Основой серии публикаций послужили материалы отчета ГИС-Ассоциации о выполнении НИОКР Минэкономразвития России «Разработка концепции формирования инфраструктуры пространственных данных как элемента общегосударственных информационных ресурсов».
Автор соответствующего раздела отчета в. н. с. Института географии РАН А.В. Кошкарев.
Руководитель работ С.А. Миллер.

Под пространственными данными понимаются данные о географических объектах, которые являются формализованными цифровыми моделями материальных или идеальных (абстрактных) объектов реального или виртуального мира

Понятие «пространственные данные» возникло в начале 60-х годов ХХ в. в период первых экспериментов по созданию географических информационных систем (геоинформационных систем, ГИС) информационных систем, оперирующих пространственными (координатно-определенными) данными и обеспечивающих технологический процесс их сбора (регистрации), хранения, обработки, визуализации (в том числе в виде карт), обмена, распространения и использования в прикладных целях.

Появление ГИС означало коренной переворот в инструментарии моделирования географического пространства, реализацию принципиально нового способа его описания и представления в форме цифровых моделей. По мере развития геоинформационных технологий цифровые модели ГИС стали альтернативой дотоле единственному средству моделирования географического пространства в виде карт и других картографических изображений и, что еще более важно, решения пространственных задач, так как позволили заменить графические (образно-знаковые) модели объектов земной поверхности цифровыми, а в ряде приложений вытеснили традиционные картографические модели из тех областей, где их использование невозможно или нецелесообразно. Геоинформатика область, объединяющая науку о принципах и методах цифрового моделирования объектов реальности в форме пространственных данных, технологию создания и использования ГИС, производство геоинформационной продукции и оказание геоинформационных услуг, стала дополнением и естественным развитием традиционной картографии.

Под пространственными данными (геопространственными данными, географическими данными, геоданными) понимаются данные о географических объектах, которые являются формализованными цифровыми моделями материальных или идеальных (абстрактных) объектов реального или виртуального мира. Полное цифровое описание пространственного объекта (географического объекта, геообъекта) и содержание пространственных данных складываются из идентификатора объекта, набора его атрибутов (свойств, характеристик) с их значениями и параметров локализации объекта в пространстве и времени (в некоторой системе пространственно-временных координат). Правила цифрового моделирования объектов реальности путем описания типов и свойств элементарных пространственных объектов, их наборов и межобъектных отношений называют моделью пространственных данных; каждая реализация модели данных в программных средствах ГИС имеет специальный формат данных. Непространственные данные или непозиционная часть данных именуются атрибутивными данными. В общем случае под объектом понимаются неподвижный или движущийся простой или сложный объект, явление, событие, процесс и ситуация, которые могут относиться к территории, акватории, недрам и воздушному пространству Земли, околоземному космическому пространству, другим космическим телам и небесной сфере. В более широком смысле понятие «пространственные данные» выходит за пределы собственно цифровых данных, однако, если не предполагается иное, под ним понимаются именно цифровые пространственные данные.

Координирование объекта означает его позиционирование (локализацию) в некоторой системе координат. Универсальный и наиболее предпочтительный способ позиционирования указание его местоположения в общеземных геоцентрических системах координат, из которых наиболее распространены в мире WGS 84 и в России ПЗ 90, и государственной системе геодезических координат, например, в российской системе координат СК 95 референцной геодезической системе, которая введена в России с июля 2002 г. вместо действовавшей ранее системы координат 1942 г. Помимо этого, на практике применяются другие системы координат, включая местные системы координат, плоские прямоугольные координаты (в России координаты Гаусса-Крюгера в картографической проекции Гаусса, используемой для топографических карт масштаба крупнее 1:1 000 000), прямоугольные (декартовы) координаты плоскости оцифрованного аналогового источника (карты, плана).

