Использование ГИС-технологий для управления земельными ресурсами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Якутская государственная сельскохозяйственная академия»

Инженерный факультет имени академика В.П. Ларионова

Кафедра «Технологические системы агропромышленного комплекса»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

выпускной квалификационной работы на тему:

«Использование ГИС-технологий для управления земельными ресурсами»

Разработал: Саввин Александр Юрьевич

Руководитель ВКР: Слепцова Светлана Ивановна

г. Якутск. 2017

Оглавление

Введение

Глава 1. Геоинформационные системы, применяемые в сфере оборота, учета и оценки недвижимости

1.1 Принципы создания и функционирования ГИС

1.2 Структура и классификация

1.3 Способы применения продуктов ГИС-технологий

Глава 2. Специализированые геоинформационные системы, применяемые при кадастровой оценке земель

2.1 Специализированная геоинформационная система ABRIS-Cadastr

2.2 Специализированная геоинформационная система «Росреестр»

2.3 Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре

2.4 Источники ошибок в геоинформационных системах

Глава 3. Анализ информационных систем геоинформационных технологий по управлению земельных ресурсов

3.1 Информационное обеспечение управления земельными ресурсами

3.2 Управление земельными ресурсами муниципального образования РФ на основе информационных технологий

3.3 Земельно-информационная и кадастровая система, составная часть эффективного управления земельными ресурсами

Заключение

Список использованных источников

Введение

Черты раннего развития геоинформационных систем, особенно в период 60-х годов, заключалось в том, что инициативные исследования и первые проекты были сами географически распределены по многим точкам, при этом работы выполнялись не зависимо от часто не упоминающих и с игнорированием подобных себе.

Возникновение ГИС и ее бурное развитие стало предопределение богатейшим опытом тематического и топографического картографирования и в основном революционными достижениями в области цифровых технологий, компьютерной графики и информатики.

В настоящее время уже невозможно уследить за объемами и уровень имеющейся сейчас информации настолько велики о городской жизни, что уже не возможны ее обработки, анализ и понимание без современных аппаратно-программных средств. Поэтому крайне необходимой становится создание автоматизированной системы для современных компьютерных технологий на основе городского кадастра и телекоммуникации как единого комплекса для получения полной информации об имеющихся ресурсах, окружающем мире, возможностях и технологических последствиях, которые оказывают на мир наши деятельности. Для этого кадастр оперирует на информации и данных, имеющими пространственную привязку, то взаимная связь его автоматизации с проблемами геоинформационных систем (ГИС) очевидна. Но здесь нужно помнить, как и при создании любого автоматизированной системы задача разработки разделяется на отдельные виды обеспечения: технического, организационного, программного, информационного и картографического. При этом обязательным является требование совместимости картографической системы с остальными компонентами.

Актуальность данной работы информационной основой управления земельными ресурсами является Государственный кадастр недвижимости, сведения которого позволяют принимать оперативные и качественные управленческие решения в реализации земельной политики административно - территориального образования. Вместе с тем, вопросы, связанные с организацией управления земельными ресурсами на основе применения кадастровых данных, на уровне муниципальных образований требуют более детального научного изучения и уточнения, связана с внедрением новых и новейших технологий в области кадастровой работы в нашей стране и в частности в республике.

Цель данной выпускной квалификационной работы (далее ВКР): Изучить обоснование эффективности использования ГИС технологий для ведения кадастровых работ.

За последние годы функции геоинформационных систем превратились из непонятной аббревиатуры в прекрасно знакомую для рядовых пользователей, ежедневно облегчающую жизнь тысячам пользователей технологию.

Данная ВКР состоит из трех глав, в которых отражены теоретические вопросы по общему понятию о геоинформационных системах, о сущности и использования ГИС-технологий.

Решение кадастровой задачи на современном уровне требуется не только применения современных программных средств, но и глубокой технологической проработки проектов информационных систем.

Набор компонент информационных систем кадастрового назначения должен содержать эффективный и быстродействующий интерфейс, средства автоматизированного ввода данных, адаптированную для решения соответствующих задач систему управления базами данных, широкий набор средств анализа, а также средств генерации изображений, визуализации и вывода картографических документов.

Цель исследования: в своей ВКР я поставил целью рассмотреть и проанализировать принципы функционирования работы и использования ГИС-технологий, для исследования и пользования фондами земель и использованием земельными ресурсами

Глава 1. ГИС, применяемые в сфере учета, оборота и оценки недвижимости

1.1 Принципы создания и функционирования ГИС

Геоинформационные системы (ГИС-технологии) - это система сбора и хранения данных, анализа и визуализация графических данных связанной с ним необходимых объектов.

Комплектность геоинформационные системы -- это не только данные и не столько программное обеспечение, но эти части являются важными для ГИС. ГИС - комплекс аппаратного, программного и информационного обеспечения управляемый специальным персоналом. Цифровая картография, дистанционное зондирование, геодезия - поставляют данные для ГИС.

Геоинформационные системы включают в себя пять ключевых составляющих аппаратных средств, программное обеспечение (ПО), данные, исполнители и методы.

Аппаратное средство - это компьютер, на котором запускается ГИС. В данное время ГИС работает на различных типах платформ, от основных серверов до отдельной или иной сети связанных настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС имеет инструменты и функции, не обходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. Основной частью программных продуктов является - инструменты для ввода и оперирования ГИС управления базами данных СУБД и DBMS - инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и отображения - цифровой пользовательский интерфейс ГИП и GUI для быстрого доступа к инструментам и функциям

Основным компонентом в ГИС является данные, они могут быть позиционно географические: месторасположение объекта на земной поверхности и непозиционные атрибутные: описательные.

