Географическая информационная система «Историко-культурный опорный план города Москвы»

Галина Емельянова, Яна Менжевицкая

Разговоры о высоких технологиях

С каждым годом высказывание жившего еще в XVI веке философа Френсиса Бэкона «Кто владеет информацией — тот владеет миром» становится все более актуальным и значимым. Однако огромное количество данных вызывает «информационный паралич» — ситуацию, в которой человек не может принимать решения из-за непрерывного потока все новой и новой информации. Поэтому в современных условиях рынка и жесткой конкуренции, когда знание является определяющей производственной силой, важно не только владение точной, достоверной и актуальной информацией, но и умение работать с полученной информацией и управлять ею. Таким образом, обладать информацией сегодня — значит уметь ориентироваться в огромном потоке сведений, быстро находя и эффективно используя нужные в конкретный момент данные.

В настоящее время решение задачи сбора, поиска и обработки информации невозможно представить без применения информационных технологий. Например, хранение и обработку информации обеспечивают системы управления базами данных; для выполнения различных проектных работ используются системы автоматизированного проектирования и т.д.

Многие дела невозможно начать, предварительно не выяснив, где находится нужный объект. В быту мы ежечасно, а иногда даже ежеминутно сталкиваемся с ситуацией, когда нам необходима информация о географическом положении объекта — магазина, школы, банка и т.д. Кроме того, нам также бывает нужно выбрать кратчайший маршрут, представить схему всего предприятия и т.д. В таких случаях необходимо наглядное визуальное представление информации, для чего наиболее целесообразно использовать технологию, которая объединяет традиционные операции, выполняемые при работе с большим объемом данных, с преимуществами полноценной визуализации. Это технология географических информационных систем (ГИС), обеспечивающая хранение информации о реальном мире в виде наборов слоев, объединенных по географическому признаку, и интегрирующая в себе операции для работы с базами данных, средства визуализации и географического анализа.

Рис. 1. Области применения ГИС

Что собой представляют ГИС, и зачем они нужны

Что же такое ГИС? Определений у этого термина очень много, но ни одно из них не дает полного и четкого представления об этой технологии — настолько объемны и многогранны функции ГИС.

В широком смысле ГИС — это система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение сведений о пространственном положении объекта. Такими сведениями могут быть географические координаты объекта, его адрес, почтовый индекс и т.п. Главными источниками информации в ГИС являются пространственные объекты, сведения о которых можно получить как с помощью геодезической, аэро- или космической съемки, так и методом оцифровки бумажных карт.

Упрощенно ГИС можно представить как компьютерную систему, позволяющую показывать географические, статистические, демографические, технические и другие данные об окружающем мире на электронной карте и применять к ним разнообразные операции поиска и анализа.

В общем случае ГИС обеспечивает ввод, редактирование, визуализацию и анализ пространственных данных, а также манипулирование и управление ими. Разработчики технологии наделили ГИС способностью выявлять скрытые взаимосвязи и тенденции, которые трудно или невозможно заметить с помощью привычных бумажных карт.

Обычно ГИС состоят из четырех подсистем:

• сбора, подготовки и ввода данных;
• хранения, обновления и управления данными;
• обработки, моделирования и анализа данных;
• контроля, визуализации и вывода данных.
• Данные в ГИС делятся на две категории:
• пространственные (распределенные в пространстве объекты);
• непространственные (атрибуты этих объектов).

Пространственные данные могут включать любые объекты, представляемые в векторном виде точками, линиями и полигонами.

В принципе, ГИС можно рассматривать как некое расширение концепции баз данных. В этом смысле ГИС фактически представляет собой новый уровень и способ интеграции и структурирования информации. ГИС расширяет возможности обычных СУБД, представляя наряду с мощным аналитическим инструментарием баз данных развитые средства визуализации и отображения.

Уходя от недостатков обычных бумажных карт, ГИС предоставляет пользователю широкие возможности по работе с визуальной информацией, позволяя работать с данными в динамике.

