О некоторых аспектах внедрения муниципальных геоинформационных систем

Александр Дзюба, Галина Емельянова, Игорь Захаров

Где приобрести практический опыт?

От частного к общему

От общего к частному

С чего начать

Как выбрать программное обеспечение

Функции ГИС

Архитектура ГИС

Этапы реализации проекта

Заключение

Сегодня становится все более очевидным, что гармоничное развитие городов невозможно без применения современных технологий управления, позволяющих в процессе подготовки и принятия решений учитывать весь спектр местных особенностей экономического, социального и политического характера. Бурное развитие сети Internet и вовлечение в нее органов муниципального управления, цифровых методов обработки изображений, программного обеспечения и компьютерной техники позволило создавать крупномасштабные интерактивные геоинформационные системы (ГИС) с большим количеством пользователей.

Популярность муниципальных ГИС обусловлена прежде всего тем, что они позволяют более эффективно готовить управленческие решения за счет использования электронной топогеодезической основы. По оценкам экспертов в области управления сложными организационно-техническими системами, в настоящее время 80% принимаемых решений связаны с пространственной привязкой к местности. Установлено, что более 50% всех ГИС мира относятся к муниципальным объектам применения. Необходимое условие для начала реализации проекта создания муниципальной ГИС — выделение из всего многообразия решаемых с помощью нее задач только тех, которые для данного административно-территориального образования наиболее актуальны и по которым уже существует определенный задел. Достаточное условие — наличие организационной структуры, способной «потянуть» такой проект, а также сложившейся схемы финансирования работ.

Где приобрести практический опыт?

В России первопроходцами в создании муниципальных ГИС стали города, в которых располагались научные и производственные центры «оборонки». Это обусловлено, во-первых, тем, что в них компактно сконцентрированы финансовые, производственные и научные ресурсы. Во-вторых, система городского управления достаточно гибко реагирует на всевозможные изменения и новшества. В-третьих, создание муниципальной ГИС в таких городах не требует больших капиталовложений. В-четвертых, вследствие компактности проживания в них интенсивно развивается информационная инфраструктура: структурированные кабельные системы административных зданий, сети диспетчеризации и управления жилищно-коммунального хозяйства, системы Internet-доступа и т.д.

Одним из городов, соответствующих вышеприведенным характеристикам, является Краснознаменск, интересный тем, что при сравнительно небольшой площади в 400 гектаров содержит в себе полный замкнутый цикл муниципальных предприятий, обеспечивающих его жизнедеятельность. Это условие ставит его в более выгодное по сравнению с крупными городами положение, поскольку при сравнительно небольших вложениях имеется реальная возможность построить полнофункциональную геоинформационную систему, охватывающую все городские службы и весь город в целом, чего еще не было ни в одном городе нашей страны. Уверенности в положительном результате добавляет то, что большинство начальников управлений администрации и директоров муниципальных предприятий давно уже осознали необходимость инвестировать средства в программы, подобные ГИС-приложениям, для решения внутренних задач.

От частного к общему

В процессе реализации проекта внедрения автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления водоснабжением Краснознаменска местное предприятие «Водозабор» первым столкнулось с проблемой привязки своих объектов — городской водопроводной сети, насосных станций, станций водоочистки и подкачки воды, зданий — к точной топогеодезической основе. Чуть позже потребность в пространственных данных возникла и у другого муниципального предприятия — «Теплосервис», участвующего в разработке системы диспетчеризации, автоматизации и управления тепловым хозяйством. Коль проблема возникла — ее надо решать. И каждое из этих предприятий независимо от других попыталось сформировать собственные географически привязанные пространственные данные. Однако решение этой проблемы оказалось не настолько простым, как представлялось вначале. Во-первых, встал вопрос об актуальности исходных данных, имевшихся в наличии у каждого из этих предприятий. Во-вторых, необходимо было приобрести дорогостоящее оборудование и программное обеспечение для ввода и мониторинга этих данных. В-третьих, потребовались точная цифровая топогеодезическая основа и последующее ее наполнение современной атрибутивной информацией. В-четвертых, нужно было найти и обучить людей, способных осуществить все это, а также обеспечить последующее обслуживание такой системы.

Решение поставленных задач выходило за рамки целевых функций предприятий, поэтому возникла необходимость в привлечении внешних специалистов в данной области. Однако и в этом случае издержки оказывались не намного ниже. Кроме того, руководители обоих предприятий понимали, что в недалеком будущем потребность в тематических электронных картах-слоях будет появляться и у других городских организаций. Вот тогда и заговорили о ГИС-проектировании на муниципальном уровне. Экономическую целесообразность долевого участия всех заинтересованных сторон в ГИС-проекте уже мало кто оспаривал. Все понимали, что необходим комплексный подход к решению этой проблемы.

