CC BY
79
Опыт создания и внедрения геоинформационных систем на примере ФКУ «Севзапуправтодор» Федерального дорожного агентства.
Савченко К.А., Руководитель департамента управления проектами ООО «Автодор» (г. Санкт-Петербург)
В данной статье описывается проект создания и внедрения геоинформационной системы сети федеральных автомобильных дорог ФКУ «Севзапуправтодор». В статье рассматриваются основные задачи, решаемые в системе, концепция создания единого информационного пространства, предлагаемая архитектура системы, выбранная платформа, основной состав данных и функционал системы, направления развития системы.
Работы по созданию и внедрению геоинформационных систем в автомобильной отрасли ведутся коллективом ООО «Автсдор» с 2011 года. Стартовым в данном направлении стал проект по созданию и внедрению геоинформационной системы на подведомственных федеральных дорогах ФКУ «Севзапуправтодор».
На текущий момент система успешно внедрена в ФКУ «Севзапуправтодор», ведётся её непрерывное сопровождение и обеспечивается актуализация разнородными данными. Хронология создания и внедрения системы состояла из следующих основных этапов:
■ Обследование бизнес-процессов Заказчика и формирование функциональных требований к системе.
■ Разработка модели дорожных данных с учётом имеющихся отечественной и зарубежной нормативно-технических баз.
■ Выбор платформы для разработки.
■ Разработка программных составляющих системы.
■ Сбор имеющихся пространственных и семантических данных о дорожной инфраструктуре у Заказчика, подготовка и загрузка собранных данных в систему.
■ Разработка организационных документов и мероприятий по актуализации системы разнородными данными.
■ Внедрение системы в промышленную эксплуатацию во всех подразделениях ФКУ «Севзапуправтодор», обучение пользователей.
■ Организация технической поддержки и сопровождения системы.
В процессе разработки и внедрения системы было принято решение руководствоваться следующими принципами, которые в последствии нашли свою параллель в концепции создания единой геоинформационной системы Федерального дорожного агентства:
■ обеспечение единой среды визуализации данных по федеральным автодорогам ФКУ «Севзапуправтодор» из различных информационных систем (метео-
■ Поддержку процессов строительства дорожных объектов.
■ Управление данными изысканий, проектной и рабочей документации и контрольно-исполнительных съёмок.
■ Автоматизацию ввода данных технических инвентаризаций.
■ Визуализацию сводной информации по объектам на основе данных из других прикладных систем.
■ Поддержку оперативных совещаний.
На уровне Центрального аппарата Федерального дорожного агентства система должна будет обеспечивать:
■ Визуализацию сводной информации по Федеральному дорожному агентству на основе данных из других прикладных систем АСУ Росавтодора.
■ Контроль деятельности подведомственных организаций за счёт наличия в системе агрегируемых показателей эффективности по различным направлениям деятельности.
■ Поддержку принятия оперативных решений.
■ Поддержку принятия управленческих решений.
Исходя из анализа опыта использования геоинформационных систем в различных отраслях отечественными и зарубежными предприятиями, платформой для создания системы было выбрано программное обеспечение американской компании ESRI ArcGIS.
Преимуществами выбранной платформы являются:
■ Современная сервис-ориентированная архитектура ESRI ArcGIS.
Соответствие международным стандартам и использование современных платформ разработки.
■ Опыт построения портала Росреестра на платформе ESRI ArcGIS.
■ Доля мирового рынка ГИС, занимаемая продуктами ESRI (рис. 2).
Параллельно с процессом разработки системы велись работы по анализу данных, которыми необходимо было первично наполнить, и впоследствии актуализировать систему. Был произведён анализ данных, имеющихся у Заказчика, и определены перечни информации для первичного наполнения системы пространственными и семантическими данными, в том числе:
■ Векторные данные кадастровой съёмки федеральных автодорог (границы земельных участков полосы отвода, дорожное полотно, проезжая часть, откосы и.т.д.).
■ Данные о дорожных объектах, хранящиеся в табличном виде (искусственные сооружения, элементы обустройства и прочие).
