Разработка методики формирования цифровой картографической базы данных для создания автоматизированной информационной системы муниципального территориального учета тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.33, кандидат технических наук Котова, Ольга Ивановна

• Котова, Ольга Ивановна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Котова, Ольга Ивановна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ 6 • 1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ

ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МУНИЦИПАЛЬНОГО

Ф ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО УЧЕТА

1.1. Назначение системы

1.2. Требования к системе

1.3. Информационное обеспечение системы

1.4. Задачи, которые должна решать система

1.5. Особенности реализации системы

1.6. Примеры решения системой практических задач

1.6.1. Пропорциональное перераспределение границ избирательных 15 участков

1.6.2. Решение здравоохранительной задачи отравления 16 свинцесодержащими веществами

1.7. Определение системы и набор методов ее создания 23 ' 1.7.1. Графическая информация в городской среде

1.7.2. Системы управления базами данных

1.7.3. Информация земельных записей

1.7.4. Топологическая структура данных

1.7.5. Возможности пространственного анализа 42 2. АНАЛИЗ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МУНИЦИПАЛЬНОГО ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО УЧЕТА

2.1. Требования к цифровому описанию картографической информации

2.1.1. Система координат

2.1.2. Форма представления цифровых данных

2.1.3. Форматы представления цифровых данных

2.1.4. Классификации картографических материалов

2.1.5. Наименование цифровых данных

2.1.6. Хранение цифровой информации 54 ф 2.1.7. Элементы содержания цифровой информации

2.1.8. Учет и использование цифровой информации

2.1.9. Электронные (цифровые) планы

2.1.10. Точность электронных (цифровых) планов

2.2. Требования топографическим планам масштаба 1:2000 59 ф 2.2.1. Требования к топографическим планам

2.2.2. Требования к планам подземных инженерных коммуникаций 2.2.3. Требования к планам линий градостроительного регулирования

2.3. Требования к топографическим планам масштаба 1:

2.3.1. Требования к топографическим планам

2.3.2. Требования к планам подземных инженерных коммуникаций

2.3.3. Требования к планам линий градостроительного регулирования

2.4. Требования к масштабу 1:

2.4.1. Требования к топографическим планам

2.4.2. Требования к картографическому цифровому фону

2.4.3. Требования к схемам подземных инженерных коммуникаций

2.4.4. Требования к планам линий градостроительного регулирования

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ, ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И 76 ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕДИНОЙ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДАННЫХ щ 3.1. Определение состава цифровых планов, и анализ их содержания

3.2. Обоснование масштаба основного базового цифрового плана

3.3. Разработка методики создания основного базового цифрового плана

3.4. Разработка методики формирования, преобразования и 87 использования единой базы данных

3.4.1. Описание программного комплекса

3.4.2. Блок-схемы, составленные по тексту программы

3.4.3. Текст программы

4. АПРОБИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ ПРИ 118 РАЗРАБОТКЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МУНИЦИПАЛЬНОГО ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО УЧЕТА

ГОРОДА БАТУМИ

4.1. Создание основного цифрового плана г. Батуми масштаба 1:

4.1.1. Перечень выполненных работ

4.1.2. Исходные данные, предоставляемые заказчиком 118 ^ 4.1.3. Состав работ

4.1.4. Требования, предъявляемые к выполнению работ и информационной 119 продукции

4.1.5. Информация и материалы, предаваемые заказчику

4.1.6. Порядок выполнения работ

4.1.7. Описание информационной и программно-технологической 123 продукции

4.2. Результаты апробирования разработанной методики

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики формирования цифровой картографической базы данных для создания автоматизированной информационной системы муниципального территориального учета»

Происходящие коренные изменения в экономической жизни России требуют принципиально новых подходов к формированию и осуществлению муниципальной политики в крупных городах, теснейшим образом связанной с градостроительной и экономической политикой и перспективным развитием города.

В настоящее время информационные системы (ГИС) являются одним из наиболее адекватных средств информационного обеспечения задач управления в городе и регионе. Их картографические возможности обеспечивают удобный интерфейс с пользователем и в большей степени соответствуют представлению данных в подразделениях мэрии, постоянно работающих с территорией, где карта давно является основной ее моделью.

