ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями

 

Процесс градостроительного проектирования и управления территориями крайне сложен и неоднозначен. Для того чтобы принимать правильные решения, необходимо учитывать значительное количество факторов из разных отраслей знаний, причем не просто учитывать их, но рассматривать их в причинно-следственной взаимосвязи, которая зачастую бывает не очевидной. Не случайно в урбанистике работают не только архитекторы-планировщики, а в разработке градостроительной документации принимают участие специалисты различных специальностей: архитекторы, транспортники, инженеры по инженерным системам, географы, геологи, экономисты и т.д.

Подготовка и обновление документации

Традиционная градостроительная документация, создававшаяся в «докомпьютерную эру», имела ряд существенных недостатков, главные из которых:

· Недостаточная информационная обеспеченность проектов;

· Большой формат чертежей, выполненных, как правило, в одном экземпляре;

· Сложность для восприятия некоторых чертежей Генерального плана, вызванная перенасыщенностью графических изображений условными обозначениями;

· Практическая невозможность оперативной корректуры проектных предложений, необходимых из-за достаточно быстро меняющихся ситуаций, что особенно наглядно проявилось в 1990-е годы в Российской Федерации.

Эти негативные моменты настолько затрудняли эффективное использование градостроительной проектной документации, что она фактически не использовалась службами города (района, области) в повседневной работе. Появление компьютерных технологий и, в частности, геоинформационных систем, качественно изменило ситуацию в градостроительном проектировании. Появилась реальная возможность создания градостроительной документации нового поколения. Более того, в корне изменился сам подход к проектированию. При этом, ГИС-технологии могут быть эффектно применены для всего иерархического ряда градостроительной проектной документации: от схем расселения до проектов застройки.

Градостроительная ГИС

Сам процесс создания и само структурное построение градостроительной проектной документации очевидно свидетельствует об эффективности использования ГИС-технологий. Во-первых, поскольку исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. В-четвертых, базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным.

Результатом такой работы становится создание полноценной градостроительной геоинформационной системы, которая вполне может рассматриваться как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории.

ГИС «Генеральный план»

Методика использования космических изображений в градостроительном и территориальном обеспечила безусловный прогресс в развитии современных методов градостроительного проектирования, в том числе с применением ГИС-технологий. Резюмируя свой опыт в этом вопросе, хотелось бы отметить следующее.

1. Самая очевидная функция материалов космических съемок - это получение объективной и актуальной информации о современном состоянии и использовании территории города. Не секрет, что традиционные картографические документы устаревают достаточно быстро, обновляются редко и, фактически, целостной актуальной картины современного состояния и использования территории города обычно нет. Ведущийся в управлении архитектуры Дежурный план города, а также аналогичные планы других служб не дают общей картины происходящих в городе изменений. А эти изменения, как правило, весьма значительны: рост оврагов, новое жилищное строительство, новые дороги, садоводства, гаражи, свалки и многое другое - все это может быть опознано и закартировано с помощью дешифрирования космических изображений.

2. Не менее важное преимущество космических изображений - это возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии природы и хозяйства изучаемой территории в виде разнообразных тематических карт (цифровых картографических слоев ГИС), получаемых путем ландшафтно-индикационного дешифрирования одного и того же снимка. Другими словами, одно космическое изображение хранит в себе информацию и о ландшафтах, и об отдельных компонентах природы (растительность, гидрография, рельеф, почвы и пр.), и о направлении использования земель и т.д. Учитывая, что природные факторы во многом определяют размещение селитебных территорий, промышленно-коммунальных зон, рекреационных объектов, объектов инженерной инфраструктуры.

3. Третья уникальная функция космических изображений заключается в том, что космический снимок представляет собой, по существу, фотопортрет территории. Архитектор-проектировщик получает возможность воочию, в натуре, увидеть предмет своей деятельности (город, район, область), что дает совершенно уникальный эффект, несравнимый с изучением картографических материалов. Дело в том, что при составлении карт, в результате генерализации, многие, не существенные на взгляд картографа, детали пропадают, что обедняет общую картину территории.

Цифровые космические изображения позволяют:

· Совмещать на экране компьютера картографические слои и космическое изображение, что позволяет обновлять картографические материалы

· Использовать масштабирование космического изображения - изучение территории от общего к частному и наоборот. Другим словами, имеется возможность изучения города в целом, отдельными частями, конкретными участками, так как разрешение ряда космических изображений составляет от 1 до 10 м на местности

· Вести реальный мониторинг с использованием вновь поступающих космических изображений. Методика совмещения разновременных космических изображений, позволяет в автоматическом режиме проводить выделение всех участков, на которых произошли какие-либо изменения за период между космическими съемками.

Современные ГИС-программы, в частности ArcView GIS, ориентированы на конечного пользователя - специалиста в своей отрасли, а не программиста. Они удобны, просты в эксплуатации, не требуют длительной специальной подготовки.
ГИС «Генеральный план» позволяет решать множество задач:

1. Базы данных не являются статичными. Картографические слои можно обновлять, создавать новые тематические слои; семантические базы данных также можно обновлять и, кроме того, расширять, т.е. вводить новые характеристики. Таким образом, это реальное воплощение идеи мониторинга, поддержание баз данных всегда в актуальном состоянии.

2. Возможность совмещения цифровых картографических слоев в любом сочетании. Эту возможность трудно переоценить, так как она позволяет, по сути, создавать уникальные картографические документы для конечного пользователя, под конкретные задачи

3. Автоматическая работа с базами данных для принятия решений. ГИС-технологии позволяют в автоматическом режиме решать задачи по выбору территорий, отвечающих заданным критериям.

