Курсовая работа на тему: « Использование геоинформационных систем и технологий в землеустройстве»

Министерство аграрной политики Украины

КУРСОВАЯ РАБОТА На тему: « Использование геоинформационных систем и технологий в землеустройстве».

Выполнила: студентка 4 курса

Агрономического факультета

Специальности «Землеустройство и Кадастр»

Симферополь 2002г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………….…………………

1.Структура ГИС………………………………………………

1.1.Графические модели данных…………………………..

1.2.Атрибутивные модели данных………………………..

2.Организация данных……………………………………….

2.1.Способы автоматизации ввода данных………………

2.2.Организация баз данных……………………………..

2.3.Визуализация информации…………………………..

3.Методика создания ГИС………………………………….

3.1.Подготовительный этап………………………………

3.2.Создание растровых и векторных изображений …..

3.3.Создание баз данных…………………………………

Заключение…………………………………………………

1. Введение.

ГИС - это организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, персонала и географических данных, предназначенный для эффективного ввода, хранения, обновления, обработки анализа и визуализации данных всех видов географически организованной информации.

Другими словами ГИС – это система, способная хранить и использовать данные о пространственно-организационных объектах.

За последние 20 лет выделяют два этапа развития ГИС. Первый этап – от начала 80-х годов до начала 90-х годов: ГИС использовались только для создания топографических карт. Второй этап - с начала90-х годов по наши дни: развивается ГИС-анализ пространственных, временных, структурных изменений изучаемых объектов для построения имитационных и других эвристико-математических моделей, т. е. появляется новая информация на базе старой в результате ее пространственной организации.

Появление ГИС.

В области компьютерных технологий, а именно – в сфере геодезических задач, связанных с отображением карты местности для нужд геологов, транспортников, а затем – природоведов, экономистов, политических экспертов и т. п., появились системы, специально направленные на работу с картой местности и объектами, расположенными на карте. Системы эти, получившие название ГИС, – геоинформационные системы, - обладали качествами, которых недоставало графическим системам, с помощью которых разработчики информационных инженерных систем пытались решить задачи доступа к данным через изображение объектов своих систем на планшетах.

Впрочем, ГИС’ы существовали давно, так что, точнее будет сказать, что к концу 90-х годов ГИС’ы стали доступны для применения в инженерных системах по двум обстоятельствам. Во-первых, компьютеры, удовлетворяющие ГИС’ы по производительности, объемам внешней и оперативной памяти и качеству мониторов стали доступны широкому классу пользователей (практически – всем, включая собственные компьютеры отдельных лиц). Во-вторых, сами ГИС’ы подешевели до уровня, при котором их приобретение предприятием–пользователем не есть нечто невозможное либо чрезвычайно сложное.

Как бы там ни было, но с 1998 года оказалось возможным провести проектирование и внедрение ряда задач в информационной инженерной системе предприятий электросвязи с применением ГИС ArcView и MapObjects фирмы ESRI

.

Выбор ГИС

На выбор ГИС, равно как и любых других инструментальных средств программирования, сильно влияли конъюнктурные факторы. Так как большинство попыток привязать к системе документирования объектов электросвязи планшетное хозяйство в прошлом предпринималось в рамках САПР «Автокад», с появлением средств ГИС в составе «Автокад-14» на разработчиков было оказано давление в пользу применения именно этой инструментальной системы.

Однако, разработчикам системы Земельного Кадастра удалось отстоять выбор в пользу, так сказать, «перворордной ГИС», так как ГИС-средства в «Автокаде», при всем нашем глубоком уважении к этой системе и ее поставщику, не могли не быть достаточно чужеродными для этой исконно сапровской системы.

Кроме того, требовалось в весьма сжатые сроки (практически за квартал, т. е. за три месяца) выполнить пилот-проект, из которого заказчик мог бы уяснить реальность применения ГИС для решения задач планшетного характера в своей сфере.

Язык Avenue, встроенный в ГИС ArcView, позволил спроектировать достаточно сложную и операционно насыщенную систему без привлечения какой либо другой системы программирования. В случае использования «Автокада-14» это было бы невозможно. Потребовалось бы минимум год – полтора, что в корне подорвало бы интерес заказчика к применению ГИС.

Первая очередь промышленного проекта разрабатывалась с использованием ГИС MapObjects1, так как эта ГИС выдержана в той же идеологии, что и ArcView, а ГИС MapObjects2 еще не поставлялась.

Подлинную же правильность выбора ГИС разработчики и заказчики системы ощутили после перехода на вторую версию ГИС MapObjects2. Изобразительные средства этой ГИС полностью перекрывают все потребности решения задач планшетного характера в информационных инженерных системах.

