Геоинформационная система автомобильных дорог: новосибирской области

Целью настоящего проекта является создание типового решения муниципальной подсистемы региональной ГИС Новосибирской области (РГИС НСО) и внедрение элементов РГИС НСО на муниципальный уровень управления для широкого привлечения к эффективному участию муниципальных образований Новосибирской области в её развитии, в соответствие долгосрочной целевой программе «Развитие геоинформационного обеспечения и навигационной инфраструктуры с использованием системы ГЛОНАСС и других результатов космической деятельности в интересах социально-экономического и инновационного развития Новосибирской области в 2012-2016 годах».

Концептуально МП РГИС НСО состоит из программных модулей, позволяющих организовать полноценный процесс формирования, учета, актуализации и интеграции информационных ресурсов об объектах градостроительной деятельности и имущества, адресных признаках объектов и субъектах правообладания этим имуществом.

Программные модули МП РГИС НСО объединены общим технологическим подходом и возможностью интеграции необходимых информационных ресурсов, имеющихся в различных подразделениях. Иметь возможность подключения баз данных других правообладателей, а так же общедоступных, публичных информационных сервисов.

Особенности проекта

Реализация данного проекта, является наглядным примером частно-государственного партнерства о области решения задач по развитию информатизации общества.

Для того чтобы Региональная ГИС имела широкий потенциал развития, не ограничивалась набором стандартных картографических сервисов и набором данных общедоступного характера, необходимо включение полноценного аспекта информации с муниципального уровня. Одновременно реализовать решение задач унификации подходов к сбору и обработке данных, чтобы исключить, так называемый «раздрай» на местном уровне.

Необходимо признать высокий уровень профессионализма и дальновидности руководителей и специалистов департамента информатизации и развития телекоммуникаций НСО (ДИиРТ) при выборе механизмов реализации задачи, это:

1.Подобрать оптимальное программное обеспечение для разработки типового решения и обеспечить необходимым инструментарием для сбора и актуализации необходимых данных на уровне МО;

2.Обеспечить размещение и централизованное системное администрирование муниципальных банков данных в Центре обработки данных Правительства Новосибирской области, при этом типовое программное обеспечение устанавливается на рабочих местах непосредственно в МО и позволяет сотрудникам удаленно работать с единым информационным пространством.

3.Обеспечить «удаленный доступ» защищенными каналами для передачи данных. Защита информации при работе данной системы предполагается в двух вариантах:

Через государственную информационную систему передачи данных Новосибирской области (ГИСПД НСО), при ее наличии;

Посредством VipNet клиента, установленного на рабочем месте, в случае отсутствия на площадке внедрения ГИСПД НСО;

4. Организовать работу по наполнению первоначальными пространственными данными муниципальной подсистемы РГИС НСО силами Государственного бюджетного учреждения Новосибирской области «Центр навигационных и геоинформационных технологий Новосибирской области» (структурное подразделение ДИиРТ), а также провести необходимое обучение сотрудников муниципалитетов и обеспечить внедрение механизмов сбора и поступления необходимой информации в Региональную ГИС.

Базовые требования Заказчика

В качестве базового программного обеспечения для реализации выше названных задач, после проведения необходимых процедур, было выбрано ПО нашей разработки - Geocad Systems Enterprise Edition (GSEE) и определены основные функциональные требования:

1. Обеспечение наполнения картографической и семантической информацией с использованием ГИС-технологий сбора, обработки, анализа и вывода пространственной информации.

2. Возможность формирования единого информационного пространства и преемственности данных, которые были использованы до внедрения данного комплекса;

3. Возможность использования графической информации (карты, планы, схемы), базовые пространственные данные, цифровые модели местности, кадастры;

4. Открытая и расширяемая система, с наличием возможности защиты от несанкционированного доступа;

5. Поддержка персональной ответственности за вводимую или отредактированную информацию и обеспечение протоколирования системой действий пользователей.

