Геоинформационные системы и технологии автоматизированного проектирования в землеустройстве

Также в настоящий момент остро стоит проблема создания и ведения земельного и других видов кадастров, которые являются основой экономической оценки государственных ресурсов и учёта их использования. Известно, что в выполнении таких работ лучшим средством является применение ГИС-технологий, причём не на одном каком-либо этапе, а на протяжении всей технологической цепочки от сбора первичных материалов и до создания конечной системы.

Главной и основополагающей задачей является получение качественного картографического материала. На поверхности Земли не может быть территории, которая никому не принадлежит. Использование традиционных технологий (бумажных) не даёт возможности представить в целом покрытие всей территории, поэтому невозможно утверждать, что все земли полностью и всецело учтены. Традиционно геодезическая съёмка и планы землепользования создавались локально на определённую территорию, например, сельского совета, и никогда ранее не подвергались компьютерной обработке, поэтому при внесении этой информации в компьютер возникают проблемы точности, несоответствия и увязки между территориальными единицами. Очень часто при внесении в компьютер координат поворотных точек внешних границ промеры между ними, записанные в технических отчётах, не совпадают с теми, что вычисляет компьютер, т.е. здесь мы имеем дело с влиянием так называемого «человеческого фактора».

Неточное определение  промеров линий влечёт за собой ошибки в вычислении площадей. Даже при правильной и точно проведённой съёмке ошибки возникали в процессе создания графических материалов (нанесение на лавсан). Так как все контура внутри хозяйства взаимосвязаны друг с другом, то неправильное нанесение хотя бы одной линии влечёт за собой искажения смежных областей карты. При создании цифровой карты по таким материалам возникают большие искажения со сдвигами порядка 10-20 м относительно истинного расположения контуров на местности. Учитывая, в большинстве случаев, плохое качество самих материалов, при переводе имеющихся картографических материалов в цифровой вид ошибка в плане составляет до 30 м, происходит сдвиг контуров и их вращение на произвольный угол. Почвенные карты, которые есть сегодня, имеют качество и точность ещё хуже.

Поэтому использовать имеющиеся  картографические землеустроительные материалы можно с большой натяжкой и только в виде землеустроительных схем. Для получения реальной картины приходится делать практически полную геодезическую съёмку, что занимает много времени и средств.

Во многих случаях  отсутствуют пункты государственной геодезической сети, что приводит к необходимости создания собственной опорной съёмочной сети, и не локально на одну административную единицу, а на довольно большую территорию, что экономически более выгодно с применением ГИС-технологий, в том числе GPS систем.

Наилучшим выходом из сложившейся ситуации явилось бы применение ортофотопланов на жёсткой  основе в качестве опорной подложки при создании цифровой карты с  их привязкой к реальным координатам. В этом случае возникает возможность «натяжки» имеющихся землеустроительных материалов на жёсткий пространственный каркас, которым служит аэрофотоплан. На территориях со сложным рельефом местности, который необходимо учитывать при проведении землеустроительных работ, желательно применение крупномасштабных топографических карт и стереофотоснимков для построения рельефа местности.

При применении закоординированных аэрофотопланов и данных GPS съёмок в  единой координатной системе возникает  возможность получения наиболее точных данных, т.е. на фотопланах подгружаются данные съёмок. При таком подходе значительно уменьшаются объёмы полевых работ, материальные затраты и существенно повышается точность. К сожалению, преградой этому служит секретность материалов, что в значительной степени приводит к невозможности их использования большинством организаций.

Для получения наилучших  результатов желательно использовать GPS в сочетании с электронными тахеометрами и портативными компьютерами.

Данные, полученные в  результате съёмки, геодезист имеет  возможность обрабатывать непосредственно в поле и устранять возникающие ошибки и невязки, т.е. проводить камеральные работы в тесном контакте с объектом съёмки. Этот способ наиболее экономически оправдан, особенно при проведении широкомасштабной съёмки и на большом удалении от офиса. Также важно, что полученные данные можно экспортировать непосредственно в систему обработки, оперативно использовать для построения и корректировки цифровой модели местности, и если это необходимо, цифровой модели рельефа.