Прямое пространственное или пространственно-временное координирование объектов не единственный способ их позиционирования. Другой распространенный способ геокодирование, суть которого в соотнесении позиционируемых объектов с уже позиционированными. Эта операция осуществляется через идентификатор, которым могут быть географическое название, почтовый адрес, почтовый код и другие идентификационные и адресные характеристики. Например, при наличии адресного реестра, содержащего не только систему адресов, но и координаты адресуемых объектов, становится возможным координирование реестров физических и юридических лиц, иных данных, связанных с едиными объектами недвижимости.

Когда говорят, что до 80% национальных информационных ресурсов имеют координатную привязку, имеют в виду наличие тех или иных способов и механизмов позиционирования данных, благодаря чему они могут рассматриваться как актуально или потенциально пространственные.
Возможности и методы позиционирования объектов и их наборов, организованных в виде баз пространственных данных (пространственных БД, ПБД, баз пространственных данных, БПД), позволяют значительно расширить область пространственных данных за счет тех национальных информационных ресурсов, которые собираются министерствами и ведомствами по определенным регламентам и представляют интерес для широкого круга потребителей, в том числе и в первую очередь за счет государственных или общегосударственных информационных ресурсов (ОГИР) т. е. ресурсов, ведущихся государством и предназначенных для широкого использования. Под «информационными ресурсами» понимается «совокупность данных, организованных для эффективного получения достоверной информации» (Воройский Ф.С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь-справочник: Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Физматлит, 2003. 760 с.) или «совокупность сведений, получаемых и накапливаемых в процессе развития науки и практической деятельности людей, для их многоцелевого использования в общественном производстве и управлении» (ГОСТ 7.0 99. Информационно-библиотечная деятельность, библиография. Термины и определения).

В перечень наиболее важных ресурсов входят картографические и кадастровые данные. В настоящее время в России существует ряд официальных государственных видов кадастра, из которых наиболее значимы: государственный земельный кадастр (ГЗК, планируется введение кадастра объектов недвижимости), государственный градостроительный кадастр (ГГК), государственный кадастр полезных ископаемых, водный кадастр и лесной кадастр. Все они, а также иные крупные наборы данных (государственные географические карты и планы, государственный учет объектов градостроительной деятельности, ряд данных Госкомстата России, МЧС России и др.), производство которых организовано и контролируется государственными органами на федеральном и региональном уровнях, могут быть объединены понятием «государственные ресурсы пространственных данных».

Соответственно ресурсы, создаваемые на местном уровне, понятием «муниципальные пространственные данные». Сюда относятся огромный объем информации о городской инфраструктуре, ЖКХ, адресные реестры и планы, планировочная документация и другие пространственные данные.

При этом наибольшая часть пространственных данных рассредоточена в информационных ресурсах субъектов хозяйствования и граждан РФ.
Главные требования к пространственным данным аналогичны требованиям к данным (точнее, к информации) вообще с учетом некоторых их позиционных свойств: качество, актуальность, достоверность и доступность.

Качество пространственных данных складывается из шести элементов; среди них:
полнота необходимая достаточность и неизбыточность данных (отсутствие «белых пятен» и дубликатов);
логическая согласованность (топология) соблюдение ограничений на атрибутику и тополого-геометрические свойства объектов и их наборов;
позиционная точность близость результатов позиционирования объекта в пространстве к истинным;
временная точность близость фиксир
уемого времени существования объекта к фактическому;
атрибутивная точность (тематическая точность) близость фактических значений атрибутов к истинным;
происхождение (данных) сведения об истории создания набора данных, служащие для косвенной (неколичественной) оценки их качества.

Другое важное свойство пространственных данных их актуальность. Актуализация (обновление) данных достаточно сложный и затратный процесс, с которым связаны большие технологические, организационные, правовые и финансовые проблемы производителей данных, а также претензии к качеству данных со стороны потребителей. Универсальным их решением в отношении топографических карт и планов считается топографический мониторинг непрерывный процесс их обновления, основанный на «дежурстве» оперативном внесении изменений в содержание, в картографические базы данных с набором цифровых топографических карт.