Задача, стоявшая перед разработчиками системы выглядела примерно так:

·  перенести в среду компьютерной обработки данных информацию об объектах кабельно-канальных сооружений из их технических паспортов;

·  создать механизмы ведения аналогов документов технических паспортов в среде электронных баз данных;

·  обеспечить удобный и достаточно привычный способ использования электронных картотек кабельно-канальных сооружений, в котором основным инструментом доступа к объектам явилась бы единая карта территории предприятия связи в ГИС.

При этом обязательными условиями были:

·  достижение тесной совместимости с длительно действующими на предприятии системами абонентского и технического учета в технологическом плане;

·  погружение системы в среду компьютерной сети предприятия с соблюдением всех мероприятий по обеспечению жизнеспособности, сохранностью данных, восстановлением при сбоях оборудования и т. д.

Вопросы, решаемые ГИС, группируются в несколько типов:

1.Объект – объединяет группу вопросов, которые находятся в данном

месте. При этом место определяется набором заданных

критериев ( координаты, имя, адрес и т. д. )

2.Положение – задача, обратная первой, т. е. сначала задаются искомые

параметры, а затем определяется пространственные границы искомых объектов.

3.Структура – отвечает на вопросы о том, как организован в пространстве

объект и его компоненты.

4.Изменение - отвечает на вопрос: «Что стало с объектом, начиная с какого времени?». Ответом является фиксация изменений в объекте относительно репера.

5.Зависимости – вытекают из «изменений» и пытаются ответить на вопрос: «Почему произошло то или иное изменение?».

6.Моделирование – отвечает на вопрос: «Что будет если?». При этом количество моделей зависит от поставленной задачи и от точности прогноза.

ГИС могут не хранить собственно карт, но в обязательном порядке хранят данные для создания карт и моделирования – в этом отличие ГИС от других систем.

Ввод и хранение информации обеспечивают базы данных, которые содержат информацию об объектах ГИС в виде вербальных или математических моделей.

База данных позволяет отобразить пространственное расположение объектов, их качественные особенности и взаимосвязи с другими объектами.

 

СТРУКТУРА ГИС.

МОДЕЛЬ ДАННЫХ - это способ цифрового описания пространственных объектов, который определяет применимость тех или иных технологий ввода информации.

От выбранной модели данных зависит точность определения графической информации и организация контроля данных. Выбранная модель данных определяет скорость получения отклика системы.

ТИПЫ ИНФОРМАЦИИ:

1.Индификатор - это формальный номер, присваиваемый объекту в процессе ввода или номер по перечню или кадастру.

2.Информация положения - локатор объекта - сведения о положении и форме объекта, соотнесенные с индификатором.

3.Атрибутивная информация – вся остальная информация рассматривается как атрибуты, которые делятся на:

-  пространственные;

-  непространственные.

Пространственные атрибуты зависят от типа объекта и отличаются для площадных и линейных объектов.

Непространственные атрибуты могут быть качественными и количественными, числовыми и текстовыми значениями, характеризующими данный объект.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ДАННЫХ.

Способы автоматизации ввода данных.

Основным способом перевода бумажных документов в электронную форму является сканирование.

Сканирование – это технологический процесс, в результате которого создается графический образ бумажного документа.

Технический процесс заключается в освещении документа из специального источника света с последующим распознаванием изображения на приемном устройстве. Минимальный элемент изображения, который может быть интерпретирован сканером – точка. В результате сканирования создается растровое изображение. Количество точек на растровом изображении обуславливается как размером исходного изображения, так и разрешением сканера.

Типы и виды сканеров, применяемых для перевода изображения в цифровую форму.

1.  Ручные сканеры.

Основные недостатки:

-высокая требовательность к качеству сканирования;

-небольшая ширина захвата.

Эти сканеры применяются только для сканирования текстов.

2.  Листовые сканеры – позволяют за одну операцию отсканировать стандартный лист бумаги.

Блок сканирования у этого типа сканера неподвижен, а лист бумаги протягивается мимо него механическим путем. Эти сканеры позволяют получить высокое качество изображения, но их возможности ограничены стандартом листа.

3.  Планшетные сканеры – обеспечивают максимальное удобство с текстом и графической информацией. Под крышкой располагается стекло, а под стеклом – подвижный сканирующий элемент, который двигается относительно изображения. Продолжительность сканирования не превышает нескольких секунд.

4.  Барабанные сканеры – обеспечивают наиболее четкое изображение сканируемого объекта. Они обладают наивысшим расширением. Недостаток: работает с материалами только на прозрачной основе.

5.  Штриховые сканеры – позволяют распознавать линейные объекты - штрих коды на товарах, используются в магазинах с автоматической системой расчетов.

2.2. Организация баз данных.

Хранение информации – одна из важнейших функций компьютера. Одним из распространенных средств такого хранения являются базы данных. База данных – это файл специального формата, содержащий информацию, структурированную заданным образом.

