержит информацию о теплопроводных коммуникациях. Тип слоя - линейный. Структура таблицы «Теплопровод» представлена в таблице 2.13.

Таблица 2.13 - Структура таблицы «Теплопровод»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Leigh	Десятичное	6,2	-	Протяженность, м
Notes	Символьное	100	-	Примечание

8. Слой «Канализация»

Данный слой содержит информацию о подземных канализационных коммуникациях. Тип слоя - линейный. Структура таблицы «Канализация» представлена в таблице 2.14.

Таблица 2.14 - Структура таблицы «Канализация»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Leigh	Десятичное	6,2	-	Протяженность, м
Notes	Символьное	100	-	Примечание

9. Слой «Линии связи»

Данный слой содержит информацию о телефонных линиях связи. Тип слоя - линейный. Структура таблицы «Линии связи» представлена в таблице 2.15.

Таблица 2.15 - Структура таблицы «Линии связи»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Leigh	Десятичное	6,2	-	Протяженность, м
Notes	Символьное	100	-	Примечание

10. Слой «Деревья»

Данный слой содержит в себе информацию об отдельно стоящих деревьях. Слой точечного типа. В базе данных слоя содержится информация о типе деревьев. Структура таблицы «Деревья» представлена в таблице 2.16. Поле «Тип» может содержать следующие значения: «1» - лиственные деревья; «2» - хвойные деревья.

Таблица 2.16 - Структура таблицы «Деревья»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Type	Целое	1	-	Тип
Notes	Символьное	100	-	Примечание

11. Слой «Ограждения»

Данный слой содержит в себе информацию об ограждениях и заборах. Слой линейного типа. В базе данных слоя содержится информация о типе и протяженности ограждения. Структура таблицы «Ограждения» представлена в таблице 2.17. Поле «Тип» может содержать следующие значения: «1» - металлические; «2» - каменные, «3» - деревянные.

Таблица 2.17 - Структура таблицы «Ограждения»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Type	Целое	1	-	Тип
Leigh	Десятичное	6,2	-	Протяженность, м
Notes	Символьное	100	-	Примечание

12. Слой «Координатная сетка»

Слой содержит точечные объекты, которые представляют собой кресты координатной сетки. В базе данных слоя содержатся координаты X и Y крестов сетки. Структура таблицы «Координатная сетка» представлена в таблице 2.18.

Таблица 2.18 - Структура таблицы «Координатная сетка»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
X	Десятичное	11,3	-	Координата X
Y	Десятичное	11,3	-	Координата Y

13. Слой «Горизонтали»

В данном слое содержится информация о горизонталях, их отметки хранятся в базе данных. Структура таблицы «Горизонтали» представлена в таблице 2.19.

Таблица 2.19 - Структура таблицы «Горизонтали»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Целое	4	-	Отметка
Notes	Символьное	100	-	Примечание

14. Слой «Отметки». В данном слое содержится информация об отметках. Структура таблицы «Горизонтали» представлена в таблице 2.20.

Таблица 2.20 - Структура таблицы «Отметки»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	7,3	-	Отметка
Notes	Символьное	100	-	Примечание

2.1.3 Логическая структура базы данных поэтажных планов корпуса

Организация графических данных слоев поэтажных планов корпуса представлена в таблице 2.21.

Таблица 2.21 - Организация графических данных слоев поэтажных планов корпуса

Название слоя	Тип линии границы	Толщина линии в точках	Стиль линии границы	Цвет границы	Цвет заливки	Примечание
Rooms	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Белый	Помещения
Walls	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Красный	Стены
Windows	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Голубой	Окна
Doors	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Фиолетовый	Двери
Elevators	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Темно-серый	Лифтовые шахты
Stairs	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Светло-серый	Лестницы
Trunks	Одна линия	0,2	Сплошная	Черный	Синий	Вентиляционные шахты

Логическая структура базы данных поэтажных планов корпуса выглядит следующим образом:

1. Слой «Помещения».

В этом слое отображаются все помещения, находящиеся на этаже, вне зависимости от их функционального назначения. Слой полигонального типа. В базе данных содержится такая информация о помещениях, как номер аудитории, площадь, высота помещения, функциональное назначение, принадлежность кафедре, количество розеток, радиаторов и ламп, а также фотографии помещения. Фотографии представлены в отдельной таблице. Структура таблицы «Помещения» представлена в таблице 2.22. Значения поля «Функциональное назначение» представлены в таблице 2.23.

Таблица 2.22 - Структура таблицы «Помещения»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Number	Целое	4	-	Номер аудитории
Area	Вещественное	7,2	-	Площадь, м2
Height	Вещественное	4,2	-	Высота, м
Usage	Целое	2	-	Функциональное назначение
Department	Символьное	30	Необяз.	Кафедра
Sockets	Целое	2	-	Количество розеток
Radiators	Целое	2	-	Количество радиаторов
Lamps	Целое	2	-	Количество ламп
Notes	Символьное	100	-	Примечание

Таблица 2.23 - Значения поля «Функциональное назначение» таблицы «Помещения»

Тип	Значение	Примечание
1	Учебное	Учебная аудитория
2	Лаборатория	Аудитория для проведения практических и лабораторных занятий
3	Кафедра	Помещение кафедры
4	Компьютерный	Компьютерный класс
5	Административное	Административно-хозяйственный блок
6	Кладовая	Подсобное помещение
7	Уборная	Помещения уборных
8	Коридор	Коридорные помещения, холлы
9	Мастерская	Помещение мастерской
10	Другое	Иное функциональное назначение

2. Слой «Стены»

Слой, необходимый для создания целостного представления поэтажного плана. Слой является площадным, его структура приведена в таблице 2.24.

