Применение геоинформационных технологий для решения задач земельного кадастра и управления на железнодорожном транспорте
Доклад посвящен основным аспектам, результатам и проблемам внедрения геоинформационных технологий, основанных на использовании геоинформационных систем, а также создании и эксплуатации геоинформационных баз данных.

Геоинформационные технологии получают в настоящее время широкое распространение, а геоинформационные системы (ГИС) занимают достойное место в ряду информационных систем различного назначения. Востребованность такого рода технологий определяется, прежде всего, специфическими свойствами, присущими только ГИС (рис. 1).

Стратегический уровень		Принятие решений
Получение и обработка		Анализ и обработка данных
		Реальный мир

Рис. 1

Высокая степень иллюстративности и наглядности материала, обусловленная наличием графических средств отображения информации, обладающих свойствами масштабируемости, многослойности, многовариантности представления (рис. 2,3,4).

Многослойность

Водные ресурсы Топография Инфраструктура Почва Использование земли Система координат Реальный мир

Рис. 2

Масштабируемость

Дорога Узел Участок Станция

Рис. 3

Многовариантность

Рис. 4

Интеграция текстовых и графических данных, позволяющая выполнять традиционные операции над текстовыми данными в совокупности с операциями над связанными графическими (и наоборот), добиваясь более высокого эффекта при формировании запросов на поиск и выборку информации, группировке данных, определении зон поиска и так далее (рис. 5).

Рис. 5
Накопление геоинформационных ресурсов с использованием единого координатного пространства, генерализации карт, изменения проекций отображения пространственной информации, процедур геокодирования (рис. 6).


Рис. 6
Возможность, по аналогии с традиционными базами данных и СУБД, использовать, наряду с локальными, распределенные геоинформационные системы, осуществляя удаленный доступ к требуемым геоинформационным ресурсам, в том числе и через Internet (рис 7).


Рис. 7
Получение трехмерных изображений участков территорий, позволяющих наглядно представить проектируемые и реконструируемые объекты, производить моделирование, например, последствий чрезвычайных и аварийных ситуаций (рис.8).


Рис. 8
С 1991 года Таганрогским отделом ИПИРАН ведутся разработки ГИС ObjectLand, являющейся полнофункциональной геоинформационной системой, имеющей свой формат представления данных и встроенную систему управления базой данных (рис. 9).


Рис. 9
Текстовая часть геоинформационной базы данных представляется как в виде внутренних таблиц, так и во внешних источниках данных, доступ к которым можно осуществить с использованием ODBC - драйверов Windows. В настоящее время программный комплекс ObjectLand включает в себя СОМ - компоненту, позволяющую использовать функции и ресурсы ГИС из пользовательских программ (рис. 10).


Рис. 10
К информационным системам, в которых геоинформационная компонента занимает определяющее место, относятся, прежде всего, системы ведения земельного и имущественного кадастра. Большинство технологических операций, выполняемых при описании и идентификации объектов, оформлении документов и постановке на кадастровый учет, не могут быть выполнены с достаточной эффективностью и требуемой степенью точности и надежности без использования ГИС.
При вводе и редактировании геометрических характеристик земельного участка проверяется допустимость его существования с учетом границ соседних участков и требований к геометрии участка (рис. 11).

Рис. 11 При покоординатном вводе земельного участка по поворотным точкам визуальный просмотр результата позволяет избежать механической ошибки при вводе чисел (рис 12, 13).

Рис. 12
Получение информации по точечным объектам - координаты точки; по полилинейным - список координат, длины сегментов, дирекционные углы, общая длина; по полигональным - список координат, длины сегментов, дирекционные углы, внутренние углы, площадь и периметр (рис 13).


Рис. 13
Контроль правильности расположения граничащих и пересекающихся объектов учета (рис 14).

Рис. 14
Кадастровые операции объединения и деления объектов учета (рис 15).

Рис. 15
ГИС ObjectLand в виде программного модуля ведения дежурной кадастровой карты используется в составе типового программного комплекса ведения Единого государственного реестра земель (ПК ЕГРЗ) (рис 16).


Рис. 16
ПК ЕГРЗ в такой конфигурации установлен и используется более чем в 1500 земельных палатах городского, районного, областного, краевого и республиканского значения. Дежурные кадастровые карты ведутся в 89 субъектах Российской Федерации и содержат графические данные об около 50 миллионах земельных участках в 2500 кадастровых районах. Ежедневно выполняется несколько миллионов операций по постановке на кадастровый учет, изменению статуса, делению, объединению участков, изменению и уточнению границ, нанесению и удалению на них объектов, строений, недвижимого имущества. Графические данные позволяют точно и безошибочно осуществлять межевание участков, уточнение границ, подсчет площадей.
Использование графических данных позволяет осуществлять оценку земельных ресурсов и расчет рыночной стоимости земельных участков.
Наряду с оценкой государственных земель, большое значение приобретает учет и оценка земель крупных предприятий и естественных монополий, осуществляемая с целью оптимизировать затраты на использование земель, а также осуществить капитализацию земель и имущества с целью привлечения инвестиций. К таким территориально распределенным предприятиям, относятся, прежде всего, предприятия РАО ЕЭС, предприятия добывающих отраслей и предприятия, осуществляющие транспортировку нефти, газа и нефтепродуктов.
В настоящее время интенсивно развивается использование ГИС в железнодорожном транспорте. В числе решаемых задач.
Обеспечение оперативного персонала управления движением справочной информацией, представляемой в графическом виде: масштабные и мнемосхемы станций (рис. 17,18), схемы диспетчерских участков (рис. 19), схемы крупных железнодорожных и воднотранспортных узлов (рис. 20), схемы участков (рис. 21) , отделений (рис. 22), железных дорог (рис. 23) , регионов управления (рис. 24) и т.д. В настоящее время созданы и используются около 2 тысяч масштабных схем и 4 тысяч мнемосхем станций, более 100 диспетчерских участков, около 50 железнодорожных и воднотранспортных узлов. Создана общая схема сети железных дорог России, СНГ и стран Балтии, включающая около 8000 станций (рис. 25).


