Геопортал как форма существования информационных ресурсов. Отраслевые геопорталы

ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (СПбГУ)

Институт Наук о Земле

 

 

 

Реферат

 

Дисциплина: Современные проблемы геодезии, картографии и геоинформатики.

Тема: Геопортал как форма существования информационных ресурсов.

Отраслевые геопорталы.

 

 

 

 

Выполнил: Баученков Сергей Андреевич

Преподаватель: Лазебник Ольга Анатольевна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                Санкт-Петербург

2015

Общие сведения об отраслевых геопорталах

 

Отраслевой геопортал - веб-портал, отображающий и предоставляющий доступ к тематической и специальной географической информации посредством веб-сервисов.

 

  Разделяют 5 основных групп геопорталов [1]:

• Общие справочные геопорталы с каталогами метаданных ГИР инфраструктуры

соответствующего уровня.

• Кадастровые геопорталы, обеспечивающие доступ к публичным данным

определенных видовых кадастров с элементами е-правительства.

• Специализированные отраслевые геопорталы по видам профильных наборов ГД и

специализированных сервисов их on-line использования (экологические, туристические и

т.д.).

• Геопорталы доступа к цифровым космическим снимкам и другим материалам

ДЗЗ.

• Комплексные международные геопорталы мониторинга отдельных проектов.

 

Спектр тематических направленностей отраслевых геопорталов. Отраслевые геопорталы могут либо просто отражать тематическую информацию на определённую территорию, либо содержать данные (слои), анализ которых позволяет решать определённый круг задач: планирование мероприятий, выявление закономерностей развития и функционирования различных исследуемых систем и.т.д. Отраслевые геопорталы могут содержать данные о распределении природных ресурсов (например, геопортал «Леса России»), о состоянии объектов городской инфраструктуры (геопортал автомобильных дорог), могут иметь экологическую тематику (к примеру, геопортал, содержащий данные о степени загрязнения г. Москвы и московской области различными токсичными соединениями), кроме того, отраслевые геопорталы могут быть посвящены решению конкретных задач (геопортал ИВС СО РАН, одной из задач которого является мониторинг вулканической активности в районе Курило-Камчатской гряды). Тематических (отраслевых) геопорталов может быть бесчисленное множество, так как постоянно производится сбор всё новых тематических данных, пригодных для решения определённого круга задач.

 

Источники информации для отраслевых геопорталов:

• Данные дистанционного зондирования [6]

• Данные с различных станций мониторинга [2]

• Данные научных исследований, материалы публикаций, материалы опросов и.т.д.

• Карты, атласы, геоинформационные системы

• Данные полевых обследований

• Прочие материалы

 

 

Примеры отраслевых геопорталов

 

Геопортал для задач экологического мониторинга ИВМ СО РАН. Мониторинг состояния окружающей природной среды в зоне действия различных промышленных предприятий позволяет сократить расходы на ликвидацию последствий техногенных аварий, что в свою очередь снижает вероятность загрязнения почвы, поверхностных вод, гибели растительности и представителей животного мира. Уровень развития современных геоинформационных технологий позволяет использовать их и как место для хранения, обработки и презентации тематических данных мониторинга, и как инструмент анализа качества природной среды [2].

Геопортал представляет собой распределенное хранилище пространственных данных и метаданных, программные средства для анализа пространственных данных с использованием технологий, предлагаемых международным консорциумом Open Geospatial Consortium и программного обеспечения MapServer и GeoWebCache. Программные инструменты содержат средства для хранения цифровых картографических материалов, растровых снимков территории, сервисы для навигации по распределенному каталогу пространственных данных, сервисы для пространственного анализа и математического моделирования на унифицированных цифровых картах. Основным элементом геопортала является каталог метаданных о пространственных данных.

Организация доступа к данным наблюдений осуществляется стандартными средствами геопортала, включающего просмотр табличных данных, экспорт, просмотр данных на картах с возможностью выбора временных интервалов и доступ с помощью общепринятых стандартов.

Рис.1.Модуль геопортала с данными наблюдения.

Пользовательский интерфейс (рис.1) для каталога метаданных, для систем мониторинга окружающей природной среды и для информационно-аналитических систем в региональном управлении выполнен в виде геоинформационного веб-приложения.

