О возможности использования ГИС-технологий в решении заддч оценки недвижимости Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

4 (37) - 2005

оирЯш Не^би^им^сти

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ОЦЕНКИ НЕДВИЖИМОСТИ

М.Г. ТИНДОВА, старший преподаватель кафедры прикладной математики Саратовского государственного социально-экономического университета

В условиях современного развития экономических отношений в России особую актуальность приобретают экономический анализ и оценка предприятия как имущественного комплекса. В связи с этим все большее внимание уделяется различным методикам анализа стоимости объектов недвижимости. Одной из наиболее перспективных считается методика ГИС-технологий.

Географическая информационная система (ГИС) — это автоматизированная система для работы с графическими и тематическими базами данных, выполняющая функции моделирования и расчета, создания тематических карт и служащая для принятия разнообразных управленческих решений и осуществления контроля.

Географическая информационная система позволяет быстро производить поиск данных, совмещать аэрокосмическую информацию и карту, производить трансформацию снимков, геометрическую коррекцию, объединять, синтезировать большие объемы информации, по желанию пользователя изменять проекцию и масштаб, преобразовывать координаты, определять и показывать на экране компьютера пространственные взаимосвязи, применяя для этой цели разнообразные модели. Эти возможности ГИС позволяют использовать их при решении задач по обработке данных риелторских компаний.

Составными частями ГИС являются: система ввода, базы данных (графические или пространственные и описательные или атрибутивные), сис-

тема просмотра (визуализации), система обработки и управления и система вывода (рис. ]).

Несмотря на то, что основой развития геоинформатики стали методы цифровой картографии, функции ГИС значительно шире. В них входит не только описание и измерение (например, площадей, периметров), но и моделирование, объяснение и прогноз (рис.2).

Особенно важными функциями ГИС для оценки недвижимости являются моделирование и прогноз. Первая позволяет найти зависимость цены от некоторых качественных или количественных признаков, а вторая — оценивать изменение стоимости с течением времени.

Рис. /. Элементы ГИС

60

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: жгорш 71кр*хЖ1СМ

^лммациоНЯие техНалаиси оирНки Яе^и^бшосши

4 (37) - 2005

Рис. 2. Функции ГИС

Географическая информационная система классифицируется:

1) по проблемной ориентации: -инженерные;

— имущественные;

-тематического картографирования;

— управления природными ресурсами; -библиографические; —административные;

— обработке космических изображений;

2) по структуре и архитектуре:

-характер проблемно-процессорной модели; —структура модели базы данных. Подразделяются ГИС также:

1) по тематике (социально-экономические, кадастровые, инвентаризационные, лесные, водные и т.п. );

2) по территориальному охвату (общенациональные, региональные, глобальные и т. п.);

3) по целям;

4) по организации:

— закрытые (достоинством этих систем является относительная простота использования в виде меню, отсутствие необходимости программирования задач);

— специализированные (имеют ограниченный набор функций для решения определенного круга задач);

—открытые.

Определим геоинформационную систему оценки недвижимости (ГИСОН) как имущественную, целевую, специализированную систему.

Она содержит два основных типа данных: местоположение и свойства географических объектов. Местоположение характеризует пространственные особенности объектов на территории, а свойства описывают их качественные характеристики. В частности, это может быть экологическое состояние района, близость промышленных предприятий, магазинов, школ, спортивных сооружений и др.

В ГИС модель местности, или карта, дает изображение объектов в виде определенных символов: полигонов (например, лес, озеро), линий (реки, дороги), точек или символов (дома). Точка в ГИС определяется одной координатной парой: Хи У в прямоугольных или географических координатах. У точки нет пространственного протяжения, в то время как символ может иметь разные размеры. У линии есть длина, но несущественно значение ее ширины на карте. Полигоны состоят из точек, соединенных прямыми линиями.

Точки, линии, символы и отдельные полигоны в ГИС представляют собой простые объекты, а их сочетания —сложные. При исправлении простого объекта на карте в ГИС автоматически происходит его изменение и в сложном.

Кодирование данных карты на ЭВМ осуществляется следующим образом: полигоны представляются в виде колец, которые включают линейные сегменты, закрепленные на концах парами координат. Примыкающие друг к другу площади (их соприкасающиеся цепи) кодируются дважды.

Звено —последовательность отрезков, линий. Цепь — направленная последовательность непересекающихся отрезков с узлами на каждом конце. При оцифровании обязательно выполняют ввод координат цепи в определенном направлении — по или против хода часовой стрелки. Цепи присваивается правый или левый идентификатор. Узел -нульмерный объект, который является топологическим соединением. Топология - область математики, обеспечивающая полное совместное представление географических данных, фиксацию объектов как узлов, цепочек и колец и их взаимосвязей или определение узлов, которые соединяют цепи, и цепей, которые связывают кольца.

