интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Моделирование в геопространстве и визуализация результатов

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ КАРТА, ПЛАН ТЕРРИТОРИИ И ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Карта - это математически определенное, уменьшенное, генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее расположенные или спроецированные на них объекты в принятой системе условных знаков.

Планом называется плоское графическое изображение контуров основных объектов хозяйственной территории, выполненное с соблюдением масштабов в предположении, что эта территория расположена на плоскости, а не на поверхности Земли. Для ориентации на плане вводятся только прямоугольные координаты X и Y. Географические координаты на плане не действуют по очень простой причине: для небольших участков они дают существенные погрешности. Рассмотрим земной меридиан; его протяженность составляет приблизительно 20 096 км. Расстояние по меридиану, соответствующее 1 градусу, - это приблизительно 111,6 км. Одной минуте соответствует 1,861 км, а 1 секунда - это 31 м. Причем таких карт, где масштаб позволял бы работать с точностью до секунды, практически нет в обращении.

Планы составляются для производственных комплексов (комбинатов, заводов, фабрик), фермерских хозяйств, небольших деревень (хуторов, усадеб), отдельных садовых участков и садовых обществ.

Элементы карты - это ее составные части, включающие само картографическое изображение, легенду и зарамочное оформление (рис. 6.1).

Основной элемент - картографическое изображение, т.е. содержание карты, совокупность сведений об объектах и явлениях, их размещении, свойствах, взаимосвязи и динамике. Общегеографические карты имеют следующее содержание: населенные пункты, социально-экономические и культурные объекты, пути сообщения и линии связи, рельеф, гидрографию, растительность и грунты, политико-административные границы.

На тематических и специальных картах различают две составные части картографического изображения:

географическую основу, т.е. общегеографическую часть содержания, которая служит для нанесения и привязки элементов тематического или специального содержания, а также для ориентировки по карте;

тематическое, или специальное, содержание (насыщенность территории объектами экономической деятельности, спрос на конкретные товары, спрос-предложение товаров, демографическая обстановка, геологическое строение территории, навигационная обстановка, инфраструктура города).

Важнейший элемент всякой карты - легенда, т.е. система использованных на ней условных обозначений и текстовых пояснений к ним. Для топографических карт составлены специальные таблицы условных знаков. Они стандартизированы и обязательны к применению на всех картах соответствующего масштаба. На большинстве тематических карт обозначения не унифицированы, поэтому легенду размещают на самом листе карты. Она содержит разъяснения, истолкование знаков, отражает логическую основу и иерархическую соподчиненность картографируемых явлений.

Последовательность обозначений, их взаимное соподчинение в легенде, подбор цветовой гаммы, штриховых элементов и шрифтов -все это подчинено логике классификации изображаемого объекта или процесса. На сложных картах для повышения информативности легенды ее иногда представляют в табличной (матричной) форме. Тогда по строкам легенды дается один показатель (например, генетическая характеристика объекта), а по столбцам - другой (например, морфологические особенности этого объекта).

Картографическое изображение строится на математической основе, элементами которой на карте являются координатные сетки, масштаб и геодезическая основа. На мелкомасштабных картах элементы геодезической основы не показываются. С математической основой тесно связана и компоновка карты, т.е. взаимное размещение в пределах рамки самой изображаемой территории, названия карты, легенды, дополнительных карт и других данных.

Вспомогательное оснащение карты облегчает ее чтение и использование. Оно включает различные картометрические графики (например, на топографической .карте помещают шкалу крутизны для определения углов наклона склонов), схемы изученности картографируемой территории и использованные материалы, разнообразные справочные сведения. К дополнительным данным относятся карты-врезки, фотографии, диаграммы, графики, профили, текстовые и цифровые данные. Они не принадлежат непосредственно картографическому изображению или легенде, но тематически связаны с содержанием карты, дополняют и поясняют его.

В самом определении карты обозначены основные ее свойства:

математический закон построения - применение специальных картографических проекций, позволяющих перейти от сферической поверхности Земли к плоскости карты;

знаковость изображения - использование особого условного языка картографических символов;

генерализованность карты - отбор и обобщение изображаемых объектов;

системность отображения действительности - передача элементов и связей между ними, отображение иерархии геосистем.

Свойства карты хорошо понятны при сопоставлении с аэро- и космическими снимками. Снимки дают подробный портрет, копию местности, но без всяких условных знаков. На снимках территория предстает такой, какова она есть. Картографические условные знаки во многом обогащают изображение. Они позволяют передать количественные и качественные характеристики объектов (например, указать породы леса, ширину и покрытие автодорог, проходимость болот), отразить объекты, недоступные взору человека при рассмотрении снимка (рельеф, плотность населения), наглядно показать даже то, что не воспринимается органами чувств (магнитные склонения, аномалии силы тяжести и др.), передать динамику процессов, их ход во времени и перемещение в пространстве (атмосферные вихри, грузопотоки, миграция населения). Наконец, с помощью условных знаков на карте можно представить расчетные показатели и научные абстракции, скажем, градиент поля температур или степень устойчивости природных ландшафтов к химическому загрязнению, запасы полезных ископаемых или промышленный потенциал (по отраслям).

Картограф сам выбирает знаки и способы изображения, решает, что и как будет показано на карте. Одновременно он проводит отбор и обобщение объектов, т.е. определяет, что важно для данной карты и обязательно должно быть на ней показано, а что не очень существенно и может быть частично или полностью исключено. При этом составитель карты исходит не только из определенных научных принципов, правил и инструкций, но и руководствуется собственным пониманием сути отображаемого явления, его генезиса и значимости в картографируемой геосистеме.

Многие решения, которые принимает картограф, индивидуальны в каждой конкретной ситуации и поэтому трудно формализуемы. Карта в отличие от снимка не является копией местности; это изображение реальности, образно говоря, пропущенное через голову и руки картографа. На снимке представлены только факты, а на карте -еще и научные понятия, обобщения, логические абстракции.

Повышение эффективности государственного и муниципального управления практически невозможно без внедрения современных технологий с использованием вычислительной техники. Одна из важнейших задач, осуществляемых муниципальными и региональными органами власти, - управление недвижимостью. Основными инструментами, позволяющими решать задачи управления недвижимостью с помощью компьютера, являются специальные программные комплексы - геоинформационные системы (ГИС).

ГИС имеют следующие характеристики:

в состав ГИС входит база данных (и не одна), причем полная технология обработки информации в ГИС значительно шире, чем просто работа с базой данных;

ГИС рассчитана не просто на обработку данных, а на проведение экспертных оценок во многих ситуациях. Другими словами, ГИС должна включать в свой состав экспертную систему (одну или несколько), а этого только на уровне базы данных достигнуть невозможно, так как экспертная система является более общей по отношению к базе данных;

данные, которые обрабатывает и хранит ГИС, имеют не только пространственную, но и временную характеристику, что важно в первую очередь для географических данных. Процент чисто географических данных в таких системах незначителен, технологии обработки данных имеют мало общего с традиционной обработкой географических данных и, наконец, географические данные служат лишь базой для решения большого числа прикладных задач, цели которых далеки от географии. Поэтому современные геоинформационные системы не являются чисто географическими.

В рамках ГИС создаются электронные кадастры - аналоги Государственного земельного кадастра учета, оценки земель и регистрации прав на землю, регулирования земельных отношений и сведений о правовом, хозяйственно-экономическом, экологическом и природном состоянии городских земель и недвижимости (рис. 6.2). Как видно из приведенной схемы, электронный земельный кадастр обеспечивает решение следующих задач:

в сфере управления инвестиционными проектами - планирование земельного участка под конкретный инвестиционный проект и одновременная оценка вариантов проекта с помощью разработанного экономико-математического инструментария;

в области управления земельными ресурсами - предоставление полной и достоверной информации для планирования и управления земельными ресурсами города, межведомственное взаимодействие при формировании объектов недвижимости, контроль состояния и использования городских земель и земельных участков;

в области правовых отношений - регистрация прав на землю, сделок с землей и, как следствие, помощь в защите интересов и инвесторов-землепользователей, и города в целом;

в сфере экономики -Поступление земельных платежейв.городской бюджет, проведение кадастровой (экономической) оценки городских земель, информационная и правовая поддержка рыночного оборота земли, а в перспективе - создание фондового рынка земельных ценных бумаг;

в сфере общеинформационных услуг - предоставление правительству города, его структурам, судам, банкам, другим юридическим и физическим лицам достоверной кадастровой информации, информационная поддержка других городских реестров и кадастров.

Геоинформационная система городского хозяйства относится к низшему (муниципальному) уровню относительно используемых масштабов территориальных данных (1 : 10 000 и более крупных). Вместе с тем это самые популярные ГИС, поскольку для их реализации требуются минимальные информационные и технические ресурсы.

Все координатные данные в ГИС должны входить в единую систему координат. Для позиционирования объектов в этой координатной системе должны быть определены идентификаторы местоположения, которые задают характеристики карты по всей юрисдикции, например коды объектов, акты переписи населения, номера домов и т.д.

Тематические карты городского хозяйства представляют собой составную модель. В свою очередь, они подразделяются на слои (рис. 6.3). Таким образом, интегрированную графическую основу городской ГИС образует совокупность тематических карт-слоев и

связанных с ними атрибутивных данных в табличной и текстовой форме.

Моделирующие системы типа Pilgrim и имитационные модели позволяют работать с различными базами данных, используя стан-дартньй ODBC-интерфейс и другие средства, в том числе и с ГИС, позволяющими обращения из других программ (например, с геоинформационной системой Arc View). Кроме того, система Pilgrim имеет возможности создавать геопространства без применения ГИС. Обсуждение этих возможностей следует ниже. Рассмотрение работы с различными ГИС выходит за рамки данной книги.