Исполнителями являются люди, которые работают программами продуктами и разрабатывают планы по их использованию и решении реальных задач. Целесообразно именовать живых людей как компонентом, для эффективной работы ГИС - технологии необходимо соблюдать методы, предусмотренных разработчиками поэтому без предварительно подготовленных исполнителей даже самая удачная разработка может утратить всякий смысл. Пользователями геоинформационных систем могут стать как технические специалисты, поддерживающие и разрабатывающие систему, так и простые сотрудники, которым ГИС помогает решать текущие ежедневные задачи и проблемы.

Успешным, эффективным и экономическим методом использования геоинформационных систем в основном зависит от правильного составления правил и планов работ, которые основываются в соответствии со спецификой целей, задач и работы каждой организации.

Особое внимание к геоинформационным технологиям проявляют органы государственной власти и управление ее территориями, основные отросли экономики, крупные производители, финансовые и коммерческие структуры. Это их основное стремление для получения мощного инструмента для поддержки аналитической деятельности и принятие решений с максимальной эффективностью и экономией используемых ресурсов.

Основным этапом для создания территориального ГИС является задание целостного представления создаваемой геоинформационной системы всем субъектом информационного процесса. Целями этого представления являются определение современных и на перспективу потребностей территории в пространственно-временной информации, обозначение роли и места геоинформационные системы в едином процессе информатизации, выработке стратегии объединение и консервации имеющихся ресурсов на создание единого геоинформационного пространства и включение геоинформационных методов в процессы обеспечения жизнедеятельности и место территории.

Справочные функция -- создание и ведение банков пространственно-координированной информации, в том числе создание электронных карт; создание и эксплуатация кадастровых систем, в главную очередь автоматизированных земельных информационных систем (АЗИС) и муниципальных автоматизированных информационных систем (Маис), а также пространственно-распределенных автоматизированных информационных систем водного и лесного кадастров, кадастров недвижимости и др.

Автоматизировано картографические функции -- создание высококачественных общегеографических и тематических карт, удовлетворяющих современные требования к картографической продукции.

Пространственный анализ и моделирование природных, природно-хозяйственных и социально-экономических территориальных систем, основанная на уникальных возможностях, предоставленных картографической алгеброй, Геостатистика и сетевым анализом, которые составляют основу аналитических блоков современных инструментальных ГИС с развитыми аналитическими возможностями.

Процесс моделирование в природных, природно-хозяйственных и социально-экономических территориальных системах. Примерами являются современные пространственно-распределенные модели поверхностного стока, смыва почвы и транспорта склоновых и русловых наносов, различного рода загрязнителей.

1.2 Структура и классификация

По технологическому охвату разделяют глобальные, или планетарные, геоинформационные системы, государственные межгосударственные (национальные и межнациональные), субконтинентальные, региональные, субрегиональные и местные (локальные), в том числе ультралокальные ГИС и муниципальные.

Геоинформационная система предназначена для моделирования объектов и процессов, протекающие не только на территории (суши), но и на территориях (акваториях) морей, океанов и водоемов. Геоинформационные системы успешно и давно пользуются в морских навигациях.

Не менее известные системы, распространяются в области своего влияния на аэроторию; это авианавигационные системы, системы планирования и выполнения аэрофотосъемок и решение других целей и задач, связанных с воздушным пространством.

ГИС-технологии используются для обеспечения деятельности в космической сфере способна решать задачи баллистики и управлениям полетов и других действий и передвижений космических аппаратов, изучением не земных объектов и тел.

Составляющие структуры данных геоинформационных сетей являются объектами информационного моделирования, собственно являются как реальными феноменами (лес, вода, земля, хозяйство и население), и процессы такие как (миграционные процессы, наводнения, загрязнение окружающей среды), нематериальные объекты и идеи.

Геоинформационные системы разделяются областью предметом информационного моделирования, среди предметно-ориентированных, правило, бывают природоохранными и ведомственными геоинформационными системами, муниципальными и городскими ГИС (МГИС), земельно-информационными системами (ЗИС) и для целей локализации и предотвращения последствий чрезвычайных ситуаций (ГИС для целей ЧС).

Проблемами ориентаций геоинформационных систем являются в ней решаемыми прикладных и научных задач. Они могут быть выстроены в ряд по мере возможностей наращивание и усложнение моделями процессов и объектов: мониторинг, поддержка принятия решений, управление и планирование, анализ, оценки, инвентаризация объектов и ресурсов (паспортизация и кадастр).

Классификация геоинформационных систем по их функциональности связана с программами обеспечениям (ПО) ГИС и далее будут подробно рассмотрены. А также уместно выделать общие функции геоинформационных систем, внесение в ее высшее определение: это обработка, вывод (в форме карт), хранение обработка и актуализация, получение данных, использование и распространение данных, включая принятие решений на их основе, ввод в компьютерную цифровую среду.

Помимо функциональных возможностей геоинформационных систем имеется возможность обработки цифровых изображений, название таких систем интегрированными геоинформационными системами (ИГИС). Масштабные-независимые или полномасштабные основанные на множественных геоинформационных системах, или пространственных объектах представлениях в полимасштабном виде, обеспечивая воспроизведение картографических или графических данных на любом из уровней, избранных в масштабном ряде на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешениям.

Отметим сразу, что геоинформационные системы - это не просто географическая карта, перенесенная на компьютер. В ГИС хранятся тематические электронные слои в виде информационных наборов, которых возможно объединить по любому требуемому признаку. В связи с этим ГИС-технологии интегрируют в себе операции базами данных, для работы со слоями, средствами визуализации и анализами слоев, содержащие требуемые данные в нужных сочетаниях. На примере, для строительства в мегаполисе крупного супермаркета требуется совместные анализы данных, представленных на рис 1.