Таблица 2.24 - Структура таблицы «Стены»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Material	Целое	1	-	Материал стен (1 - кирпич, 2 - железобетон, 3 - дерево)
Purpose	Целое	1	-	Назначение (1 - несущая, 2 - перегородка)
Notes	Символьное	100	-	Примечание

3. Слой «Окна»

В слое хранится информация обо всех окнах этажа. Структура слоя приведена в таблице 2.25.

Таблица 2.25 - Структура таблицы «Окна»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	4,2	-	Высота окон
Area	Десятичное	4,2	-	Площадь оконного проема
Material	Целое	1	-	Материал окон (1 - дерево, 2 - пластик)
Notes	Символьное	100	-	Примечание

4. Слой «Двери»

В слое хранится информация о дверях. Структура слоя приведена в таблице 2.26.

Таблица 2.26 - Структура таблицы «Двери»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	4,2	-	Высота дверей
Material	Целое	1	-	Материал дверей (1 - дерево, 2 - пластик, 3 - металл)
Notes	Символьное	100	-	Примечание

5. Слой «Лифтовые шахты»

В слое хранится информация о лифтовых шахтах. Структура слоя приведена в таблице 2.27.

Таблица 2.27 - Структура таблицы «Лифтовые шахты»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	5,2	-	Высота шахты
Area	Десятичное	6,2	-	Площадь лифтовой шахты
Notes	Символьное	100	-	Примечание

6. Слой «Лестницы»

В слое хранится информация о лестничных пролетах. Структура слоя приведена в таблице 2.28.

Таблица 2.28 - Структура таблицы «Лестницы»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Area	Десятичное	6,2	-	Площадь
Notes	Символьное	100	-	Примечание

7. Слой «Вентиляционные шахты»

В слое хранится информация о лестничных пролетах. Структура слоя приведена в таблице 2.29.

Таблица 2.29 - Структура таблицы «Вентиляционные шахты»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Area	Десятичное	6,2	-	Площадь
Notes	Символьное	100	-	Примечание

8. Слой «Розетки»

В слое хранится информация о розетках. Структура слоя приведена в таблице 2.30.

Таблица 2.30 - Структура таблицы «Розетки»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	3,1	-	Превышение над уровнем пола
Notes	Символьное	100	-	Примечание

9. Слой «Выключатели»

В слое хранится информация о розетках. Структура слоя приведена в таблице 2.31.

Таблица 2.31 - Структура таблицы «Выключатели»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	3,1	-	Превышение над уровнем пола
Notes	Символьное	100	-	Примечание

10. Слой «Радиаторы»

В слое хранится информация о радиаторах. Структура слоя приведена в таблице 2.32.

Таблица 2.32 - Структура таблицы «Радиаторы»

Название поля	Тип	Размер	Параметр	Примечание
ID	Целое	8	Счетчик	Идентификатор
Height	Десятичное	3,1	-	Превышение над уровнем пола
Sections	Целое	1	-	Количество секций
Notes	Символьное	100	-	Примечание

2.2 Разработка структуры приложения

Приложение будет реализовано при помощи технологии «клиент-сервер» и состоит из трех частей:

1) система управления базами данных;

2) Web-серверная часть;

3) клиентская часть.

Кроме этого, приложение взаимодействует со следующими внешними модулями:

1) настольная пользовательская ГИС;

2) WMS и WFS-слои картографических серверов;

3) данные дистанционного зондирования территории.

Все структурные части приложения разрабатываются на базе открытых программных продуктов и являются некоммерческими.

Настольная пользовательская ГИС используется для внесения графической и атрибутивной информации в базу данных. Исходной информацией служат векторные планы и таблицы с данными. После компоновки исходной информации в слои производится подключение к базе данных и экспорт пространственной информации.

Функции Web-серверной части приложения заключаются в получении данных из СУБД, их обработке, подготовке информации для интерактивной карты, составлении самой интерактивной карты и передаче данных клиенту. Таким образом, серверная часть состоит из четырех взаимосвязанных компонентов:

1) картографический сервер;

2) Web-сервер;

3) интерактивная карта;

4) веб-страница.

Схема взаимодействия компонентов ГИС представлена на рисунке 2.1

Картографический сервер - приложение, позволяющее получать данные из СУБД и преобразовать их в любой графический и векторный формат. Картографический сервер работает по трем стандартам: WCS, WFS и WMS. Эти стандарты были разработаны и опубликованы международной организацией Open Geospatial Consortium в 1999 году [25].

WMS (Web Map Service) - сервис веб-карт - стандартный протокол для обслуживания через Интернет географически привязанных изображений, генерируемых картографическим сервером на основе данных из базы данных. Растровые изображения, передаваемые сервером, получены путем конвертации векторных слоев [46].