Структура базы данных.

Большинство баз данных имеет табличную структуру. В табличной структуре адрес данных определяется пересечением строк и столбцов. В базах данных столбцы называются полями, а строки – записями. Поля образуют структуру базы данных, а записи составляют информацию, которая в ней содержится. Сочетание полей образует структуру базы данных.

Простейшие базы данных могут быть созданы в Worde или в другом текстовом редакторе. При этом основным требованием является четкое разграничение соседних полей. Это достигается путем введения специального знака или фиксированной длиной поля. Основным свойством поля является его длина.

Поля имеют следующие типы:

1.  Числовое поле – для ввода данных в виде целых и действительных чисел.

2.  Дата \Время;

3.  Логическое поле – для ввода символов;

4.  Денежный – помещает числовые результаты с обозначением типа денежных знаков;

5.  OLE – для хранения не только символов, но и объектов;

6.  MEMO – наиболее емкий, содержит более 65ти тысяч символов, но в нем содержится только ссылка на место расположения информации.

7.  Счетчик – при вводе данных в поле автоматически вводится число на единицу больше предыдущего.

Реляционная база данных представляет собой совокупность взаимосвязанных простых таблиц.

Accsess позволяет создать мощные базы данных без использования специальных языков. Структура этой базы может быть добавлена и усложнена с помощью языка Visual Basic.

Исходное окно содержит 6 кладок:

1.  Таблицы – хранятся данные или исходные простые таблицы.

2.  Запросы – специальные структуры, предназначенные для обработки данных, которые хранятся в базе.

3.  Формы – создаются объекты для ввода новых данных и для просмотра имеющихся.

4.  Отчеты – вывод данных на принтер в удобной для пользователя форме.

5.  Макросы.

6.  Модули – программные процедуры, созданные для выполнения данных практической задачи.

Исходное окно содержит кнопки:

1.  Открыть – открывает выбранные элементы и вносит изменения.

2.  Конструктор – открывает элемент, но со стороны его устройства.

3.  Создать – создание новых объектов.

Простейшие базы данных

. Простейшие базы можно создавать, не прибегая к специальным программным средствам. Чтобы файл считался базой данных, информация в нем должна иметь структуру (поля) и быть форматирована так, чтобы содержание соседних полей легко различалась. Это достигается путем введения специального знака или фиксированной длиной поля. Простейшие базы можно создавать даже в текстовом редакторе Блокнот, то есть обычный текстовый файл при определенном форматировании тоже может считаться базой данных.

Существует, по крайней мере, два формата текстовых баз данных:

-  с заданным разделителем;

-  с фиксированной длиной поля.

Несмотря на примитивность таких текстовых баз данных, мощные системы управления базами данных позволяют импортировать подробные файлы и преобразовать их в настоящие базы данных.

2.3.Визуализация информации

Визуализация информации – это предоставление информации в удобном для восприятия (наглядном) виде.

Существует несколько методов визуализации информации:

1.  Визуальное сопоставление границ области и объектов. Иногда весь необходимый анализ ограничивается созданием и просмотром карты. Наложив на карту необходимые области поверх исследуемых объектов, можно визуально оценить, какие дискретные объекты попадают в ее пределы или какие классы непрерывных величин она содержит. Типы объектов: точки, линии, полигоны, поверхности. Компромиссы: быстрый и простой метод, но визуальный подход не позволяет оценить атрибуты объектов, расположенные внутри области.

2.  Построение пространственного запроса. Применяется для получения перечня или суммы объектов внутри области. Типы объектов: точки, линии, полигоны. Компромиссы: хорош для оценки содержимого одной области, но не может одновременно проанализировать несколько областей (если они не трактуются как одно целое).

3.  Анализ методом наложения слоев. Применяется при количественной оценке полного или частичного попадания объектов в пределы различных областей. Типы объектов: точки, линии, полигоны, поверхности. Компромисс: эффективен во всех приведенных случаях, однако требует значительно больших усилий для реализации.

Выбор метода визуализации информации.

При выборе метода визуализации информации руководствуются следующими принципами:

1.  Если ваша задача – определить какие объекты попали в пределы одной области – просто нанесите совместно области и объекты на карту.

2.  При необходимости получить перечень или сумму объектов, полностью или частично попадающих в границы области – воспользуйтесь возможностями пространственного запроса данных.

3.  Наложением областей и объектов можно воспользоваться в случаях, если:

-вы имеете совокупность областей и необходимо проанализировать каждую;

-вы имеете одну область, но в задачу входит получение перечня или обобщенного значения объектов, попадающих только в определенную ее часть;

-  вы имеете одну область, но речь идет об обработке непрерывных величин.

4.Методика создания ГИС.

4.1 Подготовительный этап.