Рис 1. Тематические слои геоинформационных систем

Объединение, масштабирование, трансформация, расщепление слоев и конвертирование данных из одного формата на другой производятся методами управление данными и математической картографии в базе данных.

Географическими моделями данных для представления описывают их реальные модели и объекты в геоинформационных систем, используются тематические описания и электронные карты. Параметрами местоположение объектов и их отношений есть метрические данные, тематических слоев и временных параметров и описательная информация.

В основе данных моделей геоинформационных систем лежит классификатор объектов карт. Он определяет состав и содержание семантических, тематических, метрических, динамических свойств объекта и их избирательных средств. Система формирует условные обозначения с использованием палитры красок, шрифтов и шаблонов знаков, заливок и линий текстуры. В современных технологиях ГИС реализована послойного графического представления информации. Она соответствует представлению топологической форме в молей координат. Атрибутная информации отображает на слое электронной карты числа, надписи и их совокупности - числа. Связь координатных и атрибутных данных устанавливается на базе данных через индикаторы, соответствующие по умолчанию или через пользовательский интерфейс.

1.3 Способы применения продуктов ГИС-технологи

ГИС разрабатывается с целью решение прикладных и научных задач по экологическому мониторингу ситуаций, рациональному использованию природных ресурсов, а также для проектирования инфраструктур, регионального и городского планирования, для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайной ситуации.

На рынке программных продуктов предоставляются различные типы геоинформационных систем (ГИС), различающиеся по функциональным возможностям, требованиям к характеристикам и аппаратными ресурсами. В России широко распространённая геоинформационная система, созданная фирмой MapInfo Corporation (США) - MapInfo Professional.

В примере качественного применения геоинформационной технологии созданием цифровой модели местности фермерского хозяйства, для работы с исходными данными для работы являются геоинформационные системы MapInfo Professional версии 8.5, поисково-информационный сервис Яндекс Карты, справочно-информационный сервис Публичная кадастровая карта.

Руководители крупных фермерских хозяйств часто не знаю точной площади собственных посевов, тем что обусловлено их постоянным изменением, в силу разного рода административных и природных процессов. Ранее обновлением и дополнением картографических материалов, выполнялось на деньги государства, в настоящее время практически прекратились. Работы выполняются зачастую картами 10-15 летней давности, не имеющие уже точных данных на сегодняшнее время.

Цифровые карты полей предоставляет возможность вести строгий контроль и учет всех сельскохозяйственных операций, которая опирается на точные значения: протяженности дорог, площадей полей, информации о полях и др.

Подсистема геоинформационных систем обеспечивает составляет картографическую систему. Основную систему местности многослойных карт составляют с возможным растровой компоновки снимков, сканированием карт, векторных карт топографической основы, тематических карт и матриц поверхностного рельефа, урожайности и пр. На основе карт сельхозугодий ведется учет, отображение состояние объектов мониторинга, агрохимический мониторинг и визуализацию перемещения техник.

Задача планирования технологического, составление планов сельскохозяйственных работ, планирование выпуска продукции, их оперативный анализ и учет, план-фаготный анализ и многое другое реализованные на платформе 1С, бухгалтерский и финансовый учет, в рамках аналитической подсистемы.

Вместе с тем любая геоинформационная система включает в себя ряд операций, которые можно рассмотреть, как базовые. Они различаются в конкретной реализации только деталям, программным сервисом сканирования и постсканерной обработки, качества материала и возможности геометрического преобразования исходного изображения в зависимости от исходных требований.

Поскольку данная модель является обобщенной, она либо не содержит отдельных блоков, либо наоборот имеет в составе те блоки, которые в ряде случаев могут отсутствовать.

По результатам анализа обобщенной модели геоинформационных систем можно выделить следующие базовые операции:

· редакционно-подготовительные работы, т. е. сбор, анализ и подготовка исходной информации для автоматизированной обработки;

· проектирование карт;

· проектирование геодезической и математической основ карт;

· построение проекта цифровой тематической карты;

· разработка макета тематического содержания карты;

· преобразование исходных данных в цифровую форму;

· создание цифровой тематической карты в соответствии с разработанным проектом;

· определение методов автоматизированного построения тематического содержания;

· формирование цифровой общегеографической основы, создаваемой карты;

· получение выходной картографической продукции.

Для ввода информации пользуются растровым сканированием, полутоновые сканеры аэрофотонегативов, дигитайзеры. Полученные цифровые данных поступают в комплекс технической обработки растровых и векторных данных, созданных на базе рабочих станций и профессиональных ЭВМ. Все этапы проектирования инструментальной базе осуществляются, создания цифровой тематической карты и преобразования исходной информации.

Цифровая сформированная картографической модель поступает в комплекс технического формирования выходной картографической продукции, включающей в себя принтеры, плоттеры, специализированные устройства вывода на фотоноситель.

Обработанные и цифрованные данные хранятся в архивные подсистемы хранения данных, базирующейся в настоящее время на стримерах или на оптических дисках.

Глава 2. Специализированные геоинформационные системы, применяемые при кадастровой оценке земель

2.1 Специализированная геоинформационная система ABRIS-Cadastr

ГИС-технологии на сегодняшний день являются важным инструментом планирования и сбора географических объектов. Существующие сегодня в мире ГИС можно достаточно четко разбить на три основных категории:

Мощным полнофункциональным геоинформационным сестемам на основе рабочих станций на UNIX-системах и RISC-процессорах.

