CC BY
273
УДК 338.28
А.А.Лобанов
Инфраструктура пространственных данных как ресурс управления
В статье рассмотрено состояние и развитие инфраструктуры пространственных данных (ИПД). Показаны недостатки современного состояния использования пространственных данных. Дан лингвистический анализ термина. Отмечен зарубежный опыт создания ИПД. Показаны основные цели и задачи развития концепции по созданию национальной инфраструктуры пространственных данных. Показано, что основной задачей инфраструктуры пространственных данных является создание информационных ресурсов для задач управления. Показаны преимущества, обусловленные созданием и применением национальной инфраструктуры пространственных данных.
Ключевые слова: пространственные данные, инфраструктура пространственных данных, фонды пространственной информации, информационный ресурс, базы данных, управление
A.A.Lobanov
Spatial data infrastructure as a resource
management
The article considers the status and development of spatial data infrastructure (SDI). The paper shows the shortcomings of the current state of the use of spatial data. The article presents a linguistic analysis of the term. The article describes the international experience of creating SDI. It is shown that the main task of the spatial data infrastructure is to provide information resources for management tasks. Showing the benefits resulting from the development and use of national spatial data infrastructure.
Keywords: spatial data, spatial data infrastructure, funds spatial information, information resource, database management
Введение емлемыми из-за сложности структур данных
/^ГЧ/^"ля управления актуальными явля- и специфических связей пространственной
ются вопросы оперативного предо- информации. о^/ ставления пространственной ин- Основная часть формации: органам государственной власти, Одно из первых определений инфраструк-местного самоуправления, организациям и туры пространственных данных было при-гражданам. Накоплен большой объем данных, ведено в исполнительном указе президента полученных в результате производственной США У. Клинтона №12906 от 13.04.94г. о на-деятельности различных предприятий. Одна- чале работ по созданию национальной ИПД ко большой объем [1] и не структурирован- в США. В указе ИПД определяется как «Со-ность накопленной совокупности данных соз- вокупность технологий, политики, стандар-дают информационный барьер [2], а иногда тов и человеческих ресурсов, необходимых препятствуют процессам обмена информаци- для сбора, обработки, накопления, хранения, ей и управлению на основе этой информации. распределения и улучшенного использования Новые требования рынка, предъявляемые к пространственных данных». информации о местности, и развитие инфор- В директиве по созданию Европейской мационных технологий обуславливают необ- ИПД (INSPIRE), дается следующее опре-ходимость поиска новых решений. Выход из деление ИПД: «инфраструктура простран-сложившейся ситуации видится в создании ственных данных - это метаданные, наборы условий, обеспечивающих доступ потребите- пространственных данных и сервисы для их лей к пространственным данным в электрон- обработки, сетевые сервисы и технологии, ном виде и их эффективное использование. За соглашения о доступе, обмене и использова-рубежом подобного рода системы получили нии информации, механизмы координации и название «инфраструктуры пространствен- мониторинга, процессы и процедуры описанных данных» (ИПД) [3]. При этом следует ные, реализованные и доступные в рамках на-отметить, что традиционные методы проекти- стоящей Директивы».
рования хранилищ ИПД по аналогии с проек- Для решения задач создания ИПД в 2006
тированием баз данных [4] не являются при- году была принята и одобрена распоряжени-
ем Правительства Российской Федерации от 21 августа 2006 г. № 1157-р Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации [5].
Надо отметить в качестве первой проблемы ИПД проблему терминологии. Она состоит в том, что ряд специалистов в буквальном смысле начинает толковать это понятие. В науке и технике достаточно большое количество нечетких терминов, имеющих смысловое несоответствие между обозначением и содержанием [6]. Такие термины применяют, но их нельзя истолковывать буквально, что происходит с термином «инфраструктура пространственных данных». Специалисты, далекие от наук о Земле, начинают буквально толковать ИПД и даже обосновывать «инфраструктуру данных» как нечто существенное, новое и очень важное. На самом деле в постановке и решении данной проблемы никакой инфраструктуры данных нет. Речь идет о обозначении некого нового объекта совокупностью слов, переведенных с другого языка.