WCS (Web Coverage Service) - сервис веб-покрытий - стандартный протокол, позволяющий передавать запрашиваемые географические покрытия. Покрытия - это объекты (или образы) географических областей. Отличие от WMS состоит в том, что объекты обладают атрибутивной информацией, которая может быть использована для анализа [44].

WFS (Web Feature Service) - сервис веб-атрибутов - стандартны протокол, позволяющий передавать векторную информацию, в том числе и атрибутивную. Данные передаются в XML-кодировке. Некоторые картографические серверы поддерживают протокол WFS-T, который позволяет редактировать векторную информацию и отправлять её на сервер [45].



Рисунок 2.1 - Схема взаимодействия компонентов ГИС

Веб-сервер - это сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов, обычно веб-браузеров, и выдающий им HTTP-ответы, обычно вместе с HTML-страницей, изображением, файлом, медиа-потоком или другими данными. Данные могут передаваться по POST и GET протоколам.

Для удобного предоставления данных используется интерактивная карта, которая подсоединяется к картографическому серверу в режиме реального времени и подгружает информацию в зависимости от запросов пользователя. Растровые изображения могут подгружаться как полностью (одно изображение на окно), так и тайлами (несколько изображений на окно). Атрибутивные данные передаются по запросу пользователя.

2.3 Разработка структуры интерфейса

Интерфейс приложения реализован в виде веб-страницы. Веб-страница служит контейнером для интерактивной карты. На ней может находиться дополнительная информация по предоставляемому материалу. Кроме функции отображения, веб-страница содержит функции переключения между различными интерактивными картами.

Схема интерфейса приложения представлена на рисунке 2.2



Рисунок 2.2 - Структура интерфейса приложения

Интерфейс состоит из следующих составных частей:

1. Интерактивная карта.

Карта является основой интерфейса и представляет собой изображение данных, полученных с сервера в результате текущего запроса. Интерактивный режим позволяет перемещать изображение, увеличивать и уменьшать масштаб, используя мышь. Щелчок по карте реализует запрос на получение атрибутивных данных об объекте. В режиме редактирования интерактивная карта служит основой для создания новых объектов.

2. Ссылки для навигации между планами.

Эта часть интерфейса представлена набором ссылок. При нажатии на ссылку страница обновляется, в интерактивную карту загружается другая картографическая информация, соответствующая выбранному разделу.

3. Область вывода атрибутов.

В этой области отображаются атрибутивные данные, получаемые с сервера при щелчке на интерактивной карте. Информация предоставляется в табличном виде. В заголовке таблицы отображаются поля данных. Если щелчок был произведен по нескольким объектам одновременно, то информация о них отображается строками. Если объекты находятся в разных слоях, то отображается несколько таблиц, в зависимости от количества слоев.

4. Панель навигации и масштабирования.

Эта панель состоит из кнопок, реализующих интерактивные функции карты. Панель навигации и масштабирования представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Панель навигации и масштабирования

В панели присутствуют следующие элементы:

1) кнопка «Север» - перемещение фокуса карты севернее;

2) кнопка «Восток» - перемещение фокуса карты восточнее;

3) кнопка «Запад» - перемещение фокуса карты западнее;

4) кнопка «Юг» - перемещение фокуса карты южнее;

5) масштабная линейка - позволяет оперировать с масштабом; при нажатии устанавливает определенный масштаб;

6) ползунок масштабной линейки - позволяет плавно изменять масштаб путем передвижения вертикально вверх для его увеличения и вертикально вниз для его уменьшения;

7) кнопка «Увеличение масштаба» - увеличивает масштаб карты;

8) кнопка «Уменьшение масштаба» - уменьшает масштаб карты.

5. Панель информации.

Панель информации предоставляет текущие свойства интерактивной карты. Слева отображается текущий масштаб картографического изображения. При масштабировании изображения масштаб меняется интерактивно.

Справа на панели отображаются координаты X и Y текущего положения курсора. При перемещении курсора координаты изменяются.

3. Реализация геоинформационной системы

3.1 Выбор технологий и программных пакетов для реализации проекта

После того, как составлена структура ГИС-проекта, необходимо выбрать конкретные программные продукты, которые будут соответствовать определенным требованиям. Основное требование ко всем технологиям и программным пакетам - открытость и бесплатность.

3.1.1 СУБД

СУБД должна соответствовать следующим требованиям [26]:

- позволять записывать, хранить, находить, редактировать и считывать данные;

- поддерживать хранение больших массивов данных в течение долгого времени, защищая их от системных сбоев и случайной порчи;

- обеспечивать модификацию базы данных;

- обеспечить контроль достоверности вводимых данных в каждом поле таблиц базы данных;

- обеспечивать нахождение слов, выделение, просмотр и редактирование таблиц базы данных с удобным графическим интерфейсом;

- обеспечивать хранение пространственной информации;

- осуществлять многочисленные операции над геоданными;

- поддерживать язык SQL.

Исходя из вышеперечисленных требований, была выбрана СУБД PostgreSQL с надстройкой PostGIS. PostgreSQL - мощная открытая объектно-реляционная СУБД, базируется на языке SQL, может поддерживать базы данных неограниченного размера. Добавочный модуль PostGIS позволяет хранить в базах данных PostgreSQL пространственную информацию [42].

