Анализ состояния геоинформационных технологий в решении типовых задач управления региональной недвижимостью Тульской области

Достоинством MGE можно назвать то, что она является модульной средой и насчитывает более 60-ти программных продуктов, предоставляющих средства создания и сопровождения ГИС проектов, анализа пространственной информации, вывода и отображения электронного картографического материала. Модули интегрированной среды MGE поставляются независимо друг от друга и их можно выбрать в зависимости от задач, которые требуется решать.

SICAD/open - это комплексная система интеграции взаимозависимых описателей информации и графических объектов в банке географических данных. Преимуществом этой системы является то, что изменения в одной области автоматически отображаются в другой, а следовательно система имеет коллективный доступ и возможность сетевой распределенной обработки.

У Arc/Info достоинств очень много, но на ней я не буду подробно останавливаться, т.к. у нее есть и ряд существенных недостатков: из всех ГИС-систем она наиболее громоздкая и требует очень значительных вычислительных ресурсов и высококвалифицированных специалистов, сложна в освоении и чрезвычайно дорогостоящая система.

Достоинством MicroStation GeoGraphics является то, что он ориентирован на работу с большими объемами информации и не выдвигает высоких требований к оборудованию, а главное достоинство GeoGraphics заключается в том, что это интеграционная ГИС-платформа высокого уровня. То есть все многообразие инструментов MicroStation остается доступным пользователю GeoGraphics как разработчику, и, кроме этого, предоставляется возможность создания собственных специализированных приложений на базе GeoGraphics.

AutoCADMap полнофункциональный геоинформационный пакет в среде AutoCAD. Добавляет к функциональной мощи AutoCAD новые возможности управления данными, продвинутый картографический инструментарий и развитые функции ГИС-анализа. Поддерживает топологию. Включает широкий набор средств чистки картографических данных. Связь объектов с внешними документами различных типов. Интеграция с линией ГИС-продуктов Autodesk

GeoMedia предоставляет единый механизм ввода запросов, анализа, отображения данных из разнородных источников и распространения пространственной информации. С помощью GeoMedia можно осуществлять ввод данных, делать запросы, создавать тематические карты и легенды, проделывать сложные аналитические процедуры. Средства анализа в GeoMedia позволяют превращать геометрические объекты в тематические, отбирать те или иные тематические объекты, а также интегрировать в ГИС растровые изображения и объекты мультимедиа. С помощью средств определения классов и объектов, ввода, редактирования и размещения можно пополнять и развивать данные, поддерживая их в актуальном состоянии.

Сильная сторона MapInfo - это обработка и анализ информации, имеющей адресную или пространственную привязку. Встроенный мощный язык запросов SQL MM, благодаря географическому расширению, позволяет организовать выборки с учетом пространственных отношений объектов, таких как удаленность, вложенность, перекрытия, пересечения, площади и т.п. Также MapInfo - это открытая система. Язык программирования MapBasic позволяет создавать на базе MapInfo собственные ГИС. Еще одним из достоинств MapInfo является цена - она сейчас вплотную приблизилась к цене отечественных пакетов.

ArcView наиболее простой в обучении и работе продукт, предоставляющий конечному пользователю средства выбора и просмотра наборов разнообразных геоданных, их редактирования, создания макетов карт с легендами, графиками и диаграммами, связывания объектов карты с атрибутивной информацией, адресного геокодирования, использования растровых изображений, распечатки картографических материалов. Напрямую работает с базами данных ARC/INFO, ArcCAD, PC ARC/INFO, SDE, базами dBASE III и dBASE IV, имеет доступ к SQL DBMS (Oracle, Ingres, Sybase, Informix), читает файлы форматов DXF, DWG, IMG, DGN.

Достоинство AtlasGis - это простота использования программы, в других отношениях она мало пригодна для осуществления профессиональной деятельности.

Достоинством WinGis является скорость работы и простота освоения.

