Пример выполнения задания №2 контрольной работы 1
Содержание
| Введение | ||
| 1 Нормативные ссылки | ||
| 2 Инструкция по работе с учебно-методическим пособием | ||
| 3 Программа дисциплины | ||
| 4 Контрольная работа | ||
| 5 Задания на контрольную работу | ||
| 6 Содержание и оформление контрольных работ | ||
| 7 Вопросы для подготовки к зачету | ||
| 8 Список рекомендуемой литературы |
Введение
Геоинформационная система - это система аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, созданная для цифровой поддержки, пополнения, управления, манипулирования, анализа, математико-картографического моделирования и образного отображения географически координированных данных. Географические данные, содержащиеся в ГИС, включают четыре интегрированных компонента: местоположение, свойства и характеристики, пространственные отношения и время.
По предметной области информационного моделирования различают ГИС: городские или муниципальные (МГИС), природоохранные, геологические и т.п. Особое место занимают земельные информационные системы (ЗИС). Именно более подробному исследованию всех этих систем и будет посвящен изучаемый курс.
Геоинформационные системы являются единственным наиболее полным и действительно эффективным средством любого пространственного анализа распределенных на определенной территории бизнес -структур (сетей, различных торговых точек, филиалов) и факторов, влияющих на их работу (от плотности населения и пассажиропотоков в метро до косвенных смоделированных показателей зон проживания богатого населения).
Реализация геоинформационных проектов, создание ГИС в широком смысле слова, включает этапы: предпроектных исследований, в том числе изучение требований пользователя и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС, технико-экономическое обоснование, оценку соотношения "затраты/прибыль"; системное проектирование ГИС, включая стадию пилотного проекта, разработку ГИС; ее тестирование на небольшом территориальном фрагменте или тестовом участке; внедрение ГИС; эксплуатацию и использование.
1 Нормативные ссылки
1. ГОСТ Р 51605 – 2000.Карты цифровые топографические. Общие требования.
2. ГОСТ Р 51606 – 2000. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации. Общие требования.
3. ГОСТ Р 51608 – 2000. Карты цифровые топографические. Требования к качеству .
Инструкция по работе с учебно-методическим пособием
Учебно-методическое пособие состоит из:
- программы изучения дисциплины, в которой указывается, что необходимо знать в пределах каждой темы, а также приводятся вопросы для самопроверки и литература, которая может помочь вам в поиске ответов на них;
- тем практических занятий, которые необходимо выполнить для успешного освоения дисциплины;
- вариантов к выполнению контрольной работы;
- примера выполнения контрольной работы;
- списка вопросов для подготовки к сдаче зачета;
- списка рекомендуемой литературы.
При работе с пособием рекомендуется соблюдать именно такой порядок работы.
Вариант для выполнения контрольной работы определяется последней цифрой шифра зачетной книжки студента.
Программа дисциплины
Геоинформационные и земельно-информационные системы - ценный информационный инструмент, необходимый для поддержки, через различные приложения, и дальнейшего использования данных, полученных из реального мира и занесенных в юридически определенные базы данных. Окончательная цель такого инструмента состоит в том, чтобы дать возможность государственному и частному секторам принимать более обоснованные решения, базирующиеся на более качественной информации, и обеспечивать лучшее качество и большее количество сервиса для общих экономических выгод.
В ГИС осуществляется комплексная обработка информации - от ее сбора до хранения, обновления и представления. Как системы управления, ГИС предназначены для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению землями и ресурсами, городским хозяйством, по управлению транспортом и розничной торговлей, использованию океанов или других пространственных объектов. При этом для принятия решений в числе других всегда используют картографические данные. В ГИС проявляется множество новых технологий пространственного анализа данных. В силу этого ГИС служит мощным средством преобразования и синтеза разнообразных данных для различных задач управления.
Поэтому курс «Географические и земельно-информационные системы» (ГиЗИС) будет состоять из трех блоков: функциональные возможности ГиЗИС, земельно-информационные системы, городские ГИС.
Блок 1 – Функциональные возможности ГиЗИС
В этом разделе дисциплины дается представление о типах хранящейся информации в ГИС, о моделях графического представления информации, дается понятие топологии и проводится сравнение векторно-топологического и векторно - нетопологического представления данных, их отличие от объектно-ориентированных ГИС, возможность совмещения обоих подходов в отдельных программных продуктах для решения сложных прикладных задач. Также рассматриваются растровое представление и модели данных типа TIN и квадродерево. Кроме того, приводятся основные понятия моделирования в ГИС, такие как процедура, функция и описание программно-технологических блоков для преобразования форматов и представления данных, осуществления проекционных преобразований, оверлейных и функционально-моделирующих операций и проведения геометрического анализа.
