ГИС в градостроительстве

       Разработка генерального плана города м контроль за его реализацией.

       Изучение состояния экологических, социально-экономических, природно – ресурсных условий территорий и их экономическая оценка

       Совершенствование учета и рационального использования городских земель и недвижимости (зданий и сооружений).

       Получение достоверной информации о местоположении и эксплуатации инженерных сетей городского коммунального хозяйства.

       Сбор горно-геологических данных, сведений о технологических процессах и природных запасах недр.

       Проведение налогового обложения, взимание платежей за использование природных ресурсов, недвижимости, за загрязнение окружающей средой

       Охрана прав пользователя, собственников.

Широко применяется ГИС в узко ведомственных, потребительских сферах – транспорт, ценообразование, туризм, купля – продажа, справочные услуги.

Таким образом, ГИС по назначениям и своим функциям является многоцелевой и ориентирована на обеспечение данными о городской среде широкого круга организаций и граждан. К потенциальным потребителям геоинформации относятся:

                   Городские структуры распорядительной и исполнительной власти.

                   Планирующие органы

                   Налоговые инспекции

                   Юридические и правоохранительные органы

                   Архитектурно- планировочные и земельные службы города

                   Организации, эксплуатирующие коммуникации, транспорт, здания и сооружения.

                   Научно-исследовательские и проектные институты

                   Строительные организации

                   Торговые организации, биржи

                   Инспекции и контрольные органы социально-экономического и технического надзоров

                   Частные предприниматели и лица

Широко используется ГИС в области кадастра. Кадастр – это упорядоченная совокупность сведений о правовом, природном, хозяйственном и экономическом положениях физических объектов и явлений среды во времени в структурном, функциональном и информационном аспектах.

1.8.        История развития ГИС

Точное время рождения геоинформатики не известно. Ее истоки следует искать в работах коллективов, сформулировавших первые задачи и подходы к построению информационных систем, ориентированных на обработку пространственных данных в Канаде и Швеции - двух стан приоритет, которых в этой области абсолютно бесспорен. Канадские работы были связаны с созданием в 1963-1971 гг. Канадской ГИС (CGIS) под руководством Р. Томплинсона. Ставшая одним из примеров крупной универсальной региональной ГИС национального уровня, CGIS может считаться классикой.

Работы шведской школы геоинформатики концентрировались вокруг ГИС земельно-учетной специализации, в частности Шведского земельного банка данных, предназначенного для автоматизации учета земельных участков (землевладении) и недвижимости.

Ранние ГИС (ГИС «первого поколения» ) значительно отличались от того, что понимается под ГИС сегодня. Их отличала ориентация на задачи инвентаризации земельных ресурсов, земельного кадастра и учета в интересах совершенствования системы налогообложения, решаемые путем автоматизации земельно-учетного документооборота. Основная функция ГИС состояла в воде в машинную среду первичных учетных документов для хранения и регулярного обновления данных, включая агрегацию данных и составление итоговых отчетов статистических табличных документов.

Инвентаризационные задачи, но путем массового цифрования карт, решались первоначально и в Канадской ГИС. В ее основу были заложены фундаментальные принципы, которые позволили выйти в сферы не только узко профильных задач, но и более универсальных интересов. Первый шаг, который вывел ГИС из области баз данных общего назначения, заключался во введении в число атрибутов операционных объектов (земельных участков, строений, физических и юридических лиц, ареалов использования земель) признака пространства, в какой бы форме местоуказания (в координатах, в иерархии административной принадлежности, в терминах принадлежности к ячейкам регулярных сетей членения территории) он ни выражался. Достаточно революционным являлось уже указание координат центроидов объектов.

В этот период сформировалось понятие пространственных объектов, описываемых позиционными и непозиционными атрибутами. Оформились две альтернативные линии представления - растровые и векторные, включая топологические линейно-узловые представления. Чуть позже создана технология массового цифрования карт - основного источника данных в Канадской ГИС. Поставлены и решены задачи, образующие ядро геоинформационных технологий: наложения (оверлей) разноименных слоев, генерация буферных зон, полигонов Тиссена и иные операции манипулирования пространственными данными, включая определения принадлежности точки полигону, операции вычислительной геометрии вообще.