Как PostGIS, так и PostgreSQL - программное обеспечение, распространяемое с открытым исходным кодом. Использование PostgreSQL и PostGIS позволяет хранить данные в виде пространственных объектов, делать пространственные запросы и применять пространственные индексы. Кроме того, PostGIS обладает широким набором функций обработки данных.

Поддержка пространственных моделей на уровне СУБД обеспечивает возможность оперировать такими объектами, как точки, линии и многоугольники, а также определять расстояния и пересечения. При работе с большими массивами данных предоставляется возможность индексации. Модель данных состоит из базового класса Geometry, от которого наследуются четыре основных класса: Point (простые 0-мерные объекты), Curve (простые 1-мерные объекты), Surface (простые 2-мерные объекты) и GeometryCollection (составные объекты). Эти классы позволяют проводить различные операции со своими экземплярами [12].

3.1.2 Настольная ГИС

Для наполнения проекта данными необходимо использовать пользовательскую настольную ГИС. Она должна обеспечивать:

- импорт информации из различных типов файлов;

- редактирование пространственной информации;

- работу с проекциями;

- подсоединение к СУБД PostGIS и импорт/экспорт данных;

- ввод и изменение атрибутивной информации.

В качестве настольной ГИС для ввода и редактирования данных выбрана программа Quantum GIS.

Целью создания QGIS было сделать использование геоинформационных систем легким и понятным для пользователя. Изначально QGIS создавался как программа-обозреватель пространственных данных PostGIS. Позже эта программа переросла в полноценную ГИС. Возможности импорта и экспорта в СУБД были заложены в программу изначально, также QGIS поддерживает большинство векторных и растровых форматов [9].

В этой программе можно просматривать и накладывать друг на друга векторные и растровые данные в различных форматах и проекциях без преобразования во внутренний или общий формат. Поддерживаются следующие основные форматы:

- пространственные таблицы PostgreSQL с использованием PostGIS, векторные форматы, поддерживаемые установленной библиотекой OGR, включая shape-файлы ESRI, MapInfo, SDTS (Spatial Data Transfer Standard), GML (Geography Markup Language) и др.;

- форматы растров и графики, поддерживаемые библиотекой GDAL (Geospatial Data Abstraction Library), такие, как GeoTIFF, Erdas IMG, ArcInfo ASCII Grid, JPEG, PNG и др.

Особенность QGIS состоит в возможности обзора и редактирования слоев shape и PostGIS.

QGIS предоставляет следующие возможности работы с данными:

- инструменты оцифровки для форматов, поддерживаемых библиотекой OGR, и векторных слоев GRASS;

- создание и редактирование shape-файлов и векторных слоев GRASS;

- геокодирование изображений с помощью модуля пространственной привязки;

- инструменты GPS для импорта и экспорта данных в формате GPX, преобразования прочих форматов GPS в формат GPX или скачивание/загрузка непосредственно в прибор GPS (в Linux usb: был добавлен в список устройств GPS);

- визуализация и редактирование данных OpenStreetMap;

- создание слоёв PostGIS из shape-файлов с помощью плагина SPIT;

- обработка слоёв PostGIS;

- управление атрибутами векторных данных с помощью новой таблицы атрибутов или модуля Table Manager;

- сохранение снимков экрана как изображений с пространственной привязкой.

Во многих отношениях QGIS превосходит проприетарные системы.

3.1.3 Картографический веб-сервер

Картографический веб-сервер должен соответствовать следующим требованиям:

- возможность работы в WMS, WFS, WCS и WFS-T режимах;

- возможность получения данных из PostGIS;

- возможность стилизации слоев;

- возможность работы с проекциями;

- наличие интерфейса для управления загружаемыми данными.

В качестве картографического веб-сервера выбран продукт GeoServer. К основным достоинства программы можно отнести следующие [9]:

- возможность работы на любых платформах;

- поддержка большого числа растровых и векторных форматов данных;

- поддержка WMS, WFS, WCS и WFS-T стандартов;

- возможность интеграции с Oracle, MySQL, PostgreSQL и другими СУБД;

- создание высококачественного картографического результата (поддержка масштабируемых подписей, раскрасок, экспорт в png, tiff, gif, jpeg форматы);

- полностью открытый бесплатный компилируемый код на Java.

3.1.4 Интерактивная карта

Интерактивная карта необходима для визуализации данных, сгенерированных сервером и для взаимодействия с ним. Интерактивная карта должна обладать удобным интерфейсом, работать в режиме реального времени (без обновлений и задержек).

Для интерактивной карты выбрана OpenLayers. Библиотека OpenLayers позволяет очень быстро и легко создать web-интерфейс для отображения картографических материалов, представленных в различных форматах и расположенных на различных серверах. Благодаря OpenLayers разработчик имеет возможность создать собственную карту, включающую слои, предоставляемые WMS (и WFS) серверами и данными картографических сервисов. Библиотека является разработкой с открытым исходным кодом и разрабатывается при спонсорской поддержке проекта MetaCarta, который использует OpenLayers в своих разработках. Тем не менее, OpenLayers является независимым свободно распространяемым продуктом. OpenLayers написан на языке JavaScript [40].

