Х. Мураками Пространственные данные: формирование ресурсов для многократного использования
GSDI CookBook Руководство по созданию Глобальной инфраструктуры пространственных данных
(главы из книги)
Редакция журнала начинает публикацию некоторых глав книги GSDI CookBook, изданной Ассоциацией Глобальной инфраструктуры пространственных данных GSDI (Global Spatial Data Infrastructure). Цель ассоциации GSDI, которая объединяет организации, агентства, коммерческие компании и частные лица всего мира, содействие международному сотрудничеству в создании и развитии локальных, национальных и международных инфраструктур пространственных данных, что позволит странам лучше реагировать на социальные, экономические и экологические проблемы первоочередной важности (www.gsdi.org).
Информация продукт дорогой, поэтому необходимые сведения и средства эффективного их использования не всегда могут быть доступны в нужном месте и в нужное время. Существует много национальных, региональных и международных программ и проектов, направленных на улучшение доступа к пространственным данным, обеспечение их многократного использования и гарантирование того, что дополнительные инвестиции в процессы сбора пространственной информации и в средства ее обработки и применения обеспечат надежный доступ к общему пулу пространственной информации.
В создании книги приняли участие всемирно известные специалисты, которые прошли тщательный отбор для написания конкретных разделов. По мнению издателя, это обеспечило действительно глобальный подход к обсуждаемым проблемам, позволило обобщить накопленный в разных странах опыт и представить информацию о имеющихся ресурсах пространственных данных.
Надеемся, что результаты обсуждения положений данной публикации окажут позитивное воздействие на создание Российской инфраструктуры пространственных данных, концепция которой была разработана ГИС-Ассоциацией в рамках НИОКР «Разработка концепции формирования инфраструктуры пространственных данных как элемента общегосударственных информационных ресурсов» Минэкономразвития России.
Географическая информация в форме пространственных данных стала продуктом массового рынка, а также составной частью ряда аппаратных и программных решений. С этого времени почти каждый получил возможность создавать собственные карты, благодаря методам автоматизированного картографирования, программным средствам ГИС, данным спутниковых систем позиционирования и дистанционного зондирования и средствам цифровой обработки изображений. В результате прежняя государственная монополия серьезно пошатнулась
Автор Х. Мураками (Институт географической съемки Японии GSI, Федеральный комитет по географическим данным США FGDC) Редактор К. Люзе(общеевропейский проект MEGRIN)
Перевод ГИС-Ассоциация Научные консультанты: А.В. Кошкарев (ИГ РАН) и Е.Г. Капралов (ГИС-Ассоциация)
Общие сведения
В эпоху «традиционного» картографирования сбор и распространение географической информации проводились чрезвычайно централизованно, как правило, под контролем мощных государственных монополий. Такая ситуация существовала до сравнительно недавнего времени из-за больших затрат на создание карт и доступных в то время технологий их составления и обновления. Серьезные картографические проекты часто требовали нескольких десятков лет на их реализацию. Кроме того, карты считались не столько продуктом широкого потребления, сколько рассматривались как национальная собственность, т. е. их данные использовались, в основном, правительственными организациями для оборонных целей, планирования экономического и социального развития, а также для налогового контроля.
Именно по этим причинам назначение и масштабный ряд карт определялись соответствующими государственными организациями и агентствами. Во многих странах принята следующая иерархическая структура:
кадастровые планы (масштаб 1:100 1:5000);
крупномасштабные карты и планы для градостроительного планирования и территориального развития (1:500 1:10 000);
среднемасштабные национальные топографические карты (1:20 000 1:100 000);
мелкомасштабные карты (1:100 000 и мельче).
Большинство картографических проектов создания тематических и специальных карт опиралось на эту базовую структуру. Таким образом надежно обеспечивалась полная взаимосовместимость национальных картографических продуктов.
При этом совместимы были картографические данные разных стран. Даже при геометрическом несовпадении их вдоль государственных границ можно было использовать национальные картографические данные, созданные в одной стране, в других странах.