Геоинформационные системы редуцированными возможностями или средней мощности класса MAPINFO на PC-платформе.

Программы, строящиеся по принципу ГИС и имеющие малые потребности в ресурсах ЭВМ.

Последние обычно более узкоспециализированные, ориентированные на конкретный рынок работ. К таким системам относится ABRIS-Cadastr. Эта система ориентирована на обработку данных инвентаризации земель. Благодаря ей можно, введя информацию, оперативно получать все необходимые справочные данные установленной формы.

ГИС ABRIS-Cadastr одна из ГИС семейства ABRIS, разрабатываемых в Московском Университете Геодезии и Картографии с 1993 года.

Данная система служит целям земельного кадастра. Она позволяет вводить картографическую информацию, снятую с помощью дигитайзера либо из файлов, полученных GPS-приемниками. На основании информации можно вести оперативный учет земель и проводить сравнение учетных данных и результатов измерений, получать документы в виде распечаток (ведомости вычисления площадей, сравнительные ведомости занимаемых земель по учетным данным и по результатам измерений, ведомости вычисленных площадей, экспликация земель, планы различных масштабов и др.). Существует возможность редактирования и изменения как графической, так атрибутивной информации. Это позволяет всегда иметь обновленные данные.

2.2 Специализированная геоинформационная система «Росреестр»

Автоматизированная информационная система «Росреестр» разработана на базе системных решений GeoCad Systems и предназначена для ведения государственного земельного кадастра организациями и службами, выполняющими работы по кадастровому учету земельных участков и регистрации прав на земельные участки и прочно связанную с ними недвижимость городских и районных территориальных образований.

Система разработана в виде программно-технологического комплекса управления базами данных на основе общепринятых существующих методов землеустроительных работ по сбору кадастровой информации. Все семантические характеристики учетных объектов и прикладные классификаторы разработаны с учетом действующих нормативных документов и законодательных актов в области земельного кадастра.

Комплекс образует функционально законченную схему для решения задач земельного кадастра территории и позволяет:

Производить количественный и качественный учет земель с разделением их по категории, разрешенному виду использования, правовому режиму, наличию и состоянию зданий, сооружений, сельскохозяйственных и прочих угодий;

Вести списки землепользователей с учетом всех их реквизитов и формировать справочные данные для налоговых инспекций;

Выполнять кадастровый учет земельных участков с подготовкой и выдачей документов установленных образцов и форм для таких типов объектов, как:

Земельный участок;

Часть земельного участка;

Права на земельный участок и его части;

Обременения и ограничения;

Объекты недвижимости и сельхоз назначения;

Документы;

Субъекты;

Зоны;

Учетные территории.

Для учета земельных участков под технологическими комплексами такими, как ЛЭП, линии связи, ЭПТК и прочими, предусмотрены дополнительные типы объектов:

Единые землепользования

Права на единые землепользования

Части единых землепользований

Имущественные комплексы

Хранить информацию о правах, сделках, ограничениях и обязательских обременениях;

Обрабатывать информацию о кадастровом, экономическом и территориальном зонировании, а также о зонах ограничений;

Рассчитывать и отслеживать поступление земельных платежей по всем земельным участкам учетной территории;

Формировать полный пакет документов по межеванию, представляемых для постановки на государственный кадастровый учет земельных участков;

Отслеживать «историю» объектов банка данных.

В состав комплекса входят следующие (основные) программные модули:

Приложение «Администратора системы» - для выполнения общей настройки системы, распределения прав доступа пользователей к информационным ресурсам, контроля целостности баз данных и других общесистемных операций;

Модуль «Импорт-Экспорт» - для обеспечения операций обмена данными с другими аналогичными системами или специализированными программными продуктами, используемыми в качестве средств подготовки или анализа информации;

Приложение «Проектировщика системы» - для разработки и адаптации системных решений конечного пользователя, работающих в составе и под управлением GeoCad Systems;

Графическое приложение CPS Graph - для пространственного представления объектов баз данных, имеющих метрические данные, получения информации о выбранных объектах, отображения графических выборок и ввода/редактирования пространственных характеристик объектов;

Клиент-приложение «Земли» - для организации различных режимов обслуживания баз данных (семантических, метрических и служебных), ориентированное на работу с информацией земельного кадастра (вычисление смежеств, расчет земельного налога, документы участков и др.);

Клиент-приложение «Сводные отчеты» - для формирования, контроля и печати статистических отчетов по землепользованию (по форме №22) на основании информации баз данных земельного кадастра.

Система позволяет производить автоматический расчет следующих характеристик:

Внешний объект (по кадастровой иерархии);

Кадастровый номер;

Список смежных участков;

Фактическую площадь и протяженность границ объектов;

Пересечения объектов в слое и с другими слоями;

Обременения, вызванные прохождением зон ограничений;

Нормативную стоимость, налог, арендную плату.

Начисления платежей перенесены из прав на участок, в правоудостоверяющие документы. Существует возможность описывать один правоудостоверяющий документ для нескольких прав - например, когда по одному договору аренды фактически сдается в аренду несколько участков одному субъекту. В связи с этим появляется возможность единовременного начисления и отслеживания платежей по одному правоудостоверяющему документу, а не по каждому праву в отдельности.

Система содержит отчеты по межеванию, необходимые в связи с Приказом Федеральной службы земельного кадастра России от 2.10.2002 г. № П/327 "Об утверждении требований к оформлению документов о межевании, представляемых для постановки земельных участков на государственный кадастровый учет":

Чертеж участков

Описание границ

Абрис поворотных точек

В отчете "Чертеж участков" формируется список графических слоев, которые необходимо отобразить на отчете. В первую очередь это необходимо для того, чтобы можно было добавить растры того масштаба, который есть в банке данных. Кроме этих отчетов для межевания также могут использоваться формы Ф1.1, Ф1.2 и Ф1.3.