Данные наблюдений могут быть представлены в растровом и векторном формате в зависимости от их объема и структуры.

 

Рис.2. Тематический слой с данными наблюдений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экологический геопортал МГУ. Данный геопортал содержит информацию о территории Восточного округа г. Москвы, где уже продолжительное время ведутся ландшафтно-геохимические исследования [5].

Созданная картографическая база данных состоит из нескольких блоков: данные дистанционного зондирования, базовая карта — географическая основа, карты функциональных зон, карты элементов ландшафтной структуры, синтетическая карта ландшафтно-функциональных комплексов.

 Данные дистанционного зондирования. Высокое пространственное разрешение и регулярное обновление делают современные космические снимки важным источником при изучении и картографировании городских территорий. Отдельные здания и их относительная высота, улицы, наземные линии метро, железные дороги и другие объекты уверенно распознаются на таких снимках по форме, размерам и тени, по рисунку изображения определяется структура жилой застройки.

Базовая карта. Выполняет функции дополнительной географической основы. Базовый масштаб карты зависит от уровня масштабирования портала.

Карты функционального зонирования. Функциональная структура города оказывает превалирующее влияние на распределение загрязнителей на его территории. Основная из них — карта функциональных зон, на которой показаны селитебная, производственно-транспортная, природно-рекреационная зоны и зона специального назначения.

Карты элементов ландшафтной структуры (рис.3). Основные в этом блоке — карты элементарных ландшафтов и рыхлых отложений, а дополнительные — карты рельефа, поверхностных водотоков, подтопления грунтовыми водами коренных ландшафтов, кислотности почв, геоморфологическая, почвенная карты.

Карта ландшафтно-функциональных комплексов (рис.3). Наиболее полную характеристику миграции загрязняющих веществ можно получить в результате совместного анализа информации о ландшафтной структуре и функциональных зонах территории. Возможны два варианта анализа: визуальное сопоставление ряда карт и геоинформационный анализ

Результатом сопоставления картографических слоев стал вариант синтетической карты ландшафтно-функциональных комплексов территории. Легенда карты содержит 19 таксонов ландшафтно-функциональных комплексов. Ландшафтный блок данных карты, определяющий природные особенности дифференциации химических веществ в почвенном покрове, содержит характеристики ландшафтов и рыхлых отложений (индексное обозначение). В функциональном блоке выделены промышленная, транспортная, селитебная, рекреационная и агротехногенная зоны. Тип функциональных зон оказывает превалирующее влияние на распределение загрязнителей.

В рамках геопортала МГУ результаты исследований, составленные в виде геосервиса, могут сравниваться с данными других пользователей, что открывает возможности для интеграции научных исследований в единый информационный блок, удобный для изучения всем научным сообществом.

 

 

Рис.3. Карта элементарных ландшафтов (справа) и карта ландшафтно-функциональных комплексов (слева).

 

 

Геопортал для целей агромониторинга (рис.4). Современное положение дел в мониторинге сельского хозяйства и международной кооперации состоит во внедрении инициативы сельскохозяйственного мониторинга группы GEO (Group on Earth Observations — международная программа по кооперации между правительствами стран, международными организациями и космическими агентствам). Цель GEO как межправительственной структуры заключается в повышении доступности и внедрении космических наблюдений через международную координационную деятельность с использованием возрастающих возможностей дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для поддержки принятия решений в экологии.  В Европейском Союзе разрабатывается и находится на начальном этапе внедрения большая программа Глобального мониторинга в интересах мониторинга и безопасности (GMES). Основная цель программы — создание информационных систем поддержки принятия решений для учреждений Европейского Союза. Эти системы базируются на информационных сервисах мониторинга окружающей среды по нескольким направлениям, в частности сельского хозяйства. На данный момент в рамках GMES введен сервис глобального мониторинга посевов сельскохозяйственных культур (Global Crop Monitoring), обновление карт классификации земных покровов (EUROLAND), мониторинга рационального использования культивированных земель.

Важной современной тенденцией является постепенное удешевление данных ДЗЗ, увеличение их количества и повышение качества. В этом контексте показательна деятельность международного сообщества во главе с GEO, благодаря которой ценные массивы изображений ДЗЗ стали бесплатными [3].