Геоинформационная система территориального управления

Анализ и контроль функционирования деятельности в целом и/или отдельных служб любой структуры имеющей административно-территориальное деление (будь то страна, регион, область, город или район) в настоящее время требует применения современных геоинформационых технологий, причем особое внимание должно быть уделено организации эффективной работы по территориальному анализу больших информационных потоков данных. Одна из основных задач геоинформационных систем - интеграция информационных ресурсов определенной территории, благодаря чему появляются новые возможности оперативного отображения ситуации и обеспечения принятия решений по анализируемому объекту.

При работе с большими массивами данных, для накопления, сохранения и эффективной обработки данных наиболее целесообразно использовать специализированные базы данных, такие, Oracle, Informix или Access (если требования к надежности работы с данными не столь высоки). В таком случае база данных имеет самостоятельный, внешний характер по отношению к самой ГИС. Тогда собственно ГИС составляющая системы должна работать в комплексе с базой данных.

Пример использования такого подхода - регистрация и контроль ситуации на подотчетном территориальном объекте различными службами и необходимость получения различных отчетов о фактическом состоянии дел в комплексе с отображением ситуации на карте. А также решением таких чисто геоинформационных задач, как транспортные, для быстрейшей концентрации сил и средств в месте ликвидации последствий происшествия или его предупреждения.

Геоинформационная система территориального управления, представляет собой комплекс автоматизированных рабочих мест, предназначенных для реализации аналитических и оперативных задач.

В состав системы входят такие функциональные модули:

§  ведомственных баз данных регистрации событий;

§  сервер оперативной базы данных;

§  оперативного управления ситуацией на подведомственной территории с АРМ оперативного дежурного и АРМ сбора информации и учета конкретных событий;

§  АРМ обобщения, отображение и анализа в реальном режиме времени только что полученной информации о событиях.

Последняя разработка (модуль) чрезвычайно важная потому, что дает возможность сразу анализировать события и принимать соответствующие решения сразу после поступления информации с места события, на подведомственной территории которого зарегистрирован инцидент.

Специальный ГИС проект создается для обобщенного анализа статистических данных о правонарушениях. Информация для обработки и построения соответствующих диаграмм на электронной карте г. Киева берется из ведомственной базы данных, которая ежедневно пополняется, и уточнятся по каждому району. Такой анализ для данных ГУ МВД Украины в городе Киеве дает возможность отслеживать тенденции событий каждого типа в комплексе с особенностями их территориального распределения по районам города. Это позволяет уточнять стратегию предупреждения правонарушений, с учетом специфики, как типа, так и мест их наиболее частого осуществления. Для полноты анализа реализованные два варианта подачи статистической отчетности:

§  статистика раскрытия правонарушений всех типов вместе по районам;

§  статистика раскрытия правонарушений каждого типа в отдельности из установленного перечня

Электронная карта проекта содержит разностороннюю информацию о правонарушениях и их раскрытии. Конфигурации районов города отображены разным цветом, нанесены названия районов. Количество зарегистрированных правонарушений отображено в виде круговых диаграмм. Процент раскрытия преступлений в каждом районе дан, как цветовой легендой, так и численной меткой, что сразу выделяет критические данные.

В рамках выполняемого проекта для МЧС города на карту были нанесены слои потенциально опасных объектов по базам данных заказчика. Во время выполнения этого этапа в полной мере проявилась проблема официального перечня улиц, до сих пор не решенная законодательно в полном объеме, а как следствие, отсутствие в ведомственных базах данных однозначно понимаемого адреса.

Но в то же время эти слои не в полной мере отображают данные экологического мониторинга, выполняемые другими организациями под управлением городской администрации. Это только один из целого комплекса вопросов информационного взаимодействия городских структур. Так одним из важнейших факторов анализа чрезвычайных происшествий является информация о количестве проживающих в каждом отдельном доме. Такой информацией среди городских подразделений обладают службы обслуживающие коммунальные платежи. Причем эта информация достаточно детальна - т. е. позволяет оценить на только количество проживающих, но частично даже социальный состав. Поэтому в рамках выполняемого проекта бала поставлена, и частично уже решена задача интеграция различных служб города по обмену информацией для эффективного использования ГИС на базе подготовленной электронной карты различными службами и подразделениями города.

3.2. Векторный метод создания изображений.

Для создания карты ГИС разделяет категории или устанавливает границы класса путем пересечения сопоставляемых областей и создания нового набора данных, в котором каждой результирующей области присвоены атрибуты исходных областей. Затем можно использовать таблицу данных нового слоя для обработки атрибутов каждого класса в каждой области.

Отражение данных осуществляется наиболее эффективно в виде способа шкалы цветов в сочетании с диаграммами.