Автоматическое ведение системного архива позволяет отслеживать любые изменения объектов и их характеристик. В случае необходимости, оператор легко может восстановить утраченную информацию.

Структура баз данных позволяет выполнять информационное расширение системы до многоцелевого территориального кадастра (градостроительный кадастр, недвижимость, экология, инженерные сети и т.д.).

2.3 Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре

Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре на современном этапе: 1. Систематическое наблюдение за состоянием земельных ресурсов, оценка и прогноз изменений их состояния под воздействием антропогенных и природных факторов (мониторинг земель). Целью мониторинга является регулирование качества окружающей среды, предотвращение загрязнения земель, обеспечение их продуктивности. По результатам мониторинга земель составляются оперативные доклады, отчеты, научные прогнозы, тематические карты и другие материалы, предоставляемые в государственные органы. ГИС, объединяя различную информацию в единый информационно-аналитический комплекс на основе пространственных данных, способствуют решению главной задачи мониторинга по созданию эффективного управления земельными ресурсами. 2. Прогнозирование и планирование развития территорий на основе оценки ресурсного потенциала земель, организация эффективного земледелия. Прогнозирование входит органической составной частью в систему планирования, является важной формой предплановых разработок. Будучи направленным на более отдаленную перспективу, получения экономических эффектов от земель на основе использования их ресурсного потенциала, прогнозирование позволяет избежать ошибок и просчетов в управлении земельными ресурсами. Оперативное картографическое отображение результатов прогнозов развития территорий с использованием ГИС позволяет осуществлять принятие соответствующих управленческих решений по развитию территорий на научном уровне. ГИС-технологии позволяют визуализировать картографическое отображение статистических данных, полученные в результате проведения экономических и социальных исследований для целей землеустройства. Задачи, поставленные Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 г., Стратегией социально-экономического развития Агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2020 г., Градостроительным кодексом и рядом других нормативно-правовых актов по территориальному планированию, развитию агропромышленного комплекса, сельских территорий и страны в целом, осуществимы только на основании тщательно спланированных землеустроительных действий, обоснованных социально-экономическими расчетами, методами экономико-математического моделирования и прогнозирования. Оперативно обработать массивы статистических данных экономических и социальных исследований в масштабах как отдельных муниципальных образований, так и страны в целом, позволяют специализированные современные ГИС-приложения, обеспечивающие высокую информативность, наглядность и доступность выходного картографического материала. 3. Моделирование рационального использования и охрана земельных ресурсов. Рациональное использование земельных ресурсов предполагает всемерное улучшение использования земель по мере роста потребностей и материально-технических возможностей общества. Моделирование использования земель основывается на возможностях ГИС автоматизировать расчеты количественных показателей земельных ресурсов и их последующей визуализации. Например, автоматизированный расчет урожайности и выхода валовой продукции с полей севооборотов с учетом почвенных условий местности. На этой основе планируется размещения полей и рабочих участков севооборотов. Первоначально строится цифровая модель землепользования, включающая тематические слои (топография, почвы, гидрография, карта землеустройства и др.). Размещение полей производится при наложении цифровых карт (топографической, рельефа, существующей карты землеустройства и почвенной). При этом на карте землеустройства отображаются основные направления обработки, проектируются внутрихозяйственные проезды от полей до производственных центров, проектируются лесополосы. Наложение карт при землеустроительном проектировании обеспечивает оптимальный учет направлений поверхностного стока, учет расположения топографических объектов (овраги, промоины и др.). 4. Качественная оценка земель, изучение их природно-экологического и экономического потенциала, оценка изменений состояния природной среды под влиянием хозяйственной деятельности человека. Отмечается, что оценка Земли в России проводится в соответствии с делением земельных ресурсов по категориям, то есть по целевому назначению (земли сельскохозяйственного назначения, земли населенных пунктов, земли промышленности, энергетики, земли особо охраняемых территорий, земли лесного фонда, земли водного фонда, земли запаса). Таким образом, объектом оценки выступает земельный участок. В основу оценки заложено его целевое использование, предусмотренное статусом категории, без согласования с основным массивом ресурса, то есть без учета его целостности. С тенденцией роста населения (к 2050 г. ожидается рост населения до 9,5 миллиардов человек), усиления нагрузки на природную среду и ее ресурсы, возникает необходимость пересмотра политики использования земли как обособленного участка, а как земельного ресурса, находящегося во взаимосвязи с атмосферой, литосферой, гидросферой, живым веществом биосферы. Требуется определить реальную экономическую ценность земель с учетом всего многообразия факторов, обеспечивающих комплексную оценку. Кроме экономических показателей в структуре земельной стоимости большое значение имеют показатели экологического состояния земель, находящихся в сельскохозяйственном использовании, качество оценки которых повышается с использованием ГИС-технологий. Активное использование ГИС-технологий с уточнением производственных, экологических и социально-экономических функций землепользователя, позволяет провести более полную оценку земельных ресурсов и сформировать систему рационального земледелия, сочетающую в себе эффективность с экологической безопасностью. 5. Территориальное планирование, направленное на определение назначения территорий, исходя из совокупности социологических, экономических, экологических и иных факторов в целях обеспечения устойчивого развития территорий, развития инженерной, транспортной и социальной инфраструктур. ГИС-технологии позволяют перевести организацию рационального использования земельных ресурсов на качественно новую основу с учетом всех составляющих. 6. Информационное обеспечение и ведение земельного кадастра. ГИС предоставляют возможность работы с данными земельно-кадастровой информации и востребованы органами государственной и муниципальной власти, земельными службами, коммерческими структурами, собственниками земли и арендаторами, позволяя каждой группе пользователей получать интересующую их информацию. Для органов государственной и муниципальной власти предлагается: получение визуальной информации о стоимостях земель, о статусе кварталов и земельных участков; возможность проведения анализа данных на основе информации о процентном соотношении земель по виду права, по категориям и др.; формирование сведений для планирования налоговых поступлений в муниципальный бюджет от земельных ресурсов города; формирование сведений для планирования арендных платежей по землям муниципальной собственности; формирование свободных земельных участков, ведение их реестра, подготовка информации для организации аукционов по их продажам; информация для подготовки аналитических отчетов по эффективности использования земель. Для земельных служб: выявление соответствия кадастровой и рыночной стоимости; подготовка и обновление информации ГЗК для субъектов рынка и населения; предоставление информационных услуг населению и фирмам. Для коммерческих структур рынка информационных услуг: получение информации о земельном участке по разрешенному виду функционального использования по следующим показателям: кадастровый номер квартала, кадастровый номер участка, удельный показатель кадастровой стоимости квартала, кадастровая стоимость земельного участка, ставка налога, величина арендной платы, параметры рельефа участка; формирование выходной документации по стандартным формам, включая схему границ участка; выполнение пространственного анализа выбранного земельного участка: состав объектов инфраструктуры в заданном радиусе, наличие соседей, транспорта, магазинов, удаленность объектов загрязнения; получение информации по запросам; формирование базы данных о рыночной стоимости земельных участков; предоставление аналитических услуг по вопросам стоимости земель, в том числе прогнозы рыночной стоимости земельных участков; предоставление информационных услуг населению и фирмам. В современных условиях использование ГИС-технологий в землеустройстве и земельном кадастре - это возможность принятия научно обоснованных, доказуемых проектных предложений, опирающихся на комплексный компьютерный анализ современного состояния земель и ориентированных на наиболее эффективное использование территорий. ГИС-технологии открывают новые возможности повышения практической производительности, экологичности и прибыльности использования земель.