В Российском документе «Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации», одобренной распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 августа 2006 г. N 1157-р дается следующее определение понятию Ипд.
«Инфраструктура пространственных данных Российской Федерации - территориально распределенная система сбора, обработки, хранения и предоставления потребителям пространственных данных». И в этом определении «инфраструктура данных» как самостоятельный объект отсутствует. Поэтому надо различать обозначение (имя) объекта и его функциональное назначение и не отождествлять их между собой.
Инфраструктура пространственных данных - это не только система и проект, а еще принципы, на основе которых строятся конкретные системы, реализуются конкретные проекты, создаются и организовываются данные. В этом отношении ИПД близка к ITIL (Information Technology Infrastructure Library) - библиотеке инфраструктур информационных технологий [7].
К моменту выхода концепции создания ИПД в России (2006г) уже 124 страны мира имели свои национальные ИПД. Как показал мировой опыт, создание ИПД отвечает национальным интересам каждой страны [8]. Опыт работы с пространственной информацией показывает, что массовое использование пространственных было затруднено рядом причин [9]:
• отсутствие централизованных общедоступных фондов пространственной информации;
• отсутствие центров коллективного пользования пространственной информации;
• методы получения пространственной информации большей частью были ориентированы на проведение собственных измерений, чем на использование ранее полученных данных;
• разработчики баз пространственных данных или баз геоданных не имели общей концепции и создавали свои структуры БД по своему усмотрению;
• рассредоточение пространственной информации по различным организациям и недоступность для внешних пользователей;
• наличие ведомственных, отраслевых и местных барьеров при попытках получить пространственную информацию;
• получение и представление пространственной информации в своих форматах и структурах, что приводит к их несовместимости;
• пренебрежение национальными стандартами формирования пространственных данных.
• при сборе пространственных данных используют различные измерительные средства, что приводит к различным формам и структурам первичных данных, первичные данные впоследствии не унифицируют. Это создает несовместимость и затрудняет использование таких данных другими организациями;
• координатное описание вторичных данных или вторичной пространственной информации многими организациями осуществляется с ориентацией на собственные цели с игнорированием национальных стандартов. Это создает несовместимость и затрудняет использование таких данных другими организациями;
• использованием различных измерительных средств, разнообразие которых также связано с разнообразием областей знаний и деятельности, использующих эту информацию;
• существующие в настоящее время системы идентификации пространственных объектов по их адресному описанию, в том числе реестры, кадастры, регистры, ведение которых осуществляют федеральные органы исполнительной власти, не позволяют обеспечить интеграцию и совместное использование пространственных данных, полученных из различных источников.
• отставание законодательства Российской Федерации в области геодезии и картографии, лицензирования видов деятельности, авторского права, информационных технологий от современных требований, предъявляемых органами государственной власти, органами местного самоуправления, физическими и юридическими лицами к содержанию, каче-
ству и уровню доступности пространственных данных;
• наличие ограничений на распространение пространственных данных;
• низкий уровень актуализации материалов и данных государственного картографо-геодезического фонда Российской Федерации.
Проблемами, определяющими необходимость создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации, являются:
• увеличение числа задач, требующих использования пространственных данных, созданных и хранящихся в цифровых форматах;
• распространение геоинформационных технологий как средства эффективного использования пространственных данных;
• развитие информационно-телекоммуникационных сетей, в том числе сети Интернет;
• рост потребности в создании условий для оперативного доступа к пространственным данным;
• интенсивное развитие инфраструктуры пространственных данных в зарубежных странах.
Для устранения отмеченных недостатков и решения отмеченных проблем была принята концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных РФ распоряжение Правительства РФ от 21 августа 2006 г. №1157-р.