Литература:[1,c.4-12; 2,54-118].
Вопросы для самопроверки:
1. Классификация моделей по принципу организации моделей.
2. Классификация моделей по виду представления информации
3. Классификация моделей по формату представления данных.
4. В чем заключается послойный принцип представления данных?
5. В чем суть векторно-топологической организации хранения данных?
6. В чем суть векторно-нетопологической организации хранения данных?
7. Что такое топология?
8. Что такое объектно-ориентированное представление данных?
9. Что такое растровая модель?
10. Как выглядит модель данных типа TIN?
11. Перечислить программно-технологические блоки для ГИС.
12. Какие операции могут совершаться с растровыми данными в большинстве ГИС?
13. Какие операции могут совершаться с векторными данными ГИС?
14. Что такое оверлейные операции?
15. Что входит в функционально-моделирующие операции.
16. Что такое генерализация? Для каких целей применяется?
17. Какие существуют методы построения цифровой модели рельефа (ЦМР)?
Блок 2 – Земельно-информационные системы
В этом разделе изучения курса необходимо ознакомиться с уже существующими земельно-информационными системами, которые успешно функционируют в различных городах России и за рубежом. Необходимо понять принцип их функционирования, четко проследить превалирование одной системы над другой для выбора оптимального варианта в зависимости от условий создания ЗИС, а также задач, которые перед ней ставятся.
Литература:[1,c.12-26; 2,54-118].
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое земельно-информационная система?
2. Перечислите источники земельно-кадастровой информации.
3. Что является нормативной основой существования ЗИС?
4. Какой опыт международного сотрудничества в создании и внедрении ЗИС?
5. Назовите существующие ЗИС в России.
6. На базе какой программы функционирует программа «Земля и право»?
7. Какие цели ставит АИС «Землепользование», разработанная ЮРКЦ Земля»?
8. Каковы возможности системы ROSCAD в области решения задач ЕГРЗ?
9. Для каких целей создавалась и как используется ИС «Регистрация землепользователей», разработанная НВП Альбея (г.Уфа)?
10. Принципы работы автоматизированной системы кадастрового картографирования (АСКК).
Блок 3 – Городские геоинформационные системы.
Под городскими геоинформационными система понимаются не только муниципальные ГИС, т.е. ГИС для обеспечения планирования жизни города, но и более мелкомасштабные, но не менее важные, так называемые корпоративные ГИС.
При создании МГИС, необходимо учитывать большое количество факторов и условий, зависящих от специфики каждого муниципального образования. Но существуют общие для всех условия: различные пользователи МГИС должны иметь возможность относить любые объекты на электронной карте к различным классам одновременно и строить многоуровневые “слои” объектов (классификационные системы с различными основаниями), - возможно, свои для каждого применения или конкретного исследования. Так иерархия слоёв может быть представлена по-разному экологической службой города и инженерными службами. В данном случае речь идет о внедрении единой технологии накопления пространственной информации в рамках всего города на основе распределенного накопления и редактирования информации в режиме многопользовательского доступа.
При этом геоинформационная система должна строится из следующих компонентов:
- СУБД, служащей единым хранилищем пространственной и описательной информации;
- инструментальной ГИС -инструмента для создания и редактирования пространственных данных непосредственно в СУБД;
- системы данных, позволяющей легко наращивать количество рабочих мест без возможности прямого изменения пространственных данных, зато с удобными средствами изменения описательных (атрибутивных) данных, а также экспресс-анализа пространственных и описательных данных.
При этом, первые два компонента приобретаются как готовое программное обеспечение, а последний – создается непосредственного для конкретного объекта (города или организации). Современные ГИС -программы ориентированы на конечного пользователя - специалиста в своей отрасли, а не программиста. Поэтому при этом особое внимание должно уделяться формированию инфраструктуры пространственных данных, позволяющих на единой геоподоснове сформировать взаимосвязанную многослойную совокупность графических и семантических данных, определяющих характер земельно-имущественных отношений на любой территории в пределах любой административно-территориальной единицы. Таким образом, первый шаг – это так называемый пилотный проект, в процессе выполнения которого закладывается вся технология будущего «большого» проекта. Эта технология апробируется на небольшом фрагменте территории, на который создаются все необходимые графические слои, а также определяется для каждого слоя структура атрибутивной базы данных. А далее, после окончания тестовой эксплуатации, исправления ошибок и учета пожеланий, можно принимать решение о функционировании всей ГИС.