2.4 Источник ошибок в геоинформационных системах

Пути предотвращения, обнаружения и исправления проблем системных ошибок в геоинформационных систем начинается с классификации и систематизации типовых ошибок. Адекватная классификация позволяет выделить во всем проблемно - ориентированном многообразии ошибок наиболее важным для выявления конкретных приложений выработать общие подходы и соответствующие инструменты для борьбы с ними.

Можно выделить ряд следующих самостоятельных критериев, на основе которых возможно непротиворечивых построений классификаций ошибок:

- этапы создания технологического процесса, сопровождение данных и подготовки, в которых процессах возникают ошибки;

- юридические и экономические непосредственные источники ошибок;

- компоненты структурных данных скорости изменения, тематические, пространственные, ошибками искажения и характер грамматических ошибок;

- свойствами общих данных степени непосредственности, правовые или экономические последствия ошибок и скорости изменения;

- проблемно - ориентированные специфические критерии.

Обнаружением ошибок в процессе ИБН заключается в соблюдении проверок семантических и синтаксических НП - правил для их сочетаний и проверками данных. В ошибках синтаксических могут идентифицировать и исправить вручную или автоматически. А в семантических ошибках исправление и идентификация выполняются как правило вручную с использованием дополнительных, предположительно истинными представлениями данных по мажоритарному принципу.

Выделяем следующие виды ресурсов, охватываемых НП - правилами:

- ошибки топологии пространства;

- ошибки в значениях сочетания и их атрибутов;

- свойствах объектов, соответствующих противоречия в пространственных данных и в атрибутных значениях.

В контексте задачи общей классификации типовых ошибок в ИР ГИС наибольший интерес представляют ошибки 1.1, 2.2 (и отчасти 3.1) в связи с их многообразием, изученностью и наличием уже имеющегося методологического инструментария проверки соответствующих НП-правил. Поэтому дальнейшая декомпозиция приведенных на рис. 2 уровней и ветвей ориентирована именно на эти ошибки.



Рис. 2. Схема верхних уровней классификации

Пространственные отношения связности и соседства векторных объектов - точек, линий и полигонов - в геоинформационных системах определяет топология. Топологические данные необходимы для обнаружения и исправления ошибок оцифровки (например, две линии дорог не сходятся на месте перекрестка и др.), проведения некоторых типов пространственного сетевого анализа (гидрологический, транспортный), формирования достоверной кадастровой документации в графической составляющей, при подготовке и тиражировании различных видов карт-материалов, а также в других сферах, где необходим учет пространственного размещения объектов.

Современные универсальные ГИС известных производителей США, Канады, России..., такие как ArcGis, MapInfo, Панорама и другие, предоставляют обширные средства для выявления и корректировки топологических ошибок. Одной из наиболее развитых систем в этом отношения является ArcGIS фирмы ESRI США и в основу классификации НП-правил топологии уместно положить систематизированный перечень общих топологических проверок арсенала ArcGIS (табл. 1).