Существует набор целей создания ИПД. Они определены опытом работы с пространственной информацией и требованиями сегодняшних задач. В частности, инфраструктура пространственных данных должна решать не только чисто производственные задачи, но и задачи управления связанные со статистикой. Инфраструктура пространственных данных должна позволять проводить различные виды латентного анализа, например коррелятивный анализ [10]. Инфраструктура пространственных данных должна отвечать инновационным потребностям развития общества. Инфраструктура пространственных данных должна отражать и содержать семантику. То есть единицы хранения информации в ИПД должны иметь семантическую структуру [11] и семантическое содержание [12].
Более конкретно к целям создания ИПД можно отнести следующие: Создание единых принципов организации и хранения пространственных данных; Преобразование данных в информационные ресурсы [13]; Обеспечение доступа к информации со стороны государственных и коммерческих организаций и простых граждан; исключение дублирования работ по получению данных. Преобразование данных и разнообразной информации в информационные ресурсы является одной из современных парадигм информационных
технологий. При этом в первую очередь это важно для управленческих информационных ресурсов, для которых важнейшим является подготовка качественной информационной информации для управления[14].
В процессном аспекте ИПД должна обеспечить информационного взаимодействия держателей и потребителей данных и устранять семантические разрывы [15]. Как сервисные системы ИПД решают три основные задачи:
Объединение информационных ресурсов множества производителей и пользователей пространственных данных на всех уровнях интеграции: от глобального до территориального или локального;
Обеспечение поиска и доступа к необходимой информации простыми средствами, не требующими специализированного программного обеспечения и подготовки через геопортал;
Упорядочение пространственной информации в общедоступные каталоги, пригодные для автоматизированного формирования и исследования.
Научное, техническое и технологическое обеспечение создания, ведения и предоставления в пользование базовых пространственных данных и метаданных.
Организацию работ в зарубежных странах по созданию и развитию инфраструктуры пространственных данных, как правило, осуществляет межведомственный орган с широкими полномочиями в сфере координации деятельности органов власти всех уровней и организаций посредством создания нормативной правовой базы, проведения научно-технической политики, внедрения новых технологий, обучения кадров.
Государственные поддержка и финансирование, играющие важную роль на первых этапах создания и развития национальной инфраструктуры пространственных данных, по мере развития рынка этих данных и геоинформационных услуг сменяются взаимовыгодным партнерством бизнеса и органов государственной власти при сохранении этими органами регулирующих функций.
Дальнейшее развитие инфраструктуры пространственных данных планируется осуществлять на основании углубления межведомственного взаимодействия и распространения опыта на региональном и местном уровнях.
Многолетняя практика разработок концептуальных основ и реализации национальных ИПД позволила выделить в их составе следующие составляющие [8]:
• базовая пространственная информация ;
• базы метаданных;
• механизмы доступа и обмена данными ;
• система стандартизации пространственных данных.
Кроме того, проекты некоторых национальных ИПД содержат четвертый компонент
- институциональную основу [4]. Это институции, органы, механизмы координации, службы, обеспечивающие ее проектирование и реализацию. Данные должны храниться в федеральных фондах пространственных данных (ФФПД) и региональных фондах пространственных данных (РФПД). В рамках создания национальной ИПД эти функции должны выполнять различные центры ИПД, такие как региональные и отраслевые.
Если рассматривать принципы организации данных для ИПД и организацию данных в геоинформатике, то выясняется большое сходство с организацией геоданных [16]. Геоданные являются системным информационным ресурсом [17], поэтому использование принципов интеграции для ИПД позволяет создавать на их основе системный информационный ресурс управления и инструмент инновационной деятельности [18].
Инфраструктуру пространственных данных Российской Федерации образовывает совокупность следующих взаимосвязанных компонентов:
• информационные ресурсы, включающие базовые пространственные данные и метаданные;
• организационная структура;
• нормативно-правовое обеспечение;
• технологии и технические средства.
