Классификация объектов геоэкологического картографирования в свете разработки тематического блока инфраструктуры пространственных данных

Е.А. Карфидова, канд. геогр. наук,

доцент кафедры кадастра и основ земельного права ФГБОУ ВО «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК),

ведущий научный сотрудник Института геоэкологии

им. Е.М. Сергеева РАН,

тел. (495) 607-47-26; 8-916-441-40-43,

E-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script

Рассмотрена значимость тематических карт геоэкологического содержания, формируемых на трёх уровнях государственного управления; местном, региональном и федеральном, сформулированы особенности классификации объектов и трудности разработки метаданных, определены пути необходимого развития.

Ключевые слова: российская инфраструктура пространственных данных (РИПД), геоэкологические исследования, метаданные к геоэкологическим картам.

Заказ и значимость тематических карт геоэкологического содержания формируются на трёх уровнях государственного управления: местном - в проектной документации строительства объекта создаются крупномасштабные карты; региональном/субъекта федерации - в предпроектиых исследованиях и обосновании инвестиций по объектам градостроительства федерального значения - среднемасштабные карты; федеральном - по результатам фундаментальных исследований и НИР в рамках целевых программ двух основных министерств (МинЧС и Минприроды РФ) создаются мелкомасштабные карты на всю территорию РФ. Потребность в геоэкологических картах активно формируется информационной системой обеспечения градостроительной деятельности (ИСОГД) и напрямую зависит от правовых изменений в градостроительстве/ градорегулировании и появлении новых документов. Развиваются постановка задач и методы геоэкологического картографирования. Отчет о картографической деятельности ИГЭ РАН за 2010- 2012 г.г. (для проверки картографической деятельности Управлением Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Москве) содержит сведения о более чем 20 картах различного масштаба и значимости, в том числе по ипповациопным направлениям: морфологии и морфометрии рельефа, морфоструктурного районирования по данным дистанционного зондирования, вероятностного развития существующих и новых природных и антропогенно- стимулированных геологических процессов и явлений, неотектониче- ского районирования.

Но геоэкологические исследования важны не только с точки зрения градостроительства, но и для рационального природопользования, регламентации загрязняющей деятельности, землеустройства, земельного мониторинга, развития системы городского землепользования [2, 3].

В плане подготовки профессиональных кадров методы и задачи геоэкологического картографирования прочно вошли в состав учебных программ вузов естественнонаучного направления, где по профилю геоэкологии сформирована потребность в данных, по имеется большой дефицит в цифровых образовательных ресурсах, который мог бы быть удовлетворен за счет создаваемых в стране цифровых геоэкологических карт.

При всех достоинствах проводимых исследований и создаваемых геоэкологических карт необходимо объективно отметить недостатки, которые снижают эффективность информационного менеджмента геоэкологических исследований. Постановка задач геоэкологических исследований имеет единовременный характер, результаты исследований не оформляются как информационный ресурс и остаются неизвестными для использования в других целях, геоэкологические карты по большому счету, не используются, или слабо используются другими ведомствами и научно-образовательной системой. Для того, чтобы обозначить причины сложившейся ситуации и наметить пути развития, необходимо осветить задачи и состояния дел разработки инфраструктуры пространственных данных (ИПД) в РФ, и сравнить с международным опытом

В 2013 г. исполнялось 10 лет со дня принятия правительственного решения о создании и развитии российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД). Выделим три этапа этого периода, значимых с точки зрения развития права и норм:

  • 1) 2003-2006 г.г. - национальные стандарты по географическим информационным системам; Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации (РИПД),
  • 2) 2007-2010 г.г. - национальный стандарт «Данные пространственные базовые. Общие требования»,
  • 3) 2011-2013 г.г. - поправки в Градостроительном кодексе в части территориального планирования. Минэкономразвития и Минрегион выпускают программы создания ИПД для нужд кадастра недвижимости и федеральной государственной информационной системы территориального планирования. В пилотных проектах начаты разработка региональной модели инфраструктуры пространственных данных и опытная эксплуатация федеральной государственной информационной системы территориального планирования. Правительство Москвы, опережая другие органы исполнительной власти, создает общемосковский классификатор пространственных данных и для решения проблемы создает программу создания единого геоипформационного пространства (ЕГИП) г. Москвы.