 

 

Рис.4. Геопортал для целей агромониторинга.

 

 

Геопортал VolSatView для целей изучения активности вулканов Камчатки [4].

Примеры возможностей геопортала VolSatView с использованием ГС данных для решения задач, связанных с изучением вулканической активности:

• Анализ структуры отложений пирокластических потоков вулканов. Анализ спектральной яркости и спектральной отражательной способности поверхностей вулканогенных объектов позволяет выделять и анализировать вулканогенные образования одного типа, но различного возраста.

• Анализ пепловых шлейфов. При сильных эксплозивных извержениях вулканов эруптивные колонны выносят пепел и в стратосферу, кроме тропосферы. Главной же проблемой для вулканологов и авиаторов остается до настоящего времени оценка степени насыщенности пеплом таких шлейфов, а также определение порога количества в них пепла, ниже которого такие шлейфы будут относительно безопасны для авиации.

• Анализ парогазовых шлейфов. В периоды между эксплозивными извержениями активные вулканы, как правило, находятся в состоянии мощной или умеренной парогазовой деятельности.

• Анализ пород на склонах вулканов. Возможно, анализ вулканогенных пород с помощью гиперспектральных данных поможет более детально рассмотреть соотношения толщ разного состава в районе группы вулканов и позволит выявить последовательность из образования.

 

 

 

 

Геопортал, посвящённый космическому мониторингу рационального природопользования оз. Байкал и байкальской природной территории [6]. Целевыми аспектами геопортала являются обеспечение информационно-аналитической и инструментальной поддержки деятельности по управлению природопользованием и охраной окружающей среды, повышение эффективности использования природно-ресурсной информации в интересах государства, субъектов Российской Федерации, различных категорий природопользователей, общественных организаций и населения.

Геопортал позволяет решать две задачи – электронный обмен пространственными данными между организациями и компаниями разных профилей и видов собственности, а также обеспечение массового доступа к картографическим продуктам на основе современных информационно-коммуникационных технологий (выделенный канал в сети Интернет). Основным назначением Геопортала является максимальное упрощение и убыстрение взаимодействия поставщиков и пользователей пространственных данных.

Основным методом получения геоданных в проектируемой среде является дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). Основными объектами исследований являются элементы водных экосистем (поверхностные воды и ледовая обстановка) и экосистем суши (геологическая среда и рельеф, растительный покров, использование земель и состояние ландшафтов) а также природные и природно-техногенные источники опасности. В зависимости от типа исследуемой поверхности, предлагаются методы и программы прямых наблю-дений, верифицирующие и дополняющие космический мониторинг.

 

Рис.5. Геопортал экологического мониторинга оз. Байкал.

 

 

 

 

На карте геопортала отображаются два слоя: температура поверхности вод озера Байкал по данным измерений с борта судна и температурный канал радиометра Landsat ETM+. Демонстрируемые данные прямых наблюдений прошли два межведомственных перехода: были получены сенсорами из Росводресурсов, обработаны средствами СУБД Института геохимии СО РАН и представлены в среде геопортала. Классифицированный слой ДДЗ подключен с картографического сервера ЦКТУ.

Наблюдаемый на рис. 5 пример отражает скорее характер изменения температурного поля, чем непосредственные значения T, поскольку космоснимок на всю акваторию получен одновременно, в то время как судно-сенсор двигалось со скоростью менее 15 км/ч. Снимок получен в то время, когда судно пересекало акваторию озера с запада на восток (нижняя часть снимка). Важным в демонстрируемой геотехнологии является не столько возможность верификации данных температур, сколько возможность использования температурного канала Landsat как навигатора прямых гидрохимических наблюдений. Предлагаемый метод и технологии его реализации позволяют обнаруживать в интерфейсе геопортала техногенные воздействия, вызывающие аномалии в поле температур – нарушения работы водоочистных сооружений, несанкционированные сбросы промышленных вод в Байкал или другие водные объекты наблюдаемой территории. Использование ДДЗ в системе мониторинга вод может позволить обнаруживать и другие виды экологических правонарушений, затрудненных к обнаружению классическими методами: несанкционированный сброс подсланевых и хозбытовых вод судов, несанкционированную установку сетей, строительство и хозяйственную деятельность в водоохранной зоне и т.д.