Помимо собственно визуализации WMS и WFS слоев на единой web-карте, а также редактирования предоставляемых данных, OpenLayers обладает следующими возможностями:

- добавление на карту панели навигации (на панели находятся кнопки сдвига карты, увеличения и уменьшения масштаба);

- панорамирование карты при помощи мыши;

- изменение масштаба карты при прокрутке среднего колеса мыши;

- получение координат точки, над которой находятся указатель мыши;

- добавление панели управления видимостью слоев карты;

- выбор произвольного объекта и получения атрибутивной информации о нем;

- управление прозрачностью используемых слоев карты;

- добавление к карте определяемых пользователем элементов (точек, линий, полигонов).

3.2 Формирование основного программного приложения ГИС

Формирование программного приложения ГИС происходит в следующем порядке:

1) установка программного обеспечения;

2) установка пространственной базы данных;

3) настройка связи QGIS - PostGIS;

4) наполнение проекта данными;

5) добавление хранилища данных в GeoServer;

6) программирование интерактивной карты;

3.2.1 Установка программного обеспечения

На сервер устанавливаются:

- СУБД PostgreeSQL;

- настольная ГИС QGIS;

- веб-сервер GeoServer.

Все программы устанавливаются в соответствии с прилагаемой документацией.

Установка программ производится через диалоговые приложения.

При установке GeoServer задаются основные параметры сервера: логин и пароль доступа, порт доступа к серверу, каталог с установленным пакетом Java.

геоинформационный база данные интерфейс

3.2.2 Установка пространственной базы данных

Установка PostGIS производится путем вызова готовых SQL-запросов из окна управления СУБД. Окно со SQL кодом отображено на рисунке 3.1.

После вызова запроса автоматически создаются две таблицы метаданных OpenGIS: spatial_ref_sys и geometry_columns. Таблица spatial_ref_sys содержит числовые идентификаторы и текстовые описания систем координат, используемых в пространственной базе данных [19].

Каждому пространственному слою, созданному в PostGIS, выделяется строка в таблице geometry_columns, где хранятся следующие данные:

- имя столбца геометрии в таблице объектов;

- пространственная размерность столбца (2, 3 или 4 измерения);

- идентификатор системы координат, используемой для геометрии в этой таблице (он является внешним ключом для таблицы SPATIAL_REF_SYS);

- тип пространственного объекта.

Рисунок 3.1 - Окно вызова SQL-запроса для установки модуля PostGIS

3.2.3 Настройка связи QGIS - PostGIS

Для наполнения базы данных информацией необходимо настроить подключение QGIS к базе данных PostGIS. Подключение необходимо настраивать дважды: для импорта данных и для экспорта. Окно создания подключения отображено на рисунке 3.2. В окне задаются требуемые настройки: имя подключения, узел, порт, название базы данных, параметры доступа. После настройки подключения можно получить данные путем нажатия кнопки «Подключиться». На рисунке 3.3 отображено окно выбора загружаемых из базы данных слоев. Экспорт пространственных данных в PostGIS производится через дополнительный модуль SPIT.

Рисунок 3.2 - Окно создания подключения к PostGIS из QGIS

Рисунок 3.3 - Окно выбора слоя из базы данных PostGIS

3.2.4 Наполнение проекта данными

Внесение данных в проект производится через настольную пользовательскую ГИС Quantum GIS.

Импорт данных

Импорт данных производится путем вызова операции «Добавить векторный слой». После вызова операции открывается окно «Добавить векторный слой» (рисунок 3.4), в котором указываются необходимые параметры. Сначала выбирается тип источника (в нашем случае - файл) и кодировка. Для совместимости с PostGIS русских символов в атрибутивно информации, кодировка выбирается UTF-8. После этого указывается путь, где расположен файл. По нажатию на кнопку «Open» слой добавляется в QGIS.

Рисунок 3.4 - Окно «Добавить векторный слой»

Регистрация растра

Регистрация растра производится путем вызова модуля «Привязка растров». Вызов происходит при выполнении команды «Растр» - «Привязка растра» - «Привязка растра». Окно модуля отображено на рисунка 3.5. Инструментом «Добавить точку» указываются центры координатной сетки и задаются их координаты X и Y. В меню «Параметры трансформации задается тип и метод трансформации, а также другие настройки. По нажатию на кнопку «Начать привязку» растр преобразуется и добавится как новый слой в QGIS.

Рисунок 3.5 - Окно «Привязка растра»

Векторизация и ввод атрибутивной информации

Векторизация производится в следующем порядке:

1) создается новый слой;

2) слой переключается в режим редактирования;

3) выбирается инструмент «Add feature»;

4) объект векторизуется выбранным инструментом;

5) слой переключается из режима редактирования и сохраняется.

Результат векторизации отображен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Векторизация по растровому слою

Экспорт данных

Для экспорта информации в базу данных используется утилита SPIT. Интерфейс утилиты представлен на рисунке 3.7. Предварительно создается подключение к базе данных, потом выбирается shape-файл, который необходимо экспортировать. После нажатия кнопки «ОК» произойдет экспорт данных. Результат экспорта представлен на рисунке 3.8



Рисунок 3.7 - Утилита SPIT для экспорта данных в PostGIS

Рисунок 3.8 - Таблица загруженных данных слоя «Растительность» в PostGIS

3.2.5 Добавление хранилища данных в GeoServer

Запуск сервера GeoServer производится путем вызова команды «Start GeoServer» из меню Пуск или с рабочего стола. После того, как сервер будет запущен, в командной строке браузера набирается адрес для доступа к системе управления сервером. Производится вход в систему (используются логин и пароль, указанные при установке). В левой панели выбирается пункт «Stores», потом ссылка «Add new Store» и пункт «PostGIS Database». Откроется окно создания нового подключения к хранилищу данных (рисунок 3.9).