В CADdy возможна выборка из баз данных, реализованных на основе dBASE формата и вывод в файлы - отчеты. Содержит функции поиска, редактирования, модификации элементов базы данных, а также редактор экранных форм и генератор отчетов. Прямая связь между чертежами CADdy и базой данных в обоих направлениях, например, для управления и ведения земельного и городского кадастра. Имеется возможность ввода фотографических данных в формате PCX и GIF. Модуль может использоваться со всеми прикладными модулями системы CADdy.

В WinCAT развита очень сильно тематическая картография, каждый слой в проекте может нести тематическую нагрузку. Тематика может быть создана для любых типов графических объектов: площадных, линейных, точечных и т.д. Информация в тематическом слое может отображаться как стиль графического объекта - цвет, заливка, стиль и толщина линии, размер символа и т.д., так и с применением элементов деловой графики, в виде диаграмм, гистограмм и т.д.

Сравнительный анализ различных геоинформационных систем с точки зрения использования в рассматриваемой предметной области показал, что практически каждый из рассмотренных программных продуктов имеет как достоинства, так и недостатки.

Результаты сравнительного анализа по критериям соответствия, предьявляемым к программным продуктам как для ведения землеустроительной документации, так и для сопровождения единого государственного реестра земель и объектов недвижимости приведены в следующей таблице:

Таблица 1. Сравнительный анализ ГИС

При анализе использования геоинформационных технологий в решении топовых задач управления региональной недвижимостью Тульской области мною было выяснено, что указанные технологии используются не в полной мере, часто выполняя лишь вспомогательную функцию и в подавляющем большинстве случаев являясь инструментом визуализации картографического материала. Из рассмотренных комплексных ГИС-решений реально на территории Тульской области применяются 2 - 3.

Статистика использования геоинформационных систем и технологий на территории Тульской области позволяет выявить и причину столь низкого коэффициента использования такого мощного инструмента, как ГИС. Причина эта кроется в элементарном отсутствии знаний о возможностях современных программных ГИС-ориентированных комплексов, в ложной уверенности в их чрезмерной сложности и недружелюбности. На самом деле это не так, если быть точнее - не совсем так.

Большая часть современных разработок в данной области имеют крайне дружественный интерфейс и позволяют в десятки раз увеличить производительность труда. Ряд сложностей, таких как изменение традиционных схем работы, обучение персонала и закупка лицензионного программного обеспечения - компенсируются в самые короткие сроки.

Таким образом, основным препятствием к более активному внедрению геоинформационных технологий в процессы управления региональной недвижимостью является отсутствие представлений о возможностях ГИС и способах их применения для решения конкретных задач.

В данной дипломной работе был произведен обзор и анализ большого количества разнообразных ГИС-ориентированных решений, а также показано применение этих технологий в решении некоторых типовых задач управления региональной недвижимостью Тульской области.

Любая автоматизация, а тем более автоматизация работы целой организации, обязательно повлечет реорганизацию деятельности этой организации, поскольку часть функций возьмет на себя автоматизированная система, но она же добавит новые функции, которые должен выполнять персонал. Таким образом, автоматизация обязательно сопровождается хотя бы перераспределением функций между сотрудниками и отделами и освобождением рабочих мест.

Задачи тесно переплетены между собой и обычно автоматизация одной задачи без автоматизации другой не приносит эффективности, а порой усугубляет ситуацию, поскольку хорошо известен системный закон, гласящий, что эффективность всей последовательности действий не лучше эффективности работы самого слабого звена. Например:

Перенос данных архива в цифровой вид не даст эффекта без организации дежурства этой информации и автоматизации рабочих мест для доступа к этой информации.

Если одно подразделение А (в данном случае - ФГУ «Земельная кадастровая палата) имеет хорошую автоматизированную систему, а другое - В (землеустроительные предприятия) - не имеет, то последнее вынуждено передавать информацию в А на бумаге. Следовательно, автоматизированное подразделение А вынуждено заниматься вводом этой информации в свою систему с пришедших из В бумаг, хотя лучше, если бы она уже приходила к ним в электронном виде. Заставить же сотрудников отдела В просто вводить данные, скажем, в Excel, чтобы отдать в А в электронном виде, практически невозможно, поскольку для них эта работа не дает абсолютно ничего.