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Существенные свойства объектов и значения символьных атрибутов, определяющих эти свойства в геоинформационных системах, описывают табличные данные, организованные на основе ERM-моделей реляционных СУБД. Для таких данных на сегодняшний день известно и описано в литературе большое количество конкретных методов контроля, систематизированных по-разному, на основе различных критериев. В одной из достаточно, на наш взгляд, обоснованных классификаций, усовершенствованной предлагается систематизация семантических ошибок ввода данных, основанная на учете следующих факторов: - уровней агрегации защищаемых и контролируемых элементов; - характера семантических ошибок; - форм используемой для контроля избыточности; - моментов введения избыточности. Для обнаружения ошибок в сформированной БД реальное значение имеет только «естественная» избыточность, основанная, по сути, на неполном использовании всевозможных значений комбинаций символов, составляющих атрибуты и их сочетания. Естественная избыточность сопровождает данные с самых ранних этапов их формирования и кодирования и позволяет обнаруживать ошибки, внесенные практически на любом этапе технологического процесса подготовки, ввода и обработки данных. Поэтому целесообразно ограничиться двумя первыми критериями, выделив следующие уровни организации атрибутов, охватываемых НП-правилами: - один атрибут одной записи таблицы БД; - несколько атрибутов одной записи; - атрибуты разных записей таблицы; - атрибуты записей разных таблиц. Начальный фрагмент соответствующего перечня возможных НП-правил приведен в табл. 2.

Приведенные в табл. 2 и дальнейшие НП-правила последующих уровней организации могут быть представлены следующим обобщенным правилом: 2.2.k.j. Значения аргументов НП-правила должны удовлетворять заданному логик арифметическому соотношению. Многообразие возможных ЛАС и их аргументов для каждого из уровней может быть велико в зависимости от предметной и проблемной ориентации конкретной системы.

Таблица 2. НП-правила для атрибутивной информации

«Перекрестные» ошибки типа 3.1, заключающиеся в нарушении соответствия между тематической и пространственной базами данных. Типовые правила, определяющие проверки соответствия, охватывают: 3.1.1. Отсутствие разногласий в идентификационных данных. 3.1.2. Соответствие площадей полигональных объектов. 3.1.3. Соответствие длин линейных объектов. В принципе, ошибки типа 3.1 можно считать разновидностью атрибутивных ошибок, НП-правила которых охватывают значения данных, находящиеся в базе геоданных (или вычисляемые).

Модуль проверки пространственных данных системы «ГИС-Леспроект»

Одним из типовых приложений ГИС к задачам государственного управления является управление лесным хозяйством. Основными направлениями развития ПО «Укргослеспроект» были определены: расширение информационного и проектного обеспечения Государственной целевой программы «Леса Украины» (2010-2015 гг.), дальнейшее развитие в лесоустройстве и лесном хозяйстве современных ГИС-технологий. Система «ГИСЛеспроект» разработана для нужд ПО” Укргослеспроект” в рамках мероприятий по выполнению указанной Госпрограммы. Процесс ведения лесоустройства ПО «Укргослеспроект» можно разбить на ряд взаимосвязанных укрупненных этапов: - формирование начальной тематической и картографической информации для лесничеств; - сохранение текущей информации в локальных базах данных и формирование выходных бумажных документов; - накопление картографических и таксационных данных на серверах баз данных по временным, территориальным и другим характеристикам и на основе этих данных генерация различного рода выходных документов (планшетов, планов, карт-схем, отчетов, справок,...). На рис. 3 представлена схема взаимосвязи функциональных модулей, обеспечивающих решение задач ПО «Укргослеспроект» по лесоустройству. При формировании карт-материалов могут быть использованы различные наборы тематических слоев, такие, как границы лесничеств, кварталов, выделов, различные дороги, объекты гидрографии и др. Всего в ПО «Укргослеспроект» предусмотрено использование 255 первичных и 103 агрегированных слоя, где однотипные тематические слои для удобства формирования карт-материалов объединяются в группы. Например, газопроводы, линии электропередач, линии связи, нефтепроводы и водопроводы объединяются в один слой - коммуникаций и др. Проведенный анализ получаемых данных показал наличие нарушений корректности топологических связей для определенных тематических слоев. С целью устранения ошибок оцифровки был определен набор соответствующих правил проверки топологии пространственных данных лесоустройства и создана дополнительная компонента системы

«ГИС-Леспроект» для проверки топологических зависимостей. Значительный объем топологических проверок вызван количеством обрабатываемых тематических слоев. Из полного списка реализованных правил проверки топологии приведем перечень применяемых проверок для тематических слоев, задействованных, преимущественно, во всех типах изготавливаемых тематических карт-материалов.

Рис. 3. Схема функциональных модулей ПО «Укргослеспроект»

Правило 1.1.1.1. Не должны перекрываться с …

Тематические слои «Границы лесничеств», «Квартальные просеки шириной до 5 м», «Квартальные просеки по противопожарным разрывам», «Квартальные просеки на мелиоративных каналах рек», «Квартальные просеки по дорогам», «Квартальные просеки шириной от 5 м до 10 м», «Границы таксационных выделов» не должны перекрываться внутри класса объектов.

Правило 1.1.1.2. Не должны иметь пробелов. Тематические слои «Границы лесничеств», «Квартальные просеки шириной до 5 м».

Правило 1.1.1.3. Не должны перекрываться.

Полигоны тематических слоев «Автодорога с искусственным покрытием», «Канал мелиорат широкий», «Карьеры», «Озера», «Противопожарный разрыв шириной более 10 м», «Реки», «Реки пересыхающие», «Ставки», «Ставки пересыхающие», «Водохранилища», «Яры» не должны перекрываться с полигонами тематического слоя «Границы таксационных выделов».

Правило 1.1.1.4. Должны совмещаться с объектами класса. Полигоны тематического слоя «Квартальные просеки шириной до 5м» должны покрываться полигонами слоя «Границы лесничеств».