Возможности векторизатора

Обчислювальна складність алгоритму векторизації, який використовується у даному векторизаторі, лінійно залежить від кількості пікселів вхідного растру, що обумовлює виключну швидкість цього алгоритму.

Під час роботи алгоритму використовуються лише два поточні сусідні рядки зображення. Це дозволяє виконувати незалежну паралельну векторизацію частин растру у багатопроцесорних системах. Після паралельної векторизації частин растру необхідно виконувати спеціальне суміщення результатів внаслідок того, що один об’єкт може оброблятися у різних порціях растру, і на виході паралельної векторизації одержуються декілька незалежних частин об’єкту.

На основі результатів векторизації за даним алгоритмом є можливість виконання скелетизації. В контексті даного векторизатору скелетом називається одновимірний об’єкт, який має властивість бути геометрично центральною лінією вхідного об’єкту. Алгоритм скелетизації, який використовується у даному векторизаторі, також має принципову можливість розпаралелення.

Векторизатор дозволяє по-різному розглядати належність двох сусідніх діагональних пікселів одного кольору (при відсутності інших сусідніх пікселів однакового з ними кольору) до об’єктів на зображенні (мал. 1). В першому випадку припускається, що ці пікселі належать різним об’єктам, в другому – одному об’єкту. Відповідно на виході – два об’єкти одного кольору або один об’єкт. Ця можливість відображена в опціях під назвою “Vectoring mode” (мал. 3).

Якщо векторизацію проведено з опцією “Do not cut crosses”, то при побудові скелету деяких об’єктів стає можливим або відобразити той факт, що отримані лінії скелету належали до одного об’єкту, або не відображати. Відображення виконується включенням між двома крайовими сегментами додаткового сегменту з нульовою товщиною (мал. 2). Ця можливість реалізована в опціях під назвою “Skeletonization mode” (мал. 3).

Основные возможности векторизатора:

¨  Автоматические и автоматизированные процедуры векторизации

¨  Создание и поддержка базы атрибутивных данных

¨  Контроль топологической корректности карт

¨  Коррекция искажений исходных материалов

¨  Поддержка картографических проекций

¨  Препарирование, деление, сшивка, выравнивание растров

¨  Фотограмметрическая обработка снимков

¨  Обмен данными с большинством ГИС и САПР

Рассмотрим эти возможности подробнее.

В программе реализованы процедуры полуавтоматической и ручной трассировки сплошных, пунктирных и точечных линий, оконтуривания полигонов. Программа точно совмещает создаваемые векторные объекты цифровой карты с их изображением на растре (даже когда оператор при ручном вводе ставит узел вводимого объекта мимо его изображения на растре). В программе предусмотрена возможность включения по мере необходимости вспомогательных режимов: параллельность указанному отрезку, ортогональность объектов и др.

Кроме полуавтоматического режима трассировки, в новой версии есть функция автоматической векторизации объектов на всем растре или его части.

Процедура автоматической векторизации работает в двух режимах: трассирование линий и контуров. В режиме трассирования линий объекты на растре распознаются как линии, толщина которых не превосходит заданной. В режиме трассирования полигонов все объекты векторизуются по внешнему контуру.

Основным признаком трассируемых объектов кроме толщины линии является диапазон цвета, которым представлены объекты на растре. Параметрами автоматической трассировки является минимальная длина трассы и точность аппроксимации. Минимальная длина трассы задает длину отдельных, не соприкасающихся объектов карты. Более короткие объекты игнорируются, что позволяет отличить «мусор» на карте от действительно нужных объектов.

Растровый метод создания изображений.

При создании карты растровым методом ГИС сопоставляет каждую ячейку анализируемой области с соответствующей ячейкой слоя. После подсчитывается число ячеек каждой категории внутри каждой области, вычисляется площадь полученных элементов путем умножения количества ячеек каждой категории на площадь ячейки. Результаты представляются в виде таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ГИС в землеустройстве.

В настоящий момент остро стоит проблема создания и ведения земельного и других видов кадастров, которые являются основой экономической оценки государственных ресурсов и учета их использования. Известно, что в выполнении таких работ лучшим средством является применение ГИС-технологий, причем, не на одном каком-либо этапе, а на протяжении всей технологической цепочки от сбора первичных материалов и до создания конечной системы.

Главной и основополагающей задачей является получение качественного картографического материала.

На поверхности Земли не может быть территории, которая никому не принадлежит. Использование традиционных технологий (бумажных) не дает возможности представить в целом покрытие всей территории, поэтому не возможно утверждать, что все земли полностью и всецело учтены.