Целью последнего блока изучения курса «ГиЗИС» является изучение и самостоятельное создание такого пилотного проекта для отдельно взятой организации или города, исходя из тех потребностей и возможностей, которыми они располагают.
Вопросы для самопроверки:
1. Плюсы и минусы ГИС для города.
2. Особенности задач, решаемых муниципальной ГИС.
3. Области применения ГИС в городе.
4. Источники информации для создания графической БД МГИС.
5. Источники информации для создания атрибутивной БД МГИС.
6. Какова роль ГИС в эффективном управлении городом?
7. Существуют ли возможности создания экологических атласов города с использованием ГИС?
8. Опишите примерную структуру ГИС «Генеральный план города».
9. Что входит в состав архитектурно-планировочного блока ГИС «Генеральный план города»? Какие задачи эта БД позволяет решать?
10. Что входит в состав природно-экологического блока ГИС «Генеральный план города»? Какие задачи эта БД позволяет решать?
11. Что входит в состав инженерно-инфраструктурного блока ГИС «Генеральный план города»? Какие задачи эта БД позволяет решать?
12. Каковы этапы создания МГИС?
13. Что такое производственная (корпоративная) геоинформационная система (ПГИС)? Цели ее создания?
14. Необходимо ли создавать фундаментально-базовые слои (ФБС) для ПГИС?
15. Какая информация может являться источником для ФБС?
16. Как осуществляется выбор масштаба для ведения ПГИС?
17. Какая технология создания ПГИС?
Контрольные работы
По дисциплине «Географические и земельно-информационные системы» выполняются две контрольных работы.
Контрольная работа №1 содержит два вопроса, первый носит теоретический характер и предназначен для более глубокой проработки существующих проектов ЗИС. Второй вопрос представляет собой описание города или предприятия, для которого требуется создание ГИС. Вам предлагается создать МГИС города или корпорации со своими особенностями развития и спецификой проблем и задач. В приложениях А и Б пособия приведены задачи, которые позволяют решать ГИС в бизнесе и городе, а также предлагается типовая структура МГИС. Создайте такое количество слоев графической базы данных, которое позволит решить все поставленные задачи. Необходимо не забывать при этом о постоянных базовых слоях, на которых существуют все ГИС: квартал, участок и здания.
Создайте схематически графическую базу данных на бумаге. Источником создания графической базы данных может стать растровая подложка, полученная сканированием существующего картографического материала или произвольно созданные объекты, отображающие объекты графической БД. Составьте перечень слоев, которые будут включаться в МГИС, а также состав информации, которую будет необходимо ввести в атрибутивную базу данных для решения задач города N или корпорации.
Вторая контрольная работа предусматривает программную реализацию, созданной вами в КР№1, МГИС с использованием программных продуктов AutoCad и ArcView 3.1. При этом осуществляется подготовка графической базы данных в программе AutoCad с дальнейшей передачей в ArcView для создания атрибутивной БД. Готовый проект является зачетом по данной контрольной работе.
По согласованию с преподавателем, студенты, имеющие практический опыт работы с ГИС могут выполнять контрольную работу с использованием тех программных продуктов, с которыми они работают.
Создание графической базы данных для ведения муниципальной или корпоративной ГИС осуществляется в программе AutoCad. Необходимо помнить, что работать можно в любой версии, но при сохранении выставить тип файла Формат AutoCad 14. Откройте рабочее окно программы, в котором выберите Создание нового чертежа. Для вставки растрового изображения (если вы используете отсканированную карту) выполняется команда Вставка - Растровое изображение из меню.
Параметры вставки: точка вставки 0;0, угол поворота 0. Для приведения ее к реальному масштабу необходимо выполнить команду Масштаб из меню Редактирование. Указывается Ссылка, т.е. отношение реальной длины линейного объекта на местности к длине этого объекта на растре. AutoCAD работает со своими единицами длины, поэтому необходимо принять: 1 ед. AutoCAD = 1 м.
Следующим этапом является создания слоев цифровой карты.Для этого средствами AutoCad (выполняя команду Формат / Слои / Новый), создаем слои, задавая при этом цвет линий и тип (для линейных объектов). Наименование слоев лучше прописывать буквами латинского алфавита. Для создания полигональных объектов слоев кварталы, участки, здания и т.д. пользуйтесь инструментами рисования Полилиния, МногоугольникилиКруг.В случае использованииПолилиниинеобходимо выполнять команду Замкни в Экранном меню. При создании слоев учитывайте, что квартал – это совокупность участков, поэтому внешние границы квартала и земельных участков совпадают.
