Введение
Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.
Понятие геоинформационной системы также используется в более узком смысле — как инструмента (программного продукта), позволяющего пользователям искать, анализировать и редактировать как цифровую карту местности, так и дополнительную информацию об объектах.
Геоинформационная система может включать в свой состав пространственные базы данных (в том числе под управлением универсальных СУБД), редакторы растровой и векторной графики, различные средства пространственного анализа данных. Применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне, градостроительстве и многих других областях.
Современные ГИС сочетают высокую точность и качество изображения двумерных и трехмерных (рельефных) географических, геодезических, геологических, метеорологических и прочих карт и огромную справочную информацию в электронном виде (базы данных), имеют мощные инструменты для работы в глобальных и региональных сетях, обработки, анализа и визуализации динамичных данных.
Именно появление ГИС-технологий качественно изменило ситуацию в территориальном планировании: кардинально оптимизировался процесс обработки пространственных данных, их обновления в режиме мониторинга.
Основными отраслями применения ГИС в области развития территорий являются:
-Управление земельными ресурсами, земельные кадастры;
-Инвентаризация и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими;
- Тематическое картографирование практически в любых сферах его использования;
- Морская картография и навигация;
-Аэронавигационное картографирования и управления воздушным движением;
-Навигация и управление движением наземного транспорта;
-Дистанционное зондирование;
-Управление природными ресурсами (водными, лесными и т. д.);
-Моделирование процессов в среде, управление природоохранными мероприятиями;
-Мониторинг состояния окружающей среды;
- Геология, минерально-сырьевые ресурсы и горнодобывающая промышленность;
-Планирование и оперативное управление перевозками;
-Проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве;
-Планирование развития транспортных и телекоммуникационных сетей;
-Комплексное управление и планирование развития территории, города;
-Сельское хозяйство;
-Археология.
ГИС в градостроительстве
Сам процесс создания и само структурное построение градостроительной проектной документации очевидно свидетельствует об эффективности использования ГИС-технологий.
Во-первых, поскольку исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. В-четвертых, базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории (Проектный план) и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным
Результатом такой работы становится создание полноценной градостроительной геоинформационной системы, которая вполне может рассматриваться как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории.
2. ГИС «Генеральный план»
Прежде чем перейти к изложению содержания ГИС «Генеральный план», хотелось бы остановиться на принципиальном вопросе использования в градостроительном проектировании и в управлении территориями материалов космических съемок.
Методика использования космических изображений в градостроительном и территориальном проектировании разрабатывается НПФ ЭНКО с момента ее образования в 1992 году. Она обеспечила безусловный прогресс в развитии современных методов градостроительного проектирования, в том числе с применением ГИС-технологий. Резюмируя свой опыт в этом вопросе, хотелось бы отметить следующее.
1. Самая очевидная функция материалов космических съемок - это получение объективной и актуальной информации о современном состоянии и использовании территории города.
Не секрет, что традиционные картографические документы устаревают достаточно быстро, обновляются редко и, фактически, целостной актуальной картины современного состояния и использования территории города обычно нет. Ведущийся в управлении архитектуры Дежурный план города, а также аналогичные планы других служб не дают общей картины происходящих в городе изменений. А эти изменения, как правило, весьма значительны: рост оврагов, изменения береговой линии, новое жилищное строительство, новые дороги, садоводства, гаражи, свалки и многое другое - все это может быть опознано и закартировано с помощью дешифрирования космических изображений. Более того, как показывает наш опыт, во многих случаях на топографических картах изначально бывают существенные ошибки и неточности, которые не связаны с произошедшими изменениями.
2. Не менее важное преимущество космических изображений - это возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии природы и хозяйства изучаемой территории в виде разнообразных тематических карт (цифровых картографических слоев ГИС), получаемых путем ландшафтно-индикационного дешифрирования одного и того же снимка. Другими словами, одно космическое изображение хранит в себе информацию и о ландшафтах, и об отдельных компонентах природы (растительность, гидрография, рельеф, почвы и пр.), и о направлении использования земель и т.д. Учитывая, что природные факторы во многом определяют размещение селитебных территорий, промышленно-коммунальных зон, рекреационных объектов, объектов инженерной инфраструктуры и имея в виду, что в России не ведется планомерное государственное создание тематических карт необходимых для проектирования масштабов, значение материалов космических съемок для этих целей трудно переоценить.