В этих условиях необходимо создание оптимальной информационной картографической системы для принятия верных управленческих решений.

Как показывает мировой опыт и опыт городов России, по мере освоения геоинформациоииых технологий требования пользователей будут возрастать от простой визуализации картографической информации и тематического картографирования до проведения сложного географического анализа.

Для решения различных городских задач в автоматизированных информационных системах муниципального учета в качестве информационной основы в настоящее время используется целый набор традиционных и цифровых планов масштабов 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000, созданных по полной технологической программе. Предлагается вместо целого набора разномасштабных планов использовать один базовый план и на его основе получать производные планы. Для реализации этого необходимо иметь единую базу данных и программно-технический инструмент для преобразования содержания базы данных в любой заданный масштаб.

Целью диссертации является разработка методики формирования, преобразования и использования единой базы картографических данных для реализации автоматизированной информационной системы муниципального территориального учета.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определение состава цифровых планов и анализ их содержания.

2. Обоснование масштаба основного цифрового плана.

3. Разработка методики создания базового цифрового плана.

4. Разработка методики формирования единой базы данных.

5. Разработка методики преобразования единой базы данных.

6. Разработка методики использования единой базы данных.

7. Апробирование разработанной методики на примере г.Батуми. Исследование опиралось на научно-методологические принципы и идеи в области цифровой и геоинформационной картографии, разработанные Е.И. Халугиным, A.M. Берлянтом, А.Г. Ивановым и американскими учеными. В основу работы положены исследования, выполненные по решению проблемы автоматизации создания и использования карт на кафедре картографии Московского университета геодезии и картографии под научным руководством доцента А.Г. Иванова.

Научная новизна работы заключается: в разработке методики формирования, преобразования и использования единой базы картографических данных для автоматизированной информационной системы территориального муниципального учета. В том числе разработан алгоритм преобразования элементов базы данных в цифровые планы различных масштабов (до 1:10 ООО) для городских структур. Практическое значение и реализация результатов работы:

Разработано содержание и структура единой базы данных, а также алгоритм программы преобразования содержания базы данных в заданный масштаб цифровых планов (в диапазоне от 1:500 до 1:10 000).

Созданная информационная продукция обеспечивает основу для создания полнофункциональной муниципальной информационной системы с функциями:

• создания и обновления цифровых топографических карт,

• привязки и накопления баз данных о градостроительной ситуации и инфраструктуре территории,

• учета населения,

• решения задач приватизации и землепользования,

• проектирования, строительства и реконструкции населенных пунктов и дорожной сети,

• развития туризма,

• экологического мониторинга,

• информационного обеспечения решения специальных задач управления, охраны общественного порядка.

Было проведено апробирование разработанной методики на примере города Батуми и получены цифровые планы различных масштабов путем преобразования единой базы данных.

Планируется применение разработанной методики для получения цифровых планов других городов, по некоторым из них уже ведется работа.

Использование данного подхода предполагает существенное снижение затрат, более интенсивное использование имеющихся ресурсов, что, несомненно, должно отразится на стоимости и сроках выполнения работ.

1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МУНИЦИПАЛЬНОГО ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО УЧЕТА

Заключение диссертации по теме «Картография», Котова, Ольга Ивановна

В ходе теоретических исследований и практических работ были получены следующие результаты: • Отмечена ценность информации и то, как информационные системы улучшают эффективность работы местных руководящих органов снабжения, управления и стратегического планирования.Информационные системы, представленные в терминах информации, нужны для того, чтобы направлять информацию в правительство быстрее, чем это делается при помощи традиционной технологии; • Автоматизированная информационная система муниципального и территориального учета определяет как набор методов, включающая базу данных. База данных логически структурирована, т.е. имеет свою топологию, все элементы ее содержания подразделяются на точки, линии и многоугольники. Такое разделение элементов содержания дает возможность пространственного анализа; • Проведен анализ содержания топографических планов, в результате этого анализа были составлены таблицы, содержание и структура которых соответствует структуре и наполнению базы данных; • Был выбран базовый масщтаб 1:2000 для единой картографической базы данных; • Предложена методика создания базового цифрового плана, из которого затем формируется единая картографическая база данных; • Разработана методика формирование и преобразования единой базы данных в различные масштабы цифровых планов города; • Выполнен значительный объем экспериментальных работ по апробации разработанной методики на примере формирования и использования цифровых планов г. Батуми различных масштабов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Котова, Ольга Ивановна, 2003 год

1. Александров В.Н. Цифровая картография и географические системы //Геодезия и картография, 1994, - № 1. - с.49-52.

