Применение 1 мо-технологий для мониторинга использования земель Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Хотя вероятность одновременного отказа трех версий незначительна, это событие следует учитывать, так как с ростом количества итераций вероятность увеличивается, кроме того, она зависит от интенсивностей отказа.

0.0005

0 2'105 4-10-5 ¡МО5 8-105 МО6

к

Рис. 3. Изменение вероятности пребывания в состоянии одновременного отказа трех версий

Таким образом, предложенная модель для оценки надежности мультиверсионной программной архитектуры позволяет рассчитать вероятность безотказной работы программного обеспечения систем обработки информации и управления при длительной работе.

Библиографический список

1. Соммервилл, И. Инженерия программного обеспечения / И. Сомервилл ; пер. с англ. А. А. Минько,

А. А. Момотюк. 6-е изд. М. : Вильямс, 2002.

2. Благодатских, В. А. Стандартизация разработки программных средств / В. А. Благодатских, В. А. Волнин, К. Ф. Поскакалов ; под ред. О. С. Разумова. М. : Финансы и статистика, 2006.

3. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вент-цель. 5-е изд. М. : Высш. шк., 1998.

I. V. Kovalev, A. V. Novoy, A. V. Stenzel

MULTI-VERSION SOFTWARE ARCHITECTURE RELIABILITY ESTIMATION OF COTROL AND INFORMATION PROCESSING SYSTEMS

The fault-tolerant software architecture on the base of the multi-version programming is considered. Markov chains model for the real-time software reliability estimation is obtained.

ХЦК 631.12 (571.51)

Т. Ю. Самошина

ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ

Рассматривается создание информационного обеспечения территориального зонирования, контроля и определения разрешенных видов использования земель на основе современных информационных технологий и комплексного подхода к анализу характеристик природной среды с использованием методов картографического моделирования и геоинформационного анализа.

Для проведения эффективного контроля за окружающей природной средой с целью уменьшения последствий опасных явлений требуется разработка методического и информационного обеспечения для систем экологического мониторинга и, следовательно, усовершенствование имеющихся или обоснование новых методов контроля природной среды, являющихся основой этих систем.

При подготовке правил землепользования и застройки следует придавать немаловажное значение выполнению требований положений ст. 56 Градостроительного кодекса Российской Федерации, в соответствии с которой материалы, положенные в основу правил землепользования и застройки одновременно входят в состав информационных систем обеспечения градостроительной деятельности, ведение которых возлагается на органы местного самоуправления поселений, городских округов и муниципальных районов. В целях обеспечения

этих требований территориальное зонирование должно проводиться с использованием современных компьютерных технологий на основе специальных методов и моделей и унифицированных программно-аппаратных средств.

Эти технологии дают возможность осуществлять специфические операции: сведение карт из разных источников, космических снимков высокого разрешения, преобразование географических координат, составление тематических карт, анализ топологии карты, выборка в реляционной базе данных с отображением результата на карте. Самая очевидная функция материалов космических съемок - возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии природной среды и хозяйства изучаемой территории.

При этом результаты градостроительного зонирования представляются на электронных картах с разрешаю-

щей способностью и нагрузкой, соответствующими выбранной картографической подоснове.

Наиболее ответственным этапом работы на первой стадии подготовки проекта правил землепользования и застройки является выбор программного обеспечения, с помощью которого должны формироваться материалы территориального зонирования, входящие в последующем в состав информационной системы градостроительной деятельности. В этом случае выбранные программно-аппаратные средства должны обеспечить интеграцию с базами данных других материалов, составляющих основу информационной системы градостроительной деятельности, и соответствовать требованиям совместимости с программными средствами, установленными для выполнения этих задач Правительством Российской Федерации.

Современные географические информационные системы (ГИС) позволяют упорядочить информацию о территории города и объектах градостроительной среды, поступающей от различных служб - геодезических, земельных, инженерных, экологических, градостроительных и др. Это достигается путем привязки разносторонней информации к единой пространственной модели города в виде цифровых карт [1].

ГИС - компьютерная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку и визуализацию всех видов географически привязанной информации. Источниками информации для ГИС являются географические карты и планы, фотограмметрические материалы, нормативные и правовые документы.