Таким образом, использование ГИС дает возможность:

• структурировать информацию о пространственном положении объектов и их свойствах;
• изменять и представлять сведения о географических объектах в удобном для пользователя виде;
• получить ответы на вопросы, например о расположении и расстоянии объектов относительно друг друга; о планировании мест для строительства новых объектов; о влиянии на движение транспорта при строительстве новой дороги и др.

Это далеко не полный перечень использования ГИС. Иными словами, данные информационные системы могут применяться практически повсеместно (рис. 1). Конечно же, наибольший эффект от использования ГИС наблюдается в тех отраслях, где преобладают данные о пространственно-распределенных объектах, а именно это:

• география, геология и смежные с ними науки;
• добывающие отрасли;
• земельный кадастр и недвижимость;
• градостроительный кадастр;
• транспорт;
• военное дело;
• экология и природопользование.

Но и в других отраслях, не связанных напрямую с пространственными данными, наблюдается тенденция к внедрению подобных информационных систем, например в качестве переднего интерфейса, интегрирующего СУБД и систему управления предприятием; в качестве системы управления имуществом; в логистике и т.п.

В качестве примеров целесообразности применения ГИС можно привести следующие ситуации:

• компания состоит из нескольких подразделений, распределенных по всей территории России и стран СНГ, и необходимо иметь возможность получить наглядную информацию как об одном подразделении компании, так и обо всех, что обеспечивается технологией ГИС;
• накоплены разрозненные данные по всем видам деятельности компании, и возможность рассматривать накопленную информацию как единое целое, реализованная с помощью ГИС, существенно ускоряет работу по принятию оперативных решений;
• с помощью электронной карты города в Интернете, реализованной с применением технологии ГИС, обычная домохозяйка, пенсионер или школьник может найти интересующий магазин или узнать маршрут автобуса.

Таким образом, информация, полученная с помощью ГИС, может использоваться не только географами и инженерами-конструкторами, но и специалистами в других областях — бизнесменами, врачами, адвокатами, маркетологами, строителями, пожарниками, экологами, милиционерами в их работе, а также обычными людьми в повседневной жизни.

Кроме того, технология ГИС ориентирована на создание и управление инфраструктурой. Здесь открылось еще одно преимущество данной технологии — она дает возможность сохранить недвижимое культурное наследие городов, обеспечив постоянный контроль состояния исторических памятников, заповедных зон, градостроительных элементов и сооружений, представляющих историко-культурную ценность. Как раз о реализации этой возможности для Москвы и пойдет речь в данной статье.

Проект создания ГИС «Историко-культурный опорный план города Москвы»

В целях повышения эффективности использования и распоряжения объектами культурного наследия народов Российской Федерации, а также обеспечения их сохранности по заказу Правительства города Москвы и Комитета по культурному наследию города Москвы (Москомнаследие) специалистами компании Real Geo Project, которая является системным интегратором в области ГИС, был реализован проект по созданию единой информационной системы по недвижимым объектам историко-культурного наследия, прилегающей территории, зонам охраны, градостроительным элементам и сооружениям, представляющим собой историко-культурную ценность, получившей название «Историко-культурный опорный план города Москвы» (далее ИКОП МСК).

Кроме того, целями создания ИКОП МСК были:

• оперативное отображение на карте актуальных сведений о границах, режимах содержания и использования объектов, подлежащих регистрации или учету в Городском реестре недвижимого культурного наследия;
• отображение на карте актуальных сведений аналитического и информационно-справочного характера, необходимых для информационного обеспечения государственной охраны, сохранения, использования и популяризации недвижимого культурного наследия в городе Москве;
• информирование участников градостроительной, инвестиционной, землеустроительной и иной хозяйственной деятельности об ограничениях, связанных с недвижимым культурным наследием, его территориями и объектами, к которым относятся музеи-заповедники и их территории, исторические территории города Москвы, земельные участки, имеющие особое историко-культурное значение, и т.д.