2. Баранский H.H. Генерализация в картографии и в географическом текстовом описании. // Ученые записки МГУ Московского ун-та, 1946

3. Банки географических данных для тематического картографирования. /Под ред. К.А. Салищева, С.Н. Сербенюка/- М.: 1987.

4. Берлянт A.M. Картографическое моделирование и системный анализ //Пути развития картографии. Сборник, посвященный 70-летию профессора К.А. Салищева. М.: изд-во Московского ун-та, 1975, с. 98-106.

5. Берлянт A.M. Картографический метод исследования. М.: Изд-во Московского ун-та, 1975

6. Берлянт A.M. Картографический метод исследований. М.: Мысль, 1987.

7. Берлянт A.M. , Сербенюк С.Н. Актуальные направления развития географической картографии // Геодезия и картография, 1989, № 3.

8. Берлянт A.M., Кошкарев A.B., Тикунов B.C. Картография и геоинформатика // Итоги науки и техники. Картография, т.14. М.: ВИНИТИ, 1991.

9. Берлянт A.M., Верещака Т.В., Лютый A.A. и др. Концепция и принципы разработки классификатора объектов картографирования. М.: Росгеоинформ, 1993.

10. Берлянт A.M. Теоретические проблемы геоинформационного картографирования. К кн.: «Геоинформационное картографирование» , РАН, Русское географическое общество, М., 1993

11. Берлянт A.M. Геоиконика. М.: Астрея, 1996.

12. Берлянт A.M. Мусин О.Р., Собчук Т.В. Картографическая генерализация и теория фракталов. М.: Изд-во МГУ, 1998

13. Берлянт A.M. Картография.: Учебник для вузоа. М.: Аспект Пресс, 2001.

14. Билич Ю.С., Васмут A.C. Проектирование и составление карт. М.: Недра, 1984.

15. Бойко A.B. К вопросу классификации топографо- геодезических моделей и их сущности // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1977 , № 6

16. Бородин A.B. Вопросы генерализации картографического изображения при автоматическом создании карт // Геодезия и картография, 1976 , № 7.

17. Боумен У. Графическое представление информации / Пер. с англ. М.: 1971

18. Бочаров М.К., Николаев С. А. Математикл-статистические методы в картографии. -М.: Геодезиздат, 1957.

19. Бугаевский JI.M., Иванов А.Г. О некоторых основах изыскания и преобразования картографических проекций //Тр. ЦНИИГАиК, вып. 189, 1971.

20. Бугаевский JI.M., Вахрамеева JI.A. Картографические проекции: Справочное пособие. М.: Недра, 1992

21. Бугаевский JI.M. Математическая картография. М., «Златоуст», 1998.

22. Булатова Г.Н., Трофимов A.M., Панасюк М.В. Тенденции развития географических информационных систем // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1997, № 3

23. Ванюкова JI.B. Построение классификационной содержательной модели объектов. // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1982, № 3

24. Ванюкова JI.B. Методы кодирования картографической информации // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1982, № 4

25. Васмут A.C. Автоматизация в картографии // Итоги науки. Сер.: География. Картография 1967-1969. Вып. 4.-М.: ВИНИТИ, 1970

26. Васмут А. С., Черкасов С. А. Отображение пространственных взаимосвязей на топографических картах // Геодезия и картография, 1981, № 6.

27. Васмут А. С. Моделирование в картографии с применением ЭВМ. М.: Недра, 1983

28. Васмут А. С. Цифрование карт и банки картографических данных // М.: МИИГАиК, 1989.

29. Васмут А. С. Перспективы и тенденции развития автоматизированных банков картографических данных // Научные труды ВАГО, м.: 1989.

30. Васмут А. С., Бугаевский JI. М., Портнов А. М. Автоматические и математические методы в картосоставлении. -М.: Недра, 1991

31. Вахрамеева JI. А. Картография: Учебник для вузов.-М.: Недра, 1981.