■ Данные диагностики федеральных автодорог, хранящиеся в табличном виде (параметры ровности, прочности, сцепления проезжей части и прочее).
Рис. 1. Архитектура геоинформационной системы
обеспечение, учёт интенсивности дорожного движения, управление наружным освещением); I обеспечение возможности решения аналитических задач и визуализацию статистической информации;
I обеспечение возможности эффективного управления пространственно-распределёнными активами (дорожными объектами); I обеспечение качественно нового уровня представления и анализа информации.
Глядя в будущее и собирая всё большие объёмы информации о деятельности Федерального дорожного агентства и подведомственных ему организаций, было принято решение заложить двухуровневую клиент-серверную архитектуру геоинформационной системы (рис. 1.)
На уровне подведомственных Федеральному дорожному агентству организаций система обеспечивает:
I Поддержку процессов нормативного содержания и ремонта автодорог.
Рис. 2. Распределение мирового рынка ГИС среди компаний-производителей ГИС-систем
Рис. 3. Пример интерфейса программно-аппаратного комплекса «Инвентаризатор»
■ Данные об объектах работ на федеральных автодорогах, хранящиеся в виде отчётных форм в хтабличном виде (участки ремонта, капитального ремонта, реконструкции и обустройства автодорог и искусственных сооружений).
■ Данные о дорожно-транспортных происшествиях на федеральных автодорогах, хранящиеся в табличном виде.
■ Данные об очагах аварийности на федеральных автодорогах, хранящиеся в табличном виде.
■ Потоковые данные с метеостанций и пунктов учёта интенсивности на федеральных автодорогах, генерируемые смежными системами.
■ Пространственные векторные данные материалов изысканий, проектной и рабочей документации, контрольно-исполнительной съёмки.
■ Данные об объектах сервиса на федеральных автодорогах, хранящиеся в табличном виде.
В процессе первичного наполнения системы собранными у Заказчика данными был проведён значительный объём работы по обработке пространственных данных, в том числе данных кадастровой информации, которую пришлось приводить к единому отображению и единой системе координат. Первоначально собранные данные кадастровой съёмки были разбиты на дороги, те в свою очередь на участки, и различные участки находились в различных местных системах координат.
В процессе наполнения системы пространственными данными материалов изысканий, проектной и рабочей документации, контрольно-исполнительной съёмки инженерный состав компании «Автодор» также столкнулся с некото-
рыми трудностями, такими как отсутствие единого подхода к оформлению чертежей пространственных данных подрядными организациями ФКУ «Севзапуправтодор». С одной стороны, данное обстоятельство повлекло за собой серьёзные трудозатраты на приведение пространственных данных в подходящий для загрузки вид, с другой стороны натолкнуло на мысль определить однозначные требования к оформлению пространственных данных для подрядных организаций и дополнить все технические задания. Впоследствии эти требования были зафиксированы приказом ФКУ «Севзапуправтодор» и по сей день добавляются во все технические задания на проектные работы.
Данные о дорожных объектах, хранящиеся в виде ведомостей в ФКУ «Севзапуправтодор», были спозиционированы на федеральных автодорогах инструментами линейного референсин-га ESRI ArcGIS, то есть расположены на дороге на основании имеющих данных об адресах объектов. Параллельно с позиционированием данных о дорожных объектах было принято решение сопоставить их получившееся местоположение с результатами геодезической съёмки данных объектов. В результате было произведено сопоставление и выявлено, что все объекты имели значительное расхождение со своим реальным расположением на дороге. Одновременно с разработкой и внедрением геоинформационной системы коллектив компании «Автодор» выполнял по заказу ФКУ «Севзапуправтодор» работы по технической инвентаризации подведомственных автодорог. В целях оптимизации работ по обоим
проектам Заказчиком и руководством «Автсдора» было принято совместное решение о выполнении работ по технической инвентаризации с применением современных ГИС-технологий.