Основанием для проведения работ по данному проекту служили следующие документы: 

• постановление Правительства Москвы от 03.05.2005 № 278-ПП «Об утверждении положения о Комитете по культурному наследию города Москвы»;
• постановление Правительства Москвы от 18.07.2006 № 510-ПП «Об утверждении положений о Городском реестре недвижимого культурного наследия и об Историко-культурном опорном плане города Москвы»;
• программа мероприятий, подлежащих финансированию за счет средств Целевого бюджетного фонда по государственной охране, сохранению и популяризации недвижимого культурного наследия в 2007 году (утверждена первым заместителем мэра Москвы в Правительстве Москвы В.И.Ресиным).

Информационная система (ИС) ИКОП МСК решает следующие основные задачи:

• хранение и отображение пространственной и атрибутивной информации об объектах ИКОП МСК;
• организация поиска информации об объектах ИКОП МСК;
• организация хранения истории по изменениям объектов ИКОП МСК;
• подготовка отчетов об объектах ИКОП МСК и др.

К базовым функциональным возможностям системы относятся:

• оперативное определение местоположения объектов ИКОП МСК;
• формирование координатных ведомостей в формате XML для объектов ИКОП МСК;
• занесение координат объекта в БД посредством XML, ручным вводом координат или прорисовкой объекта в среде Autodesk MapGuide;
• прорисовка контуров объектов ИКОП МСК по координатам, занесенным в БД одним из доступных способов;
• динамическое отображение ситуационного плана объекта на основе сведений о координатах объекта;
• конвертация слоев между форматами DWG и SDF на основе сведений о текущих координатах объекта;
• построение пользовательских слоев и объектов;
• гибкий показ ГИС-символики, включая разнообразные стили для каждого объекта;
• визуальное отображение графических карт и вывод графической и текстовой информации
• формирование и вывод различных отчетов.

В качестве базовой информации в ИС ИКОП МСК применяются сведения:

• Городского реестра недвижимого культурного наследия (рис. 2);
• Единой государственной картографической основы (ЕГКО) города Москвы (см. рис. 2);
• административно-территориального, кадастрового, квартального, исторического и иного деления территории города Москвы;
• адресного реестра зданий и сооружений города Москвы;
• иных информационных ресурсов базового характера.

Рис. 2. Единая государственная картографическая основа города Москвы

Формирование, ведение и организация использования указанных сведений являются неотъемлемыми частями государственной охраны недвижимого культурного наследия города Москвы, необходимыми, в том числе, для регулирования градостроительной деятельности на исторических территориях и территориях зон охраны объектов культурного наследия.

Сведения в ИКОП МСК представляются в двух вариантах: электронном и документальном.

Электронное представление сведений ИКОП МСК — это комплекс реестровых, аналитических, информационно-справочных слоев, сформированных с использованием ГИС-технологий на основе базовой информации.

В состав реестровых входят слои, содержащие сведения о границах объектов, отнесенных к недвижимому культурному наследию, и объектов, подлежащих регистрации или учету в Городском реестре недвижимого культурного наследия.

В состав аналитических входят слои, содержащие сведения о результатах историко-культурной оценки территорий города Москвы, мониторинга состояния недвижимого культурного наследия и иных мероприятий по государственной охране, сохранению и применению недвижимого культурного наследия города Москвы.

В состав информационно-справочных включены слои, содержащие сведения о линиях градостроительного регулирования, градостроительных регламентах, земельных участках, расположенных в границах исторических территорий города Москвы и зон охраны объектов культурного наследия и иных территориях, которые принадлежат к недвижимому культурному наследию города Москвы.

Документальное представление сведений ИКОП МСК включает актуальные копии планшетов ИКОП МСК на бумажных носителях, протоколы внесения изменений в слои Опорного плана, а также документы, являющиеся основанием для внесения изменений в слои ИКОП МСК.

С самого начала предполагалось, что ИС ИКОП МСК должна быть построена на современной платформе, обеспечивающей высокую отказоустойчивость, развитие и масштабируемость. Именно поэтому разработка осуществлялась с помощью современных информационных технологий:

• интранета/Интернета как среды для построения наиболее рентабельных решений для коллективной работы в распределенной информационной системе (в том числе и мобильных);
• ActiveX / COM / ColdFusion;
• СУБД MS SQL Server, обеспечивающей создание единого хранилища данных об объектах ИКОП МСК и обладающей высокими параметрами масштабируемости, расширяемости и надежности;
• инструментальной ГИС, обеспечивающей сбор, хранение и распространение данных, функциональную расширяемость и гарантированную модернизацию.

