CC BY
14
УДК 528.926:004
К.В. Марусин, А.Ш. Хабидов, Е.А. Фёдорова
Институт водных и экологических проблем Сибирское отделение Российской академии наук (ИВЭП СО РАН), Барнаул
ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «БЕРЕГА КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА»
K.V. Marusin, A.Sh. Khabidov, E.A. Fedorova
Institute for Water and Environmental Problems Siberian Branch
RAS (IWEP SB RAS), Barnaul
THE GEOINFORMATION SYSTEM "COAST OF THE KAMSK RESERVOIR"
Main objective of working out the Geoinformation system "Coast of the Kamsk reservoir" it is maintenance of information support for decision-making in the field of management of a coastal zone and water area Kamsk reservoir.
Геоинформационноая система «Берега Камского водохранилища» (ГИС-БКВ) создавалась для Камского бассейнового водного управления (КамБВУ) в рамках Государственного контракта «Разработка методов прогнозирования процессов переработки береговой полосы Камского водохранилища и конкретных мероприятий по предотвращению негативного воздействия вод на прибрежную территорию».
Основная цель разработки ГИС - обеспечение информационной поддержки принятия решений в области управления береговой зоной и акваторией Камского водохранилищ.
ГИС-БКВ решает следующие основные задачи: 1) структурированное электронное хранение необходимой информации о пространственном положении объектов (пространственные данные), их характеристиках (атрибутивные данные); 2) картографическое отображение информации в требуемом тематическом аспекте и пространственном масштабе; 3) автоматизация операций по анализу пространственной информации при решении ряда управленческих и инженерных проблем.
Структурная схема ГИС-БКВ в конфигурации на момент завершения работ по проекту приведена на рис. 1.
Поскольку различные пользователи имеют специфические наборы задач и информационных потребностей, которые могут частично пересекаться, вся ГИС была разбита на функциональные блоки. Функциональный блок - это набор инструментов различного уровня (от системы кнопок и меню внутри некоторой программной оболочки до отдельных программ и программных комплексов), обеспечивающих решение задач для соответствующей группы пользователей. В ГИС предусмотрены следующие функциональные блоки:
Информационно-справочный блок. Назначение этого блока -обеспечивать руководителей и специалистов необходимой информацией о текущем состоянии береговой зоны и ее динамике (тенденциях развития), так
чтобы ряд управленческих решений, в основном, текущего характера можно было принять сразу на основе визуального изучения данных или после несложного анализа (без использования инструментов математического моделирования). Кроме того, здесь же можно просмотреть результаты отработки различных «сценариев» природных ситуаций, полученных в рамках решения задач математического моделирования или инженерного прогноза.
Проектировщики
Администраторы
ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНЫИ БЛОК - Проект АгсУ1еи' «Атлас»
< >
ИНЖЕНЕРНЫЙ блок Проект ArcView «Планшет»
БАЗА ДАННЫХ ГИС-БКВ
Векторные слои Shape
Растровые слои Grid
Текстовые файлы (доп. информация)
Файлы изображений (доп. информация)
тт
МОДЕЛИРУЮЩИЙ БЛОК Программные продукты для моделирования
береговых и внутриводоемных процессов
БЛОК
УПРАВЛЕНИЯ БАНКОМ ДАННЫХ И СИСТЕМНОГО АДМИНИСТРИРОВАНИЯ (АтсУ^ \ АгеСЬ)
Условные обозначения:
Системный администратор
В 1=1
компоненты базы данных
функциональны е блоки
| ^ Поток данных Группы пользователей
^ I Поток результатов
Обращения к функциональным блокам
Рис. 1. Структурная схема ГИС-БКВ
Инженерный блок. Назначение данного блока - автоматизация некоторых операций по анализу пространственных данных при решении инженерных задач прогнозирования природных процессов в береговой зоне и проектирования сооружений и мероприятий, подготовка данных для задач математического моделирования, картографическое отображение и анализ полученных в ходе моделирования результатов.
Информационно-справочный и инженерные блоки строятся на платформе базовой ГИС общего назначения ArcView в виде отдельных
проектов с модернизированным интерфейсом, отвечающим назначению блока.