Для представления данных в ГИС используют две основные технологии: векторную и растровую. Соответственно говорят о векторной и растровой ГИС. Векторная ГИС-технология использует серию точек, имеющих координаты, которые при соединении прямыми линиями дают графический образ объекта. Растровая технология представляет собой данные о пространственном расположении объектов в виде совокупности ячеек. Каждая ячейка содержит информацию о свойствах объекта в данной точке. В базе данных она отмечается определен ной цифрой. Чем мен ь-ше растровая сетка, тем точнее передается объект. Минимальный размер ячейки (пиксела) определяется ограничениями памяти ЭВМ. Цифрам придаются определенные цвета, и на экране компьютера изображение передается в виде псевдоцветов.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: Ж£СРЪЯ- тс тср^жгем

^мшпщиаЯНые ¿кехНологии аи^Мси

4 (37) - 2005

Соответствующая технология выбирается в зависимости отрешаемых задач. Так, например, при создании цифровых карт используется векторный тип ГИС. Для анализа спутниковых снимков применяется растровый тип ГИС, а для обновления топографических карт — их совмещение.

Модель местности (карта) может быть представлена в виде отдельных составляющих и иметь структуру «многослойного пирога». ГИС становится действенным инструментом анализа и синтеза, поскольку в ней имеется возможность наложения слоев друг на друга, их разнообразных сочетаний, изучения взаимосвязей.

При растровом способе ввода информации получают один общий слой. В связи с этим при создании тематических карт возникает проблема разделения на слои. Этот процесс называется векторизацией. В настоящее время эта операция может выполняться как «вручную», так и автоматически с помощью специальных компьютерных программ — векторизаторов.

Первым шагом к проекту ГИС является создание базы данных. В базе данных содержатся пространственные и описательные географические сведения. Каждый объект на цифровой карте, представленной в векторной ГИС, может быть описан большим числом атрибутивных данных, содержащих, в частности, имя, тип, длину, количество, форму представления и т.п.

Связь между пространственными и описательными базами данных обеспечивается в ГИС топологическими связями. Топология — это фиксация географических объектов как узлов, цепочек и колец (полигонов) и их взаимосвязей, то есть определение координат узлов, связывающих цепи, и тех цепей, которые связывают кольца.

Кодирование информации в виде ячеек (растров) позволяет избежать ряд сложных проблем в оцифровке полигонов. При наложении их друг на друга из-за погрешностей появляются новые полигоны, которые необходимо потом тщательно отредактировать. В технологии ГИС предусмотрена возможность связывать пространственное положение одного объекта с описательными данными. Однозначная связь местоположения объекта с его атрибутивными данными называется геореляционной структурой. Эта структура позволяет нанести на карту лишь те объекты, которые обладают заданными признаками.

Хотя хранящаяся в ГИС информация и представляет собой основную ценность, она приносит пользулишь при решении прикладных задач. Каждая ГИС помимо модулей, занимающихся вводом

и выводом информации, обязательно комплектуется средствами, предназначенными для решения специфических задач пользователя. Это прежде всего арифметические и геометрические функции, сетевой анализ, анализ наложений, выделение объектов в новый слой и операции работы с полями баз данных (в частности, калькуляция - генерирование нового значения по полям старых значений баз данных согласно введенным формулам; перегруппировка — генерирование нового значения по группам подобных значений). Все многообразие аналитических операций можно разделить:

1) на перевод данных из формата в формат, из векторной в растровую форму или наоборот;

2) на трансформацию проекций и пересчет в другие системы координат;

3) на методы вычислительной геометрии;

4) на работу со слоями (наложение слоев);

5) на аналитические, графоаналитические и методы моделирования.

Переформатирование необходимо при использовании в геоинформационной системе данных, полученных в другом формате.

Другими важными геометрическими операциями в ГИС являются расчет так называемых буферных зон и зонирование. К первым операциям относятся распознавание перекрывающихся полигонов, создание геометрического объединения площадей, определение линий и точек пересечения, поиск ближайшего пространственного объекта (так называемый сетевой анализ). Вторые состоят в построении новых объектов — зон, то есть участков территорий однородных в смысле выбранного критерия или группы критериев. Типичные задачи здесь: выделение зон градостроительной ценности территорий, зон экологического риска, зонирование территории по транспортной доступности, построение зон обслуживания больниц и т.д.

Важной математической операцией в геоинформационных системах является классификация объектов. Классификация — это система распределения объектов, явлений, процессов и понятий по классам в соответствии с определенными признаками. При составлении классификации необходимо правильно задать и выбрать интервалы для определения классов. Основные требования сводятся к следующему:

1) систематизация сведений об объектах или самих объектов в классы, обладающие существенными свойствами или признаками;

2) единое основание систематизации сведений об объектах или объектов на каждом уровне классификации;

62

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: жеоръЯ- ъ

^мшчли/илЯиш (ОехЯалагии оирНки

4 (37) - 2005

Массив входных данных

3) соразмерность организации элементов, их взаимоисключаемость;

4) независимость оснований систематизации на разных уровнях;

5) устойчивость классификации с точки зрения появления новых объектов и задач использования;

6) совмещаемость с другими общепринятыми классификациями.