Например, можно поставить задачу выбора территории "вне санитарно-защитных зон", "вне ареалов загрязнения почв", "с уровнем грунтовых вод ниже двух метров", "с нахождением лесного массива в радиусе 500 м", "с возможностью подключения к инженерным сетям". Применительно к проектной градостроительной документации это означает возможность принятия научно обоснованных, доказуемых проектных предложений, опирающихся на комплексный компьютерный анализ современного состояния и использования территории города, улично-дорожной сети, инженерных систем и т.д. Особенно эффективны ГИС-технологии при создании, например, схемы планировочных ограничений, когда на одну схему необходимо нанести сведения из разных отраслей знаний, влияющие на планировочные решения Генерального плана. Это и инженерно-строительные ограничения, и санитарно-защитные зоны предприятий, и водоохранные зоны водоемов и водотоков, и зоны санитарной охраны водозаборов, и зоны от магистральных трубопроводов, ЛЭП и прочих инженерных объектов, и охраняемые природные территории и т.п.
Но главным, пожалуй, является то, что таким образом создается единое городское (территориальное) информационное пространство. Принимая какое-либо решение по своему ведомству, достаточно легко по электронной версии уточнить решения Генерального плана по этой территории и тем самым избежать градостроительных ошибок при решении локальных задач. Более того, каждая из городских служб может не только использовать в своей работе созданные тематические слои ГИС Генеральный план по своему направлению, но и расширять и дополнять базы данных. То есть, на основе ГИС Генеральный план фактически создать свои отраслевые ГИС. В идеале, службы могут обмениваться по сети обновленными данными между собой и, тем самым, всегда иметь свежую информацию не только по своему, но и по смежным направлениям, что исключительно важно для такого сложного механизма, как территориальное управление.

На основании комплексного градостроительного анализа, в том числе с применением всех возможностей ГИС-технологий, должна быть выработана Концепция территориального развития региона и затем детально проработана в рамках Схемы районной планировки. Именно она даст ответы на такие вопросы: какие отрасли хозяйства и где территориально надо развивать; какие мероприятия необходимо проводить для оптимизации экологической обстановки; какие проекты и где территориально следует предлагать для внутренних и внешних инвесторов.

 

 

36.Полнофункциональные геоинформационные системы – возможности, назначение.

 

Современная полнофункциональная ГИС - это многофункциональная информационная система, предназначенная для сбора, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основное назначение полнофункциональной ГИС заключается в формировании знаний о Земле, отдельных территориях, местности, а также своевременном доведении необходимых и достаточных пространственных данных до пользователей с целью достижения наибольшей эффективности их работы.

 

Полнофункциональная ГИС должна обеспечивать:

 

· двустороннюю связь между картографическими объектами и записями табличной базы данных;

· управление визуализацией объектов, обеспечивающее выбор состава и формы отображения;

· работу с точечными, линейными и площадными объектами;

· ввод карт с дигитайзера или сканера и их редактирование;

· поддержку топологических взаимоотношений между объектами и проверку с их помощью геометрической корректности карты, в т.ч. замкнутости площадных объектов, связности, прилегания и др.;

· поддержку различных картографических проекций;

· геометрические измерения на карте длины, периметра, площади и др.;

· построение буферных зон вокруг объектов и реализацию других оверлейных операций;

· создание собственных обозначений, в том числе новых типов маркерных знаков, типов линий, типов штриховок и др.;

· создание дополнительных элементов оформления карты, в частности подписей, рамок, легенд;

· вывод высококачественных твердых копий карт;

· решение транспортных и других задач на графах, например, определение кратчайшего пути и т.п.;

· работу с топографической поверхностью.

 

37.Настольные ГИС – возможности, назначение.

 

В настоящее время в связи со стремительным развитием компьютерных технологий и систем, широким кругом пользователей активно стали применяться геоинформационные системы, установленные непосредственно на ПЭВМ пользователей. Такие геоинформационные системы стали называть - Настольная ГИС.

 

Настольные ГИС широко используются в связи с удобством их локального применения.

 

Настольная ГИС позволяет:

· представить картографическую информацию в удобном виде для дальнейшего использования

· проводить анализ географического местоположения объектов на электронной карте

· определять местоположение объектов по запросу с учетом выбранных критериев

· проводить расчеты по определению расстояния,

· принимать решения на основании полученных картографических данных

· объединять картографическую и пользовательскую информацию от разных источников

· проводить загрузку и обновления карт с различных геоинформационных источниках

 

Настольные ГИС является уникальной пользовательской интерактивно-справочной географической системой позволяющие пользователю использовать большие возможности профессиональных геоинформационных систем. В набор инструментов входят блоки по анализу, определению и созданию баз данных об объектах с привязкой к электронным картам местности. Использование настольной ГИС позволяет проводить различные расчёты на электронной карте при этом применяются полноценные методики обработки географических данных С помощью разнообразного инструментария настольной ГИС можно исследовать географические связи различных данных, осуществлять перерисовки и редактирования, отображать как географические, так и различные табличные данные. Электронные карты настольных ГИС являются высоко динамическими, что позволяет автоматическую корректировку данных всей ГИС.

 

ArcGIS — семейство программных продуктов американской компании ESRI, одного из лидеров[1] мирового рынка геоинформационных систем. ArcGIS построена на основе технологий COM,.NET, Java, XML, SOAP. Новейшая версия — ArcGIS 10.2.