Традиционно геодезическая съемка и планы землепользования создавались локально на определенную территорию, например, сельского совета, и никогда ранее не подвергались компьютерной обработке, поэтому при внесении этой информации в компьютер возникают проблемы точности, несоответствия и увязки между территориальными единицами. Очень часто при внесении в компьютер координат поворотных точек внешних границ промеры между ними, записанные в технических отчетах, не совпадают с теми, что вычисляет компьютер, т. е. здесь мы имеем дело с влиянием, так называемого, “человеческого фактора”. Не точное определение промеров линий влечет за собой ошибки в вычислении площадей. Даже при правильной и точно проведенной съемке ошибки возникали в процессе создания графических материалов (нанесения на лавсан). Так как все контуры внутри хозяйства взаимоувязаны друг с другом, то не правильное нанесение хотя бы одной линии влечет за собой искажение смежных областей карты. При создании цифровой карты по таким материалам возникают большие искажения со сдвигами, порядка 10-20 м, относительно истинного расположения контуров на местности. Учитывая, в большинстве случаев, плохое качество самих материалов, при переводе имеющихся картографических материалов в цифровой вид ошибка в плане составляет до 30 м, происходит сдвиг контуров и их вращение на произвольный угол. Почвенные карты, которые есть сегодня, имеют качество и точность еще хуже.

Поэтому, использовать имеющиеся картографические землеустроительные материалы можно с большой натяжкой и только в виде землеустроительных схем. Для получения реальной картины приходится делать практически полную геодезическую съемку, что занимает много времени и средств.

Во многих случаях отсутствуют пункты государственной геодезической сети, что приводит к необходимости создания собственной опорной съемочной сети и не локально на одну административную единицу, а на довольно большую территорию, что экономически более выгодно с применением ГИС-технологий, в том числе GPS систем.

Наилучшим выходом из сложившейся ситуации явилось бы применение ортофотопланов на жесткой основе в качестве опорной подложки при создании цифровой карты с их привязкой к реальным координатам. В этом случае возникает возможность “натяжки” имеющихся землеустроительных материалов на жесткий пространственный каркас, которым служит аэрофотоплан. На территориях со сложным рельефом местности, который необходимо учитывать при проведении землеустроительных работ, желательно применение крупномасштабных топографических карт и стерео фотоснимков для построения рельефа местности.

При применении за координированных аэрофотопланов и данных GPS съемок, в единой координатной системе, возникает возможность получения наиболее точных данных, т. е. на фотопланы подгружаются данные съемок. При таком подходе значительно уменьшаются объемы полевых работ, материальные затраты и существенно повышается точность. К сожалению, преградой этому служит секретность материалов, что в значительной степени приводит к невозможности их использования большинством организаций.

Для получения наилучших результатов желательно использование GPS в сочетании с электронными тахеометрами и портативными компьютерами. Данные полученные в процессе съемки, геодезист имеет возможность обрабатывать непосредственно в поле и устранять возникающие ошибки и невязки, т. е. проводить камеральные работы в тесном контакте с объектом съемки. Этот способ наиболее экономически оправдан, особенно при проведении широкомасштабной съемки и на большом удалении от офиса. Так же важно, что полученные данные можно экспортировать непосредственно в систему обработки, оперативно использовать для построения и корректировки цифровой модели местности и, если это необходимо, цифровой модели рельефа.

На практике, учитывая организационные и материальные проблемы, все вышеуказанное не всегда удается воплотить в жизнь.

При определении положения границ территории мы использовали материалы, документы отводов и передачи земель в ведение местных администраций, а также графические материалы масштаба 1:10000, в которых отражено положение кадастровых границ, положений агрогрупп и т. д. Выполнили анализ их соответствия по точности и достоверности содержания.

Перевод бумажных материалов в цифровую форму производился путем сканирования и дальнейшей векторизации по растровой подложке. Есть два метода.

Первый метод состоит в исправлении и привязке изображения к реальным координатам с его дальнейшей векторизацией в реальных координатах. Эту операцию можно выполнить с применением таких программных средств, как, например, ArcInfo (ESRI, США), RTR (GEOCAD Systems, Киев, Украина) и модуля расширения RastReg (“СПАЭРО плюс”, Харьков, Украина) для ArcView GIS (ESRI, США). Далее векторизацию можно осуществлять, например, в ArcView GIS.

Второй - в первоначальной векторизации материалов, а затем трансформацию полученных векторных данных в реальные координаты. Векторизация осуществляется при помощи, например, EasyTrace (EasyTrace, Рязань, Россия), MapEdit (“Резидент”, Москва, Россия) или AutoCAD (Autodesk, США), а затем трансформацию в реальные координаты при помощи ArcInfo или DAK (ESRI, США).

В зависимости от ситуации и возможностей выбирается один из методов или их комбинация. Например, растр с кадастровыми материалами регистрируется в реальных координатах и векторизируется, в то время, как почвенные карты сначала векторизируются, а затем уже вектор трансформируется в реальные координаты и натягивается на кадастровые материалы.