На практике, учитывая организационные и материальные проблемы, все вышеуказанные аспекты не всегда удаётся воплотить в жизнь.

 

2.Формирование цифровой модели землепользования на основе применения инструментальной ГИС «MapInfo»

2.1. Отличительные  особенности ГИС MapInfo

Отличительная особенность MapInfo- ее универсальность, т.е. система позволяет:

• просматривать и обрабатывать графические изображения;
• осуществлять поиск по запросу и редактирование карт;
• производить построения картографических символов,

диаграмм, работать с базами данных;

• производить подготовку к печати и печать карт.

Система имеет  три возможных типа окна для просмотра  данных: текстовое, картографическое и графическое соответственно. На экране монитора одновременно могут присутствовать окна различного типа. Например, пользователь может иметь картографическое окно, показывающее изображение улиц города, и просматривать табличные данные, относящиеся к ним, в текстовом окне. Окно, имеющееся на экране, является активным. Если окон больше одного, они объявляются связанными, так называемыми «горячими окнами». Это означает, что графический объект, соответствующая табличная запись которого выбрана в текстовом окне, будет подсвечен в картографическом и наоборот. Текстовое окно имеет вид таблицы, подобной электронной, со строками и столбцами. Каждая строка представляет из себя запись и каждая колонка определяет поле записи. Система позволяет добавлять, редактировать и уничтожать записи. Пользователь может отбирать нужные столбцы для просмотра в окне и менять их размер. Картографическое окно при показе использует послойное изображение, как это принято во многих других ГИС. Характеристики каждого слоя могут быть показаны выборочно, отредактированы, показаны в порядке, устраивающем пользователя. Внешне картографическое окно оформляется так же, как и текстовое, оно снабжено возможностями горизонтального и вертикального прокручиваний для показа соседних областей.

Графическое окно используется для работы с объектами  типа точка, линия, сектор и т.п.

MapInfo имеет развитые  средства генерации отчетов, построения графиков и диаграмм, составления статистических карт.

Система позволяет  создавать иллюстративные тематические карты, имеет библиотеку условных знаков, шрифтов и заполнений, допускает  использование шкал для отображения  качественных и количественных зависимостей, описанных в полях базы данных (величина ступени шкалы задается пользователем), а также позволяет формировать легенду карты, снабжать ее подписями, редактировать изображение.

MapInfo  – векторная  система, использующая для ввода наиболее распространенные типы интерфейсов, что позволяет использовать множество современных устройств ввода (дигитайзеров или сканеров). В системе предусмотрена корректировка графических данных в интерактивном режиме,  условные знаки выбираются из соответствующей библиотеки. Имеется библиотека шрифтов и заполнений.

MapInfo является  классической настольной ГИС  информационно - справочного типа.

Перечисленные возможности географической информационной системы MapInfo могут создать иллюзию, что стоит только нажать кнопку – и карта готова. Однако собственно составлению карты, вне зависимости от выбранной технологии составления, предшествует серьезная работа.

 

2.2. Подготовка исходной информации и ее цифрование

Перед построением растрового изображения производится подготовка плановой основы на листе бумаги формата А4 в масштабе 1:20000. После этого проводится построение растрового изображения.

Растровое изображение – это компьютерное представление рисунка, фотографии или иного графического материала в виде набора точек растра. На растровые изображения можно сверху накладывать карты, созданные в среде MapInfo.

Растровый файл состоит  их цветных или черно-белых точек, называемых пикселями (от англ. pixsel - элемент изображения), в отличие от векторных изображений, основанных на фиксации координат точек X и Y объектов в соответствующей системе координат.

В MapInfo растровые изображения  используются только для просмотра; вносить изменения в само изображение  нельзя. К нему нельзя «привязать»  никаких данных, в отличие от векторных карт. Обычно они используются как подложки для векторных карт, так как степень детализации растрового изображения гораздо выше, чем у карт векторных.