Целью создания системы является повышение эффективности управления земельными ресурсами на основе автоматизации процесса информационного обеспечения принятия решений (стратегического планирования и управления регионом, финансовой и инвестиционной политики, рационального использования земель и землеустройства, контроля за использованием и охраной земель, мониторинга земель) и контроля их выполнения [2].

Решение любой градостроительной задачи - от размещения на территории города здания, разработки генерального плана города до проекта районной планировки

- требует достоверной комплексной информации из области геодезии и картографии фотограмметрии, охраны окружающей среды, землепользования, данных о населении и развитии планируемой территории, об инженерной и транспортной инфраструктуре, о принадлежности и состоянии фонда зданий и сооружений, а также о принятых планировочных, технических, законодательных решениях по дальнейшему развитию территории. Поэтому в современных условиях значительно возросла роль картографических материалов, позволяющих в наглядной бумажной форме или на дисплее компьютера отобразить природные, климатические и социально-экономические условия строительства.

Цифровая карта (цифровая модель карты) создается путем цифрования аналоговой информации (карт, планов), фотограмметрической обработки материалов дистанционного зондирования ДЗЗ, цифровой регистрации полевых съемок. Цифровая карта создается с полным соблюдением нормативов и правил картографирования, точности картографирования карт, генерализации, системы услов-

ных обозначений. Цифровая карта служит основой для изготовления обычных бумажных, компьютерных и электронных карт. Она входит в состав картографических баз данных, составляет один из важнейших элементов информационного обеспечения ГИС и одновременно может быть результатом функционирования ГИС [3].

В отличие от цифровой карты, электронная карта является картографическим изображением, визуализированным с использованием программных и технических средств в заданной проекции, размерности, системы условных знаков на дисплее компьютера на основе данных цифровых карт или баз данных ГИС. При необходимости электронная карта может быть трансформирована и дополнена новыми данными, например, текущей оперативной информацией.

В современных условиях появилась необходимость в систематизированной информации о состоянии земель, включающей основные сведения об объекте земельных отношений, субъектах права на землю, операциях с земельными участками и их стоимостных характеристиках. Обработка, хранение и систематизация больших объемов указанной выше информации требуют создания автоматизированной земельной кадастровой системы [4].

Земельно-кадастровая информация может быть получена различными способами. Применение того или иного способа зависит от условий проведения учета, его задач и специфики учетных данных. Сведения получают путем съемок, обследований, обмеров, инвентаризации и мониторинга земель.

Количественные данные, характеризующие площади земельных участков (угодий, земельных массивов, землепользовании и т. д.) получают с планово-картографического материала, характеризующего пространственную часть земельно-кадастровой информации.

Качественные показатели о природных свойствах земли определяют по материалам обследований и изысканий, задача которых - выявление фактического состояния земельных угодий и определение возможности более интенсивного их использования в дальнейшем. Результаты обследований отражаются на планово-картографическом материале и в специальных ведомостях.

Следует подчеркнуть, что одним из основных источников данных для геоинформационных систем мониторинга природной среды являются материалы дистанционного зондирования. Результаты дистанционных измерений, осуществляемых с помощью бортовой информационно-измерительной аппаратуры аэрокосмической системы, представляют собой регистрацию в аналоговой или цифровой форме характеристик электромагнитного излучения, отраженного от участков земной (водной) поверхности или собственного излучения этих участков.

Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности, государственного земельного и других кадастров, основой которых являются геоинфор-мационные технологии, позволяют архитектору провести анализ, оценку и прогноз градостроительной ситуации, собрать комплексную достоверную информацию о современном состоянии территорий, регулировать земельные отношения с учетом градостроительной ценно-

сти земли и принимать грамотные решения по управлению той или иной территорией.

Для дальнейшего развития и совершенствования градостроительного кадастра как целостной системы учета, оценки состояния и рационального использования природных ресурсов и объектов народного хозяйства приняты следующие нормативно-правовые документы:

- Градостроительный кодекс 2005 г.;

- Федеральный закон о формировании, инвентаризации и государственном кадастровом учете объектов недвижимости (ноябрь 2004 г.) и др.

При внедрении информационно-технологических решений особое внимание будет уделяться формированию инфраструктуры пространственных данных, позволяющих на единой картографической основе сформировать взаимосвязанную многослойную совокупность графических и семантических данных, определяющих характер земельноимущественных отношений на любой территории в пределах любой административно-территориальной единицы.