32. Верещака Т. В., Подобедов Н. С. Полевая картография: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Недра, 1986

33. Верещака Т. В., Митькова И. В. Экологическое картографирование городов // Геодезия и картография, 1997. № 8

34. Воскресенский В. Ю., Ильюшина Т. В. Компьютерная география и картография // Изв. ВУЗов Геодезия и аэрофотосъемка, 1994, № 1

35. Временное руководство по созданию цифровых карт. М., 1992

36. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / Под ред. Берлянта А. М. И Кошкарева А. В. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.

37. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования. ГОСТ Р 50828-95. М.: Госстандарт России, 1996.

38. Геоинформационные системы. Обзорная информация. М.: ЦНИИГАиК, 1992

39. Дрич К. И., Кириленко Д. В. Методика проектирования условных знаков для автоматизированных картографических систем // Изв. ВУЗов Геодезия и аэрофотосъемка, 1980, № 6

40. Жалковский Е. А., Пьянков Г. А. О концепции ГИС СНГ // Геодезия и картография, 1997. № 4

41. Жалковский Е. А., Катаев В. И. Концепция создания государственной распределенной базы данных // Геодезия и картография, 1998. № 5.

42. Иванов А. Г., Панарин В. И. Автоматизированные информационные системы в картографии //Геодезия и картография, 1981. № 6

43. Иванов А. Г., Капчиц Б. 3. Использование банков картографических данных в качестве банка тематического картографирования, М., Изд-во МГУ, 1985

44. Иванов А. Г., Крылов С. А., Татарников А. Н. Автоматизированная картографическая генерализация // Геодезия и картография, 2000, № 1

45. Иванов А. Г., Крылов С.А., Татарников А, Н. И др. Формирование мелкомасштабной базы картографических данных и ее использование для разработки ГИС // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2001. - № 5

46. Иванов В. В. О некоторых возможностях автоматизации составления топографических карт// Геодезия и картография, 1965, № 1

47. Картография цифровая. Термины и определения. ГОСТ 28441-90. Изд-во стандартов, 1990.

48. Комков А. М., Костриц Н. Б. Населенные пункты, их отбор, обобщение на топографических картах. Вып. 2. М., 1945.

49. Комков А. М. К вопросу о сущности и методах генерализации // Вопросы географии. Сб. 27. Экономическая география. М.: Географиздат, 1951

50. Коновалова Н. В., Капралов Е. Г. Введение в ГИС: Учеб. Пособие. -Петрозаводск: Изд-во Петрозавод. Ун-та, 1995

51. Коппок Т., Андерсен Э. Общий обзор развития геоинформационных систем // Картография. Вып. 4. Геоинформационные системы: Сб. перев. Статей. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1994

52. Кравченко Ю. А. Цифровое картографирование: что унифицировать? // Геодезия и картография, 1999, № 2

53. Кравцова В. И. Географические подходы к разработке учебной ГИС и ГИС-практикума//ГИС-обозрение, 1995.

54. Кравцова В. И. Космические методы картографирования / Под ред. Ю. Ф. Книжникова. М.: Изд-во МГУ, 1996. - 240 с.

55. Лисицкий Д. В. Современные проблемы геоинформационного обеспечения регионов и крупных городов // Геодезия и картография, 1995 № 3

56. Мартин, Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М. 1980.

57. Мартыненко А. И. Электронные карты как средство повышения эффективности ГИС. «Геоинформационное картографирование», РАН, Русское географическое общество, М., 1993

58. Мартыненко А. И. Методология создания и применения ГИС // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1995, № 1

59. Мартыненко А. И., Бугаевский Ю. Л. Основы ГИС. Теория и пра!сгика. — Москва, 1995

60. Мартыненко А. И., Сердюков А. Н. Методы формирования и обработки запросов в базе метаданных // «220 лет геодезическому образованию в России»: Тез. докл. Международной научно-технической конференции. Москва, 24-29 мая 1999.-М.: МИИГАиК, 1999

61. Матерук А. Ю. Пакет программ картографических операций в автоматизированной системе крупномасштабного картографирования // Труды НИИПГ вып. 6. М.: 1982

