Журнал "Компьютерра" N749 - Журнал Компьютерра

А то, что все, — уже очевидно. Вот неполный перечень только государственных ведомств России, постоянно заказывающих геопространственные данные при посредничестве Росавиакосмоса[По сведениям российской ГИС-Ассоциации (www.gisa.ru), лишь 0,15% данных, полученных с отечественного спутника "Ресурс-ДК", удалось продать коммерческим заказчикам.]: Министерство природных ресурсов, Минтранс, МЧС, Минсельхоз, Минобороны, Роснедвижимость, Росгидромет, Роскартография и ФСБ. К списку потребителей геоинформации добавим и разнообразные ГИС, поставляющие данные для программ-картплоттеров, коими пользуются любители путешествий; ГИС, задействованные в бизнесе солидных фирм, торгующих землей и недвижимостью, в работе проектно-строительных организаций, кадастровых центров и землеустроительных компаний… Бум метео-ГИС…

Стремительный рост популярности ГИС рекламоносителей, с каждым годом наращивающих объемы привлеченных средств рекламодателей… Огорчает, правда, что и сегодня большинство первичных данных, потребляемых в ГИС-индустрии, поступает с зарубежных космических аппаратов. Как грустно заметил однажды Юрий Борисович Баранов, профессор Московского государственного геолого-разведочного университета: "Большинство ГИС-проектов содержат зарубежные данные дистанционного зондирования (ДДЗ)… Если б не было съемок в рамках проектов NOAA, Modis, Landsat, Aster мы бы сегодня вообще не обсуждали проблему использования ДДЗ".

И, между прочим, индустрия ГИС, да еще связь — пока что единственные очевидные источники денег "из космоса". Военный космос умеет их только потреблять, космическая наука по определению — занятие некоммерческое (кто бы что ни утверждал по этому поводу), а импорт метана, ацетилена и прочих углеводородов с Титана мы начнем, скорее всего, не в этой пятилетке…

Это аббревиатура. Географическая Информационная Система. В самом полном варианте это комплекс: компьютер с программами и специальная аппаратура[В том числе та, что находится на борту спутников и самолетов аэрофотосъемки. И, в определенном смысле, сами эти летательные аппараты и вся наземная инфраструктура.], при помощи которых мы можем получать то, что принято называть "исходными геопространственными данными", осуществлять их обработку зачастую довольно сложными программными средствами, хранить и наглядно отображать в виде карт или псевдообъемных изображений на экране монитора. В любом случае "внутри себя" ГИС оперирует с данными об объектах на земной поверхности, представленными в цифровом виде в том или ином формате. Само понятие "земная поверхность" здесь — цифровая модель рельефа или, например, если это нужно, модель растительного покрова, метеостатистика или любая другая информация, координатно привязанная к определенному участку местности.

ГИС бывают разные как по масштабу охвата территории, так и по функциональному назначению. В последнее время очень популярны муниципальные ГИС, используемые для организации управления городским хозяйством, транспортными потоками, планирования реконструкций и застройки новых районов. ГИС сегодня есть у экологов, служб охраны природной среды и, разумеется, у всех силовиков. Государственные ведомства пользуются своими системами.

Нельзя не упомянуть земельно-кадастровые ГИС — рынок земли, сельской и промышленной недвижимости очень сильно "подпитывает" разработчиков такого рода систем.

Земля в окошке монитора…

Автор: Юрий Романов

Растолковать понятия и термины, привычные профессионалу, но известные не всякому читателю, а также рассказать о профессиональной "кухне" я попросил Елену Павловну Мозель — картографа со стажем, специалиста в области применения геоинформационных систем в экологии и охране природы.

Когда мы говорим о ГИС, речь идет, по существу, о компьютеризированных картах?

— Это слишком узкий взгляд. Развитая ГИС обычно включает в себя комплекс средств ввода и обработки исходных данных — спутниковых снимков, радиолокационных карт или другой информации дистанционного зондирования Земли. Снимки проходят несколько этапов цифровой обработки изображения, фильтрации, выделения тех или иных спектральных или пространственных зон или, наоборот, совмещения нескольких изображений. Например, для получения данных о рельефе выполняется большой объем тригонометрических вычислений при совместном анализе стереопар снимков с коррекцией по данным измерения высот радиотехническими средствами и лазерными высотомерами.