Автоматизация ввода геоинформации без «привязки» её к объектам застройки не поможет специалистам, принимающим решения, а только усложнит их работу, т.к. появляется только лишняя «обуза» - вводить документы в систему без автоматизации их обработки или хотя бы доступа через документы к информационным объектам, процедурам, результатам. Это связано с тем, что специалист, работающий с бумажным письмом, дополнительно вынужден будет делать отметки об объектах, субъектах, правах, другой информации, т.к. ее нет в базах данных компьютера или она автоматически не «прикреплена» к письму.

Перевод в цифровой вид картматериала, особенно планов М1:500, бесполезен без его дежурства.

Если GeoCad ещё хоть как-то удовлетворяет предъявляемым требованиям для обработки и ведения землеустроительной информации, то MapInfo используется уже в связке со сторонним программным комплексом, выполняя роль лишь демонстрационного модуля для картографического материала. Также существует необходимость информационного взаимодействия между рассмотренными технологиями, а экспортировать данные напрямую из GeoCad в MapInfo не представляется возможным.

Один из путей решения этой проблемы - использование общего ГИС-комплекса, который имел бы высокие адаптационные характеристики и одинаково хорошо подходил бы для решения рассматриваемых проблем. И среди рассмотренных решений такой комплекс есть. Это ГИС «Панорама». Комплекс одинаково подходит и для решения задач ведения землеустроительной информации, и для кадастрового учёта (см. табл. 1), а в результате получаем общую рабочую среду и более быстрый обмен информацией в электронном виде.

На текущий момент обмен информацией между заемлеустроительными организациями и организацией ведения кадастрового учёта и объектов недвижимости организуется на бумажном носителе, т.е в произвольной форме описываются координаты объектов и заверяются подписью и печатью руководителя организации. Это чревато ошибками и потерей рабочего времени.

4. Разработка конвертера данных ГИС GeoCad

При анализе гоинформационных технологий управления региональной недвижимостью Тульской области было выяснено, что прямая конвертация между ГИС GeoCad и программными комплексами «ЕГРЗ» и «ЕГРОКС» невозможна без написания программы-конвертера. Требования к такой программе минимальные: простой пользовательский интерфейс и высокая скорость работы.

4.1 Организация хранения данных. Входная и выходная информация

Для программы-конвертера входной информацией является gcf-файл - рабочий набор GeoCad, выходной - существующий gdb-файл системы ПК «ЕГРЗ» и базы данных ЕГРОКС.

Структура данных gcf-файла GeoCad представлена в таблице 2, структура данных gdb-файла системы ПК «ЕГРЗ» представлена в таблице 3.

Таблица 2. Структура файла данных GeoCad

Таблица 3. Структура файла данных ПК ЕГРЗ

4.2 Организация конвертации данных

Конвертация данных обеспечивается программным модулем, реализующим процедуру обмена с использованием средств настройки (согласования) данных с конкретной БД.

Рисунок 6. Схема выполнения конвертации

Задание на процедуру определяет:

состав и объем данных выгружаемых из БД

правила интерпретации данных выгружаемых в пакет обмена

состав и объем данных загружаемых в базу данных ГИС

правила интерпретации данных загружаемых в ГИС.

Схема, поясняющая процесс выполнения конвертации в географическую базу для использования в ПК ЕГРЗ, представлена на рисунке 6.

4.3 Выбор среды программирования для реализации конвертера

Для создания простого конвертера нет необходимости прибегать к сложным языкам программирования. Единственное требование, предъявляемое к среде разработчика - поддержка сервера баз данных InterBase, BDE, а также поддержка нативных форматов MAP (специализированные графические базы данных). Наиболее удобным инструментом для написания конвертера является визуальный язык программирования. В настоящее время существует достаточно большое количество визуальных языков таких, как C++, Visual Basic 6.0, Delphi 7.0, C#.