Рисунок 3.9 - Добавление нового источника данных в GeoServer

В окне указываются основные параметры подключения: узел, данные входа, схема подключения, количественные характеристики подключения. После задания этих параметров можно выбрать слои в меню «Layers - Add new layer». Предварительный просмотр слоев можно сделать в меню «Layer Preview».

3.2.6 Программирование интерактивной карты

Библиотека OpenLayers находится в открытом доступе по адресу http://openlayers.org/api/OpenLayers.js. Её можно загрузить и использовать локально, а можно обращаться к ней непосредственно из кода. Программирование интерактивной карты производится на языке JavaScript с использованием готовых классов и функций [6]. Сама карта создается функцией OpenLayers.Map() и хранится в переменной map. Для добавления нового слоя необходимо использовать команду OpenLayers.Layer.WMS(), в качестве параметров указываются название, адрес сервера, различные настройки.

Код загрузки слоев «Здания» приведен на рисунке 3.10. Результат работы кода приведен на рисунке 3.11.



Рисунок 3.10 - Код загрузки слоя «Здания»

Рисунок 3.11 - Результат работы кода, интерактивная карта

3.3 Расчет экономической эффективности разрабатываемого проекта

Экономическая эффективность - это соотношение полезного результата и затрат факторов производственного процесса. Для количественного определения экономической эффективности используется показатель эффективности. Показатель эффективности - относительный показатель эффективности операции, проекта или процесса. Определяется как частное от деления потенциального эффекта к её ресурсоемкости [5, 12].

Потенциальный экономический эффект измеряется максимальной экономией затрат совокупного общественного труда, которая может быть достигнута на основе применения определенной технологии. Реальный экономический эффект измеряется той экономией затрат труда и средств, которая может быть получена при применении альтернативных технологий.

Разрабатываемый проект состоит из отдельных программных компонентов. Каждый компонент распространяется бесплатно со свободной лицензией. Чтобы рассчитать потенциальный экономический эффект, необходимо сравнить стоимость разработки проекта при применении аналогичных проприетарных компонентов.

1. СУБД.

В проекте используется СУБД с открытым исходным кодом PostGIS. На рынке имеется несколько альтернативных серверов пространственных данных, они приведены в таблице 3.1 [28, 31, 42].

Таблица 3.1 - Альтернативные проприетарные СУБД

Производитель	Продукт	Стоимость, тыс. руб.
Oracle	Oracle Spatial 11	550
Microsoft	SQL Server	110
ESRI	ArcSDE	300
	Интервал стоимости	110-550

2. Настольная ГИС.

Для наполнения проекта данными и их редактирования используется программное обеспечение QGIS. В качестве альтернативных программ могут использоваться некоторые проприетарные ГИС (таблица 3.2) [20, 21, 23, 30]

Таблица 3.2 - Альтернативные проприетарные настольные ГИС

Производитель	Продукт	Стоимость, тыс. руб.
Pitney Bowes	MapInfo Professional	75,5
Autodesk	AutoCAD Map 3D 2012	142,7
Autodesk	AutoCAD Civil 3D 2012	161,8
ESRI	ArcView 10.0	126,0
	Интервал стоимости	75,5-161,8

3. Картографический веб-сервер.

Кроме используемого в проекте GeoServer, существуют проприетарные серверы. Основные из них приведены в таблице 3.3 [23, 31].

Таблица 3.3 - Альтернативные проприетарные картографические веб-серверы

Производитель	Продукт	Стоимость, тыс. руб.
Pitney Bowes	MapXtreme 2005	1375,0
ESRI	ArcGIS Server 9.2	1955,6
	Интервал стоимости	1375,0-1955,6

4. Интерактивная карта.

В проекте используется библиотека с открытым исходным кодом OpenLayers. Библиотека хорошо распространена, но существуют также и проприетарные аналоги (таблица 3.4) [34, 39].

Таблица 3.4 - Альтернативные проприетарные интерактивные карты

Производитель	Продукт	Стоимость, тыс. руб.
WebUnion Media	iMapBuilder	3,0
MosMap	MosMap Interactive	2,5
	Интервал стоимости	2,5-3,0

Расчет экономической эффективности приведен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Расчет экономической эффективности

Потенциальный эффект	Ресурсоёмкость
Позиция	Стоимость, тыс. руб.	Позиция	Стоимость, тыс. руб.
СУБД	110 - 550	СУБД	-
Настольная ГИС	75,5 - 161,8	Настольная ГИС	-
Картографический веб-сервер	1375,0 - 1955,6	Картографический веб-сервер	-
Интерактивная карта	2,5 - 3,0	Интерактивная карта	-
Оплата труда	20,0	Оплата труда	50,0
Итого	1583,0 - 2690,4	Итого	50,0
Экономическая эффективность

Экономическая эффективность оценена как от 31,7 до 53,8 рублей на рубль вложений потенциально. Этот показатель очень высок, это говорит о рентабельности использования открытого программного обеспечения.