Проведенный анализ разработки РИПД позволяет выделить вопросы, имеющие непосредственное отношение к геоэкологическому картографированию:

  • 1. В создании ИПД по сравнению с международным опытом затянулся первоначальный этап [7], принятые в 90-ые годы стандарты по цифровым картам относятся к топографической продукции и плохо гармонизированы со стандартами по географическим информационным системам, стандарт к базовым пространственным данным вышел с большим опозданием, что тормозит создание качественной цифровой тематической продукции.
  • 2. В градорегулировании в течение 2000-20Югг в логической цепочке от стратегического планирования - концепции и программы социально-экономического развития субъекта федерации - к градостроительной документации не было промежуточного этапа, что сказывалось на качестве градостроительной документации. Субъекты Федерации не разрабатывают схемы консолидированного развития территории с соседними субъектами; исходные данные и результаты геоэкологического картографирования ограничиваются заказчиком территориальными границами, что в принципе нарушает природногеографический принцип геоэкологических исследований.
  • 3. Участие ИГЭ РАН в общественно-профессиональной экспертизе нормативно-методических документов по разработке градостроительной документации, позволяет сказать, что документы для обсуждения выпускаются «сырыми»; организация экспертизы не проясняет вопрос учёта высказанных замечаний, дальнейшая судьба этих документов остается не известной. На настоящий момент необходимость геоэкологических исследований и, в первую очередь, требования к составу и качеству карт, должна определяться нормами территориального планирования, но до сих пор в создании ФГИС ТП побеждает технократический подход: при реализации информационно-

коммуникационной системы оценка качества градостроительной документации не производится.

  • 4. По данным сайта госзакупок за последние 5 лет в технической документации к работам, в результате которых должны создаваться тематические карты геоэкологической направленности, отсутствуют требования к соблюдению стандартов цифровой картографической продукции, созданию классификаторов, каталогов пространственных данных (ПД) и наборов к ним метаданных, сдаче карт в Федеральный картографо-геодезический фонд, не говоря о сертификации карт.
  • 5. Геоэкологические карты становятся собственностью заказчика (либо органа исполнительной власти в лице оператора информационных ресурсов, либо госкорпорации) и остаются неизвестными для общества. В причинах этого присутствует наследуемый фактор специального характера инженерно-геологических изысканий, имеющих характер пользования в режиме «для служебного пользования».
  • 6. В составе трех основных блоков ИПД наибольшее развитие получил блок БПД, по создание блока тематических пространственных данных (ТПД) сильно отстает. Созданы организационная структура РИПД и функции операторов, идет построение взаимоотношений ИСОГД - государственного кадастра недвижимости (ГКН), появились первые геопорталы. Для разработки блока ТПД остро не хватает отраслевого нормативно-методического, организационного и технического обеспечения.
  • 7. Европейский союз по программе INSPIRE [6] выпустил в 2007 основные директивы с целью оптимизации обмена пространственной информацией, касающейся окружающей среды между государственными органами, а также обеспечение открытого доступа к этой информации всем заинтересованным пользователям в Европе. Законодательные рамки определяют, каким образом инфраструктура должна быть реализована на практике, какие должна содержать метаданные, как должно быть обеспечено согласование наборов пространственных данных и услуг, и как будет работать инфраструктура сетевых сервисов. В стадии интенсивного создания находится сетевая инфраструктура, которая создает веб-сервисы для разработчиков геоииформацион- ных приложений. В конце 2009 года в более 1/3 всех стран были разработаны метаданные для 50% наборов данных и услуг, но если говорить о согласованных метаданных, то только три страны достигли уровня в
  • 50%. Понимание и согласование тематических метаданных с базовыми пространственными данными является наиболее сложной и трудоемкой задачей.