Для линейных объектов (таких как дороги, коммуникации) используйте инструмент Отрезок. Слой дороги состоит из отдельных отрезков, проходящих по середине проезжей части параллельно сторонам кварталов от перекрестка до перекрестка.
Точечные слои (такие как остановки, пробы) создаются с использованием инструмента Точка.
Далее на панели управления делаем активным слой, в котором будут создаваться объекты. Цвет и Тип линии ставим По слою. Выбираем инструмент для отображения объектов (Полилиния, Отрезок или Точка).
Обрисовываем квартал или участки, и для возврата в начальную точку выбираем Замкни из Экранного меню или нажав правую кнопку мыши, в выпадающем меню выбрать команду Замкнуть. Для того чтобы при отрисовке участков, совпадали вершины соседних участков, установите объектную привязку Конечная точка и Пересечение, выбрав из панели управления Сервис / Режим объектной привязки. В этом случае при начале отрисовки каждого следующего участка, вершина предыдущего будет подсвечиваться желтым квадратом, и автоматически осуществляться привязка вершины одного участка к другому.
После окончания работы по векторизации обязательным условием является проверка выполненной работы и оценка соответствия полученного электронного варианта и исходной карты. Для этого отключив все слои, за исключением одного, проверьте:
- все ли необходимые объекты нанесены на карту;
- нет ли ошибочно нанесенных объектов;
- соответствуют ли отображаемые объекты тому слою в котором они находятся, например, нет ли объектов Участки в слое Кварталы и наоборот.
Если все вышеописанные этапы пройдены, сохраните рисунок и закройте программу. Дальнейшая работа осуществляется в программе ARCVIEW 3.1
Запустите программу Arc View GIS с рабочего стола компьютера. При загрузке выберите Создание нового проекта. Создайте новый Вид. Для этого в раскрывшемся окне нажмите кнопку Новый. Из меню Файл / Модулинапротив Cad Reader поставьте отметку, что позволит прочесть данные AutoCAD.
Установите масштаб карты. Для этого из меню Вид / Свойства.В появившемся окне установите единицы карты и длины – метры. После масштабирования, создаем слои для работы. Для этого используем команду Вид / Добавить тему, далее укажите путь к файлу AutoCAD. Щелкните один раз на значке перед названием вашего файла. Появляются 4 типа данных (line, point, polygon и annotation), которые можно подгрузить. Начните с подгрузки полигональных тем. Для этого выбираем из перечня polygon и нажимаем ОК. В результате в окне Вида добавилась CAD-тема *. dwg, которая содержит все полигональные объекты AutoCAD карты. Для дальнейшей работы эти объекты необходимо разнести по слоям и привязать к ним атрибутивную информацию, поэтому их необходимо преобразовать в шейп-файлы (темы ArcView). Для этого необходимо выполнить последовательность действий:
1. сделать активным dwg-слой;
2. выполнить команду Тема / Свойства / Чертеж;
3. в окне выбрать нужный CAD-слой, например, для слоя Кварталы, выбираем Kvartal и подтверждаем нажатием ОК;
4. выполнить команду Тема / Преобразовать в шейп-файл. При этом в окне Вида появится новый слой с расширением *.shp;
5. снова сделать активным dwg-слой;
6. повторить операции 2 – 4 для следующих полигональных слоев;
7. когда все полигональные слои будут преобразованы в шейп-файлы, удалите исходный dwg-слой. Для этого делаем dwg-слой активным, из меню Редактировать / Удалить тему.
Аналогично, выполняя операции 1-4, переводятся в шейп-файлы линейные объекты. Из меню Вид/Добавить тему, указываете путь к файлу AutoCAD. Щелкаете один раз на значке перед названием вашего файла. Выбираете из перечня данных line и нажмите ОК. В окне Вида добавилась тема *. dwg, которая содержит все линейные объекты AutoCAD карты.
Повторив всю последовательность операций 1-4, преобразуйте в шейп-файл точечные объект, только при загрузке файла AutoCAD, из перечня данных необходимо выбрать point.
К каждой теме ArcView 3.1 автоматически создает базу данных, в которой содержится стандартная информация по всем объектам темы (служебные поля). Для работы с ней, необходимо вызвать таблицу Темы. Для этого можно воспользоваться командой Тема / Таблица или просто выбрать кнопку на панели инструментов со значком таблицы.