К сожалению, возникают такие проблемы при использовании различных пакетов, как:

-поддержка world file;

-потеря атрибутивной информации при конвертации из формата в формат;

-поддержка различных растровых форматов.

После проведения подготовительных работ переходим к стадии полевых измерений.

Полевые измерения производились по следующей технологии:

-создание опорной геодезической сети;

-создание сети съемочного обоснования;

-съемка контуров из точек съемочного обоснования.

Для выполнении выше перечисленных работ использовалась геодезическая GPS-система “Locus“ фирмы Ashtech (США) и традиционная тахеометрическая съемка.

Сеть съемочного обоснования создавалась в два этапа.

На первом этапе нами была создана опорная сеть в виде системы треугольников и предполагалась привязка данной сети к пунктам государственной геодезической сети.

На втором этапе от пунктов опорной сети нами были выполнены работы по созданию непосредственно сети съемочного обоснования. Сеть создавалась методом центральных фигур, центрами служили пункты опорной сети созданные на первом этапе. И параллельно (где позволяли условия местности) съемка контурных (поворотных) точек контуров. (рис. 1).

 

Рис. 1.

Характерной особенностью при выполнении данного вида работ был выбор способа проведения наблюдений на станции GPS. Мы использовали способ псевдостатики (при 2-х секундном периоде записи) стояние на станции GPS составляло 10-15 минут.

Максимальные среднеквадратические ошибки определения координат не превысили 10-ти сантиметров. Относительные ошибки определения длин векторов составили соответственно: min 1:516121 max 1:26665.

Таким образом, при данных параметрах ошибок погрешность в определении площадей массивов составила 1 кв. м на 1 га на площадях 15 и выше га, что соответствует рекомендациям.[2]

Интегрируя материалы, полученные на этапе подготовительных работ и полевой съемки, мы получаем качественные цифровые материалы. Как уже неоднократно отмечалось, векторные данные должны иметь векторно-топологический формат, а не просто векторный. Для интеграции всех данных и создания векторно-топологической основы мы применяли ArcInfo или DAK, как более дешевую версию ArcInfo.

Далее, полученные материалы, используются для проведения таких работ, как, например, создание планов землепользования территориальных формирований, схем деления на земельные части (паи) с возможностью дальнейшей выдачи государственных актов на право собственности на землю.

В результате работ формируются пространственные данные двух типов: картографические и семантические. Картографические данные — это кадастровая карта в цифровой форме или в виде твердой копии. Семантические данные представляются в виде базы данных, содержащих подробную информацию, относящуюся к земельному участку.

Кадастровая карта является картографическим компонентом информационной основы земельного кадастра и предназначена для наглядного отражения результатов инвентаризации земель, определения местоположения земельных участков, их границ и площади. Она используется как основа для последующего ведения дежурной кадастровой карты, а также, как инструмент управления земельными ресурсами (контроль за использованием, организация конкурсов и аукционов, принятие решений по выделению земельных участков и пр.), формирования других видов кадастра, создания региональных систем управления, эколого-экономических систем и т. д. [1]

Большой проблемой при проведении земельно-кадастровых работ является то, что в настоящее время организации используют различные координатные системы и программное обеспечение, т. к. в нормативных документах не определены единые системы координат, требования к точности графических материалов и обменные форматы, что в дальнейшем приведет к невозможности состыковки материалов из различных источников в единую кадастровую систему и дополнительным расходам по их сведению, а также приведению к единому стандарту. Учитывая нехватку средств, создание единого автоматизированного земельного кадастра отодвинется на неопределенный срок, что приведет к значительным экономическим потерям.

Основные типы ГИС и возможность их использования для решения практических задач:

1.Ark View ГИС - это система, предназначенная для отображения, редактирования пространственного анализа, поиска и управления геопространственными данными.

Основные свойства и особенности этой системы:

-  Инструменты и подсказки (мастера). К основным инструментам относится набор, аналогичный стандартным графическим редакторам. Добавлены инструменты для создания координатных сеток и рамок карты и для работы с компоновкой легенды; дополнительный инструмент для работы с текстовыми элементами, который позволяет расположить их в заданном направлении.

-  Средства обработки и анализа. Они позволяет проводить сложные пространственные операции, включающие создание буферных зон вокруг объектов, вырезку, слияние, пересечение, объединение тем и присвоение данных по местоположению.

-  Возможность оцифровки карт с помощью деигетайзера и в потоковом режиме.

-  Поддержка объектов с мерой, то есть специальный модуль ГИС позволяет связывать значения измерений, производимых по объектам Ark View с параметрами координат. При таком представлении объект, событие или явление характеризуется его относительным расположением, то есть координатами, а мерой служит расстояние, время, адрес или другая характеристика места.

-  Модуль Database Access позволяет осуществлять обмен данными между shape-файлами и табличными данными.