C++ и C#

С++ в настоящее время считается одним из господствующих языков, используемых для разработки коммерческих программных продуктов. В последние годы это господство слегка поколебалось вследствие аналогичных претензий со стороны такого языка программирования, как Java, но маятник общественного мнения качнулся в другую сторону, и многие программисты, которые бросили С++ ради Jаvа, в последнее время поспешили вернуться к своей прежней привязанности. В любом случае эти два языка настолько похожи, что, изучив один из них, вы автоматически осваиваете 90% другого.

С# - это язык, разработанный Мiсгоsоft для сетевой платформы. По существу С# является разновидностью С++, и несмотря на ряд принципиальных отличий, языки С# и С++ совпадают примерно на 90%. Вероятно, пройдет немало времени, прежде чем язык С# составит серьезную конкуренцию языку С++; но даже если это и произойдет, то знание языка С++ окажется существенным преимуществом.

С++ является языком программирования общего назначения. Естественная для него область применения - системное программирование, понимаемое в широком смысле этого слова. Кроме того, С++ успешно используется во многих областях приложения, далеко выходящих за указанные рамки. Реализации С++ теперь есть на всех машинах, начиная с самых скромных микрокомпьютеров - до самых больших супер-ЭВМ, и практически для всех операционных систем

Достоинства языка C++:

Масштабируемость. На языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем;

Возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами. Что, при неосторожном использовании, может легко превратиться в недостаток;

C++ имеет мощный препроцессор, унаследованный от C. Но, как и любой другой мощный инструмент, требует осторожного использования;

Возможность создания обобщенных алгоритмов для разных типов данных, их специализация, и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны.

Недостатки языка C++:

Подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include) серьезно замедляет компиляцию, при подключении большого количества модулей. Для устранения этого недостатка, многие компиляторы реализуют механизм прекомпиляции заголовочных файлов Precompiled Headers;

Недостаток информации о типах данных во время компиляции;

Язык C++ является сложным для изучения и для компиляции;

Некоторые преобразования типов неинтуитивны. В частности, операция над беззнаковым и знаковым числами выдаёт беззнаковый результат.

Microsoft Visual Basic

Visual Basic уже давно стал одним из наиболее популярных инструментов для разработчиков программного обеспечения. И сейчас уже подзабылись былые жаркие дискуссии о его достоинствах и недостатках, когда профессионалы решали, принимать на вооружение этот инструмент или нет. Отметим лишь, что критика в адрес VB велась (и продолжает вестись) с позиций пользователей других средств Microsoft (VC++, Visual и пр.), других языковых систем (Java, Pascal) и, наконец, конкурирующих систем класса RAD, в первую очередь Delphi.

Достоинства языка VB:

Visual Basic выгодно отличается от других языков программирования своей простотой и наглядностью;

Visual Basic динамично развивающийся язык;

Visual Basic встроен в программы семейства Microsoft Office. С его помощью можно управлять этими программами из других программ.

Недостатки языка VB:

значительное число ошибок в новой технологии работы с базами данных ActiveX Data Objects;

неудовлетворительный объем и качество (ошибки, неудачная система ссылок и пр.) встроенной справочной системы;

слишком быстро растущие требования к аппаратным средствам и отсутствие прогресса в производительности;

минимальные улучшения в самом языке и явно недостаточный прогресс в объектно-ориентированном программировании;

Delphi 2000

Как известно Delphi это потомок Pascal, а именно в основе Delphi лежит объектно - ориентированное программирование на языке Pascal.