Накапливаемые в АИС ГКОН сведения будут предоставляться для использования в составе муниципальных, региональных и иных ведомственных информационных систем.

Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности - систематизированный свод документированных сведений о развитии территорий, об их застройке, о земельных участках, об объектах капитального строительства и иных, необходимых для осуществления градостроительной деятельности сведений [5].

Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности включают в себя материалы в текстовой форме и в виде карт (схем).

Целью ведения информационных систем обеспечения градостроительной деятельности является обеспечение органов государственной власти, органов местного самоуправления, физических и юридических лиц достоверными сведениями, необходимыми для осуществления градостроительной, инвестиционной и иной хозяйственной деятельности, проведения землеустройства.

Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности включают:

1) сведения:

- о документах территориального планирования Российской Федерации в части, касающейся территорий муниципальных образований;

- документах территориального планирования субъектов Российской Федерации в части, касающейся территорий муниципальных образований;

- документах территориального планирования муниципальных образований, материалах по их обоснованию;

- правилах землепользования и застройки, внесении в них изменений;

- документации по планировке территорий;

- изученности природных и техногенных условий на основании результатов инженерных изысканий;

- изъятии и о резервировании земельных участков для государственных или муниципальных нужд;

- геодезических и картографических материалах;

2) дела о застроенных и подлежащих застройке земельных участках и иные документы и материалы.

Для эффективного управления муниципальными образованиями и динамично развивающимися регионами необходимы достоверные и актуальные данные об объектах и процессах на их территории, а также передовые технологии накопления, обработки и представления информации. Современные географические информационные системы с их развитыми аналитическими возможностями позволяют наглядно отобразить и осмыслить информацию о конкретных объектах, процессах и явлениях в их совокупности. ГИС позволяют выявить взаимосвязи и пространственные отношения, поддерживают коллективное использование данных и их интеграцию в единый информационный массив.

К цифровым картам, или цифровой картографической основе с тематическими слоями, являющимися гео-пространственным базисом ГИС, могут подключаться базы данных недвижимости, земельных участков организаций, денежной оценки земель, инженерных сооружений, памятников градостроения и архитектуры, сведений по геологии, истории развития и т. д. В базе данных также можно организовать хранение как графической, так и всей технической, справочной и иной документации.

В современных ГИС появилась возможность трехмерного представления территории. Трехмерные модели объектов, внедряемые в трехмерный ландшафт, спроектированный на основе цифровых картографических данных и материалов дистанционного зондирования, позволяют повысить качество визуального анализа территории и обеспечивают принятие взвешенных решений с большей эффективностью.

Геоинформационные системы и основанные на них технологические решения требуются не только крупным регионам, городам или предприятиям и ведомствам с разбросанными на обширной территории объектами, но и небольшим населенным пунктам, которые пока, как правило, слабо вовлечены в процессы геоинформатизации. Развивающийся рынок ГИС в России крайне нуждается в специфическом продукте, который, с одной стороны, удовлетворял бы потребностям небольших муниципалитетов в стартовом ГИС-решении и, с другой стороны, соответствовал бы их ограниченным финансовым возможностям. Концепция подобного продукта разработана специалистами Корпорации МарШЪ (США). Предлагаемые технологические решения проверены при создании ГИС п. Краснокаменск, п. Большая Ирба, п. Березовка Курагинского района, г. Игарка и ряда других небольших муниципальных образований.

Для создания и функционирования ГИС необходимы компьютерная техника, соответствующее программное обеспечение, исходные данные, включая атрибутивные,

и, конечно специалисты, умеющие не только пользоваться компьютером и программным обеспечением, а осмысленно с их помощью оперировать информацией, в том числе имеющей и пространственную составляющую.

В качестве пространственной основы ГИС обычно служат топографические карты и планы, представленные в цифровой форме. Основой для цифровой карты крупного города чаще всего выбираются планы масштаба 1:2 000, как правило, создаваемые по данным аэрофотосъемки. Небольшие города, поселки, сельские населенные

пункты, разбросанные по обширной территории РФ, не могут быть централизованно обеспечены аэросъемкой. В планах Роскартографии и смежных ведомств такая задача в ближайшем обозримом будущем и не ставится. В лучшем случае российская глубинка может рассчитывать только на карты и планы масштаба 1:10 000 (самый крупный масштаб карт, имеющихся на всю территорию России - 1:25 000). Обеспечение пространственной информацией территорий крупных и мелких садовых товариществ, коттеджных поселков, повсеместно появляющихся в индустриально развитых регионах, практически невозможно. Администрации районов и регионов часто не имеют комплексного представления о том, что за последнее время появилось на подведомственной территории.