Вышесказанное позволяет сделать вывод, что стартовой точкой для включения геоэкологических карт в общую среду информационного взаимодействия является развитие классификации, создание наборов метаданных к пространственным данным геоэкологического картографирования и создание открытых геоэкологических карт в среде Интернет. В организационном плане на повестку дня выходит разработка территориального Каталога метаданных геоэкологических исследований. Решение этой задачи позволит последовательно согласовать ТПД с БПД и другими информационными ресурсами и разрабатывать картографические веб-сервисы. Отличительной особенностью каталогизации геоэкологических исследований является наличие разнообразия:

  • ? природно-географических условий,
  • ? инженерно-геологических условий,
  • ? сочетания природно-техногенных нагрузок,
  • ? опасных геологических процессов,
  • ? экстремальных метео-погодных условий,
  • ? природно-климатических изменений,
  • ? сопутствующих условий в геоэкологической ситуации,
  • ? методов оценки распределения и степени геоэкологических опасностей,
  • ? мер предотвращения возможного ущерба.

Разнообразие обуславливает трудности решения задач разработки развернутых метаданных (включающих необходимые описательные данные), затрудняющее задачи интеграции, без которых сами исследования и получение полноценного результата становится затруднительным, причем эффективность затрат напрямую зависит от разработки инфраструктуры пространственных данных.

Наиболее значимым в РФ событием в геоэкологическом картографировании явился московский проект крупномасштабного геологического картографирования территории Москвы [4]. Классификация объектов московского проекта соответствует в классификаторе INSPIRE разделу - appendix II (в части геологических данных) и разделу - appendix III (оценки вида, степени и пространственного распространения геоэкологических опасностей). Следуя рекомендациям INSPIRE, классификатор московского проекта следует ввести в состав общемосковского классификатора пространственных данных.

С развитием единого геоинформационного пространства Москвы процесс адаптации карт геоэкологической опасности в составе московского проекта [1] (карты оползневых явлений и подтопления, карты опасности древних карстовых форм и современных карстово- суффозионных процессов, карты районирования по условиям взаимосвязи водоносных горизонтов с элементами защищенности подольско- мячковского горизонта) необходимо развивать для открытой публикации в Интернет. В 2012г. проект пополнился результатами актуализации карт и это также должно находить отражение в классификации.

На примере московского проекта классификация пространственных данных геологического/ геоэкологического картографирования развивается в трех основных направлениях:

A. Дифференциации объектов картографирования по содержанию и пополнение каталога ПД необходимым описанием массивов данных, обеспечивающих согласование и качество ПД;

B. Группы объектов, связанных с развитием трехмерной модели картографирования;

C. Представления виртуальных объектов картографирования.

Рассмотрим их содержание более детально.

A. После актуализации в классификацию в карте фактического материала необходимо ввести сведения об итерации актуализации, временной привязке, числе новых скважин, оценке изученности территории. В каталоге необходимо отслеживать изменения в массивах данных: о литолого-стратиграфической школе, актуализируемых картах, дифференциации геологической среды по блокам и ключевым погребенным горизонтам (геологическим слоям); а также допустимыми значениями по наименованию скважин, высотным отметкам устья скважин и др. параметрам. Для задачи адаптации карт опасности в открытый вид в классификатор ПД предлагается ввести границы кадастровых кварталов.

B. Объекты трехмерной модели картографирования (построения поверхностей) до сих пор не описаны в классификаторе. Предлагается дополнить классификацию сведениями об объектах трехмерной модели, в первую очередь следующими: триангуляционная модель поверхности по методу Делоне, экспорт триангуляционной модели в виде полигонов в план, экспорт триангуляционной модели в виде линий в план, регулярная сетка поверхности по абсолютной отметке высоты, азимутальное направление склонов регулярной сетки поверхности, уклон крутизны склонов по регулярной сетке поверхности, уклон крутизны склонов по заданному направлению по регулярной сетке поверхности, отмывка рельефа по заданному направлению, простирание профиля в плане, построение профиля в вертикальной плоскости.

Необходимо также включить в описание модели поверхности дополнительные массивы расчетных данных, в первую очередь матрицами: связности скважин, построенную на ребрах TIN, расстояний между скважинами, азимутальных направлений ребер TIN, высот в скважинах по первичным исходным данным, высот поверхностей геологических слоев в скважинах по интерполяционным данным регулярной сетки GRID, ковариации высот геологических слоев скважин по первичным исходным данным, ковариации высот геологических слоев по интерполяционным данным регулярной сетки GRID, построения разверстки плавающего горизонта по выбранным скважинам [5] (массив данных формируется при выборе в TIN узловой скважины и соседних по его ребрам, в графике разверстки по оси X откладывается азимутальное направление ребра TIN, по оси Y - высотные отметки поверхности кровли геологических слоев).