6. Возможность ведения истории данных (архива), а также автоматизации процесса их резервного копирования.

7. Импорт/экспорт данных в наиболее распространенных форматах (MS Word, MS Excel, MapInfo, XML и др.);

8. Автоматизация процессов подготовки технической и иной документации, процессов учета, описания и актуализации данных пространственных объектов, документирования процессов в единой системе, на единой картографической основе и в соответствие установленным регламентам.

9. Возможность работы с любыми масштабами, и работу с любыми координатными системами, пересчет координат «налету»;

10. Объектно-ориентированный учет и хранение информации по правовому статусу, пространственному расположению и функциональному использованию;

11. Возможность гибкой настройки, позволяющая масштабировать, изменять, добавлять объекты учета и их отдельные элементы, информационные слои и приложения.

12. Графическая подсистема должна обеспечивать возможность ведения банков данных картографической информации о пространственном положении объектов учета, с возможностью отображения в растровом и векторном виде, графическую поддержку аналитических функций СУБД;

13. Наличие системы архивации, возможности хранения растровых версий картографических материалов и возможность оперативного доступа к архиву и файловому хранилищу.

14. Администрирование, настройка структур БД, разграничение доступа к информации (авторизация), управление доступом на основе идентификации и проверки подлинности субъектов доступа при входе в систему по идентификатору и паролю;

15. Система должна иметь набор утилит для архивирования, администрирования, конфигурирования и проверки целостности структур и данных МП РГИС НСО.

Состав работ

г. Искитим, г. Обь, пгт. Кольцово, пгт. Краснообск, Искитимский район, Колыванский район, Коченевский район, Мошковский район, Ордынский район.

Новосибирская область входит в состав Сибирского федерального округа. Центром области является город Новосибирск. Спутниковая карта Новосибирской области показывает, что этот регион России граничит с Казахстаном, Кемеровской, Томской, Омской областями и с Алтайским краем.

На сегодняшний данный регион России является 17-ым по численности населения и 19-ым по площади в России. Сегодня Новосибирская область является развитым районом страны, где добываются нефть, каменный уголь, газ, золото, мрамор и торф. На территории области располагаются многочисленные предприятия ВПК, предприятия легкой и тяжелой промышленности, а также машиностроительные производства.

На подробной карте Новосибирской области видно, что крупнейшими городами региона являются Новосибирск, Бердск, Искитим, Куйбышев и Барабинск. Всего на территории области располагается 15 городов, 30 районов и 17 поселков.

Историческая справка

Территория современной Новосибирской области стала заселяться русскими только в XVII веке. Сначала появились небольшие остроги и деревни. Затем купец Демидов устроил на территории региона 2 медеплавильных завода. В 1893 году была проложена Транссибирская магистраль через город Ново-Николаевск, который позже получил название Новосибирск. Область была создана в 1937 году. Своих современных границ область достигла в 1944 году.

Must Visit

На территории Новосибирской области располагаются многочисленные природные достопримечательности: пещеры, водопады, Буготакские сопки, Обское море, озера, Улантова гора и природные заповедники. Рекомендуется посетить «столицу Сибири» Новосибирск, Бердск и Искитим. Стоит заглянуть в археологический заповедник «Чичабург», в село Мамонтовое, где обитали последние мамонты, и в Умревинский острог – самое старое военное поселение в регионе.

Геоинформационная система автомобильных дорог: НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ

Андрей Казаков - начальник информационно-аналитического отдела Территориального управления автомобильных дорог Новосибирской области (ТУАД НО), тел./факс (383-2) 66-19-61.
Алексей Конкин - Главный специалист Территориального управления автомобильных дорог Новосибирской области, E-mail: [email protected]