4. Разработка экологических мероприятий

4.1 Экология внутренней среды здания

Здания являются искусственно созданной экосистемой. Эта система, с одной стороны, конструктивно замкнута, с другой, - не может существовать самостоятельно, поскольку экологически нерепродуктивна. Живучесть этой системы обеспечивается взаимодействием с окружением. Поэтому, связь между гигиеной помещений и воздушной средой города, а также с инсоляционным и шумовым режимами существенна.

У пользователя объектом образ здания формируется на базе осмысленной и даже интуитивной оценки параметров среды, потребностей и социальных стереотипов. Исходя из такой предпосылки, процесс формирования концепции замкнутой системы можно представить, как последовательное движение по следующим блокам: «фиксация целей - конкретизация видов деятельности - выявление параметров системы - определение методов инженерно-технического воплощения». Процесс этот можно представить в виде структуры, изображенной на рисунке 4.1, где дана некоторая определенная группа целей, состав которых может меняться в зависимости от назначения здания.

Из рисунка видно, что системы связаны с блоком окружающего пространства, которое воздействует не только на систему внутренней среды: от его параметров зависит выбор технических решений. Агрессивность грунтов, атмосферы и воды влияет на долговечность конструкций и инженерных систем зданий. Эти параметры опосредованно воздействуют и на формирование целей.

Первый блок - это система целей, на основе которых строится или реконструируется объект. Система требований, предъявляемых застройщиком, носит, прежде всего, психологический характер. Важную роль здесь играют мораль и эстетика. В зависимости от культуры и образования пользователь определяет формы выражения престижности и стабильности жизни в здании.

Рисунок 4.1 - Экосистема здания

Второй блок объединяет системы предполагаемой деятельности. Они также зависят от индивидуальных потребностей пользователя. Здесь детализируются цели, учитываются предназначение помещений и их антропогенные характеристики.

Третий блок - система требований, определяющих комфортность пребывания в здании. Она объединяет четыре группы факторов. Фактор капитальности как средство оценки рациональности внутренней среды рассматривают на самом раннем этапе изучения требований к этой среде. В этом понятии объединена престижность сооружения, зависящая от его внешнего вида, качества отделки и комфортности объемно-планировочного решения. Капитальность зависит также от долговечности и огнестойкости. Долговечность - это продолжительность периода нормального функционирования здания, по истечении которого настолько утрачиваются его основные свойства, что наступает предельное состояние, т.е. дальнейшая эксплуатация становится невозможной. Пожаробезопасные свойства характеризуют огнестойкость. Гигиеничность среды - наиболее традиционная составляющая комфортности. Поскольку этот фактор существенно влияет на здоровье людей, основные показатели жестко нормируются подзаконными актами государственного и регионального уровней: СНиП, СанПиН, ГОСТ, ОСТ, ТУ и пр.

Искусственную среду зданий отождествляют с микроклиматом, который трактуют, как совокупность тепловлажностного режима, экологической чистоты компонентов среды, звукового и зрительного комфорта; последние достаточно жестко нормируются. В таблице 4.1 в качестве примера приведены показатели комфортности помещения.

Таблица 4.1 - Показатели комфортности помещения

Показатель	Сезон года
	холодный	теплый
Температура воздуха,°C	20-22	22-25
Подвижность воздуха, м/с	0,1-0,15	0,15-0,25
Влажность воздуха, %	30-45	30-60
Перепад температур, °С:
между стеной и воздухом помещений	2-3	-
между полом и воздухом помещений	1,5	-
Объем воздуха на одного человека, м3/чел.,	60	60
Концентрация легких ионов в воздухе, ион/см	1000-3000	1000-3000
Концентрация озона в воздухе, мкг/м3	10-40	10-40

Тепловлажностный режим важен для ощущения комфортности пребывания в помещении, поскольку он связан с биологическими процессами в теле человека, протекающими с образованием и выделением тепла. Тепловой баланс с окружающей средой обеспечивается, когда выделенное тепло полностью рассеивается. Это происходит при температуре поверхности тела от 31 до 34°С и в помещении - от 18 до 19°С.

Однако ощущение комфортности зависит не только от температуры воздуха, показываемой «сухим» термометром, существенна и температура увлажненного воздуха, т.е. относительная влажность. Важны также скорость движения воздуха и лучистый теплообмен. Неблагоприятные сочетания перечисленных параметров вызывают усиление деятельности терморегуляции организма, что негативно сказывается на мышечном и психическом тонусах человека. Относительная влажность воздуха влияет на скорость испарения. В сухой атмосфере влага с кожи испаряется значительно быстрее, чем во влажной. Однако при влажности менее 20% пересыхает слизистая оболочка и возрастает восприимчивость организма к инфекции. При влажности более 75%, считающейся очень большой, насыщенный парами воздух препятствует испарительным процессам, поэтому человек может выдерживать лишь кратковременное пребывание в такой среде. Относительную влажность воздуха задают в зависимости от назначения помещения и протекающих в нем технологических процессов.