При производстве полевых работ по технической инвентаризации сотрудники полевых бригад ООО «Автодор» использовали высокоточное GNSS оборудование компании ШтЫ, позволяющее производить позиционирование дорожных объектов с сантиметровой точностью как в плане, так и по высоте. Помимо пространственного положения дорожных объектов при производстве работ фиксировались их характеристики и производились фотоматериалы в соответствии с действующей нормативной документацией и структурой базы данных внедряемой системы.
Для оптимизации данных работ коллективом «Автодор» был разработан и успешно применён программно-аппаратный комплекс «Инвентаризатор» (рис. 3), позволяющий непосредственно в полевых условиях взаимноувязан-но фиксировать как пространственное положение дорожных объектов, так и их характеристики и фотографии, а впоследствии синхронизировать результаты съёмки с базой данных внедряемой системы.
Программно-аппаратный комплекс «Инвентаризатор» состоит из портативного компьютера (ноут-
Рис. 4. Полевая бригада, работающая с программно-аппаратным комплексом «Инвентаризатор»
Рис. 5.
Данные о дорожных объектах и кадастровая информация в системе
Рис. 6.
Данные об объектах работ в системе
Рис. 7.
Данные о дорожно-транспортных происшествиях в системе
Рис. 8.
Пространственные данные проектной документации
в системе
Рис. 9. Потоковые данные с постов метеонаблюдения в системе
Рис. 10. Лаборатория компании Автодор
Рис. 11. Беспилотный летательный аппарат для производства аэрофотосъемки
бук или планшетный компьютер), на котором установлено настольное приложение на базе программного продукта ESRI ArcGIS с подключенными ресурсами базовой картографии на участки производства работ, скомутированного с ровером GNSS оборудования (рис. 4), с которого в настольное приложение на портативном компьютере в online режиме поступают данные о местоположении координируемых элементов. Также при производстве полевых работ для создания фотоматериалов по дорожным объектам используются высококачественные зеркальные фотокамеры производства фирм Canon и Nikon. Привязка фотоматериалов к конкретным дорожным объектам осуществляется за счёт временной синхронизации непосредственно при проведении полевых работ.
По результатам производства работ по технической инвентаризации система была наполнена точными и актуальными пространственными и атрибутивными данными о дорожных объ-
ектах, а применяемая методика легла в основу принципов актуализации системы данными о дорожных объектах. Прочие данные, находящиеся в табличных ведомостях (объекты работ, диагностика, дорожно-транспортные происшествия и др.), были загружены в систему инструментами линейного референсинга.
На текущий момент система наполнена значительным объёмом данных, который постоянно растёт и актуализируется. Заказчиком совместно с коллективом «Автодора» произведены организационные мероприятия по утверждению порядка актуализации системы всеми категориями данных (рис. 5, 6, 7, 8, 9).
В настоящее время продолжается сопровождение и развитие системы как в отношении объёма, полноты и качества наполнения системы данными, так и в отношении развития функционала системы.
В 2013 году компанией «Автодор» была модернизирована лаборатория для сбора дорож-
Наличие средств, позволяющих поддерживать актуальность данных в ГИС, является определяющим фактором — будет ли востребована система сотрудниками или нет. Повлияет ли положительно ГИС на эффективность производственных процессов в ФКУ или нет.
ных данных и освоена технология производства высококачественной аэрофотосъёмки беспилотным летательным аппаратом (рис. 10,11). Лаборатория была оснащена комплексом для производства панорамной фотосъёмки, взаим-ноувязанным со спутниковым геодезическим оборудованием.
Осенью 2013 года планируется выпуск обновлённой версии геоинформационной системы.
Развитие системы движется в сторону преобразования в тиражируемую корпоративную геоинформационную систему (КГИС) уровня федерального казённого управления (ФКУ) Росавтодора. Подобная геоинформационная система уровня ФКУ в дальнейшем может являться узлом единой отраслевой геоинформационной системы Федерального дорожного агентства. Для обеспечения этой возможности система разрабатывается с учётом следующих принципов:
■ поддержка отраслевых и государственных, международных стандартов;
■ сервис-ориентированная архитектура;
■ поддержка работы с метаданными (поиск ГИС-ресурсов, хранение метаданных ит.д.);
■ наличие средств, позволяющих поддерживать актуальность данных в ФКУ (загрузка, обновление, контроль качества).