Одним из аргументов против Delphi является сравнительно большой размер откомпилированного кода, т.е. исполняемого файла, но иногда этот недостаток может явиться достоинством Delphi, а именно, такой большой размер файла определяет его независимость от операционной системы, точнее от библиотек, модулей и тому подобному. Размер exe-файла получаемого на Delphi не так уж велик и к тому же можно дать гарантию, что этот исполняемый файл будет работать на любом компьютере (под Windows), а вот за C++ Builder нельзя поручиться. История знает большое количество случаев, когда программа, написанная на C++ при тестировании на одном компьютере (на том, где программа была написана) работала, а при установке на другой компьютер программа не работала по причине отсутствия DLL библиотеки. Так же не может быть уверенности в работе программы, написанной на Visual Basic. Что же касается функциональности и возможностей, то здесь Delphi вполне может поспорить с C++ Builder и уж тем более с Visual Basic, к тому же сам язык, более информативен и удобен для понимания и чтения.

Так же к достоинствам Delphi 2000 относятся:

Быстрота разработки приложения

Высокая производительность разработанного приложения

Hизкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера

Hаращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов в среду Delphi

Удачная проработка иерархии объектов

Эти и другие достоинства Delphi решают выбор языка программирования, программный продукт создан с использованием средств Delphi 2000.

4.4 Требования к аппаратному и программному обеспечению

Для функционирования конвертера требуется следующее обеспечение.

Аппаратная платформа - персональный компьютер, имеющий следующие технические характеристики:

процессор тактовой частотой не ниже 2000 Мгц;

объем оперативной памяти не менее 512 Мб;

диагональ монитора 15 и более дюймов;

объем видеопамяти от 32 Мб;

разрешение монитора 640x480 при 16 битной палитре;

объем свободного места на разделе жесткого диска с размещенным конвертером и конвертируемыми базами данных - не менее 4 Гб.

Как видно из перечисленных требований, к ресурсам ПК предъявляются серъёзные требования. Это связано с большим количеством обрабатываемой программным модулем информации.

Програмная конфигурация:

Операционная система Windows 98SE/Me/XP/2000/2003/Vista;

Borland Database Engine версии не ниже 5.0;

InterBase версии не ниже 6.1;

Программный комплекс ЕГРЗ с запущенным компонентом «Сервер безопасности».

4.5 Разработка и тестирование программного модуля

Разработка программного модуля осуществлялась в среде быстрой разработки приложений Delphi 2000 в соответствии с логической схемой, изображенной на рисунке 6. Программный код модуля представлен в Приложении.

Тестирование программного продукта включало в себя проведение опытной конвертации тестовой базы из формата GeoCad в программный комплекс «ЕГРЗ» с последующим контролем целостности информации штатными средствами программного комплекса. Также случайным образом была проведена выборка данных из одной системы и ручная проверка переноса объектов в другую методом непосредственного сравнения. Все проверки показали успешный перенос данных из структуры, описанной в таблице 2 в структуру, описанную в таблице 3. Таким образом, разработанный программный модуль конвертации прошёл тестирование.

4.6 Инструкция пользователю

Интерфейс разработанной программы крайне простой, что обусловлено требованиями технического задания на разработку программного продукта. Графический вид интерфейса пользователя представлен на рисунке 7:

Рисунок 7. Окно конвертера данных

Для осуществления процесса конвертации пользователю необходимо:

1. В левой части окна указать путь до файла данных ГИС GeoCad. При этом осуществляется контроль по маске расширения выбираемого файла. Выбрать не *.gcf-файл невозможно.

2. Указать актуальное имя пользователя и пароль. Пользователь системы GeoCad должен иметь права на чтение разделов с данными.

3. В правой части окна необходимо указать путь до файла с геоданными программного комплекса «ЕГРЗ». При этом защита от случайного выбора не файла ГИС реализована по таким же принципам, как и в случае с файлом GeoCad.

4. Щёлкнуть левой кнопкой мыши по кнопке «Конвертировать».

Будет начат процесс конвертации, сопровождаемый индикацией. По окончании конвертации будет получен звуковой сигнал.

Следует учесть, что конвертация - достаточно длительный процесс, в зависимости от конфигурации установленного оборудования и размера рабочей базы данных длительность операции может варьироваться от 5 минут до нескольких часов.