3. Третья уникальная функция космических изображений заключается в том, что космический снимок представляет собой, по существу, фотопортрет территории. Архитектор-проектировщик получает возможность воочию, в натуре, увидеть предмет своей деятельности (город, район, область), что дает совершенно уникальный эффект, не сравнимый с изучением картографических материалов. Дело в том, что при составлении карт, в результате генерализации, многие, не существенные на взгляд картографа, детали пропадают, что обедняет общую картину территории.
Важно и то, что в настоящее время мы применяем цифровые космические изображения, которые позволяют:
· Совмещать на экране компьютера картографические слои и космическое изображение, что позволяет обновлять картографические материалы (рис.2);
· Использовать масштабирование космического изображения - изучение территории от общего к частному и наоборот. Другим словами, имеется возможность изучения города в целом, отдельными частями, конкретными участками, так как разрешение ряда космических изображений составляет от 1 до 10 м на местности
· Вести реальный мониторинг с использованием вновь поступающих космических изображений. Методика совмещения разновременных космических изображений, разработанная НПФ ЭНКО, позволяет в автоматическом режиме проводить выделение всех участков, на которых произошли какие-либо изменения за период между космическими съемками.
Возвращаясь к содержанию ГИС «Генеральный план» отметим, что собственно цифровое космическое изображение составляет один из картографических слоев территориальной ГИС, а материалы дешифрирования космического изображения ложатся в основу многих тематических слоев ГИС.
Итак, ГИС «Генеральный план» состоит из следующих блоков:
1. Вспомогательный блок:
- Цифровая топографическая основа
- Цифровое космическое изображение
2. Архитектурно-планировочный блок:
- архитектурно-планировочная организация территории
- градостроительная экономика
3. Природно-экологический блок:
- природные и инженерно-геологические условия
- загрязнение окружающей среды
- охрана окружающей среды
4. Инженерно-инфраструктурный блок:
- транспортное обслуживание
- инженерная инфраструктура
- инженерная подготовка территории
Каждый из указанных блоков системы содержит определенное количество тем, каждая из которых, в свою очередь, состоит из значительного числа тематических картографических слоев с более или менее обширной семантической базой данных. Например, блок 2а - архитектурно-планировочная организация территории - содержит следующие темы:
· Опорный план (план существующего города);
· Зоны охраны и собственно памятники истории и культуры;
· Структура землепользования;
· Концепция планировочной модели города;
· Планировочные мероприятия по основным функциональным зонам города;
· Проектный план и проектное зонирование.
Как сказано выше, каждая из тем содержит большое количество тематических картографических слоев с соответствующей семантической базой данных. Например, тема «Опорный план», как правило, содержит десятки тематических слоев (рис. 8):
· промышленные предприятия, с базой данных характеризующих его название, адрес, размер участка, класс санитарной вредности, размер нормативной санитарно-защитной зоны и т.п.;
· жилые образования с соответствующей базой данных;
· объекты обслуживания с соответствующей базой данных;
· зеленые насаждения с соответствующей базой данных;
· и так далее.
Кажущаяся сложность ГИС «Генеральный план», на самом деле, относится исключительно к ее созданию. Для создания такой ГИС требуются значительные интеллектуальные и физические затраты. Но вот для ее дальнейшей эксплуатации и поддержания в актуальном состоянии необходима просто четкая организация процесса работ и минимальная подготовка специалистов. Современные ГИС-программы ориентированы на конечного пользователя - специалиста в своей отрасли, а не программиста. Они удобны, просты в эксплуатации, не требуют длительной специальной подготовки.
ГИС «Генеральный план» позволяет решать множество задач:
1. Базы данных не являются статичными. Картографические слои можно обновлять, создавать новые тематические слои; семантические базы данных также можно обновлять и, кроме того, расширять, т.е. вводить новые характеристики. Таким образом, это реальное воплощение идеи мониторинга, поддержание баз данных всегда в актуальном состоянии.
2. Возможность совмещения цифровых картографических слоев в любом сочетании. Эту возможность трудно переоценить, так как она позволяет, по сути, создавать уникальные картографические документы для конечного пользователя, под конкретные задачи. Все, кто работает с картографическими документами, знают, как сложно читать сильно загруженную карту, большая часть информации на которой не нужна для решения определенной задачи. ГИС-технологии позволяют создавать карты такого содержания, которое точно отвечает требованиям пользователя.
3. Автоматическая работа с базами данных для принятия решений. ГИС-технологии позволяют в автоматическом режиме решать задачи по выбору территорий, отвечающих заданным критериям.