От движения воздуха зависит теплообмен. При определенных скоростях за счет конвекции происходит рассеивание тепла и влаги с поверхности тела, если температура воздуха не достигает 40°С. В застойной атмосфере соприкасающийся с кожей воздушный слой быстро насыщается влагой и поэтому препятствует дальнейшему испарению. При скорости воздуха в помещении до 0,1 м/с человек испытывает чувство духоты. При более высокой скорости движения воздух сдувает влажный слой, чем обеспечивается непрерывное рассеивание тепла, однако сильный сквозняк может вызвать переохлаждение. Оптимальной скоростью перемещения воздушной массы в помещениях считается 0,25-1,5 м/с.

Влияние лучистого теплообмена на микроклимат помещений изучено недостаточно. Но непосредственное влияние лучистой энергии существеннее, чем средняя температура воздуха. Если тепловое излучение приборов центрального отопления, других разогретых тел или солнечных лучей повышает так называемую радиационную температуру на 0,5-0,7°С, то это может быть компенсировано понижением температуры воздуха, но уже на 1°С. Установлено, что радиационная температура является комфортной, если она превышает температуру воздуха примерно на два градуса. Если же она ниже, то вызывает ощущение холода и сквозняка, что часто испытывают люди, находящиеся у окна или наружной стены.

Звуковой комфорт является одним из ведущих факторов, определяющих гигиеническое состояние среды обитания: от того, какой звуковой режим в помещении, во многом зависит состояние находящихся там людей. В силу заложенных природой особенностей посторонние звуки, как правило, негативно воздействуют на нервную систему. Организм плохо адаптируется к этому раздражителю, поскольку ассоциируется с опасностью. Звук как физическое явление представляет собой центростремительное волновое движение упругой среды, как физиологический процесс, он является ощущением, возникающим при воздействии звуковых волн на органы слуха и организм в целом.

С физиологической точки зрения, звуковые волны делят на полезные звуки и шум. Шум вызывает раздражающее действие, предельный уровень звукового давления, длительное воздействие которого не приводит к долговременным повреждениям органов слуха, равен 80-90 дБ, если уровень звукового давления превышает 90 дБ, то это постепенно приводит к частичной или даже полной глухоте. Все источники имеют разную частоту, накладываясь друг на друга, они действуют в широком спектре. Причем, звуки высоких тонов человек воспринимает как более громкие.

Шумовой дискомфорт мешает нормальной человеческой деятельности. В зависимости от нее звуки делят на три группы. К первой относят шумы от порога слышимости до уровня, не мешающего сну и пассивному отдыху. Этот диапазон квалифицируют как тишину. Во вторую группу включают шумы средней силы, не препятствующие бодрствованию и работе после частичной адаптации организма. Сюда входит основная масса звуковых сигналов в доме. Третья группа - это сильные шумы, близкие к порогу болевого ощущения. Эти шумы мешают работе, вызывают звуковое утомление и нервозность, способны привести к глухоте.

Определение уровня звукового давления на разных частотах довольно сложно. На практике поэтому часто используют величину суммарного (эквивалентного) уровня звука. Таким образом корректируют звуки в части влияния низких частот. Величина применима для ориентировочной оценки, применяемой в градостроительстве. Именно ее используют в нормативных документах, где установлено, что на внутриквартальных территориях она не должна превышать 55 дБА. Уровень шума в помещениях зависит от интенсивности внутренних и внешних возбудителей. Внутренние шумы вызывает инженерное оборудование зданий. Оно является источником звуков разной частоты и иногда оказывает довольно неблагоприятное влияние на состояние людей. Внешние источники - это производственные шумы, возникающие в процессе работы близлежащих предприятий. Однако главной причиной шумового дискомфорта являются транспортные потоки, которые в крупных городах имеют тенденцию интенсивного развития.

Зрительному комфорту в настоящее время уделяется все большее внимание. В связи с этим возникло даже новое научное направление - видеоэкология. Актуальность его создания обусловлена активной урбанизацией общества, отдалившей человека от естественной визуальной среды и переместившей его в среду искусственную - городскую, зачастую враждебную, а иногда и агрессивную. Орган зрения является основным сенсорным каналом. Через него люди получают до 80% информации, поэтому естественно стремление создать среду как можно менее агрессивную. Во враждебной среде зрение как канал связи может частично отключаться, и человек не получит необходимой информации. Кроме того, поскольку движения человека в значительной степени связаны со зрительным восприятием, может быть нарушена его ориентация в пространстве. При обилии одинаковых объектов наблюдается явление раздражающей монотонности, нарушается фиксация на одном из них.

Некоторые ученые считают, что рост агрессивности человечества обусловлен ритмизацией сигналов, которые поступают на входы органов зрения. Ярко отделанные помещения с назойливо повторяющимися линиями, пятнами или другими рисунками вызывают неблагоприятный для глаза зрительный эффект. Такие же ощущения появляются при неблагоприятном виде из окон. Учитывая это, помещения стараются разместить со стороны фасада, открывающего обзор на среду с большим разнообразием элементов окружающей среды. К комфортной визуальной среде относится также озеленение: деревья и кустарники имеют неповторимый силуэт, богатство красок, где преобладает зеленый цвет, наиболее благоприятно и успокаивающе действующий на психику человека.