Функциональная ограниченность ГИС первого поколения (например отсутствие или примитивность средств графической поддержки) имела чисто технические причины. Неразвитость периферийных устройств, пакетный режим обработки данных (без дисплея), критичность вычислительных ресурсов и времени вычисления задач. Ядро ГИС было сформировано в конце 60-х, определив облик ГИС первого поколения.

Для 70-х годов характерно тесное взаимодействие методов и средств геинформатики с цифровыми методами картографирования и автоматизированной картографией. В Гарвардском университете была создана компьютерная программа построения карт. ГИС в современном их понимании развивались на базе информационно-поисковых систем, позднее приобретая функции картографических банков данных с возможностью моделирования и анализа данных. Большинство ГИС этого периода включает в свои задачи создания карт и используют картографический материал как источник данных. К этому периоду относится быстрый прогресс геоинфомационных технологий в США.

80-е годы отличает чрезвычайный динамизм развития ГИС. К середине 80-х их число приближается к 500. Расширяется география ГИС, устраняется баланс между Старым и Новым светом. Разработка коммерческих ГИС связана в большей степени с возможностями микро и мини ЭВМ, а также с ПК. Создание ГИС стало основываться не на уникальных программных и аппаратных средствах, доступных только хорошо финансируемым организациям (типа министерства обороны), но и для небольших компаний, образовательных и муниципальных учреждений, и даже для частных лиц.

Существенно раздвигается круг решаемых задач, геоинформационные технологии проникают во все новые сферы науки, производства и образования. Осваиваются принципиально новые источники данных для ГИС: данные дистанционного зондирования, включая материалы спутников серии Landsat, Spot. В 80-х годах начинаются развиваться отечественные ГИС.

1.9.        Резюме. Основы создания и применения ГИС

1.9.1.       Сущность и назначение ГИС

Сущность ГИС заключается в деятельности коллективов специалистов (картографов, математиков, программистов, системотехников) по сбору, системной обработке, моделированию и анализу пространственных данных, их отображению и использованию при решении расчетных задач, подготовке и принятия решений.

              Основным назначением ГИС следует считать формирование знаний о Земле, отдельных территориях, местности, а также своевременное доведение необходимых и достаточных пространственных данных до многочисленных пользователей с целью достижения наибольшей эффективности их работы.

1.9.2.       Что такое ГИС?

Использование ГИС резко возросло в 80-е годы от полной неизвестности до повседневной работы в сфере бизнеса, университетах и правительственных органах, где они теперь нашли самое разнообразное применение.

Пространственные операции.

Многие компьютерные программы широкого применения типа электронных таблиц (Excel, Lotus 1-2-3), статистических пакетов (SAS, Statistic) или чертежных пакетов (AutoCAD) могут обрабатывать простые географические или пространственные данные. Почему их обычно не считают ГИС? Существенной чертой ГИС является наличие пространственных операций с данными. В качестве примера рассмотрим таблицу

Непространственный запрос.

Вопрос «Каково среднее количество специалистов, рабоатющих с ГИС в каждом месте?» не является пространственным запросом - ответ на него не использует координаты центров и не описывает их относительное расположение.

Пространственные запрос.

«Сколько специалистов работают с ГИС в главных городах Западной Европы», «Какаие центры расположены в пределах 1000 миль друг от друга», «Каков кратчайший маршрут, связывающий все эти центры». Это пространственные вопросы. , ответить на которые можно только воспользовавшись данными о координатах и другой информацией, в частности - радиусом Земли. ГИС легко отвечает на такие вопросы.

1.9.3.       Вопросы, на которые отвечает ГИС

Существует пять общих вопросов, на которые может дать ответ развитая ГИС:

1.       Место. Что находится в …?

Первый вопрос состоит в выяснении, что находится в данном месте. Место может быть определено разными способами., например, по названию местности., по почнтовому коду, по географическим координатам -  широте и долготе.