Классификация применяется в связи с необходимостью устранения второстепенных деталей.

Классификаторы используют во всех геоинформационных системах. Классификатор объектов картографирования — это набор сведений об объектах картографиравания какой-либо предметной области, выраженных в кодовых обозначениях.

Среди других применяемых в ГИС математических операций — методы интерполяции (получение недостающих значений между известными) и экстраполяции (продолжения, прогноза).

Одна из важных функций ГИС — моделирование. Для геоинформатики выделяют следующие разновидности моделей:

— модели, не подлежащие картографированию,

для которых не важна пространственная привязка данных;

— модели, которые обязательно используют пространственное положение объектов, явлений.

К первому классу моделей часто относят различные статистические расчеты, анализ временных рядов, пространственных данных.

В последнее время широко применяют метод имитационного моделирования, при котором воспроизводится поведение сложных систем. На первом шаге имитируются известные состояния системы. Далее осуществляется прогноз. Моделироваться могут как изображения действительного рельефа, современного или с учетом динамических изменений, так и воображаемые поверхности, построенные по одному или нескольким критериям, например поверхность цен на землю, плотность населения и т.п.

Ниже представлены подходы к решению задач оценки недвижимости методами нейронных сетей и ГИСОН. При этом возникают две задачи. Первая задача, назовем ее прямой, связана с решением задачи оценки квартир по ряду кол ичественных и качественных признаков (например, площади, принадлежности определенному району и т. п.). Вторая задача, назовем ее обратной, решает вопрос визуализации результатов оценивания и их совмещения с другими слоями «многослойного информационного пирога».

Нейронная сеть

Географическая карта

Массив

выходных

данных

Классификатор ГИС

Экологическая карта

Карта

промышленных предприятий

Формирование прогноза

Рис. 3. Схема прямой задачи

Алгоритм прямой задачи отображен на рис. 3.

Входными данными здесь могут быть: число комнат оцениваемой квартиры (х,,......, х4); административный район ее местоположения (ху......, х10); общая

площадь (х,,) и др. Получаемый выходной вектор состоит из цены квартиры в разрезе 1-, 2-, 3-,4-комнат-

ные квартиры и коттеджи (у(,......, у5); экологии (_у6);

отдаленности от промышленных предприятий (у7); отдаленность от крупных трасс (у8) и др.

Так как для оценки используется нейронная сеть, то в этой модели признаки классификации и прогноза могут изменяться. Поскольку нейронная сеть представляет собой обучающуюся модель, то это позволяет ей «доучиваться» при поступлении новых данных. Нейронная сеть позволяет исполь-

Рис. 4. Блок нейронной сети

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: жгоръя -и ържжгем

^лммгщиаНН-ые (пгхЯалаши aqefucu Hef^^cuvttecmu

4 (37) - 2005

Обучающие и тестирующие множества формируются на основе данных риелторских компаний.

Алгоритм решения обратной задачи представлен на рис. 5.

Таким образом, в данной статье показана возможность использования нейронных сетей и ГИС-технологий для анализа оценки стоимости недвижимости. Очевидно, что ГИСОН не только позволяет быстро и качественно находить цену недвижимости по различным качественным и количественным признакам, но и оценивать влияние каждого отдельного признака на конечный результат оценки. Также происходит визуализация результатов, что позволяет наглядно проследить за изменением цены каждого конкретного объекта недвижимости стечением времени.

Литература

Х.Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. - М.: 1997.

2.Антонов А. Программные средства ГИС под М8ТОпс1оига//ГИС-обозрение, 1996.

Ъ.ЗамулинА.В. Системы программирования баз данных и знаний. - Новосибирск: Наука, 1990.

4. Тиндова М.Г. Методы оценки недвижимости // Поволжский гуманитарный журнал (электронный Интернет-журнал). — 2004. - Апрель.

Реклама в журналах Издательского дома «Финансы и Кредит»

Мы гарантируем Вам:

J Оперативное размещение s Гнбкую систему скидок s Индивидуальный подход s Особые условия для рекламных агентств. Ваши выгоды очевидны, потому что у нас: s Самые низкие цены

s Широкая профессиональная аудитория по всей территории России и СНГ S Оперативная публикация рекламы осуществляется в необходимые Вам сроки S Высокая эффективность рекламы проверена временем.

Реклама в наших журналах — прямой путь к конечному потребителю.

Тел./факс: 8(095) 237-86-57

8(095) 237-86-59 http: www.financepress.ru

8(095) 959-69-79 E-mail: [email protected]

Рис. 5. Схема обратной задачи

зовать малую обучающую выборку, не обеспечивающую получения статистически достоверных результатов классических математических методов. Все это играет важную роль в задачах оценки недвижимости, поскольку рынок недвижимости оченьдинамичен и репрезентативные выборки возможны лишь небольшого размера.

Блок нейронной сети, используемый при оценке недвижимости, можно представить схемой на рис. 4.

64

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: твоФИЯ'к'КР^-ктск*