С. Представление виртуальных объектов картографирования. Изначально карты предназначались исключительно для восприятия человеком, а теперь в разработках геоинформациопных систем на равных встречаются понятия human-readable - человеко-читаемый и machine-readable - машиночитаемый документ. В рекомендациях XXXIII конференции Международной ассоциации картографов (Москва, 2007) [8] говорится, что в классификацию необходимо ввести понятия реальных и виртуальных объектов картографирования. Тип виртуальных объектов наиболее соответствует природе построений моделей поверхности, располагающихся в оперативной памяти (при изменении параметров они легко пересчитываются), то есть имеют динамический, виртуальный характер. Дифференциация виртуальных объектов основывается па его свойствах, определяемых в ответах на четыре основных вопроса: а) карта видимая? Ь) существует на твердой основе? с) воспроизводится с помощью программы? d) сложная структура?

Предлагается ввести три вида виртуальных объектов картографирования:

  • ? виртуальный вид VI - видимый, не на твердой основе, существует с помощью программы и несложной структуры;
  • ? виртуальный вид V2 - невидимый, на твердой основе, существует без помощи программы, сложной структуры,
  • ? виртуальный вид V3 - невидимый, не на твердой основе, существует с помощью программы, сложной структуры.

Примеры виртуальных объектов картографирования: Виртуальный объект VI - поверхность, видимая на экране монитора в результате построения TIN модулем Spatial Analyst (ESRI), содержащаяся в рабочем пространстве (workspace); виртуальный объект V2 - файл растровой равномерной сетки поверхности, используемый для обмена между различными геоииформационными системами (the ASCII raster file format) - объект невидимый, на твердой основе, сложной структуры; виртуальный объект V3 - азимутальные направления ребер TIN - матрица находится в рабочем пространстве ГИС, её нельзя увидеть, она зависит от TIN (сложная структура).

Использование трех типов виртуальных объектов картографирования позволит обеспечить понимание модели картографирования, формулировать и уточнять запросы городских пользователей, обеспечить взаимодействие между пользователями ЕГИП города и эффективное использование вычислительных ресурсов геоинформациопной среды.

Проведенный анализ состояния дел в РИПД и предлагаемые решения в развитии классификации объектов геоэкологического картографирования позволят обеспечить правильное и полное понимание модели геоэкологического картографирования, качество геоэкологических карт в виде цифровой тематической продукции и повысить востребованность государством и обществом геоэкологических исследований и геоэкологических карт - в русле решения «кардинальной проблемы науки в РФ» (согласно определению академика Ж.И.Алферова).

Литература

  • 1. Карфидова Е.А. Адаптация крупномасштабных геологических карт в составе информационного обеспечения градостроительной деятельности //Геоэкология. - 2011. - № 5. - С. 414-422.
  • 2. Осипов В.И. Геоэкология - междисциплинарная паука об экологических проблемах геосфер//Геоэкология. - 1993. -№ Г-С. 18.
  • 3. Осипов В.И. Геоэкология: понятие, задачи, приоритеты // Геоэкология. - 1997. - № 1. - С. 3-11.
  • 4. Осипов В.И. Крупномасштабное геологическое картирование территории г. Москвы //Геоэкология. - 2011. - № 3. - С. 197-199 с.
  • 5. Скворцов А.В. Алгоритмы анализа триангуляционной модели поверхности / Томский гос. университет. http://violin.tsu. ru/webdesign/tsu/Library.nsf/designobjects/vestnik275/$file/ Skvortsov5.pdf.
  • 6. Draft Implementing Rules for Metadata/ Infrastructure for Spatial Information in Europe/ Reference. - draftlNSPIREMetada- taIRv2_20070202.doc.
  • 7. Masser Ian. GIS Worlds: Creating Spatial Data Infrastructures / Перевод ДАТА+: Миры ГИС: Создание инфраструктур пространственных данных.
  • 8. Moellering Н. Expanding the ICA Conceptual Definition of a Map. - Proc. XXXIIIth International Conference of the International Cartographic Association (ICA), Russia, Moscow, August 4-10, 2007.

УДК 332.14; 33 2.27.7(075.8); 502.64

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >