Геоинформационные системы в развитии современного общества

Системы управления базами данных и  средства пространственного анализа, заложенные в ГИС-системах позволяют выявлять скрытые закономерности в данных. С помощью таких средств анализа можно проанализировать влияние рельефа, характеристик почвы, гидрологического режима, внесение удобрений и т. д. на сельхозугодия любого уровня [8]. Украина обладает огромными площадями сельскохозяйственных угодий. Множество  земель не используются вообще, используются неэффективно или неграмотно, часто с нарушением природоохранного законодательства.

В космическом мониторинге земель  сельскохозяйственного назначения заинтересованы как производители сельхозпродукции, так и государственные службы. С одной стороны,  оперативная и детальная информация о состоянии выращиваемых культур позволяет эффективно планировать агрономические мероприятия и достигать максимальных урожаев.  С другой стороны данные ДЗЗ – независимый и объективный источник информации для государственных  служб. Эти     данные могут использоваться для составления кадастра земель сельскохозяйственного назначения, проведения их оценки, проверки и уточнения границ сельхозугодий, контроля целевого использования земель мониторинга состояния посевов и прогноза урожая [рис. 9.] показан пример такого совместного использования ГИС и ДЗЗ - технологий.

           

Рис. 9. Аэрофотоснимок, интегрированный в ГИС-систему для инвентаризации        

             земельных участков [8]

Поэтому важнейшей задачей для  развития агропромышленного комплекса

(АПК) Украины есть создание современной многоуровневой основы компьютерных интерактивных карт, различных баз данных сельхозстатистики, космических снимков разного пространственного разрешения, интегрированных в единой геоинформационной системе. В процессе решения общей задачи требуется:

•    создание единого пространственного банка геоданных для накопления

и анализа информации;

•    создание системы для принятия обоснованных и эффективных решений

по развитию аграрного сектора  в экономике Украины и выполнению социальных программ в отношении сельского населения;

•    повышение эффективности    управления сельскохозяйственным

производством;

•    эффективное      размещение      инвестиционно-привлекательных

агропромышленных объектов.

В геоинформационной системе сельского  хозяйства Украины необходимо

также решение следующих задач:

Земельные отношения  и охрана земель:

• система идентификации и учета земельных участков;

• контроль за использованием земель;

• мониторинг состояния земель;

• рациональное использование земель;

• охрана земельных ресурсов.

Сельскохозяйственное  производство:

• оптимизация процессов обработки земли и ухода за сельхозкультурами;

• планирование и анализ производства с учетом множества природных,

экономических, технологических, социальных и других факторов;

• повышение точности, однородности, объективности и частоты      

наблюдений за посевами;  

• прогнозирование урожая.    

В «Институте передовых технологий»  был создан пилотный проект «ГИС-

Украины. Сельское хозяйство» на основе векторной карты Украины масштаба

1: 200000, на базе платформы фирмы ESRI ArcView Gis. Эта система кроме более 20-ти традиционных картографических слоев (области, районы, населенные пункты, реки, автодороги, железные дороги, растительность и т. п.) включают в себя векторные тематические слои, которые имеют отношение к сельскому хозяйству, грунты, сельхозугодья, посевные площади разных сельхозкультур, размещение основных агропромышленных ресурсов, сбор зерновых за последние годы, поголовье скота и птицы и другую статистическую сельхозинформацию в картографическом представлении. В ГИС также были введены космические снимки [рис.10].

              Рис. 10. «ГИС-Украина. Сельское хозяйство» с космическим

                             снимком Landsat [8]

Геоинформационные системы позволяют  создавать удобные и гибкие базы данных, которые хранят в себе как  пространственную так и семантическую

информацию и позволяют вести  мониторинг посевов, результатов хозяйствования, что позволяет составлять более точные прогнозы в последующем [рис.11].

    

         Рис. 11. Схема функционирования ГИС в сельском хозяйстве.

Предварительное исследование показало, что система «ГИС-Украина. Сельское хозяйство» является эффективным инструментом для организации сельскохозяйственной пространственной информации, ее накопления, анализа

управления сельским хозяйством на национальном уровне и региональных уровнях. Использование аэрокосмических   снимков различного   пространственного разрешения позволяет решить полный комплекс задач мониторинга: от ведения кадастра земель сельскохозяйственного назначения, проведения их оценки, проверки и уточнения границ сельхозугодий, контроля целевого использования земель до распознавания сельхоз культур, оценка объема биомассы в виде вегетационного индекса, прогнозирования урожайности и т. д. [1].

 

 

               3.4. Геотехнологии в управлении территориальным развитием

     В настоящее время широко употребляются термины «геотехнологии», «геопространственные технологии», «геоинформационные технологии» [6]. В

последние годы термин стал активно  употребляться в сфере территориального

планирования. В  настоящей  работе  термин  «геотехнологии» употребляется  как характеризующий применение методов пространственно-временного анализа в системе управления территориальным развитием и планированием для инвентаризации и оценки состояния объектов управления, прогноза их развития в контексте развития территории в целом, а также для разработки оптимальных моделей территориальной организации социально-экономических систем. По сути, геотехнологии представляют собой типовые примеры прикладных задач в области, управления территориальным развитием, реализованные на основе применения комплекса современных ГИС-технологии и соответствующих геоданных. Перечень таких типовых прикладных задач был определен через функции географического обеспечения систем управления территориальным развитием (обоснование содержания и объема понятия дано нами в [9]. Основным средством автоматизированного пространственно-временного анализа являются технологии географических информационных систем (ГИС-технологии), получившие революционное развитие в последние 15 лет.