Правило 1.1.1.5. Должны совмещаться с …

«ГИС-ЛЕСПРОЕКТ»

Аэрофотосъемка местности, обработка снимков на цифровых фотограмметрических станциях «Delta» и формирование тематических слоев лесоустройства

Создание и ведение атрибутивной (таксационной) БД (Ms SQL Serve)

Создание и ведение пространственной (картографической) БД (ArcGis Server)

Проведение полевых изысканий территорий (таксация, топографические работы, инвентаризация и др.)

Формирование библиотеки условных знаков, проверка топологии тематических слоев, подготовка макетов карт-материалов, внесение изменений в картографическую БД, (ArcGis (ArcMap)

Полигоны тематических слоев «Границы таксационных выделов», «Канал мелиорат широкий», «Противопожарный разрыв шириной более 10 м», «Озера», «Ставки», «Ставки пересыхающие», «Водохранилища» должны покрываться одним полигоном тематического слоя «Квартальные просеки шириной до 5 м».

Правило 1.1.1.6. Граница должна совпадать с … Границы тематических слоев: «Линии государственной границы», «Границы областей», «Границы административных районов», «Границы городских земель», «Границы государственных заповедников и национальных парков», «Указатель изменения границы между землевладельцами» должны совпадать с границами «Квартальных просек шириной до 5 м».

Правило 1.1.1.7. Граница площадного объекта должна совпадать с границей. Границы полигонов тематического слоя «Границы лесничеств» Должны совпадать с границами слоя «Квартальные просеки шириной до 5 м».

Правило 1.1.2.3. Не должны перекрывать сами себя. Линии тематических слоев линейной гидрографии («Реки узкие», «Реки пересыхающие узкие», «Ручьи», «Ручьи пересыхающие», «Каналы мелиорат шириной 3-5 м», «Канавы (рвы) шириной от 1 м до 3 м»), коммуникаций («Газопровод», «Трубопроводы», «Нефтепровод», «Линии связи», «Водопровод») не должны перекрывать сами себя.

Правило 1.1.3.1. Должны лежать на границе. Точки тематического слоя «Копцы» должны лежать на границе слоя «Границы лесничеств».

В настоящее время диагностика целостности компонентов ИР ГИС "ГИС-Леспроект" практически ограничивается контролем синтаксических ошибок топологии. Представляется целесообразным (и закономерным) расширение области диагностики в направлении охвата семантических ошибок 1.2, 2.2 и 3.2.

Проверка соответствия картографической БД и таксационной БД (ТБД) возможна по следующим параметрам:

1) номеров кварталов;

2) номеров выделов в кварталах;

3) площадей кварталов и выделов;

4) площадей полигональных и линейных выделов (для которых существенна площадь) в разрезе кварталов;

5) категорий земель;

6) длин линейных выделов.

Для п.п. 1,2 проверка выполняется прямым перебором и сравнением номеров кварталов и соответствующих им выделов в КДБ и ТБД.

Для п.п. 3,4 проверки возможны для таких тематических слоев, как: «Границы лесничеств», «Квартальные просеки шириной до 5 м», «Границы таксационных выделов», «Автодороги с искусственным покрытием», «Овраги», «Карьеры», «Оползни действующие», «Озера», «Водохранилища», «Ставки», «Ставки пересыхающие», «Канал мелиоративный широкий», «Противопожарный разрыв шириной более 10 м», «Реки», «Реки пересыхающие», «Автомобильные дороги без покрытия», «Усовершенствованные грунтовые дороги», «Автомобильные дороги с покрытием», «Автомобильные дороги с покрытием, которые строятся».

Проверка п. 5 выполняется на основании имеющейся в КДБ информации относительно топологических кодов выделов объектов лесоустройства и категорий земель, хранящихся повыдельно в ТБД.

Проверка п. 6 возможна, например, для таких линейных тематических слоев, как «Квартальные просеки шириной от 5 м до 10 м», «Квартальные просеки по противопожарным разрывам», «Квартальные просеки по мелиоративным каналам, рекам», «Квартальные просеки с нечеткими границами», «Квартальные просеки по дорогам», «Газопроводы», «Трубопроводы», «Линии связи», «Водопроводы», «Узкоколейные железные дороги», «Лесные дороги до 5 м», «Дамбы и искусственные валы шириной более 3 м», «Улучшенные лесные дороги», «Постоянные пешеходные тропы», «Хозяйственный визирь», «Реки пересыхающие узкие», «Ручьи», «Ручьи пересыхающие», «Каналы мелиоративные шириной 3-5м», «Канавы (рвы) шириной от 1 до 3 м», «Хребты», «Экскурсионный маршрут», «Научно-познавательный маршрут», «Экологопознавательный маршрут», «Туристический маршрут», «Водный маршрут», «Противопожарный разрыв шириной до 10 м», «Таксационный визирь». Для выполнения данной проверки необходима соответствующая информация в ТБД.

Глава 3. Анализ информационных систем ГИС-технологий для управления земельными ресурсам

3.1 Информационное обеспечение управления земельными ресурсами

Процесс управления земельными ресурсами неразрывно связан с процессом эффективного их использования как основного национального богатства. Повышение значимости этой проблемы вызвано тем, что состояние земель постоянно ухудшается: земля деградирует, плодородие почвы снижается, негативные процессы усиливаются, идет недопустимое загрязнение природной среды и нарастает экологический кризис, истощаются природные ресурсы.

Все это требует коренного изменения отношения к земле, принятия решительных мер, прекращающих негативные процессы. Настоятельной потребностью стали разработка законодательной, нормативной и информационной базы, научного обеспечения правового, экономического и организационного механизмов регулирования земельных отношений, учет традиций, национальных особенностей и государственных интересов в вопросах использования земли.