Для внесения каких-либо изменений в таблицу, ее необходимо перевести в режим редактирования (Таблица / Начать редактирование). Далее для создания нового поля, из меню Редактировать / Добавить поле. В появившемся окне укажите название поля (латинскими буквами), вид, количество букв или чисел, которые должны поместиться при заполнении таблицы в вашу созданную ячейку. Создайте все запланированные поля в таблицах для каждого слоя. Сохранитесделанные вами изменения в таблицах и Закончите редактирование.
На этом, процесс создания ГИС заканчивается. Для продолжения работы вы можете заполнить созданную вами базу данных информацией по слоям.
Пример выполнения задания №2 контрольной работы 1
Университет планирует построить небольшую лабораторию и офис для проведения исследований и разработки проектов использования аквакультур. Возможный выбор ограничивается прибрежной сельскохозяйственной территорией вблизи нескольких небольших городов. Теперь нужно выбрать участок, отвечающий следующим требованиям:
- Площадь по крайней мере, 2 000 кв.м
- Почва должна быть пригодна для строительства зданий
- Чтобы уменьшить стоимость подготовки территории, участок не должен быть залесен. А поскольку региональный план защиты сельского хозяйства запрещает на этой территории сведение сельскохозяйственных угодий, остаются только кустарниковые земли.
- Местное законодательство, направленное на сдерживание бесконтрольного строительства, разрешает новостройки только в пределах 300 м от существующих канализационных линий.
- Действующее национальное законодательство о качестве воды требует отсутствия сооружений в пределах 20 м от водотоков.
Таким образом, ваша задача - создать перечень потенциальных площадок с оценкой стоимости их покупки. Вам нужно также составить карту потенциальных площадок улучшенных и полу-улучшенных дорог и отчет, содержащий список площадок с их площадью и оценкой стоимости.
Решение может быть представлено в виде таблицы 1.
Таблица 1
| Критерии | Слои | Тип объекта | Класс объекта |
| Пригодные почвы | 
| Почвы | Полигон |
       Тип землепользования - кустарники
| Землепользование | Полигон | |
| Более 20 м от водотоков | 
| Водотоки | Линия |
| В пределах 300 м от канализационных линий | 
| Инженерные сети | Линия |
| Карта дорог | 
| Дороги | Линия |
Каждый критерий означает необходимость наличия определенного слоя данных с определенными атрибутами объектов (за исключением требования к размеру участка - этот критерий будет устанавливаться для нового слоя, образованного при пространственном соединении других слоев).Далее создается структура атрибутивной базы данных. Она может быть представлена в виде набора таблиц. Например, как представлено на рисунке 1.
| Владелец | Площадь | Износ | Назначение | Этажность |
Рисунок 1 – атрибутивная база данных к слою Здания
Или в виде словаря данных, т.е. таблицы 2.
Таблица 2
| Слой | Атрибуты | Значение | Описание |
| Почвы | пригодность | Непригодны Малопригодны Умеренно пригодны Пригодны | |
| Землепользование | код типа землепользования Стоимость гектара | Фактическая цена | Городские Сельскохозяйственные Кустарники Лесные Водные Переувлажненные Пустоши |
| Водотоки | Код водотока | Основной водоток Малый водоток | |
| Инженерные сети | Диаметр тип | фактический канализация газ водопровод | к г в |
| Дороги | Код дороги | улучшенные городские |
Задание на контрольные работы
Задание на контрольную работу №1
Вариант для выполнения первого задания выбирается по таблице 3.
Таблица 3
| Вариант | Наименование вопроса |
| Описать суть проекта создания ЗИС г. Мирный. Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать суть проекта создания ЗИС национальной службой Швеции (агентством Swedesurvey) и субъектами северо-западной части России. Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать суть проекта создания ЗИС датским консорциумом LLO в Пермской области. Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать суть проекта создания ЗИС в рамках российско-канадского проекта DMR-Groupe Inc. Canada и Дмитровского района Московской области. Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать суть проекта создания ЗИС фирмой Infotec Development Corp. (США) в Оренбургской области. Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. |
Окончание таблицы 3
| Описать суть проекта по созданию АИС «Регистрация землепользователей» (НВП Альбея г.Уфа). Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать суть проекта создания ЗИС ОАО «Северсталь». Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать назначение пакета ЗИС «Автоматизированный кадастровый офис» в среде ГИС MapInfo. Цели и задачи. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. | |
| Описать назначение автоматизированной системы управления инвентаризацией (АСУИ) ОАО «Газпром». Цели и задачи проект. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. Применяемые программные продукты. | |
| Описать суть проекта создания ЗИС "Кадастровая и земельно-информационная система в Карелии". Цели и задачи проект. Участники. Какие итоги получены после начала эксплуатации. Выводы и результаты. |