Достоверность пространственных данных интегральное свойство данных, оцениваемое близостью пространственного объекта в его цифровом представлении к сути моделируемого (описываемого) объекта реальности и рассматриваемое в трех аспектах: пространственном (позиционном), тематическом (атрибутивном) и временном.

Доступность пространственных данных означает возможность и удобство прямой или опосредованной связи держателей (владельцев) и потребителей (пользователей) пространственной информации, отсутствие необоснованных барьеров и ограничений на их производство и использование.

Технологический аспект обеспечения доступности данных со стороны государственных структур, коммерческих организаций и частных лиц наличие сетевой среды и механизмов доступа к данным. В настоящее время единственной общедоступной глобальной сетью является Интернет, службы которой, включая Web-службу WWW, способны обеспечить интеграцию распределенных ресурсов. При этом сохраняются сложившиеся структуры и регламенты обмена пространственными данными по более высокоскоростным, защищенным или закрытым каналам, обслуживающим внутри- и межведомственный обмен и информационное взаимодействие региональных и локальных систем организации данных. Системы, обслуживающие и поддерживающие режим удаленного доступа к данным, следует отнести к классу информационно-телекоммуникационных.

Второй аспект доступности режимные ограничения на пространственные данные. Существование в Российской Федерации законодательных, правовых и нормативных ограничений на данные на государственном уровне (в том числе режим секретности) сдерживает их производство и использование и значительно снижает эффективность этой деятельности. К проблемам, характерным не только для России, но и для большинства развитых стран, следует отнести ограничения, связанные с материальными и авторскими правами на данные и другими нормативно-правовыми условиями их использования.

Параллельно с развитием геоинформационных технологий развивались иные информационные технологии, обеспечивающие массовый сбор, хранение, обработку, использование и распространение пространственных данных. Среди них:
данные дистанционного зондирования Земли результаты съемки Земли с летательных аппаратов и, прежде всего с космических платформ (аэрокосмическая съемка), которая в настоящее время выполняется почти исключительно цифровой съемочной аппаратурой;
цифровые карты и планы цифровые модели традиционной «бумажной» картографической продукции, которые не только решают производственные задачи картографической отрасли (обновление и издание карт), но и используются за пределами интересов отрасли как источник данных и географическая основа пространственных данных разных типов, а в виде цифровых моделей местности как основа для решения пространственных расчетных, аналитических и иных задач;
цифровые пространственно-временные данные, получаемые двумя глобальными системами спутникового позиционирования: глобальной системой позиционирования GPS (США) и ГЛОНАСС глобальной навигационной спутниковой системой (Россия), и используемые для решения навигационных и геодезических задач (включая построение или сгущение геодезических сетей), а также иных задач позиционирования, непосредственно связанных с массовым производством пространственных данных;
данные геодезической съемки, выполняемой цифровой (электронной) съемочной аппаратурой;
данные лазерной наземной и воздушной съемки, позволяющие получить высокоточную трехмерную модель объекта с оперативностью и детальностью, превышающими возможности иных съемочных систем.

Эти технологии достаточно тесно связаны с геоинформационными технологиями. На базе их технической и программной интеграции возникли и развиваются гибридные системы получения и обработки данных, объединяемые понятиями «геотехнологии» и «геоинженерия». Область, объединяющая методы и средства интеграции информационных технологий сбора и обработки пространственных данных, включая геоинформационные технологии, получила наименование «геоматика».
Развитие новых технологий расширило область пространственных данных за пределы геоинформатики, многократно умножило их объемы, привело к появлению ряда новых технологий и индустрий, обслуживающих процесс их массового производства и использования, формированию рынка пространственных данных и услуг. Самый яркий пример стремительное развитие наземной навигации, основанное на использовании средств спутникового позиционирования (GPS) и специальных цифровых
навигационных карт и баз пространственных данных.