Каждое ФКУ, независимо от уровня автоматизации, вынуждены работать с большими объёмами пространственных данных.
В тех ФКУ, где эти процессы автоматизированы с помощью ГИС, эта работа происходит более эффективно, но при этом возникает ряд проблем, решение которых может значительно повысить эффективность работы с пространственными данными.
Так, например, разработанная система работает в ФКУ «Севзапуправтодор» в виде информационно-справочной системы, предоставляющей пользователям в ФКУ и внешним пользователям в интернете пространственные данные, связанные с сетью федеральных автомобильных дорог, находящихся в ведении данного ФКУ.
В настоящее время продолжается процесс по наполнению системы пространственными данными, которые поступают из различных источников: проектные данные от подрядчиков,
оперативные данные об метеобстановке, получаемые с метеостанций, данные об интенсивности движения, получаемые с пунктов учёта интенсивности движения (ПУИД) и т.д. Объём данных постоянно растёт. Увеличивается не только объём данных, но и разнообразие данных, их состав, пространственный охват и т.д.
Это всё больше усложняет процессы работы конечных пользователей с данными из-за отсутствия инструментов в системе, позволяющих пользователю быстро и легко ориентироваться в огромных массивах накапливающихся данных.
В новой системе появились инструменты, которые позволят ответить на такие вопросы пользователя, как (рис. 12,13):
■ Какие данные есть в системе на интересующую меня территорию (автомобильную дорогу)?
■ Какие данные есть в системе по заданной тематике?
■ Когда последний раз обновлялись данные?
■ Когда эти данные обновятся в следующий раз?
■ Кто создавал эти данные?
Используя возможности поиска данных, пользователь может самостоятельно найти требуемые ресурсы, подгрузить их к карте, сохранить свой рабочий набор и в дальнейшем загружать его без необходимости повторного поиска и формирования рабочего набора.
Наличие средств, позволяющих поддерживать актуальность данных в ГИС, является определяющим фактором — будет ли востребована система сотрудниками или нет. Повлияет ли положительно ГИС на эффективность производственных процессов в ФКУ или нет.
Для того чтобы поддерживать данные ГИС в актуальном состоянии в состав ГИС входит автоматизированное рабочее место администратора, которое позволяет:
■ каталогизировать ГИС ресурсы ФКУ — формировать каталог ресурсов, заполнять карточку ресурса (метаданные);
■ загружать новые данные в ГИС;
■ обновлять существующие данные;
■ проверять качество данных — на предмет соответствия установленным требованиям.
Для работы с АРМ администратора к специалисту не предъявляются специальных требова-
Рис. 12.
Функционал поиска в новой версии системы
Рис. 13.
Каталог ресурсов в новой версии системы
ний к знанию специфики ГИС. Предполагается работа с данными в тех форматах и тех структурах, которые приняты в ФКУ.
Одним из источников данных являются различные ведомости объектов дорожной инфраструктуры, привязанные к линейным координатам.
АРМ администратора позволяет загружать эти данные, не зависимо от их структуры в базе данных. При этом они автоматически становятся доступными в виде ГИС-ресурсов для пользователей.
Так же при формировании каталога ресурсов можно использовать любые внутренние или внешние ГИС-ресурсы в доступных форматах.
Так, например, администратор с помощью АРМ администратора может зарегистрировать в системе публичную кадастровую карту Росреестра и она будет доступна всем пользователям ГИС наравне с внутренними ГИС-ресурсами.
В завершении хочется отметить, что накопленный предметный опыт и опыт работы с геоинформационными технологиями компании Автодор, и, непосредственно прототип разработанной и внедрённой системы в ФКУ «Севзапуправтодор» готов к использованию как в рамках корпоративной геоинформационной системы Федерального дорожного агентства, так и в других отраслях производства и промышленности. 5
