Сбор и систематизация данных

Основа успешного функционирования любой геоинформационной системы – наличие необходимых достоверных исходных данных. Например, для кадастровых систем основными данными служат кадастровые карты и сопровождающая их семантическая информация. Чрезвычайно высокие темпы изменений в сфере земельных отношений, появление значительного числа собственников земельных наделов, арендаторов в сочетании с неудовлетворительным состоянием законодательной базы (например, вопрос о частной собственности на землю до сих пор не имеет окончательного решения) привели к тому, что в настоящее время достоверные данные о фактическом состоянии земельного фонда и сведения о сложившейся ситуации с земельными наделами носят фрагментарный характер, а зачастую отсутствуют (особенно это относится к картографическим данным).

Таким образом, в настоящее время наиболее актуальна задача получения достоверной информации для дальнейшего использования в геоинформационной системе. В качестве такой информации выступают:

· результаты наземных топографо-геодезических измерений;

· данные наземной съемки с применением GPS оборудования;

· результаты аэрофотосъемки;

· существующие (устаревшие) картографические материалы;

· данные, полученные в ходе предыдущих этапов земельной реформы;

· данные государственной статистической отчетности;

· информация, получаемая в результате работы с участниками земельных отношений.

Этот этап геоинформационной технологии наиболее трудоемок и требует наибольших финансовых затрат.

Для ГИС, используемых в кадастровой технологии, принципиально важно установить перечень видов входных данных, их объем и способ представления. Последний фактор во многом определяет требования к составу аппаратуры, необходимой на следующем этапе подготовки (преобразования) данных.

2. Подготовка и преобразование данных

Этот технологический модуль является входным для геоинформационной технологии, использующей цифровые (компьютерные) методы обработки данных. На его выходе формируется размещенный на машиночитаемых носителях набор цифровых данных, имеющих корректную топологическую и логическую структуру и обладающих требуемой точностью и достоверностью.

При дальнейшем изложении будем рассматривать традиционную организацию данных: раздельное представление графической и аналитической (семантической) информации при наличии связей между графическими объектами и записями в аналитической базе данных. В последнее время появились ГИС, совмещающие позиционные (графические) и непозиционные данные, что представляется достаточно перспективным, однако возможность их практического применения, особенно в производственном режиме, требует проверки.

Подавляющее большинство ГИС оперирует с графическими материалами, представленными в векторном виде, поэтому процесс получения векторных карт наиболее отработан с производственной точки зрения. Существует, правда, один вопрос, не имеющий однозначного решения: какая технология векторизации предпочтительнее – векторизация по растровой подложке с использованием программных средств автоматизации этого процесса (рис. 1) или ручная оцифровка с применением планшетных дигитайзеров, полярных планиметров и т.п.

По мнению большинства авторов, первая технология более перспективна и позволяет получать качественные материалы при относительно невысокой квалификации операторов, однако наличие высококвалифицированного персонала и необходимости цифровать специальные карты с высокой тематической нагрузкой делают ручную оцифровку предпочтительнее. Так или иначе, в каждой конкретной ситуации нужно принимать решение о выборе подходящей методики.

В целом способы и организация векторизации существующих карт достаточно широко освещены в литературе, для очень многих прикладных задач крайне важной представляется проблема соответствия ситуации, изображенной на цифровой карте, фактическому состоянию территории. Это приводит к необходимости динамичного обновления цифровых карт, которое должно осуществляться непрерывно. Отсюда возникает вопрос: а стоит ли вообще цифровать старые карты, которые затем будут обновляться. Ответ на этот вопрос может быть сформулирован скорее всего исходя из экономических соображений.

Для решения задач обновления карт ГИС должна располагать функциями обработки исходных материалов для получения актуальной на данный момент карты. При этом вовсе не обязательно использовать весь возможный набор входной информации. Целесообразно включить в состав ГИС средства обработки данных, поступающих от основных источников информации. Например, при проведении массовых полевых работ с использованием GPS оборудования необходимо наличие в составе программного обеспечения ГИС соответствующих интерфейсных модулей, позволяющих считывать данные и преобразовывать их в формат, пригодный для дальнейшей обработки, а также программ обработки информации, осуществляющих формирование соответствующих графических объектов и размещение их в цифровой карте.

В ряде случаев, например для обработки результатов аэрофотосъемки, требуется организация специальных геоинформационных технологий с соответствующим программно-аппаратным составом ГИС.

Ввод аналитических данных, необходимых для функционирования прикладных систем, может быть организован в виде самостоятельного технологического процесса либо совмещен с процессом формирования картографических данных.

Принципиальным является наличие классификатора объектов карты и программных средств контроля корректности вводимых данных. При этом система контроля должна быть спроектирована с учетом возможности использования неполных данных, что присуще реальной информации и людям, ее собирающим.

В настоящее время в ГИС, как правило, применяют коммерческие базы данных реляционного типа с достаточно развитыми механизмами управления данными, однако процедура их настройки с учетом требований конкретных систем и необходимостью функционирования совместно с графической базой данных требует наличия в составе программного обеспечения ГИС специального интерфейсного модуля.

С технической точки зрения ввод информации в реляционные таблицы осуществляют, как правило, путем ручного набора с клавиатуры. Реже применяют автоматизированный способ, включающий сканирование исходных бумажных носителей с последующим применением программного обеспечения для распознавания текстов. При включении в состав программного обеспечения модуля конвертации полученного текстового файла во внутренний формат, применяемый в базе данных, можно говорить о создании автоматизированной технологии, схожей по функциям с векторизатором картографической информации.

Если необходимые данные существуют в цифровом виде, например при приеме информации из других автоматизированных систем, возникает чисто техническая задача конвертации, которая решается достаточно просто, если используются стандартные форматы. Более сложной представляется проблема согласования структуры данных, но и она находит свое решение в выборочном занесении информации путем формирования шаблонов, масок или расширения исходной схемы данных. Наиболее серьезные трудности могут возникнуть вследствие несовпадения базовых классификаторов, используемых в различных информационных системах.

В процессе формирования баз данных следует стремиться к обеспечению потокового режима работы, ориентированного на сокращение времени подготовительного этапа, каким, как правило, является этап наполнения баз данных.

Объединение (привязка) графических и семантических данных может осуществляться на этапе формирования каждой из баз данных или быть выделено в самостоятельную операцию. В последнем случае целесообразно совместить ее с проведением контроля введенных данных.

Рис. 2. Макет картоориентированной информационно-справочной системы для энергетиков

ГИС обеспечивает базовые функции анализа и моделирования, позволяет осуществлять контроль введенных данных.

Операция контроля достаточно важна для большинства прикладных систем (рис. 2). Если контроль топологической и метрической корректности графического материала возможно осуществлять программными средствами ГИС (проверка отсутствия пересечений, висящих линий, примыкание полигонов и т.д.), то проблема контроля семантических данных, особенно тех, которые не могут быть описаны словарями (имена собственные, даты оформления документов, порядковые номера и т.п.), остается пока нерешенной.