Дороги и дорожные объекты - это весьма сложные и дорогостоящие технические сооружения, которые требуют постоянного контроля и учета их основных характеристик. Естественно, что при паспортизации, диагностике и других работах накапливается гигантский объем разнородной информации, которую необходимо систематизировать и анализировать. Здесь большую помощь должны оказать информационные системы, базирующиеся на современных компьютерных технологиях, в частности СУБД и ГИС. Однако тут все не так ясно и безоблачно, как кажется на первый взгляд, и в данной статье мы бы хотели поднять некоторые проблемы информатизации дорожно-строительного комплекса. Нельзя сказать, что они не обсуждаются в дорожных (и не только) кругах, но пока, к сожалению, разговорами все, как правило, и ограничивается. Из основных причин такого состояния дел нам хотелось бы отметить следующие:

• Отсутствие четкой централизованной политики и концепции развития информационных систем. Имеется в виду создание единого информационного пространства за счет совместимости и взаимодействия создаваемых объектов и процессов;
• Отсутствие нормативных и других документов, четко регламентирующих основные положения создания отраслевых информационных систем;
• Отсутствие понимания проблем и поддержки развития подобных систем в некоторых кругах управления дорожным комплексом;
• Недостаточный уровень взаимодействия дорожников с другими службами (геодезистами, экологами и др.)

Под созданием единого информационного пространства подразумевается разработка широкого спектра связанных между собой процессов и систем. В данной статье рассматриваются пути создания и развития ГИС автомобильных дорог, как наиболее перспективной и эффективной технологии решения прикладных задач.
Когда мы говорим о ГИС автомобильных дорог, следует четко представлять, что в зависимости от характера решаемых предприятием задач, ее структура должна быть разной. По нашему мнению, в дорожном комплексе можно выделить, как минимум, три уровня ГИС.

Первый уровень - это ГИС, предназначенные для инженерных изысканий и проектирования дорог и дорожных сооружений. Несмотря на то, что подобные системы ориентированы, прежде всего, на САПР-подобную модель данных, к ним вполне правомочно применить термин ГИС, так как они оперируют пространственной информацией и большим объемом других разнородных данных.

Второй уровень - это ГИС масштаба подразделения. Этим ГИС свойственны функции слежения за дорожными механизмами, диспетчеризация и другие подобные прикладные задачи.

Третий уровень - это ГИС, предназначенные для глобального или регионального управления и планирования.

При создании и развитии дорожных ГИС возникают проблемы, как свойственные любым ГИС, так и специфичные, дорожные. Рассмотрим некоторые и наиболее серьезные из них:

1. Выбор оптимальной модели данных. В дорожном хозяйстве этот вопрос стоит особо остро по причине сложности и разнообразия информации о дорожных объектах. Модель данных ГИС дорожного хозяйства должна обеспечивать поддержку различных типов данных, их надежное хранение, совместимость с другими системами и др.

2. Отсутствие вертикальной связи на всех уровнях информационных систем. Разобщенность вертикальных связей объясняется плохой совместимостью форматов данных различных ГИС-подобных систем. Одна из причин этого в том, что ГИС первого уровня поддерживают гораздо большее число графических примитивов, чем остальные, в которых основными объектами, как правило, являются точка, линия и полигон. В связи с этим, например, даже такая простая фигура как окружность представляется в виде многоугольника, что не только порождает колоссальную избыточность информации, но и приводит к вполне объяснимым ошибкам.

3. Отсутствие горизонтальной связи между подобными системами. Горизонтальная разобщенность объясняется отсутствием единой концепции создания и развития подобных систем, когда каждое предприятие или подразделение начинает создавать свою собственную структуру, не совместимую с другими подобными разработками.

4. В дорожных ГИС остро стоит проблема сбора и обновления информации . Паспортизация и диагностика дорожных объектов всегда были одними из самых злободневных проблем. Действующие нормативные документы, технологии и дорожные лаборатории существенно устарели, либо не отвечают требованиям нынешней ситуации. Что и как будет определяться в результате паспортизации, точность, достоверность данных, их оперативная актуализация - вот лишь малая часть задач.