5. Анализ эффективности использования геоинформационных технологий

5.1 Эффективность использования ГИС в решении типовых задач управления региональной недвижимостью

Эффективность автоматизации заключается в увеличении производительности работ по обработке вычислений за счет увеличении скорости их выполнения и во много раз сократить вероятность появления любых ошибок. Так же при автоматизации повышается производительность труда и приводит к уменьшению расходов администрации за счёт более быстрого выполнения сотрудниками своих задач, исключения дублирования информации. Кроме основного эффекта при внедрении автоматизации имеется косвенный эффект - повышение качества работ, квалификация сотрудников, культуры производства, сокращение расходов на судопроизводство за счет принятия решений на базе достоверных и объективных правовых данных.

Для решения этого типа задач рассчитать прямой экономический эффект не представляется возможным, так как не известны входные величины финансовых затрат.

К сожалению, нигде - ни в материалах конференций по разработке и внедрению ГИС, ни в прессе - я не встретил даже упоминания о конкретных результатах эксплуатации созданной ГИС, которые можно было бы представить в цифровом виде. Ничего не говорится и о заработанных или сэкономленных с помощью ГИС деньгах.

Отсюда следует вывод, что при создании ГИС-проектов почти никогда не ставится задача эффективного использования создаваемой системы (исключением являются только силовые структуры и МЧС - в силу специфики решаемых ими задач).

И тем не менее ГИС-технологии продолжают и внедрять, и применять… И почти все аргументы в пользу ГИС будут справедливы - это и создание электронной картографической информации, и создание объединенных баз данных, отображаемых на электронных картах, и т.д. Дело в том, что все классические работы по ГИС-технологиям (и даже негативный опыт) убеждают: использование ГИС-технологий обеспечивает не только значительное снижение затрат на сбор данных, но и сокращение сроков принятия решений и повышения качества анализа данных. Более того, создание ГИС как одного из компонентов управляющей системы предприятия позволяет оперативно и на основе целостного анализа данных принимать верные управленческие и инвестиционные решения.

Для предприятий, деятельность которых связана с большим риском аварий, внедрение ГИС-технологий позволит организовать и провести виртуальное ситуационное моделирование в случаях природотехногенных и природообусловленных мероприятий. Кроме того, ГИС дает возможность повысить качество управленческих решений на начальном уровне за счет формирования наборов сценариев изменения и развития ситуаций.

Другими словами, классически правильно созданная и эксплуатируемая система организации и управления геопространственными данными (информацией, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле) жизненно необходима всем, кто собирает, анализирует и использует эти данные.

В настоящее время внедрение ГИС - это уже технология на сформировавшемся рынке ГИС, так как консалтинговые услуги появляются на рынке последними. И именно их появление может свидетельствовать о том, что рынок ГИС-технологий полностью сформировался. Чтобы возникло предложение консалтинговых услуг, на рынке должны сложиться определенные условия. Первое (и самое очевидное) - возникновение спроса. Как только появилось осознание того, что консалтинговая информация - это те же деньги (а может, и ресурс поважнее) и что обрабатывать информацию без соответствующих знаний невозможно или невыгодно, возникает и спрос на консалтинг. Второе - это зрелость самого рынка, поскольку для появления квалифицированных экспертов и консультантов в области построения сложных геоинформационных систем необходимы время и опыт

5.2 Экономическая эффективность использования конвертера данных ГИС GeoCad

По существующей схеме обмена данными (без использования конвертера) схема обмена информации выглядит следующим образом:

Рисунок 8. Существующая схема информационного обмена

При такой организации работ часто происходят ошибки, а также нерационально используются человеческие ресурсы. Если в текущем году 249 рабочих дней, в день в среднем производится обмен данными по 10 объектам, а выдача данных и их последующая набивка в ПК «ЕГРЗ» занимает 0,2, часа, то затраты рабочего времени в год составят 249х10х0,2=498 рабочих часов.