ИПД хранят базовые и вспомогательные
данные. Базовые пространственные данные
— информация, не содержащая сведений, отнесенных к государственной тайне, о:
1) координатной системе отсчета Российской Федерации;
2) пунктах государственных геодезических сетей;
3) границах между субъектами Российской Федерации, муниципальными образованиями и населенными пунктами;
4) Государственной границе Российской Федерации;
5) границах единиц кадастрового деления;
6) границах земельных участков;
7) местоположении зданий и сооружений;
8) наименованиях географических объектов и адресах;
9) границах зон с особыми условиями использования территорий;
10) границах территорий, покрытых лесом;
11) границах поверхностных водных объектов на территории Российской Федерации;
12) границах особо охраняемых природных территорий;
13) местоположении автомобильных дорог
федерального, регионального, межмуниципального и местного значения;
14) местоположении железнодорожных путей общего пользования и железнодорожных станций;
15) причалах, речных и морских портах, аэродромах и аэропортах;
16) рельефе местности.
К базовым пространственным данным также относится информация, полученная в результате обработки данных дистанционного зондирования Земли и представленная в форме ортофотокарт и ортофотопланов, а также топографические карты
Государственный реестр метаданных о пространственных данных входит в состав федерального фонда пространственных данных и состоит из следующих разделов: 1) метаданные о базовых пространственных данных, содержащихся в федеральном фонде пространственных данных; 2) метаданные о пространственных данных, содержащихся в государственных и муниципальных информационных системах
В целях предоставления информации, содержащейся в федеральном фонде пространственных данных, федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по оказанию государственных услуг в сфере геодезии и картографии, обеспечивает создание государственных топографических карт и планов. Государственные топографические карты и планы являются формой представления сведений о:
1) автомобильных дорогах федерального, регионального, межмуниципального и местного значения;
2) железнодорожных путях общего пользования и железнодорожных станциях;
3) причалах, речных и морских портах;
4) аэродромах и аэропортах;
5) зданиях и сооружениях;
6) поверхностных водных объектах на территории Российской Федерации;
7) внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации;
8) землях, на которых располагаются леса;
9) населенных пунктах;
10) субъектах Российской Федерации и муниципальных образованиях;
11) особо охраняемых природных территориях
Требования к государственным топографическим картам и планам, в том числе требования к их созданию и отображению на них сведений, утверждаются федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере геодезии и картографии, по со-
гласованию с федеральным органом исполни- структура пространственных данных являет-
тельной власти, осуществляющим функции ся новым системным ресурсом управления на
по выработке и реализации государственной государственном, отраслевом и региональном
политики, нормативно-правовому регулиро- уровнях. Создание ИПД приводит к синер-
ванию в области обороны гетическому эффекту [20] и дает следующие
Координаты помещают в наборы простран- результаты:
ственных данных, в которых все значения ко- повышение качества и эффективности
ординат должны принадлежать одной и той управления на государственном и муни-
же координатной системе отсчета. Каждый ципальном уровнях за счет широкого ис-
набор данных должен содержать описание пользования информационных ресурсов
одной системы координат, которая применена пространственных данных при принятии
ко всем координатам в наборе данных. Если управленческих решений и контроле их ис-
пространственные данные отнесены более полнения;
чем к одной системе координат, то они долж- предоставление актуальной и достоверной
ны быть разделены на две или более соответ- информации о базовых пространственных
ствующие группы, каждая со своим собствен- данных потребителям по единым правилам и
ным описанием системы. тарифам;
Выводы снижение бюджетных расходов на созда-
Инфраструктура пространственных дан- ние пространственных данных в целом, по-
ных является сложным понятием и по суще- вышение их качества за счет исключения
ству является проблемно ориентированной дублирования работ по созданию простран-
системой управления [19]. Эта система управ- ственных данных;
ления включает в себя комплексную систему стимулирование инвестиций в создание
технологий сбора и хранения пространствен- пространственных данных и связанных с
ных данных, а также сами данные. Инфра- ними информационных услуг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лобанов А.А. Большие данные: проблемы обработки // Вестник МГТУ МИРЭА «MSTU MIREA HERALD» 2014. № 3 (4). С. 50-58.