        Развитие ГИС как базиса для внедрения геотехнологий в управление территориальным развитием.

Развитие ГИС-технологии отражает важнейшие тенденции информатизации географии:

• возникла «индустрия» географической информации (унификация – и

интеграция способов получения, обработки, представления и хранения информации на базе ГИС-технологии);

• создаются и внедряются стандарты на географическую информацию и

обмен ею (национальные и международные инфраструктуры пространственных данных, создана специальная комиссия при ООН по обмену географической информацией, начаты  активные  работы  по  созданию  национальных инфраструктур пространственных данных в 17 странах Европы, в т.ч. России, Украина - имеет пока статус наблюдателя);                                    

• географическая информация стала товаром и свободно будет (и может)

покупаться по сети Интернет (через Интернет уже покупаются космоснимки,

ведется широкая дискуссия вокруг Глобальной инфраструктуры пространственных данных, в которой описывается концептуальная основа для обеспечения обмена данными на глобальном уровне, компания ESRI начала говорить о g.net – новой архитектуре для распространения и использования ГИС- информации из распределенных источников. Эта архитектура теперь известна как географическая сеть g.net).

Не претендуя на системный анализ предметной области, можно отметить ряд тенденций развития ГИС, определяющих и подходы к дальнейшему их изучению.

• Лавинообразный рост числа реализованных в различных сферах

общественной жизни ГИС-проектов и соответственное увеличение количества публикаций. В связи с этим, конкретные ГИС-проекты необходимо рассматривать и планировать как взаимодействующие элементы гетерогенной программно-технической среды, тесно связанной с другими элементами системы территориального управления. Для этого требуется сформулировать, адаптировав на основе соответствующих стандартов, непротиворечивые и достаточно детальные «информационные образы» предметных областей, в которые внедряются ГИС-технологии. Здесь вполне уместна аналогия с созданием региональных АСУ, когда уровень их развития зависел   не столько от совершенства применяемых методов и средств автоматизации управления, сколько от уровня познания закономерностей отношений между органами и объектом управления в условиях конкретного региона. [7]

• Превращение ГИС в своеобразный «сквозной» подход (в форме ГИС

функции) в рамках всей системы информационных технологий. Это отражают

процессы активной интеграции ГИС-разработок с телекоммуникациями, данными дистанционного зондирования, САПР и менее активные взаимодействия с технологиями экспертных систем. Целевой базой интеграции служат различные типы прикладных задач территориального управления.

• Развитие ГИС перешло от фазы пионерного внедрения к фазе зрелости -

т.е. к использованию специалистами и коммерциализации (пример анализа в [6]). В этом плане, намечается переход от оценки возможностей использования ГИС (зачастую, зависящих только от финансовых возможностей потребителя) к комплексному анализу реальной потребности в их внедрении на уровне отдельных регионов. За последние годы, на пике высоких технологий

произошел прорыв в развитии ГИС, связанный с декларированными Э.Тернером неогеографическими подходами, позволяющими на базе геоинтерфейсов (геопорталов, геосервисов) типа Google Earth и Google Maps обеспечивать синхронизированный параллельный доступ к данным дистанционного зондирования Земли по всей иерархии пространственных масштабов. В дополнение к разработанным нами ранее моделям системы управления территориальным развитием [7], позволяющим планировать устойчивое развитие через обоснование комплекса управленческих решений, сформулируем определение конструктивно-географического обеспечения, включающего, с нашей точки зрения, следующие блоки:

• географическую  информацию  (данные  об  объектах управления,

рассматриваемых как полиструктурно и полииерархически взаимодействующие  на элементном, компонентном и комплексном уровнях организации территориальные геосистемы, возникающие в процессе взаимопроникновения общества, природы и хозяйства);

• теоретико-методический  базис  (методы  пространственно-временного

анализа и комплексного оценивания геоинформации, а также преобразования

ее в форму, необходимую для обоснования и принятия управленческого

решения);

• нормативно-правовой базис (регламентируемые   действующим

законодательством - от закона до методических указаний и инструкций -

прерогативы действия организационных структур по сбору, обработке, хранению, преобразованию, передаче и использованию геоданных);

• организационно-технологический блок (организации или их

подразделения, получающие, передающие,  преобразующие геоинформацию, и комплекс программно-технических средств для ее получения).

        Приведенное выше определение необходимо рассматривать как первое

операционное приближение к  решению поставленной задачи. Анализ работ,

посвященных данной проблеме показывает, что предметная область

находится в стадии становления  и подходы к определению базисных понятий

должны творчески обсуждаться.

        В   конструктивно-географическом   обеспечении   СУТР   и   программ

регионального развития, в частности, можно выделить ряд функций, отражающих перечень решаемых задач на основе применения геотехнологий:

• картографическая визуализация результатов представления данных об

объектах управления (и геоданных  в широком понимании этого  термина);

• системное геоинформационное картографирование территории на всех

уровнях ее пространственной организации;

• комплексное     геоэкологическое,     социально-экологическое     и

геоэкономическое оценивание состояния  объектов территориального управления;

• функциональное зонирование территории (для выделения однородных по