2.       Условие. Где это находится?

Второй вопрос является обратный первому. и для ответа на него требуется пространственный анализ. Вместо выяснения, что существует в данном месте, вы хотите определить место, в котором удовлетворяются некоторые условия (например, площадку по крайне мере 2000 м2 в пределах 100м от дороги с почвой, подходящей для строительства)

3.       Тенденции. Что изменилось, начиная с …?

Третий вопрос включает оба первых и представляет собой попытку определить временные изменения на определенной площади.

4.       Структуры. Какие пространственные структуры (распределения) существуют?

Этот вопрос более сложен. Вы можете задавать его, чтобы определить, например, является ли рак главной причиной смертности среди населения близ АЭС. Не менее важно знать, сколько имеется аномалий, не соответствующих распределению, и где они находятся.

5.       Моделирование. Что, если …?

Это вопрос ставят, если хотят, например, выяснить, что произойдет, если к существующей сети добавить новую дорогу, или если токсичное вещество просочится в местный источник грунтовых вод. Ответ на вопросы такого типа требует привлечения географической или иной информации.

1.9.4.       Примеры применения ГИС

Первые применения ГИС различались в разных регионах мира. В материковой Европе основной упор сделан был на системы регистрации участков под застройку и базы данных по окружающей среде. В Великобритании в 80-е годы наибольшее применение ГИС нашли в системах для коммунального хозяйства и для создания полной топографической базы данных на всю страну.

В Канаде ГИС применялось в лесном хозяйстве для определения объема рубок, определения маршрута к вырубаемым массивам и доведения результатов до сведения правительства. В Китае и Японии основное внимание уделялось мониторингу и моделированию возможных изменений окружающей среды.

В США все эти приложения были важны. Кроме того, ГИС применялся в проекте TIGER (топологическое совмещение географического кодирования и адресациия).

Самым большим набором географических данных, собранным к настоящему времени, являются тома спутниковых снимков, сделанных из около земного пространства. Они представлены в форме растра. Малые квадратные участки земли на них представлены в виде одним или несколькими числами, описывающими свойства земной поверхности. Такие данные анализируются с помощью специального программного обеспечения, называемого системами обработки изображений, и часто на специальном оборудовании.

Важно отметить, что все эти приложения - регистрация участков земли, коммунальные сооружения, лесное хозяйство и планирование окружающей среды, - использовали похожее программное обеспечение и методики.

1.9.5.       Составные части ГИС

ГИС состоит из нескольких составных частей

Пользователь                            ГИС (Программный инструмент + базы данных))               реальный мир

                                          результат

Пользователь становится частью ГИС всякий раз при выполнении сложного анализа, например, пространственного анализа или моделирования. Такие работы обычно требуют опыта в выборе и использовании инструментария из набора ГИС и хорошего знания, используемых данных.

Чем не является ГИС

ГИС не является просто компьютерной системой для составления карт, хотя они могут создавать карты в разных масштабах, в проекциях и с разнообразной раскраской. Главное преимущество ГИС состоит в способности определять пространственные связи между объектами карты.

ГИС не хранит карты в обще принятом смысле. они не хранят также какие-нибудь изображения и представления пространства. Вместо этого ГИС хранят данные, с помощью которых можно создать нужное представление, наиболее подходящее для конкретных целей.

ГИС связывают пространственные с географической информацией о каждом отдельном объекте карты. Эта информация хранится в виде атрибутов или характеристик объекта, представляемого графически. Например, дорожная сеть может быть представлена схемой осевых линий дорог, но получаемое изображение дает не слишком много информации о дорогах. Чтобы получить информацию о дорогах, например, о их ширине или типе покрытия, нужно запросить базу данных. Тогда можно было бы создавать изображения дорог в условных знаках в соответствии с той информацией, которая должна быть показана.

Кроме того, ГИС могут пользоваться хранимыми в ней атрибутами для получения новой информации об объектах карты, например, для вычисления длины определенной дороги или для определения общей площади какого-либо типа почв.