ГИС-технологии существенно изменили ситуацию, особенно после появления настольных ГИС. Использование ГИС-данных, а также спектр их возможных приложений стали очень разнообразными. Географическая информация в форме пространственных данных стала продуктом массового рынка, а также составной частью ряда аппаратных и программных решений. С этого времени практически каждый получил возможность создавать собственные карты, благодаря возможностям автоматизированного картографирования, программным средствам ГИС, данным спутниковых систем позиционирования и дистанционного зондирования и средствам цифровой обработки изображений. В результате прежняя государственная монополия серьезно пошатнулась
ГИС-технологии активно используются в различных областях, и круг их применения постоянно расширяется по мере появления новых компьютерных средств и прикладного программного обеспечения ГИС с новыми функциональными возможностями на общем фоне снижения стоимости. Тем не менее расходы на создание наборов пространственных данных, необходимых для эффективного внедрения ГИС-приложений, остаются достаточно высокими по сравнению со стоимостью аппаратных средств и соответствующего программного обеспечения.
Кроме того, пользователи ГИС обычно стремятся к созданию собственных наборов данных, даже в случаях, когда нужные им сведения уже имеются и доступны. Это объясняется следующими причинами:
пользователь не знает о наличии нужных ему данных или не имеет свободного доступа к ним;
пользователь ранее не работал в условиях совместного доступа к данным межотраслевых или корпоративных баз данных (БД);
необходимые наборы пространственных данных имеют формат, который не позволяет экспортировать их в другие системы.
Эти проблемы во многом связаны с тем, что существующие наборы пространственных данных бывают плохо документированы, созданы без применения общепринятых стандартов, очень часто приводят к излишним расходам и дублированию. Это иногда препятствует успешному внедрению ГИС-приложений на локальном, национальном, региональном и глобальном уровне.
Таким образом, современный этап развития ГИС характеризуется следующими параметрами:
большое количество участников, занимающихся сбором данных и их распространением;
постоянное расширение круга геоинформационных приложений, типов ГИС-продуктов и форматов;
дублирование усилий из-за трудностей доступа к существующим данным, их разнородности и различного качества информации, собранной в разных проектах;
рост проблем при обмене и использовании данных, созданных различными организациями.
Одно из эффективных средств устранения этих проблем на современном этапе развития ГИС или, по крайней мере, снятия их остроты создание базовых пространственных данных (БПД).
Следует различать понятия «базовые пространственные данные» и «геодезическая основа». Они используются весьма часто, и в целом смысл их ясен, но только до тех пор, пока не потребуется дать четкое определение и технические характеристики данных.
Большинство приложений ГИС использует определенный набор общих с другими приложениями элементов пространственных данных. Обычно это пункты геодезической сети, транспортные и гидрографические сети, горизонтали рельефа и другие общегеографические элементы нагрузки карт, присущие многим ГИС-приложениям и используемые для интегрирования другой специальной, тематической, информации. Они обязательно входят в большинство традиционных топографических карт, или, говоря на языке современных информационных технологий, баз пространственных данных и ГИС-продуктов. Означает ли это, что они исчерпывают список элементов в составе базовых пространственных данных? А как быть с почтовыми адресами или кадастровыми участками?
Понятия «базовые пространственные данные» и «геодезическая основа» относятся к двум весьма разным сферам. Но, к счастью, их применение способно приводить к определению очень сходных технических требований. В картографии под термином «геодезическая основа»* понимается совокупность пунктов опорных (плановых) и высотных (нивелирных) или иных геодезических сетей разного класса точности, которые позволяют позиционировать пространственные объекты в системах координат. Конечно, в последние годы в этой сфере произошли значительные изменения благодаря появлению новых технологий, но принцип остается прежним: геодезическая основа дает доступ к использованию геодезических координат. Такие данные в общем случае не являются частью географической информации, используемой в ГИС-приложениях, а скорее служат необходимой «подложкой» для них, которая чаще всего обычному пользователю просто не видна.
Если геодезические данные для картографа и топографа являются «основой», то для пользователя геоинформационных систем это понятие означает скорее возможность установления координатной связи данных с объектами реального мира. Прежде всего, это касается конкретных техногенных объектов, например автомобильных и железных дорог, линий связи и электропередачи, населенных пунктов и т. п., а также природных объектов: рельефа, гидрографии и т. д. Сюда же относятся и не столь материальные, но очень важные для людей объекты и сведения: административные границы, кадастровые участки, адресные и другие справочные данные, а также указатель географических названий. Все они являются средством для установления связи между такой информацией и объектами местности с помощью ГИС. По этой причине они могут рассматриваться пользователями ГИС в качестве «основы».
