Управление землепользованием

Понимание указанной ситуации привело к тому, что уже к середине 1970-х годов в мире были разработаны и успешно эксплуатировались специализированные компьютерные технологии и системы для обработки географической информации. Такие системы получили общее название «географические информационные системы». Термин «ГИС» в настоящее время обозначает не просто компьютерную систему, которая обеспечивает обработку, хранение и анализ географической информации, а целую индустрию для работы с пространственной информацией.

ГИС широко используются при управлении земельными и другими природными ресурсами, управлении территориальным развитием и т. д., когда в процессе принятия решений важнейшую роль играет пространственное положение анализируемых объектов. Программно-аппаратный комплекс ГИС предназначен для сбора, хранения, анализа и представления пространственно привязанной атрибутивно-графической информации о процессах и явлениях, происходящих на определенной территории и обусловливающих ее эколого-социально-экономическое развитие, а также для оперирования этой информацией. В связи с этим ГИС служат базой для создания новых типов информационно-аналитических систем (ИАС), основанных на пространственных данных. Разработка подобных ИАС приобретает в современном мире особую значимость, так как в настоящее время вследствие резкого повышения эффективности материального производства основная стоимость создается именно в сфере управления информационными потоками. ИАС на базе ГИС предназначены в основном для информационной поддержки принятия среднесрочных (тактических) и долгосрочных (стратегических) управленческих решений.

Во всем мире ГИС используются для решения широкого круга задач на всех уровнях управления. Эти системы имеют различный территориальный охват – от нескольких гектаров до всего земного шара. ГИС-технологии используются в правительственных и неправительственных организациях, в бизнесе, науке, в образовательных учреждениях и т. д. За последние 40 лет они превратились в настоящую мировую индустрию с миллиардными вложениями, а число их пользователей насчитывает многие миллионы. При этом наблюдается ежегодный рост отрасли, связанной с ГИС-технологиями, примерно на 20 %, а общий мировой объем ежегодных продаж программного обеспечения (ПО) для ГИС составляет миллиарды долларов.

Использование ГИС-технологий для формирования информационной базы управления земельными ресурсами требует решения целого ряда проблем – относительно простых и достаточно сложных. Например, не составляет проблемы приобрести отдельные составные части программно-аппаратного обеспечения ГИС (компьютерное оборудование, базовое ПО и т. д.). Однако в любой организации применение ГИС-технологий будет эффективно, т. е. приносить прибыль, только при соблюдении целого комплекса условий. Так, необходимо обеспечить определенный уровень квалификации персонала, собрать требуемые данные, решить организационные проблемы функционирования ГИС, настроить ПО ГИС для выполнения конкретных, заранее сформулированных задач. Все эти аспекты взаимосвязаны (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Взаимосвязанные звенья в ГИС-системе

Представим краткий комментарий к рисунку 1.6. В общем случае важная задача по приобретению ПО ГИС и компьютерного оборудования достаточно хорошо определена. Однако часто руководители ГИС-проектов упускают из виду важность обеспечения требуемой квалификации будущих пользователей приобретаемого ПО. Специалистам, занимающимся внедрением ГИС для управления земельными ресурсами, следует также помнить, что сбор необходимых данных занимает немало времени и обходится дорого, а организационные проблемы являются самыми острыми.

Информация о земельных ресурсах в базе данных ГИС является географически привязанной, т. е. связанной с конкретной точкой на поверхности Земли (местоположением). При осуществлении этой пространственной привязки возможно использование привычной системы координат, которая определяется через широту и долготу местоположения и основана на выбранном эллипсоиде (поверхности, моделирующей реальную форму Земли). В этом случае координаты местоположения вычисляются относительно экватора и линии с нулевой долготой, проходящей через обсерваторию в Гринвиче. Практическое применение при построении БД ГИС по земельным ресурсам находят и множество других координатных систем. ПО ГИС всегда предоставляет возможности трансформации географической привязки от одной координатной системы к другой, причем основные проблемы здесь обусловлены искажениями, которые возникают при отображении на плоскости реальных объектов, расположенных на шарообразной поверхности Земли. Этими вопросами занимается специальная наука – математическая картография, в рамках которой разработаны методы использования различных цилиндрических, азимутальных и других проекций.

Географическая информация о земельных ресурсах связывает их различные свойства и характеристики с определенным местоположением. В качестве таких свойств нередко выступают физические параметры: высота над уровнем моря, влажность почвы, температура. Это могут быть и признаки, задаваемые согласно конкретной классификации: тип растительности, тип землепользования, категория земель и т. д. В данный список включают также характеристики и частоту различных природных и антропогенных явлений, например наводнений, суховеев, оползней, наблюдаемых в определенных местоположениях. Для подобных свойств или характеристик какого-либо местоположения используется общий термин «атрибуты». Атрибуты наряду с местоположением (пространственной графической информацией) рассматриваются в ГИС-технологиях как обязательные составляющие географических сведений, хранящихся в БД ГИС. В связи с этим первый принцип построения БД ГИС состоит в том, что пространственно распределенная географическая информация об определенной территории хранится в атрибутивно-графическом виде.

Другим базовым принципом организации пространственной информации в ГИС является послойный (рис. 1.7), который очень нагляден и хорошо соотносится с приемами традиционной картографии. Он заключается в том, что многообразная информация об управляемой территории строится в виде серии тематических слоев, отвечающих конкретным потребностям ЛПР. При этом каждый такой слой объединяет пространственно и тематически однородные объекты, образующие в БД ГИС самостоятельную единицу.

С технической точки зрения ГИС структурирует и организует цифровые географические данные о земельных ресурсах из БД. Как уже было сказано, в БД ГИС хранится информация о положении и атрибутах географических объектов, а также отношениях между ними. БД представляет собой свод (хранилище) взаимосвязанных данных и необходимых для их поддержки и использования компьютерных средств, а система управления базами данных (СУБД) – программный комплекс для обеспечения хранения, поддержания целостности, редактирования и восстановления данных, а также доступа к ним и оперирования ими. СУБД являются существенной частью всех ГИС, они позволяют организовывать географические данные в структурированной форме, что помогает решать множество технических проблем, не связанных непосредственно с управлением землепользованием.

Рис. 1.7. Послойное хранение информации в БД ГИС

Развитие ГИС-технологий, ориентированных на обработку пространственной информации, значительно изменило современные подходы к управлению землепользованием. Как уже указывалось выше, в настоящее время общепринято, что цель создания ГИС – информационная поддержка принятия управленческих решений. ГИС становятся основой (ядром) информационно-аналитических систем для поддержки управления землепользованием, базирующихся на пространственно привязанной (географической) информации.

В общем случае процесс принятия решения при управлении землепользованием можно условно разделить на три фазы: осознание проблемы, формирование альтернатив и, наконец, выбор окончательного решения. Анализ большинства из доступного на рынке коммерческого ПО ГИС отечественного и импортного производства показывает, что оно имеет тенденцию к фокусированию на первой фазе процесса принятия решений. Эти программные средства имеют уникальные ресурсы для расширения возможностей ЛПР по сбору и представлению информации, необходимой для осознания существующих проблем землепользования. Реализация первой фазы принятия решения в среде ГИС обеспечивает выполнение важнейшей задачи первоначального накопления, классификации и представления геопространственной информации о земельных ресурсах. Однако для пользователей стандартного ПО ГИС возникают определенные трудности при реализации остальных фаз процесса принятия решения.