Топографо-картографическая основа - карты и планы местности, в том числе и цифровые, устаревают с каждым построенным новым домом, киоском, АЗС, дорогой или вновь разбитым сквером. Но именно эти изменения важны и значимы на уровне муниципалитета и конкретного жителя, владельца или специалиста по обслуживанию территории. Следует признать, что традиционная схема создания и обновления карт с нормированными сроками, этапами, последовательностью операций и характеристиками материалов в этом случае не работает. Необходимо, не дожидаясь повсеместной «кар-тографизации» как основы для создания и продвижения ГИС, более широко использовать материалы космической съемки в сочетании с любыми доступными данными. Это наиболее эффективный путь проведения геоинформатизации [6].

ГИС МарШЪ - это взаимосвязанные технологии сбора, обработки, хранения и использования пространственных данных, основанные на использовании новейших программных и аппаратных средств.

МарШЪ - это развитая система настольной картографии, позволяющая решать сложные задачи географического анализа, такие как связь с удаленными базами данных, включение географических объектов в другие приложения, создание тематических карт, выявление тенденций и закономерностей в данных и многое другое. Настольная картография позволяет не просто обрабатывать данные, а наглядно представлять их, что позволяет уловить общий смысл.

Электронная карта п. Краснокаменск Курагинского р-на создавалась в ГИС Мар1пАэ (рис. 1). Методика преобразования бумажной карты в цифровую модель поверхности происходила по следующей схеме:

1) сканирование;

2) оцифровка отдельных слоев;

3) создание таблиц с атрибутивными данными к каждому слою;

4) сбор всех слоев в одну карту.

Компьютерная Карта состоит из слоев (рис. 1). Каждый слой содержит разные виды информации: области, точки, линии, тексты - а все вместе они составляют Карту. Создав Карту из слоев можно настраивать каждый слой в отдельности, добавлять новые слои, перетасовывать или удалять существующие.

Работа по созданию векторных слоев заключалась в следующем:

- перевод карт в цифровую форму посредством «мыши» и клавиатуры по растровой подложке;

- получение отдельных векторных слоев - точечных, линейных и полигональных;

- создание по каждому отдельному слою атрибутивной таблицы данных.

На территории поселка были оцифрованы такие слои: изолинии высот, здания, территориальные зоны, коммуникации, зоны обременений.

Каждому объекту, нанесенному на карту, соответствует строка в таблице. В таблицу заносится вся имеющаяся информация об объекте. Например, для слоя «Здания» заносилась следующая информация:

- номер квартала;

- наименование объекта;

- год ввода в эксплуатацию;

- площадь;

- адрес.

Слой «Территориальные зоны», кроме расположения территориальных зон в пределах поселковой черты, включает и их кодировку, выполненную согласно Классификатору Территориальных Зон (КТЗ) и регламенты. По коду зоны было выполнено тематическое картографирование, в результате чего каждой территориальной зоне был задан определенный цвет. Номер, наименование зоны и цвет показаны в легенде карты.

В пределах поселковой черты выделены территориальные зоны по видам ограничений на использование территорий для осуществления градостроительной деятельности (слой «Зоны обременений»), который содержит информацию о источнике, радиусе и площади зоны, а также разрешенные и запрещенные виды использования.

Географические данные интенсивно меняются. Считается, что городские планы масштаба 1:500 устаревают в течение года с момента проведения полевых измерений. Поэтому эффективно использовать пространственную основу можно, только создав систему обновления и поддержания данных в актуальном состоянии.

Бумажные карты и планы используются в качестве источников информации только на первом этапе создания географической базы данных, когда необходимо получить минимальный набор данных для начала работ (ГИС базового уровня), пусть даже не очень высокого качества и несколько устаревших.

Однако большинство задач, таких как инженерное проектирование, учет и регистрация земли и недвижимости требуют координатной геометрии высокой точности и оперативного отображения текущей ситуации.