Под БПД будем далее понимать набор географических сведений, необходимый для оптимального использования множеством ГИС-приложений, т. е. обеспечивающий пространственную локализацию преобладающей части данных. Конечно, подобный подход не свободен от недостатков и может в будущем уточняться. Единственное, чем необходимо дополнить предложенную трактовку, зависимость детальности данных от масштаба. В этом контексте понятие «базовые пространственные данные» означает минимальное количество объектов и их характеристик, необходимых для представления конкретной тематической информации.
Как отмечалось, бурное развитие ГИС обеспечило широкий доступ к пространственной информации и ее столь же широкому использованию. При этом, однако, возникла и такая серьезная проблема, как отсутствие взаимосовместимости геоинформационных продуктов, созданных с применением разных технологий. Использование концепции БПД может способствовать улучшению взаимодействия различных систем и благодаря исключению ненужного дублирования работ снизить расходы на создание наборов пространственных данных.
Проблемы взаимосовместимости чаще всего возникают в следующих случаях:
при «сводке» по границам данных, полученных из разных источников;
при слиянии наборов данных, созданных для разных тематических приложений;
при совместном использовании растровой и векторной информации;
при попытках создать бесшовные наборы данных в результате наложения одноименных слоев, созданных различными методами и производителями или по разным источникам, когда в зонах их перекрытий возникают неизбежные рассогласования.
Для решения этих проблем необходимо сочетание трех основных компонентов наличия технологии, обоснования состава базовых пространственных данных и, конечно, политической поддержки, которая призвана помочь в проведении необходимых действий по ее реализации. Концепция БПД нацелена на обеспечение совместного использования наборов таких данных разными пользователями, что должно облегчить разработку ГИС-проектов. Каждый из элементов данных может поступать от различных поставщиков географической информации (производителей данных и информационных услуг). Таких поставщиков может быть много, но предоставляемые ими данные должны быть интегрированы так, чтобы создать наборы БПД. Как только эти наборы будут доступны пользователям, каждый из них может уже не беспокоиться о создании пространственных данных, являющихся базовыми. Это позволяет избегать дублирования операций. Следовательно, разделяя между собой расходы на создание наборов БПД, пользователи могут добиться значительного снижения стоимости создания наборов этих данных и совместно использовать их.
Еще большая выгода может быть получена от применения БПД при обновлении данных. Поскольку наборы данных созданы теми, для кого их сбор является основным видом бизнеса, обновление происходит гораздо чаще. Поэтому пользователи могут быть уверены в том, что применяемые БПД в должной мере актуализированы. Кроме того, поставщики постоянно повышают точность и детальность своих данных. Другая выгода использования БПД состоит в том, что пользователи могут обмениваться наборами данных друг с другом и совместно их использовать.
Преимущества использования БПД
Часто поставщики данных, которые профессионально собирают и обновляют пространственные данные, занимаются и их распространением. После того как данные получены, пользователи могут интегрировать их в ГИС-приложения. Такие наборы данных должны обеспечить наиболее актуализированную, высококачественную и доступную информацию. Из этого следует, что пользователи могут вкладывать меньшие средства в приобретение данных для ГИС-приложений.
Проект Global Map (Институт географической съемки Японии, 1992 г.) является одним из примеров создания наборов БПД для планетарного или, по меньшей мере, межгосударственного уровня, с ориентацией на решение проблем охраны окружающей среды [1]. Цель проекта состояла в том, чтобы привлечь национальные картографические службы к совместной разработке наборов пространственных данных глобального охвата на базе несекретной и актуальной информации. Данный проект одна из первых попыток использования БПД в Глобальной инфраструктуре пространственных данных (GSDI) и в качестве аналогичных БПД регионального и национального уровня.
Важно отметить, что понятие «базовые пространственные данные» в контексте проекта Global Map и ряда других национальных инициатив охватывает не только ту информацию, которая доступна в рамках национальных инфраструктур пространственных данных (ИПД) или GSDI, поскольку возможности ИПД позволяют документировать и поддерживать полностью типы пространственных данных, собранных, например, для локальных научно-технических проектов, или средствами дистанционного зондирования для регионального или глобального мониторинга состояния окружающей среды. ИПД способна поддерживать доступ ко всем этим видам информации.
В данной публикации особое внимание уделяется обсуждению вопросов, связанных с созданием наборов данных, которые обладают высоким потенциалом для многоцелевого использования в рамках ИПД локального, национального или глобального уровня в качестве аналога традиционной картографической основы.
RSS
Реклама