Компьютеризированные карты, как вы их назвали, — это уже готовый продукт ГИС. И, кстати, не единственный. Существуют так называемые пространственно-временные ГИС, которые позволяют осуществлять анализ процессов, тенденций и формировать прогнозы и оценки. Метеорологические ГИС как раз относятся к этой категории.

ГИС, используемые в экологии и спроектированные для мониторинга технологических выбросов и распространения опасных загрязнений, — тоже.

И все-таки, что же такое цифровая карта местности?

— Давайте называть вещи своими именами. "Цифровая карта" — лишь средство хранения и вывода результатов работы ГИС. Гораздо более емкое понятие — "цифровая модель рельефа и характеристик местности". Здесь ключевое слово — "модель". Это уже не статическая картинка на планшете, а комплекс алгоритмов, позволяющих получать функциональные отклики модели — например, исследовать освещенность фасадов зданий в разное время суток для всех времен года; или получать карты распределения ветров вдоль поверхности земли в зависимости от метеофакторов. В общем, модель — это не просто карта.

Исходная геоинформация для модели — трехмерные таблицы высот (или глубин, если речь идет об акватории), которые задаются в узлах пространственной сетки. Иногда эта информация задается совокупностью горизонталей, представленных в аналитической или матричной форме. В ГИС чаще всего рельеф поверхности аппроксимируется поверхностью, составленной из регулярных прямоугольных или нерегулярных треугольных ячеек, узлам которых поставлены в соответствие отметки высот.

Но ведь эти высоты кто-то должен мерить?

— Конечно. Их меряют разными способами.Начиная с нивелирования в "ручной" геодезии. А вообще-то, проводят специальную альтиметрическую аэросъемку, используют данные спутниковой радиолокации и даже лазерные спутниковые дальномеры.Рельеф дна акваторий строят на основе данных гидролокации… Для ГИС — это все исходная информация, сырье для дальнейшей математической обработки.

Расскажите, пожалуйста, о дальнейшей обработке…

— По существу, это уже создание модели. Вначале исходные снимки проходят цикл цифровой обработки, в результате которой корректируются искажения, вызванные угловым положением объектива относительно объекта съемки, вносятся коррекции масштаба с учетом истинной высоты. Для стереопар проводится большой объем вычислений, позволяющих построить сетку высот и воссоздать рельеф.

После предварительной обработки снимков и привязки к геодезической сетке высот начинается построение собственно цифровой модели местности. На этой стадии строятся трехмерные визуализации;вычисляются профили местности, позволяющие получать поперечные сечения, строить линии водоразделов; находятся местные, локальные вершины и впадины;выделяются какие-то особые образования рельефа. Полученная в результате этих процедур модель позволяет в дальнейшем вычислять вторичные геопространственные параметры — интерполяцию высот, освещенностей и ряд других.

И что со всем этим происходит дальше?

— Сформированные модели хранятся и при необходимости могут корректироваться в соответствии с данными позднейших измерений. Многие ГИС способны обмениваться моделями, для чего существуют процедуры автоматического преобразования форматов данных и их экспорта/импорта.

В обычной работе ГИС осуществляют функции перестройки картографических проекций, переходы между большим количеством используемых в геодезии и картографии систем координат. ГИС умеют вычислять расстояния между объектами на карте, определять площади на местности, вычислять точные координаты указываемых оператором объектов. Они способны выполнять логические и вычислительные операции над слоями и объектами карты, а также пространственный анализ взаимного расположения и связей объектов.

По окончании работы система генерирует картографическое плоское изображение в формате, пригодном для использования конечным потребителем, — в электронном виде для картплоттеров или в формате, принятом для полиграфического воспроизведения. При этом формируются таблицы и тексты, содержащие информацию, которая относится к содержимому карты либо сгенерирована по текущему запросу пользователя-оператора.