-  Seagate Crystal Reports позволяет создавать разнообразно - отчетные документы, включая отчеты по шаблонам и нестандартные отчеты.

-  CAD Reader позволяет осуществить обмен данными с графическими и атрибутивными файлами Auto CAD, так же можно визуализировать трехмерные чертежи и размещать их в Internet.

Основные достоинства версии Ark View 3.2:

- легкий и понятный интерфейс;

- доступ к разным типам данных;

- большой выбор карт, диаграмм, таблиц и графиков;

-  хорошо разработанные средства визуализации карт;

-  способность создания отчетов с помощью редактора Crystal Reports;

-  удобные средства обновления данных;

-  исключительные возможности анализа пространственно-организованной информации;

-  адресное геокодирование;

-  развитая среда редактирования изображений;

-  установление горячих связей для всех поддерживаемых форматов данных;

-  интеграция снимков ДЗЗ, картографических данных таблиц, баз данных в одной в одной теме;

-  легкое присоединение внешних модулей, увеличивающее возможности основной версии;

-  встроенная программа быстрого обучения;

-  встроенная система интерактивной справки.

Модульный состав ГИС Ark View.

В стандартный пакет поставки Ark View включены следующие модули:

- Report Writer используется для расширения возможностей построения отчетов и графиков;

- Grid and Graticules используется в компоновках для добавления координат и сеток в рамке вида;

-  Legend Tool служит для создания легенд и их редактирования;

-  CAD Reader обеспечивает прямую поддержку файлов Auto CADа;

-  VPF Viewer обеспечивает прямое чтение файлов формата VPF;

-  Image Reader – редактор снимков, поддерживает файлы формата Imagin и т. п.;

-  Dadbase Access обеспечивает поддержку файлов без данных;

-  Dialog Designer позволяет разрабатывать собственные форматы и диалоги;

-  Digitizer позволяет производить цифрование с помощью дегитайзера и обычной мыши.

Внешние (дополнительные) модули:

-  AV Network Analist добавляет функции построения и анализа маршрутов;

-  AV Spatial Analist расширяет возможности пространственного анализа и управления пространственными данными;

-  AV 3D Analist позволяет создавать и радактировать трехмерное изображение;

-  AV Business Analist интегрирует реальные бизнес задачи в простом удобном интерфейсе;

-  AV Internet Map Server можно размещать картографические ГИС без дополнительного оборудования;

-  AV Iracking Analist в режиме реального времени позволяет собирать и анализировать данные GPS;

-  Arc Press for AV можно создавать высококачественные копии в режиме экономии памяти плоттера;

-  AV Street Map специализированный модуль, содержащий данные по США в режиме геокодирования;

-  AV Image Analist обеспечивает работу с растровыми изображениями космо - и аэроснимков;

-  AV Stereo Analist обеспечивает работу с данными в стерео режиме;

-  Body Viewer обеспечивает графическую привязку к органам человека и содержит полный перечень международной классификации человека;

-  S-PLUS for AV модуль для статистического анализа с качественной графикой.

2.Map Objects-программный продукт, представляющий собой набор элементов картографирования и создания гео-информационных систем.

Этот продукт используется в стандартных компьютерных средствах для создания картографических приложений.

Компоненты программы сгруппированы в пять основных категорий:

-  объекты доступа к данным - Data Access Objects – устанавливается взаимосвязь с данными карты, привязанными к файлу формата Shape-файл или полным набором графических объектов Geo Data Sets Collection;

-  объекты визуализации карт – Map display Objects – производится вычерчивание карты и тематическая визуализация;

-  геометрические объекты – Geometric Objects - позволяет сохранять координаты отдельной точки, линейных и полигонных объектов; добавлять геометрические объекты в слои карты; рисовать новые геометрические объекты без перерисовки тематических слоев;

-  объекты коммуникационных служб – Unility Objects;

-  объекты адресной привязки – Adress matohing Objects - поваляет определять место положение точки на карте по заданному адресу;

Решаемые задачи с помощью Map Objects:

-  возможность визуализировать данные, хранящиеся в стандартных форматах;

-  визуализировать данные, хранящиеся в разнообразных растровых форматах;

-  возможность автоматического построения классификационных карт;

-  создавать, править, резюмировать новые слои геоданных в интерактивном режиме;

-  составлять пространственные выборки данных;

-  визуализировать движущиеся объекты без перерисовки всей карты;

-  осуществление адресного геокодироавания;

-  создание новых символов;

-  позволяет работать с реляционными базами данных.

3.Map Info 5.5 -

Список использованной литературы.

1.Специальная информатика. С. Симонович, Г. Евсеев, А. Алексеев.

2. Руководство по ГИС анализу. Энди Митчел.

3.Литература к курсовой работе.