2. V. Ya. Tsvetkov, A. A. Lobanov. Big Data as Information Barrier // European Researcher, 2014, Vol.(78), № 7-1, p. 1237-1242.
3. Kuhn, W. (2005) Introduction to Spatial Data Infrastructures. Presentation held on March 14 2005
4. Цветков В.Я. Проектирование структур данных и базы данных / Учебное пособие. Московский государственный университет геодезии и картографии. М., 1997. 90 с.
5. Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных РФ распоряжение Правительства РФ от 21 августа 2006 г. №1157-р
6. Тупик Н.В. Информатика и термины // Современные наукоемкие технологии. 2008. № 11. С. 51-52
7. ITIL - IT Service Management ^айт]. URL: http://www.itil-officialsite.com/ (дата обращения: 1.09.2014).
8. Савиных В.П., Соловьёв И.В., Цветков В.Я. Развитие национальной инфраструктуры пространственных данных на основе развития картографо-геодезического фонда Российской Федерации // Геодезия и аэрофотосъемка. 2011. №5. С. 85-91.
9. Майоров А.А., Соловьёв И.В., Цветков В.Я., Дубов С. С., Шкуров Ф.Ф. Мониторинг инфраструктуры пространственных данных. М.:Изд-во МИИГАиК, 2012, 198 с.
10. V. Ya. Tsvetkov. Framework of Correlative Analysis // European Researcher, 2012, Vol.(23), № 6-1, p.839- 844
11. Елсуков П.Ю. Формирование структурной модели при управлении энергосбережением // Вестник МГТУ МИРЭА «MSTU MIREA HERALD» 2014. № 3 (4). С. 135-145.
12. Чехарин Е.Е. Информационная модель семантического окружения // Перспективы науки и образования. 2014. № 4. С. 20-24.
13. Матчин В.Т. Информационные ресурсы как инструмент научного исследования и развития // Вестник МГТУ МИРЭА «MSTU MIREA HERALD» 2014. № 2 (3). С. 235-256.
14. Маркелов В.М. Пространственная информация как фактор управления // Государственный советник. 2013. № 4. С. 34-38.
15. V. Ya. Tsvetkov. Information Interaction as a Mechanism of Semantic Gap Elimination // European Researcher, 2013, Vol.(45), № 4-1, p.782- 786.
16. Кудж С. А. Организация геоданных // Вестник МГТУ МИРЭА. 2014. № 1 (2). С.106-112.
17. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоданные как системный информационный ресурс // Вестник российской академии наук. 2014. Т. 84. № 9. С. 826-829.
18. Ожерельева Т.А. Системный анализ пространственной инновации // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 12. С. 116-120.
19. Цветков В.Я. Разработка проблемно ориентированных систем управления. М.: ГКНТ, ВНТИЦентр, 1991. 113 с.
20. Бахарева Н.А. Синергетика пространственной информации / Материалы Международного научно-образовательного Славянского форума 12-19 мая 2014 г. ИХНИИТ Св.Влас, Болгария. М.:ИИУ МГОУ С.25 -32.
REFERENCES
1. Lobanov A.A. Big data: problems processing. Vestnik MGTUMIREA - MSTUMIREA HERALD, 2014, no. 3 (4), pp. 50-58 (in Russian).
2. V. Ya. Tsvetkov, A. A. Lobanov. Big Data as Information Barrier. European Researcher, 2014, Vol.(78), no. 7-1, pp.
3. Kuhn W. (2005) Introduction to Spatial Data Infrastructures. Presentation held on March 14 2005.
4. Tsvetkov V.Ia. Proektirovanie struktur dannykh i bazy dannykh / Uchebnoe posobie. Moskovskii gosudarstvennyi universitet geodezii i kartografii [Design data structures and database: tutorial. Moscow State University of Geodesy and Cartography]. Moscow, 1997. 90 p.