Поскольку MapInfo не общается непосредственно со сканерами, а читает уже подготовленные другими программами файлы изображений, формируется растровое изображение при помощи планшетного сканера и имеющегося программного обеспечения.

Для этого картографический источник помещается на стекло сканера и запускается процесс сканирования. Полученное растровое изображение необходимо сохранить со своим уникальным именем в формате JPG в папку.

 

 

2.3. Формирование графической базы данных слоев информации

Работа с  растровым изображением. Полученное растровое изображение необходимо зарегистрировать, так как ГИС не могут определить масштаб, местоположение и ориентацию растра в системе координат ЦММ без задания специальных опорных точек, по которым производится трансформация растра.

При трансформации (преобразовании) растра определяется положение изображения в системе координат, его масштаб, ориентация и устраняются искажения изображения.

Точка, у которой известны координаты в системе координат ЦММ, и  её местоположение на растре определяется однозначно, называется опорной.

При работе в MapInfo необходимо учитывать, что данная ГИС использует математическую систему координат, в которой ось абсцисс (Х) направлена вправо (на восток), ординат (Y) – вверх (на север), в то время как в геодезии ось ординат (Y) направлено вправо (на восток), ось абсцисс(X) – вверх (на север).

Для регистрации растрового изображения после запуска программы MapInfo необходимо открыть файл растрового изображения и в запросе, появившемся на экране, ответить «Регистрировать» (рис. 1).

Рис. 1 Запрос регистрации

Далее регистрация растра проводится в диалоге «Регистрация изображения» (рис. 2).

 

Рис. 2 Регистрация растрового изображения

В этом диалоге определяются координаты точек привязки, а также тип  проекции растрового изображения. Для  добавления определения опорной  точки необходимо нажать кнопку «Новая» (в таблице появится определение новой точки). С помощью кнопок +,- и полос прокрутки нужно максимально точно навестись на опорную точку на растре и кликнуть по ней левой клавишей мыши (в верхней таблице должна быть выделена точка, определение которой нужно изменить). Если нажать кнопку «С», то появится большое перекрестие, что позволит улучшить точность регистрации. Откроется окно редактирования опорных точек. Для определения опорной точки необходимо ввести координаты X,Y на карте – т.е. реальные координаты опорной точки и нажать ОК.

Контрольные точки при  регистрации растрового изображения  нужно расставлять точно, так как если точки размещены аккуратно, MapInfo будет показывать растровое изображение без искажений и поворотов. При наложении векторных данных MapInfo трансформирует векторную информацию, чтобы добиться правильного взаимного расположения растра и векторных слоев.

После регистрации растрового изображения в верхней части  окна «Регистрация изображения» будут указаны координаты контрольных точек.

Создание слоев  карты и оцифровка. В ГИС MapInfo ЦММ формируется из нескольких наложенных друг на друга слоев. Слои в упрощенном виде можно представить себе в виде набора листов прозрачного пластика, на каждом из которых по отдельности изображены как элементы географической основы (гидрография, населенные пункты, административные границы, дорожная сеть и т.д.), так и элементы специального (тематического) содержания (в виде заливок, штриховок).

Для управления слоями и  элементами на них используется диалог «Управление слоями» панели инструментов «Операции» (рис. 3).

 

Рис. 3 Управление слоями

 

В «Управление слоями» можно добавить к окну карты открытую таблицу, удалить из окна карты слои, определить порядок расположения слоев, подписать объекты на карте и др.

Слои карты показываются в том  порядке, в котором они перечислены  в диалоговом окне «Управление слоями». Слои в окне карты должны располагаться в определенном порядке, обеспечивающем видимость максимального количества объектов. При этом надо руководствоваться тем, что точечные объекты и подписи должны располагаться на самом верху, линейные объекты пониже, площадные еще ниже, а в самом низу растровая подложка. Для изменения порядка отображения слоев используется группа кнопок «Переместить»: «Вверх» и «Вниз».