ГИС и ЗИС Российского производства, функциональные возможности, область применения в практике

АМОУ ВПО «САМАРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ»

 

 

Факультет: Экономический

Специальность: «Городской кадастр»

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине:

«Картография»

на тему:

«ГИС и ЗИС Российского  производства, функциональные возможности, область применения в практике»

                                                                   

 

 

        

                                                                       Выполнил

                                                                                            Студент группы 401-С:

                                                                               Сергеева М.С.

                                                                       Проверил:

                                                                        Лукин С.Г.

                                                                                 Дата__________

 

 

 

 

                                                  Самара 2013

Содержание

• Введение.
• 1.1. Требования к ГИС и ЗИС при обработке кадастровой информации.
• 1.2. Характеристика пакетов прикладных программ.
• 2. Земельная информационная система
• 2.2 Создание ЗИС
• 2.3 Земельные информационные услуги(ЗИС)
• 2.4 Определение функциональных требований к земельной информационной системе
• 3. Геоинформационные системы (ГИС)
• 3.1 Функциональные возможности ГИС
• 4 Геоинформационные системы как инструмент создания земельных

информационных систем

• 4.1 Инструментальные ГИС.
• 5. Российский рынок программного обеспечения геоинформационных систем
• 6. Основные элементы ГИС и ЗИС при кадастровых работах.
• 7. Типы данных, используемых в ГИС и ЗИС при кадастровых работах.
• 8. Функции обработки данных ГИС и ЗИС при кадастровых работах.
• 9. Области применения ГИС и ЗИС.
• Заключение
• Список используемой литературы

 

 

 

 

 

Введение

 

 В экономически  развитых странах кадастр земель  и другой недвижимости прошел  этапы становления и развития  на протяжении последних 200-400 лет. В настоящее время эти  государства имеют юридически  полноценный, организационно оформленный инструмент учета и ведения налогообложения, что является важнейшей составляющей экономической и социальной стабильности государства.

Учитывая современные  технические возможности по сбору, обработке, хранению и выдаче данных о кадастре, его возрастающее значение, изменения, происходящие в общественном переустройстве России, опыт ведущих европейских стран, США и Канады, целесообразно сформировать современный подход к структуре кадастров России, и городского кадастра в частности, решить правовые и юридические вопросы создания, ведения и мониторинга кадастра. Это касается не только отдельных видов кадастра, но и системы Государственного кадастра России, для успешного воплощения которого необходимо подготовить и принять соответствующие законодательные и нормативно-технические акты и как можно быстрее разработать стандарты на термины и определения.

Конечным продуктом  при ведении государственных  кадастров должны быть банки кадастровой  информации. Пользователями информации, хранящейся в таких банках данных, могут быть органы управления территориями, администрации городов, областей, краев, республик в составе Российской Федерации и Федеральные органы управления.

Для того, чтобы эффективно возможности банков данных использовались органами управления, необходимо соблюдение трех условий:

1. Любой банк кадастровых  данных должен содержать достоверную  и полную информацию о кадастрах.

2. Доступ заинтересованных  служб к кадастровой информации, хранящейся в банках данных, должен  быть мгновенным, что достижимо  благодаря терминальной связи между банками данных и соответствующими службами.

3. Форматы и классификаторы  банков данных всех объектов  кадастровой информации должны  быть едиными.

В настоящее время  отмечается неудовлетворительное положение  в области учета природных  и муниципальных объектов, что приводит к значительным экономическим потерям, снижению доходов федерального и местного бюджетов и другим негативным результатам. Государственные кадастры, созданные в условиях отраслевого управления экономикой, отличаются ведомственной разобщенностью, несовместимостью содержащейся в них информации, а поэтому не могут служить для комплексной оценки объектов и ресурсов.

Единая система государственных  кадастров (ЕСГК) должна представлять собой взаимосвязанный комплекс        территориально-распределённых государственных кадастров, ведущихся на единой географической информационной основе и в соответствии с определенными правовыми, технологическими и экономическими нормами.

В состав Единой системы  государственных кадастров должны войти следующие основные группы государственных кадастров:

- природных ресурсов (земельный, водный, месторождений  полезных ископаемых, экологический,  растительного и животного мира  и др.);

- кадастры недвижимости (инженерных сетей и коммуникаций, жилых и нежилых строений, транспортных магистралей, улично-дорожных сетей и др.);

-регистры (населения, предприятий, административно-территориальных образований).

Создание и ведение  всех видов кадастра остается одной  из важнейших проблем управления территориями на современном этапе. Данные кадастров необходимы для информационного обеспечения хозяйственной деятельности в регионах и городах, экологического мониторинга и рационального использования природных ресурсов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Требования к ГИС и ЗИС при обработке кадастровой информации.

 

Уровень и объемы имеющейся  сейчас информации о городской жизни  настолько велики, что уже не возможны ее обработка, анализ и понимание  без современных аппаратно-программных средств. Поэтому становится крайне необходимой создание автоматизированной системы для городского кадастра на основе современных компьютерных технологий и телекоммуникаций как единого комплекса для получения полной информации об окружающем мире, имеющихся ресурсах, возможностях и тех последствиях, которые оказывает на мир наша деятельность. Поскольку кадастр оперирует с данными и информацией, имеющими пространственную привязку, то взаимосвязь его автоматизации с проблематикой ГИС очевидна. Следует помнить, что, как и при создании любой автоматизированной системы, задача разделяется на разработку отдельных видов обеспечения: организационного, технического, программного, информационного и, в том числе, картографического. При этом обязательным является требование совместимости картографической системы с остальными компонентами.

Решение задач кадастра на современном уровне требует не только применения современных программных  средств, но и глубокой технологической  проработки проектов информационных систем.

Набор функциональных компонент  информационных систем кадастрового назначения должен содержать эффективный и быстродействующий интерфейс, средства автоматизированного ввода данных, адаптированную для решения соответствующих задач систему управления базами данных, широкий набор средств анализа, а также средств генерации изображений, визуализации и вывода картографических документов.

При выборе программных  продуктов необходимым условием является обеспечение устойчивых связей с различными системами через  файловые стандарты обмена геометрическими  и тематическими данными. С учетом фактора постоянной модернизации аппаратных средств информационных систем и модификации программных средств, необходимым условием функционирования систем является обеспечение сохранности и переносимости данных в новые программно-аппаратные среды.

К технологическим проблемам  обеспечения работы информационных кадастровых систем относятся проектирование математической основы электронных  карт, проектирование цифровой модели местности, задачи преобразования данных в цифровую форму, геометрическое моделирование пространственной информации, проблемное моделирование тематических данных и т.д.

Наибольший интерес  вызывают новые ГИС-технологии, обеспечивающие оперативность, полноту и достоверность  информации как о существующем состоянии  городской среды в пределах той или иной территории города, так и о предлагаемых мероприятиях по ее изменению в ходе освоения и реконструкции.

В настоящее время  традиционно применяются литературные, статистические, картографические, аэро- и космические материалы. Как  правило, их подборка и систематизация для последующего использования осуществляется вручную. Такой путь хорошо известен. Другое направление, активно развивающееся, связано с геоинформатикой, позволяющей формализовать и реализовать в машинной среде значительную часть рутинных операций накопления, хранения, обработки и использования пространственно координатных данных с помощью средств географических информационных систем (ГИС).

 

 

 

 

 

1.2. Характеристика  пакетов прикладных программ.

 

В данный момент широко распространено понимание того, что ГИС - это не класс или тип программных систем, а группа технологий, базовая технология ("umbrella technology") для многих компьютерных методов и программ, относящихся к работе с пространственными данными.

ГИС имеет тесные взаимосвязи (отчасти генетические) со многими типами программных средств. С одной стороны, это графические средства САПР, векторные графические редакторы, с другой - реляционные СУБД.

Данное обстоятельство объясняет, почему наряду с полностью  самостоятельными системами существуют ГИС, базирующиеся на этих средства. Яркие примеры - MGE, корпорации INTERGRAPH, использующая графический редактор MicroStation и СУБД типа Oracle и ArcСAD (ESRI, Inc.), созданная на основе AutoСАD и внешней СУБД, совместимой с dBASE.

На современном рынке предлагаются ГИС практически для всех компьютерных платформ. В большинстве предлагаются специализированные системы, разрабатываемые мелкими фирмами. Реально на рынке полнофункциональных ГИС (full GIS) общего назначения серьезных игроков не так много - не более 20. В основном ПО для ГИС разрабатывают специализированные фирмы, только в некоторых случаях это продукты крупных фирм, для которых ГИС - не основной продукт. По числу инсталляций и по числу известных пакетов резко преобладают ПК (MS-DOS, MS Windows) и UNIX рабочие станции.

Областью распространения  полнофункциональных ГИС общего назначения сейчас в мире являются почти исключительно рабочие  станции с UNIX. На ПК функционируют  в основном системы с редуцированными  возможностями (РС ARC/INFO) или даже не "full GIS", а продукты класса "desktop mapping" (типичный пример - MapInfo). Это определяется, отчасти, спецификой пользователей ПК, которые обычно являются конечными (а для них полноценная система может оказаться "тяжеловесной"). Но главная причина - требования к аппаратуре.

Серьезные проекты с  использованием ГИС требуют работы с большими объемами данных. При  использовании в ГИС растровых  изображений, их обработке требования к величине RAM, ее быстродействию еще  более ужесточаются, т.к. требуется обработка в режиме, максимально приближенном к режиму реального времени.

Современные рабочие  станции еще кое-как справляются  с такой задачей, для ПК же она  еще слишком трудна. Поэтому все  известные ГИС-пакеты (Arc/Info, MGE и т.д.) в полном объеме функционируют только на станциях с RISC-архитектурой. Практически под "всеми известными ГИС" следует понимать, как раз эти две (Arc/Info), кроме продуктов, относящихся в той или иной степени к ГИС, существует рынок более простых и более специализированных систем, предназначенных исключительно для конвертирования растрового изображения в векторный формат.

 Один из ключевых  моментов этой технологии - преобразование  исходных документов в растровую  форму, попросту говоря - сканирование. В процессе работы сканера  данные в форме изображения на документе преобразовываются в компьютерный файл, который может быть отредактирован, воспроизведен, передан по сети, отпечатан или архивирован. Сканерный механизм использует узкий пучок света для получения сканированного изображения, которое может представляться в цветном (чаще RGB), полутоновом (серая шкала) и бинарном виде. Но в процесс сканирования нужно также включить все возможные операции, вовлекаемые в перевод изображения на документе в компьютерный формат, пригодный для использования. А это, кроме непосредственно считывания информации сканирующим механизмом, процесс корреляции, квантования, сжатия, преобразования данных, их передачи в компьютер и, наконец, файловые манипуляции для создания соответствующего файла. Некоторые из этих операций выполняются аппаратном схемами, встроенными в сканер. Другие осуществляются чисто программным путем. Баланс между ними определяет стоимость и производительность системы, причем зависимость обратно пропорциональная. Ранние, а также более дешевые модели все операции, кроме, разве что, считывания светового сигнала и яркостной коррекции, проводимой для компенсации неоднородностей при освещении соседних элементов изображения, возлагали на компьютер, поглощая его вычислительные и другие ресурсы.

Современные промышленные сканеры производства одного из подразделений, все операции по обработке совершают автономно, а в компьютер передают данные уже в формате записываемого файла. Таким образом, экономится место на диске - от единиц до нескольких тысяч мегабайт (в зависимости от размера документа, изображения на нем и режима сканирования). Уменьшается время на обработку документа, освобождается процессор, что очень важно в многозадачных средах и при работе компьютера в сети.

Все приложения базируются на векторном графическом редакторе MicroStation. Более того, они выполняются в среде MicroStation и написаны на MDL, встроенном языке разработки приложений. MicroStation поддерживает наиболее совершенные сети. Пользовательский интерфейс удовлетворяет установленному Фондом Открытого Программного обеспечения (OSF) стандарту Motif. Плюс ко всему этот мощнейший в мире редактор может быть соединен такими мощными СУБД, как Informix и Oracle. Все это позволяет с легкостью строить сложные интегрированные системы, собирая, как бы из кубиков, необходимую конфигурацию из продуктов, исполняемых в единой среде. Спектр приложений покрывает весь набор задач, с которыми приходится сталкиваться, создавая и используя автоматизированную картографическую систему. Это приложения для ввода картографической информации в ЭВМ, трансформирования, управления и сложного анализа введенных данных, для обработки аэрокосмических изображений и для стереофотограмметрических измерений. В ней располагаются пакеты для геодезии, а также специализированные приложения, ориентированные на издание карт и моделирование физических процессов природной среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Земельная информационная система

 

Земельная информационная система и географическая информационная система не являются синонимами. Между ними существуют различия:

Объектом ЗИС являются земельные ресурсы, земельные участки, права на них и все процессы, связанные с ними, объектом ГИС могут быть разнообразные ресурсы и пространственные характеристики территорий (дороги, леса, водные источники и другие природные характеристики);

ЗИС представляет собой организационно упорядоченную совокупность массивов документов и баз данных;

ГИС используют для предоставления картографической и семантической  информации в электронном виде на основе использования специализированного программного обеспечения, т. е. она является инструментом для ведения базы данных;

При создании ГИС используют программные средства и математический аппарат, а при создании ЗИС не обязательно применять компьютерные технологии;

ГИС, как правило, представляет статичную  модель территории на определенный период времени, ЗИС постоянно изменяется и дополняется.

ЗИС состоит из семантической и  картографической информации, которые  могут создаваться и вестись  с использованием компьютерных технологий. ЗИС может создаваться на базе какой- либо одной ГИС либо на базе нескольких ГИС. Последний вариант создания ЗИС в наибольшей степени подходит для ведения земельного кадастра в современных условиях, так как позволяет осуществлять конвертацию данных между разными геоинформационными системами. В то же время ЗИС может создаваться и без использования ГИС-технологий и самих ГИС.

Основа формирования базы данных ЗИС - данные Государственного земельного кадастра. ЗИС может быть сформирована как внутри системы ГЗК, так и вне ее. В последнем случае ЗИС включает в себя данные земельного и иных кадастров, а также данные иных систем (правовой, налоговой, управления земельными ресурсами и пр.). При формировании ЗИС в рамках (внутри) системы ГЗК в нее включаются только данные, полученные в результате ведения земельного кадастра, и для такой системы более подходит название «земельно-кадастровая система».

Земельно-информационную систему можно определить, как:

1) комплекс программно-технических  средств, баз пространственно-атрибутивных данных, каналов информационного обмена и других ресурсов, обеспечивающий автоматизацию получения, обработки и хранения земельно-кадастровой информации в цифровой форме средствами геоинформационных систем;

2) географическая информационная система, предназначенная, в первую очередь, для обеспечения задач и функций государственного управления земельными ресурсами и регулирования земельных отношений.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Создание ЗИС

 

Для создания реально действующей  муниципальной земельно-информационной системы (ЗИС) необходимы:

1. Обязательная интеграция (добровольная  или принудительная), так как только  в этом случае информация будет  полной, достоверной, точной и  актуальной.

2. Движение информации снизу  вверх, что не требует значительных  единовременных финансовых затрат, формирования дополнительных контролируемых органов, жесткой исполнительной дисциплины.

З. Учет интересов конкретных ведомств в ведении ЗИС [земельные комитеты, органы архитектуры, бюро технической  инвентаризации (ЕТИ), комитеты по управлению имуществом и др.]. Поэтому целесообразно создание специализированных информационных центров, собирающих и обобщающих информацию.

4. Обязательный учет существующих  регистров информации, которые ведут  потенциальные участники системы.  Основой земельно-информационной системы административного района, предназначенной для управления территорией, может стать автоматизированная информационная система земельного кадастра.

Это обусловлено тем, что объектом земельного кадастра являются земельные  участки как необходимое условие существования человечества и системообразующий компонент. Поэтому земельный фонд административного района, его структура существенно влияют на систему расселения, на размещение предприятий, а в поселениях - на организацию их территории.

Формирование показателей для  муниципальной земельно-информационной системы можно разделить на три  части.

1. Выявление главных функций  (свойств, целей, предназначения). На этой стадии формируют (выбирают) основные предметные понятия,  используемые в системе, определяют тип выхода: материальный, энергетический, информационный. В системе управления выходом является информация о состоянии системы, которая может быть представлена в виде тематических карт, графиков, диаграмм, таблиц.

2. Выявление основных частей (блоков, модулей) системы и их функций, формирование единства этих частей в системе. На этой стадии описывают внутреннее содержание системы, выявляют состав основных блоков и их значение в системе, а также сведения о структуре и основных связях. Такие сведения удобно представлять и изучать при помощи структурных схем, где выясняют наличие и характер соединения частей (параллельный, последовательный), направленность воздействия между частями, выявляют системообразующие факторы (связи, взаимообусловленности).

3. Выявление основных процессов  в системе, их значения, условий  осуществления, скачков и смен  состояний в функционировании  системы. В системах управления  выявляют и изучают основные  управляющие факторы, динамику  важнейших изменений в системе,  ход событий, вводят параметры состояния, рассматривают факторы, изменяющие эти параметры, обеспечивающие течение, а также условия начала и конца процессов.

Изучают степень управляемости  процессов и их влияние на осуществление  системой своих главных функций. Для систем управления на этом этапе также необходимо уточнить основные управляющие воздействия, их тип, источник и степень влияния на систему. 

 

 

 

 

2.3 Земельные информационные услуги(ЗИС)

ЗИС -надежная функционирующая система, которая позволит обеспечить безболезненное наращивание функциональных возможностей для использования различных услуг, предоставляемых промежуточным программным обеспечением.

Качество информационных кадастровых  ЗИС оценивают:

• По открытости программного обеспечения; эффективности средств распределения ресурсов и обмена данными в распределенной сети;
• Развитости средств доставки и эффективности системы доступа к информации;
• Функциональным возможностям формирования, поддержания и обработки фотограмметрических и картографических цифровых данных;
• Рациональному сочетанию характеристик надежность/стоимость.

Таким образом, к ЗИС одновременно предъявляют требования как к  системе ведения высокоточной крупномасштабной топографической основы, как к  земельной информационной системе  со сложной реляционной базой данных большого объема и, наконец, как к АСУ, построенной по принципам создания информационно- вычислительных иерархических систем со средствами защиты информации, базирующейся на комплексах средств автоматизации.

В рамках теории и проектирования АСУ ЗИС можно рассматривать как комплекс средств автоматизации (КСА), эксплуатируемых на объектах системы. Территориальное расположение объектов с КСА задает топологию системы, а каналы передачи данных между ними определяют топологию информационно-вычислительной сети или телекоммуникационной сети (ТКС) системы. Как правило, при проектировании ЗИС выделяют программно- технические средства ведения базы данных центрального звена (ядра) системы и соответствующие средства территориальных административных органов, средства телекоммуникаций и средства защиты информации. Учитывая специфику ЗИС, выделяют также средства ведения картографических баз данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Определение  функциональных требований к земельной информационной системе

При определении функциональных требований к ЗИС необходимо иметь четкое представление о функциональных возможностях существующей информации.

При этом проводят инвентаризацию используемых и выпускаемых карт, и отчетов; определяют процедуры и действия для обеспечения текущей работы; определяют частоту применения процедур и действий.

Анализ финансового обеспечения  заключается:

• В определении затрат на внедрение ГИС-технологий ЗИС, включая затраты на предварительные исследования, при обретение аппаратно-программных средств, сбор данных, развитие системы, обучение персонала;
• Определении возможного дохода от внедрения ГИС;
• Анализе цен от фирм-поставщиков на технические и программные средства.

В создании базы данных земельной  информационной системы нуждаются  органы недвижимости, органы налоговой инспекции (упорядочивание налогооблагаемой базы, возможности ее увеличения), органы архитектуры, учреждения юстиции, организации, ведающие коммунальным хозяйством, предприятия, в собственности которых находятся различные элементы инфраструктуры (дороги, энергосети и т. д.), банки, заинтересованные в земле как в объекте недвижимости (ипотека), землеустроительные фирмы, органы власти и различные учреждения, организации, предприятия.

Поэтому создание такого сложного проекта  возможно на основе использования схемы комплексного финансирования. При создании и функционировании ЗИС целесообразно использовать средства из следующих источников финансирования:

• Федерального бюджета;
• Регионального и муниципального бюджетов;
• Внебюджетных фондов, выделенные на отраслевые, целевые и другие территориальные и информационные программы;
• От поступления платежей за землю (часть);
• Коммерческих структур, привлекаемых на льготных условиях доступа к информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Геоинформационные системы (ГИС)

 

Геоинформационная система (ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах.

ГИС – это инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

ГИС включают в  себя возможности систем управления базами данных (СУБД), редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне и многих других областях.

По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS).

ГИС различаются  предметной областью информационного  моделирования, (городские ГИС, или  муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), ГИС  недропользователя, горно-геологические  ГИС, природоохранные ГИС (environmental GIS) и т. п.); среди них особое наименование, как особо широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.