5. The concept of creation and development of spatial data infrastructure of the Russian Federation decree of the RF Government dated 21 August 2006 No. 1157-R.
6. Tupik N.V. Informatics and the terms. Sovremennye naukoemkie tekhnologii - Modern high technologies, 2008, no. 11, pp. 51-52 (in Russian).
7. ITIL - IT Service Management [site]. Available at: http://www.itil-officialsite.com/ (accessed 1 September 2014).
8. Savinykh V.P., Solov'ev I.V., Tsvetkov V.Ia. Development of the national spatial data infrastructure through the development of cartographic-geodetic Fund of the Russian Federation. Geodeziia i aerofotos"emka - Geodesy and aerial photography, 2011, no. 5, pp. 85-91 (in Russian).
9. Maiorov A.A., Solov'ev I.V., Tsvetkov V.Ia., Dubov S. S., Shkurov F.F. Monitoring infrastruktury prostranstvennykh dannykh [Monitoring spatial data infrastructure]. Moscow, MIIGAiK Publ., 2012, 198 s.
10. V. Ya. Tsvetkov. Framework of Correlative Analysis. European Researcher, 2012, Vol.(23), no. 6-1, pp.839- 844
11. Elsukov P.Iu. Formation of the structural model with the energy-saving management. Vestnik MGTU MIREA - MSTU MIREA HERALD, 2014, no. 3 (4), pp. 135-145 (in Russian).
12. Chekharin E.E. Information model semantic environment. Perspektivy nauki i obrazovaniia - Perspectives of science and education, 2014, no. 4, pp. 20-24 (in Russian).
13. Matchin V.T. Information resources as an instrument of research and development. Vestnik MGTU MIREA - MSTU MIREA HERALD, 2014, no. 2 (3), pp. 235-256 (in Russian).
14. Markelov V.M. Spatial information as a factor in the control. Gosudarstvennyi sovetnik - The State Counsellor, 2013, no. 4, pp. 34-38 (in Russian).
15. V. Ya. Tsvetkov. Information Interaction as a Mechanism of Semantic Gap Elimination. European Researcher, 2013, Vol.(45), no. 4-1, pp. 782-786 (in Russian).
16. Kudzh S. A. Organization Geodata. Vestnik MGTU MIREA - MSTU MIREA HERALD, 2014, no. 1 (2), pp.106-112 (in Russian).
17. Savinykh V.P., Tsvetkov V.Ia. Geodata system as an information resource. Vestnik rossiiskoi akademii nauk - Herald of the Russian Academy of Sciences, 2014, V. 84. no. 9, pp. 826-829 (in Russian).
18. Ozherel'eva T.A. Systematic analysis of spatial innovation. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii - International journal of applied and fundamental research, 2013, no. 12, pp. 116-120 (in Russian).
19. Tsvetkov V.Ia. Razrabotka problemno orientirovannykh sistem upravleniia [Development of problem-oriented management system]. Moscow, GKNT, VNTITsentr Publ., 1991. 113 p.
20. Bakhareva N.A. Sinergetika prostranstvennoi informatsii / Materialy Mezhdunarodnogo nauchno-obrazovatel'nogo Slavianskogo foruma 12-19 maia 2014 g. IKhNIIT Sv.Vlas, Bolgariia [Synergetics spatial information / Materials of International scientific-educational Slavic forum 12-19 may 2014 St., BURGAS.Vlas, Bulgaria]. Moscow, IIU MGOU Publ., pp.25 -32.
1237-1242.
Информация об авторе:
Лобанов Александр Анатольевич
(Россия, Москва) Доцент, кандидат технических наук Заместитель декана факультета заочного обучения Московского государственного университета геодезии и картографии E-mail: [email protected]
Information about the author:
Lobanov Aleksandr Anatol'evich
(Russia, Moscow) Associated Professor, PhD in Technical Sciences Deputy Dean of the Faculty of Distance Learning Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: [email protected]