Наряду с традиционными методами геодезической съемки используются GPS приемники и электронные тахеометры.

Для камеральной обработки полевых измерений используется разработанное приложение в MapInfo CadOffice. Результатом его работы являются цифровые данные, которые непосредственно встраиваются в гео-информационную базу данных.

Муниципальная ГИС представляет собой сложный информационный ресурс, объединяющий в своем составе не только собственно электронные карты, но и данные из разнообразных городских информационных

систем. Поэтому создание муниципальной ГИС затрагивает большое количество информационных ресурсов, повышая их ценность за счет реализации возможности анализа информации с учетом пространственного расположения. Пространственная привязка позволяет сопоставить данные, собранные в различных системах. Кроме того, при решении задачи привязки БД к топооснове, происходит уточнение информации, содержащейся в БД, например, за счет коррекции почтовых адресов.

При формировании новых земельных участков имея информационное обеспечение легко принимать решение по разрешенному виду использования, а также ограничений в использовании данного участка (рис. 2).

Создание информационного обеспечения позволит решить следующие задачи:

- учет и регистрация градостроительных регламентов и градостроительной ценности территории;

- доведение информации о градостроительных регламентах до лиц, ответственных за их соблюдение;

- отслеживание соблюдения градостроительных регламентов и обоснование наложения санкций за ущербы, нанесенные их нарушением;

- информационное обеспечение учета градостроительной ценности территории при территориальной дифференциации налогообложения недвижимости и субвенций;

- информационная поддержка правоотношений, связанных с деятельностью по изменению состояния и использования территории;

- информационное обеспечение взаимного учета интересов территорий и отраслей при согласовании решений по развитию территорий и установлении отраслевых регламентов их использования;

- информационное обеспечение защиты прав граждан на установленный уровень качества среды их проживания и деятельности.

Эти задачи направлены на выполнение основных функций города в сфере осуществления градостроительной политики: перспективного развития и автоматизации, защиты и хранения информации, сбора и обработки информации, мониторинга, регистрации обращений, оформления и выдачи кадастровых документов.

Использования ГИС МарШО эффективно как повседневный инструментарий работников муниципальных образований и широкого круга пользователей, полноценное применение всех возможностей цифровых географических информационных систем, поступательное развитие рынка ГИС в России.

Библиографический список

1. Берлянт, А. М. Образ пространства: карта и информации / А. М. Берлянт. М. : Мысль, 1986.

■'"’Maplnfo Professional

Файл Правка Программы Объекты Запрос Таблица Настройки

| записи 150- 168 № 353 cf Пуск| [fP] Диссертация - Microsoft... | ЙР| Марина_диссер - Micros,■■ | Игарка_сборник -

0Ф К 12:11

Рис. 1. Фрагмент электронной карты п. Краснокаменск Курагинского района, созданная в ГИС МарШЪ

2. Информационное обеспечение земельного кадастра / А. А. Варламов, С. А. Гальченко, В. В. Тезиков и др. М. : ГУЗ, 1999.

3. Крючков, Ю. А. О новых понятиях городского землепользования / Ю. А. Крючков [и др.] // Геодезия и картография. 1994. № 10.

3. Комов, Н. В. Управление земельными ресурсами России: российская модель землепользования и землевладения / Н. В. Комов. М. : РУССЛИТ, 1995.

4. Бугаевский, Ю. Л. Концепция создания автоматизированной системы землеустройства / Ю. Л. Бугаевский,

B. В. Бугаевская // Геодезия и картография. 1996. № 9.

C. 51-56.

5. Ерунова, М. Г. Географические информационные системы для небольших муниципальных образований / М. Г. Ерунова, Т. Ю. Самошина // Инновации в науке и образовании : материалы Всерос. науч.-практ. конф. Красноярск, 2007.

Рис. 2. Проектируемый участок, нанесенный на созданную в среде MapInfo цифровую карту

T. Y. Samoshina

GIS-TECHNOLOGIES APPLYING TO BUILDING ACTIVITIES AND LAND USING

Creating of information provision of territory zoning, control and definition of approved kinds of land use on the basis of modern information technologies and complex approach to analysis of natural environment characteristics with the using of cartographic modeling methods and geographic information analysis is considered.