62. Победоносцева О. А. Техническое и программное обеспечение для производства карт по растровым и векторным данным // ЦНИИГАиК. Экспресс-информация. Серия: Картография и геоинформационные системы. Вып. 4, 1993

63. Победоносцева О. А. Автоматизированное редактирование цифровых данных, полученных с кадастровых карт // ЦНИИГАиК. Экспресс-информация. Серия: Картография и геоинформационные системы. Вып. 4, 1993

64. Портнов А. М. Интерактивная система цифрования растровых изображений // Тезисы докладов на научной конференции, посвященной 215-летию МИИГАиК. М.: Моск. гос. ун-т геодезии и картографии (МИИГАиК), 1994

65. Постников А. В. Развитие крупномасштабной картографии в России. М.: Наука, 1989

66. Ратайский JI. К воросу о видах картографической генерализации // Пути развития картографии. Сборник, посвященный 70-летию профессора К. А. Салищева / Пер. с польск. М.: Изд-во Московского ун-та, 1975

67. Салищев К. А. Генерализация в ее истории и современном развитии // Картография. М., 1972. Т. 5. С. 6 23 (Итоги науки и техники ВИНИТИ).

68. Салищев К. А. Картоведение. -М.: Изд-во МГУ, 1982.-400 с.

69. Салищев К. А. Проектирование и составление карт. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1987

70. Свентек Ю. В. Картографическая генерализация и познавательные уровни картографирования // Научно-технический прогресс и проблемы картографии. -М., 1987

71. Свентек Ю. В. Вопросы генерализации и точности при использовании банков цифровых данных // Банки географических данных для тематического картографирования М., 1987

72. Семенов В. И. Геоинформатика: понятия, этапы развития // Геодезия и картография, 1991, № 5.

73. Семенов В. И. Струюурные элементы геоинформационных и автоматизированных картографических систем И Геодезия и картография, 1991, №7.

74. Сербенюк С. Н. Картография и геоинформатика их взаимодействие. - М.: Изд-во МГУ, 1990

75. Солдатов С. Н. Отображение плотности населения на листах государственной карты СССР масштаба 1:1 000 000. М.: Геодезист. 1940, №11.

76. Справочник по картографии / А. М. Берлянт, А. В. Гедымин, Ю. Г. Кельнер и др.-М.: Недра, 1988

77. Страхов В. Н., Жалковский Е. А. Новые подходы к созданию геоинформационных систем. // Тезисы докладов на научной конференции, посвященной 215-летию МИИГАиК. М.: Моск. Гос. ун-т геодезии и картографии (МИИГАиК), 1994

78. Сухов В. И. Изображение населенных пунктов СССР на топографических картах // Труды ЦНИИГАиК. Вып. 48. М., Геодезиздат, 1947.

79. Тикунов В. С. Картография и геоинформатика: общность корней и путей развития. «Геоинформационное картографирование». Москва, 1993

80. Флоринский И. В. Генерализация в картографии. Краткий обзор проблемы. -Пущино, 1991

81. Халугин Е. И., Сторожик И. Н. Структура и функции информационного обеспечения банка картографических данных // Геодезия и картография. 1986. №7.

82. Халугин Е. И., Жалковский Е. А., Жданов Н. Д. Цифровые карты. М.: Недра, 1992.

83. Яровых В. Б. Проблемы качества цифровых карт для ГИС. ГИС-Ассоциация. Информационный бюллетень. № 4 (6), 1996.

84. Классификатор топографической информации. Единая система классификации и кодирования картографической информации. М.: РИО, 1985

85. Классификатор картографической информации: Дополнение. Единая система классификации и кодирования картографической информации. М.: РИО, 1991

86. Основные положения по содержанию цифровых топографических карт. М:РИО, 1993

87. Основные положения по созданию и обновлению топографических карт. М.: РИО, 1984

88. Правила цифрового описания картографической информации. М.:РИО 1992

89. Руководство по картографическим и картоиздательским работам. Часть 4. Составление и подготовка к изданию планов городов. М.:РИО 1978

90. Руководство по созданию цифровых карт местности по карторафическим материалам (Р-ЦКМ-К). Часть 1.Подотовка исходных картографических материалов к цифрованию. М.:РИО 1989