Моделирующий блок. Это совокупность отдельных программных продуктов (приложений), реализующих математические модели гидродинамических, лито- и морфодинамических процессов, протекающих в береговой зоне. Эти приложения функционируют вне среды ГИС, но согласованы с ней, а также между собой по форматам и протоколам входных и выходных данных, так чтобы пользователи ГИС могли, например, просмотреть (отобразить на карте) результаты моделирования.
Блок системного администрирования. Назначение данного блока -ведение баз данных, администрирование системы, развитие ее информационной и функциональной компонент. Блок образован набором коммерческих программных продуктов, основным из которых является полнофункциональная универсальная ГИС общего назначения ArcGIS.
Информационно-справочный проект ArcView «Атлас» представляет из себя просмотрщик электронной карты. Пользователь может управлять ее содержанием, включая \ выключая изображения слое (тем), а также добавляя дополнительные слои из предопределенного набора, например растры топографических карт. Функции редактирования пространственных и атрибутивных данных в этом проекте отключены. Пользователь может дополнять текущее содержание проекта за счет графических примитивов (текста, фигур, символов), которые будут сохраняться внутри проекта, но не в базе данных ГИС-БКВ (рис. 2).
Рис. 2. ГИС-БКВ. Интерфейс информационно-справочного проекта ArcView
В проект ArcView инженерного блока «Планшет» кроме возможностей предыдущего проекта, добавлены функции для 1) картографической визуализации результатов математического моделирования внутриводоемных гидродинамических процессов, 2) автоматизированного расчета параметров волн по волнообразующим факторам для заданного участка береговой линии, 3) построения профиля дна по заданному створу, 4) ввода и хранения в базе данных (файле лкр) точечных объектов - отметок, обозначающих «интересные и важные» для пользователя места, и определения значений их координат в принятых системах (рис. 3).
Пространственная информация, хранящаяся в базе данных, различается по уровням детализации, которые определяют масштаб картографического изображения и форму представления данных.
Назначение обзорного уровня - дать пользователю общее представление о местности на «подступах» к основному объекту (береговой зоне и акватории водоема). Ширина пространственного охвата этого уровня -50 км. Данный уровень представлен координатно-привязанными растрами топографических карт М 1:100 000 на район Камского водохранилища.
Рис. 3. ГИС-БКВ. Интерфейс инженерного проекта ArcView
Основной уровень содержит информацию непосредственно об объекте, т. е. береговой зоне и акватории водоема на уровне детальности масштаба
1:25000. Тип пространственных данных - векторный и растры пространственных полей.
В табл. 1 представлена структура базы данных ГИС-БКВ на момент ее сдачи в эксплуатацию, а на рис. 4 приведена визуализация фрагмента ЦМР Камского водохранилища.
Таблица 1. Структура БД ГИС-БКВ
Имя темы Логический тип Описание
адм. деление Shape-полигон территории административных районов
мосты\плотины Shape-полигон мосты и плотины
берегозащита Shape-линия участки берега, занятые берегозащитными сооружениями с указанием типа конструкции
горизонтали Shape-линия горизонтали рельефа через 5 м
берега Shape-линия участки берега водохранилища по их генетическому типу и интенсивности переработки
изобаты Shape-линия изобаты глубин камского водохранилища через 1 м при НПУ
Камское вдхр. Shape-полигон акватория камского водохранилища при НПУ
нас. пункты Shape-полигон территории населенных пунктов
острова Shape-полигон острова
реки Shape-линия реки
водоемы Shape-полигон водоемы - озера и болота
раб. область Shape-полигон рабочая область, ограничивающая рассматриваемую территорию
глубины Grid глубины при НПУ
рельеф Grid абсолютные отметки высот
карты М 1 : 100 000 Shape-полигон сетка листов карт М 1:100 000 на рассматриваемую территорию и координатно-привязанные файлы изображений этих листов
Кроме того, в базе данных содержится информация в виде текстовых файлов и файлов изображений, которая пространственно связана с объектами цифровых слоев и дополняет сведения, приведенные в их атрибутах.
Рис. 4. Общий вид Камского водохранилища (А), фрагмент цифровой модели дна и берегов Камского водохранилища (Б)
© К.В. Марусин, А.Ш. Хабидов, Е.А. Фёдорова, 2009