Рис. 17


Рис. 18


Рис. 19
Рис. 20

Рис. 21


Рис. 22


Рис. 23


Рис. 24


Рис. 25
Управление инфраструктурой. Отображение информации о расположении объектов инфраструктуры различных служб железных дорог: локомотивных и вагонных депо, пунктов технического обслуживания, тяговых электрических подстанций (рис. 26). Представление объектов инфраструктуры масштаба станции: трубопроводов, кабельных систем, служебных строений, колодцев и так далее (рис. 27). Решение вопросов размещения объектов инфраструктуры и обеспечения жизнедеятельности.


Рис. 26

Рис. 27
Представление информации о прохождении грузов по сети дорог. Иллюстрирование ситуации и динамики продвижения и местонахождения грузов по сети железных дорог (рис 28). Выборки могут строиться по типам грузов, по владельцу грузов, владельцу вагонов, станции назначения и т.д. Графическое представление позволяет не только повысить иллюстративность отображения табличных данных, но и решать задачи, например, обеспечения подачи заданного количества порожних вагонов определенного типа путем выбора из возможных вариантов такого, при котором расстояние до пункта погрузки и, следовательно, время их доставки будет минимальным (рис 29).


Рис. 28

Рис. 29
Планирование и оптимизация пропускной способности участков. В этом случае графическое представление используется как способ задания пропускной способности участков с учетом директивного графика производства ремонтно - путевых работ, для задания схемы сети и для вывода результатов распределения поездопотоков (рис. 30).


Рис. 30
Обеспечение безопасности перевозок на основе учета неблагоприятных факторов, влияющих на перевозочный процесс, в частности, опасных и негабаритных мест. Геоинформационная основа в этом случай используется для обозначения опасных и негабаритных мест, а также мест возникновения нарушений перевозочного процесса, аварий и крушений (рис. 31).


Рис. 31
Информационная поддержка процессов принятия решения в чрезвычайных ситуациях на основе полной графической информации об участках, узлах и путевом развитии станций сети дорог.
Ведение и использование графической компоненты в системах учета и управления земельными участками и недвижимым имуществом МПС и в перспективе РАО РЖД (рис. 32).


Рис. 32
В процессе реального внедрения и использования геоинформационных систем возникают вопросы, требующие серьезной научной и теоретической проработки, в том числе и в плане разработки новых методов, создания математических моделей, алгоритмов, лабораторных испытаний. Направление исследований затрагивает как область развития собственно ГИС, так и область применения ГИС - технологий с специфических областях.
Из задач первого направления можно выделить развитие ГИС в части возможности использования различных проекций графических данных, использования для хранения графической информации внешних баз данных, реализация алгоритмов эффективного сжатия информации, разработка алгоритмов поиска графических объектов во внешних базах данных и т.д.
К задачам второго направления относятся, прежде всего, оптимизация транспортных потоков на сети дорог и размещение объектов.
Оптимизация транспортных потоков на сети, структура которой имеет специфические особенности. Специфика железнодорожной сети заключается в том, что любой из участков пути может изменять свои свойства, то есть существует так называемое "правильное" направление с характеристиками пропускной способности и "неправильное", которое, как правило, не используется в стандартных ситуациях, но может использоваться при необходимости. Кроме того, сама железнодорожная станция представляет собой сеть, иногда достаточно сложную, с возможностью накопления и переформирования маршрутов, то есть изменения характеристик потоков. В этих условиях необходимо организовать движение таким образом, чтобы по возможности равномерно распределить поездопотоки по альтернативным участкам, учитывая участки, закрытые для плановой профилактики и ремонта.
Размещение объектов инфраструктуры, обеспечивающих нормальную работу железных дорог и влияющих на безопасность перевозок и время восстановления движения в экстренных ситуациях. К числу таких объектов относятся железнодорожные станции, точки стыковки подъездных путей с путями станций, тяговые подстанции, узлы связи, восстановительные и пожарные поезда и многие другие. Для некоторых из них должны выполняться ограничения по размещению: на станции, на участке, в возможной близости от станции. Условия оптимизации для различных объектов также могут быть различными: минимизация максимального времени прибытия, обеспечение заданных характеристик максимальных расстояний и так далее.