В целях обеспечения полной методической, информационной и технической совместимости разрабатываемых подсистем в качестве основного программно-инструментального средства был выбран пакет MapGuide Server компании Autodesk, которая является крупнейшим мировым поставщиком программного обеспечения в области геоинформатики. Для массового оснащения автоматизированных рабочих мест разработчиков и пользователей использованы полностью совместимые с технологиями Autodesk ГИС-средства Autodesk MapGuide Author, Autodesk MapGuide View и Autodesk Map.

Рис. 3. Основное окно пользовательского интерфейса ИС ИКОП МСК

Интерфейс пользователя ИС ИКОП МСК (рис. 3) достаточно прост и интуитивно понятен, поскольку разработан на основе стандарта, предполагающего представление информации в виде окон, применение стандартных и специальных панелей инструментов, вызов функций через меню и активизацию событий посредством мыши и/или клавиатуры.

Рис. 4. Официальный картографический отчет, сформированный с помощью ИС ИКОП МСК

Пользовательский интерфейс позволяет осуществлять:

• создание, редактирование и удаление пользователем графических объектов;
• навигацию по карте;
• работу со слоями карты;
• поиск объектов по атрибутам;
• динамическое задание масштаба карты;
• формирование разнообразных отчетов (рис. 4);
• переход в информационную карточку объекта (рис. 5), где содержится атрибутивная информация по объекту;
• формирование аналитических слоев по результатам выборок и поиска;
• фильтрацию показа на карте исторических объектов на основании данных по мониторингу;
• другие операции.

Рис. 5. Информационная карточка объекта

Помимо базового набора функциональных возможностей, в ИКОП МСК реализован следующий дополнительный функционал:

• обновление информационно-справочных слоев ИКОП МСК, включая возможность конвертации сведений из других форматов;
• публикация в Интернете данных в виде интерактивного документа с картографической информацией;
• отображение результатов мониторинга недвижимого культурного наследия, включая формирование аналитических слоев на основе текущих данных таблиц результатов мониторинга и привязку к объектам фактографических данных с возможностью последующего их просмотра;
• подготовка официальной документации по историко-культурной оценке территории охранных зон и земельных участков, по объектам исторического некрополя и т.д.

Таким образом, реализация проекта позволила решить следующие задачи:

• систематизирована вся имеющаяся информация по историко-культурному опорному плану города Москвы;
• создан механизм внесения, редактирования и анализа данной информации;
• сформирована единая информационная среда по недвижимым объектам историко-культурного наследия, прилегающей территории, зонам охраны, градостроительным элементам и сооружениям, представляющим историко-культурную ценность;
• создан инструмент мониторинга и контроля состояния объектов недвижимого историко-культурного наследия города Москвы;
• получен многопользовательский доступ к информации об объектах недвижимого историко-культурного наследия города Москвы.

В июне 2007 года ИС ИКОП МСК принята в промышленную эксплуатацию. Специалистами компании Real Geo Project осуществляется ее техническая поддержка и обслуживание. В ближайшем будущем планируется создать и добавить в систему трехмерные модели объектов культурного наследия, тем самым дополнив функциональность ИС ИКОП МСК механизмом добавления 3D-моделей исторических мест. По мнению специалистов компании, реализация данного механизма позволит получать реальное представление об объектах культурного наследия и оценивать их текущее состояние, что будет иметь большое практическое значение для контроля состояния, своевременной реконструкции и сохранения этих объектов.

Специалисты компании Real Geo Project и Комитета по культурному наследию города Москвы уверены, что реализация данного проекта создания ГИС обеспечит сохранение комплексной информационной историко-культурной среды города Москвы, будет способствовать развитию его инфраструктуры и приумножению культурного наследия. Кроме того, ИС ИКОП МСК найдет широкое применение как у органов охраны памятников истории и культуры, так и у административных и хозяйственных органов.

САПР и графика 3`2008