Учитывая вышесказанное, можно сформулировать основные принципы и подходы к созданию ГИС автомобильных дорог:

• Данная система должна создаваться на основе принятых нормативных документов и быть, по возможности, совместимой с другими системами (в том числе недорожными). Данное условие подразумевает использование принятых классификаций, нумераций и др.
• При создании системы стоит очень тщательно исследовать вопрос выбора оптимальной модели данных, используемой платформы и программного обеспечения
• Система должна быть открытой, т.е. дополняемой и изменяемой
• Легкий и интуитивно понятный интерфейс для пользователя, который еще, как правило, не избавился от психологического барьера при работе с компьютером
• Учитывая то, что создание подобной системы сопряжено со значительными временными и материальными затратами, необходимо разработать такую схему ее внедрения, когда некоторые результаты ее работы можно использовать уже на первом этапе (создание карт, например), а далее лишь расширять и адаптировать ее под конкретные задачи. В этом случае возникает некоторое количество "ненужной" работы, но в конечном итоге эта схема себя оправдывает.

Исходя из вышеназванных принципов создана и развивается информационная система автомобильных дорог Новосибирской области.

Краткое описание системы. ИС АД НСО состоит из реляционной СУБД DB2, векторной ГИС-составляющей, основанной на продуктах ESRI, и набора прикладных программ и систем. Для связи СУБД и ГИС используется гибридная модель данных, когда каждый географический объект имеет уникальный идентификатор, при помощи которого к нему привязываются атрибутивные характеристики из СУБД. СУБД содержит 395 информационных таблиц, включающих технические, геометрические, финансовые, юридические, исторические и другие характеристики дорожных объектов. Географическая основа ГИС составляющей - 56 трапеций топографических карт масштаба 1: 200 000.

Создание ГИС АД НСО. Первые работы по созданию ГИС АД НСО были начаты в 1996 году с закупки цифровых карт. В 1996-1998 гг. была выполнена работа по созданию оптимальной, с нашей точки зрения, модели данных, обновлению и редактированию исходной информации, созданию первого ГИС-инструментария. В 1998-1999 гг. построены графы всех дорог, находящихся в ведении управления (порядка 12 тысяч километров), используя механизм динамической сегментации, предоставляемый продуктами ESRI. Также расширен набор приложений, стандартизированы отчеты и т.д. В настоящее время ГИС АД НСО представляет собой мощную информационно-аналитическую систему, интегрированную с другими приложениями и системами.

Структура системы. Основа системы - сеть маршрутных объектов, определяемых механизмом динамической сегментации (граф дорог). Данный механизм подразумевает создание особой линейной темы с известными относительными координатами вдоль дороги и наличием некоторого числа калибровочных точек. Для организации географических данных ГИС АД НСО использует послойную организацию. Число слоев относительно невелико, порядка 20. Но используя гибридную модель данных и механизм динамической сегментации, можно сказать, что слоев бесчисленное множество, ведь в качестве слоя может выступать таблица из СУБД, да и вообще абсолютно любая таблица. Поэтому, вместо выверки географического положения объектов, основной упор делается на построение корректного графа (маршрутной темы) и на обеспечении достоверности данных в СУБД. Фактически, все, что связывается с дорогой и дорожными объектами, представлено в ГИС АД НСО одним специфическим слоем, а остальные слои используются либо для других объектов (реки, населенные пункты, коммуникации), либо как подложка (леса, озера). Основные преимущества данного подхода, основанного на механизме динамической сегментации, состоят в следующем:

• Дорожники, как правило, работают не с истинными географическими координатами, а с относительными (километраж от начала дороги). В то же время карта - это модель пространственных данных и отобразить такой "одномерный" объект на ней невозможно. Здесь нужен очень гибкий инструмент конвертирования информации из географической системы координат в относительную, и наоборот. Реально это значит, что мы храним информацию в ГИС, не изменяя существующих технологий получения данных.
• По большей части отпадает необходимость иметь актуальную географическую информацию об объекте, так как большинство задач рассматривается именно в одномерной модели данных. Например, если произошло ДПТ на 71 километре дороги, не нужно брать приборы и измерять географические координаты места происшествия, чтобы добавить новый объект в тему ДТП. Достаточно внести в таблицу базы данных соответствующую запись. Да и в целом для большинства дорожных задач не нужно вообще никакой привязанной к географическим координатам информации о дороге, достаточно иметь лишь приближенную схему, ведь все данные о длине дороге, примыканиях, пересечениях с коммуникациями и др. находятся в СУБД.
• Каждый участок дороги может калиброваться независимо от других. Известно, что расстояние, измеренное по карте пусть даже крупного масштаба, отличается от расстояния измеренного на местности. Для дорожников, которые имеют дело с весьма протяженными объектами, эта проблема очень актуальна, поэтому длина дороги (или участка) измеряются специализированными методами. Используя данный подход, при решении всех задач мы гарантированно работаем с истинными расстояниями. Можно использовать не только непрерывные объекты, но и объекты с разрывами. В целом это значит, что мы можем использовать цифровую основу более мелкого масштаба, что существенно удешевляет стоимость внедрения системы без потери точности.
• Так как слои формируются динамически, то мы всегда работаем с обновленной информацией. К тому же, используя общие поля и идентификаторы, мы можем работать с любыми отраслевыми и, чаще всего, удаленными базами данных.

Возможности и перспективы системы. ГИС АД НСО обладает широкими функциональными возможностями, которые обеспечены как мощным базовым программным обеспечением (продукты ESRI), так и набором расширений, разработанных и/или адаптированных для решения дорожных задач, а именно:

• Аналитические возможности ГИС АД НСО выражаются в способности решать широкий круг аналитических задач, начиная от построения буферных зон и заканчивая расчетом численности "транспортно-дискриминированного" населения;
• Информационно-справочные возможности ГИС АД НСО - это, прежде всего, развитый язык запросов, наличие удобных построителей запросов, возможность работать с разными источниками данных. Кроме того, в ГИС АД НСО имеется несколько проектов и инструментов с наиболее употребительными видами запросов (по искусственным сооружениям, дорожной одежде, категорийности дорог, дорожным знакам и др.) и средствами работы с нестандартными типами данных (фотографиями, видео);
• Информационно-моделирующие возможности ГИС АД НСО включают возможность генерировать цифровые модели. Например, из таблицы, описывающей состояние дорожного покрытия, генерируется цифровая модель дороги (полилиния) с сохранением всех атрибутивных характеристик;
• Широко представлены в ГИС АД НСО и возможности разработчика. Основа этих возможностей - удобный объектно-ориентированный язык Avenue, поставляемый вместе с ArcView, и язык AML системы ArcInfo, которые удовлетворяют большинству задач, требующих разработки. Также используются другие программные продукты и языки программирования;
• Не стоит забывать и о картографических и дизайнерских возможностях ГИС АД НСО, благодаря которым было подготовлено множество отчетных и аналитических картографических документов (Рис.1-2). Некоторые из них были напечатаны полиграфическим способом, как, например, раскладные и настенные карты и (не стоит скрывать - наша гордость) Атлас автомобильных дорог Новосибирской области (Рис. 3).

Естественно, сейчас ГИС АД НСО динамично развивается. Помимо общих вопросов развития системы (углубление и расширение) в ближайшее время планируется создать следующие комплексы (часть уже на стадии разработки):

• ГИС - сервер на основе Internet- технологий
• Автоматизированная система слежения за дорожными механизмами
• Модуль автоматизированной обработки GPS - измерений
• Система контроля результатов паспортизации автодорог.

Опыт создания и эксплуатация системы ГИС АД НСО доказывает, что подобные системы все более и более будут брать на себя управление дорожным хозяйством и станут неотъемлемым инструментом дорожника в информационном обществе, в которое мы вступаем все быстрее и увереннее.