От общего к частному

Новым импульсом в деле продвижения ГИС-технологий стало решение о создании Координационного совета под руководством мэра города. Был проведен ряд совещаний с директорами предприятий и начальниками управлений и служб города по перспективам использования ГИС с привлечением специалистов по информационным технологиям. В обсуждении проблем создания муниципальной ГИС приняли участие эксперты из таких компаний, как «ЭФФЕКТ ИНФОРМ», «Русская Промышленная Компания», «Цифровые Карты Местности», «ПАТРИС-ЭЛКАРТ». В результате этой работы была сформулирована цель муниципальной ГИС, а также были определены ее задачи и направления реализации проекта. Очень важно, что при определении цели муниципальной ГИС был выбран стратегический путь развития. Полезным результатом создания системы представлялось объединение информационных ресурсов городских организаций, предприятий и служб для подготовки, обоснования и оценки вариантов решения экономических и социально-политических задач. При этом под информационными ресурсами подразумевались как географически привязанные пространственные данные с семантической информацией, так и совокупность документов различного характера — начиная от нормативных актов и финансовых документов и заканчивая справками о социальных льготах и медицинскими полисами жителей города. Это совпадало с целями Программы информатизации, разработанной Комитетом по экономике и инвестиционной политике города под руководством заместителя Главы города, что и предопределило поддержку реализации ГИС-проекта со стороны городской администрации…

Первоочередным направлением в решении поставленных задач стала разработка технического задания на создание ГИС города. В качестве заказчика выступило Управление эксплуатации городского хозяйства. Головным исполнителем этой работы стало ЗАО «Цифровые Карты Местности».

С чего начать

Из многочисленного перечня задач муниципальной ГИС, решение которых требовалось для достижения поставленной цели, был составлен список наиболее приоритетных, относящихся к системе жизнеобеспечения города. Это прежде всего мониторинг и управление объектами инженерной инфраструктуры, а также прогнозирования уровня опасности угроз коммунально-бытового и жилищного характера. Одним из важных этапов успешной реализации этих задач стало определение технических условий объединения данных, получаемых от городских автоматизированных систем мониторинга и управления инженерной инфраструктурой, в единое информационное поле, а также формирования на этой основе единой дежурно-диспетчерской службы города. Условно эти данные были разбиты на три группы.

К первой группе были отнесены оперативные параметры сигнализации состояния инженерных объектов городского хозяйства (отопительная котельная, тепловые пункты, насосные станции центрального отопления, холодного и горячего водоснабжения, трансформаторные подстанции, лифтовое оборудование жилых и административных зданий и т.д.), а также охранная и пожарная сигнализация. Вторая группа была представлена статистическими данными, отражающими фактическое потребление городских и внешних энергоресурсов и коммунальных услуг (электроэнергия, газ, холодная и горячая вода, тепло, время простоя инженерного оборудования и т.д.). Третью группу составили городские учетные регистры (население, недвижимость, земельный кадастр и т.д.).

В течение трех месяцев была проведена комплексная инвентаризация объектов, участвующих в создании и функционировании ГИС. В процессе инвентаризации уточнялись требования, предъявляемые к цифровой топогеодезической основе, сети, базам данных и программному обеспечению. На последнем остановимся отдельно. Фактически в обсуждении технического задания приняли участие около 150 человек. В результате проведенной работы были получены следующие результаты:

• выбрано программное обеспечение ГИС;
• определены основные функции ГИС;
• сформирована архитектура ГИС;
• определены этапы создания ГИС.

Как выбрать программное обеспечение

В первую очередь были сформулированы критерии выбора программного обеспечения. К основным из них были отнеcены следующие:

• поддержка топологии;
• поддержка внутренних и внешних баз данных;
• поддержка слоевой структуры;
• поддержка отображения тематических карт;
• возможность отображения картографической основы в условных знаках;
• удобство системы разработки пользовательских приложений;
• совместимость с форматами других ГИС и приложений;
• стоимость.

При анализе известных ГИС (ArcInfo, MapInfo, MicroStation, AutoCAD Map, «Панорама» и др.) были учтены основные требования Роскартографии и Госкомзема к представлению картографической и кадастровой информации. В основном это касалось системы классификации объектов, структуры представления картографических данных, возможностей баз данных обрабатывать большие объемы информации и переводить уже созданные цифровые данные в новую систему. Кроме того, были учтены требования государственных органов к защите данных. В общем, необходимо было выбрать такое программное обеспечение, которое позволило бы не только создавать цифровые карты, но и устанавливать взаимосвязь между графическими объектами и атрибутивными данными, осуществлять обмен информацией через сети Intranet/Internet, производить анализ данных (в том числе и топологический) и представлять информацию в печатном виде. Интеграция в полном объеме всех указанных возможностей, предопределивших наш выбор, присутствовала в программной линии ГИС компании Autodesk:

• AutoCAD Map — содержал в качестве ядра мощный графический редактор, дополненный элементами анализа;
• Autodesk World — содержал развитый инструментарий анализа и представления данных;
• Autodesk MapGuide — являлся одним из самых мощных пакетов обмена географическими данными в сетях Intranet/Internet с возможностью получения ГИС-информации через Internet Explorer, Netscape Navigator и др.

Кроме того, компания Autodesk к этому времени создала ряд программных продуктов, позволяющих решать такие задачи, как построение трехмерной модели рельефа (Autodesk Land Development Desktop), проектирование промышленных объектов (Autodesk Civil Design), автоматическое отображение на карте данных, полученных с геодезических приборов (Autodesk Survey). Накопленный практический опыт реализации пилотных проектов в среде AutoCad Map показал преимущество данного программного продукта перед аналогичными системами. Для публикации картографических и тематических данных в сети Intranet/Internet хорошо подошел программный продукт MapGuide, обеспечивающий высокую скорость передачи геоинформационных данных за счет использования специального драйвера генерации изображения на оконечном устройстве пользователя. Защита прав доступа паролем позволяет конечному пользователю видеть только ту информацию, к которой он имеет право доступа. Также имеется возможность модификации данных с удаленных устройств, например с диспетчерских пунктов. Сочетание этих трех свойств позволяет развернуть полноценную сетевую ГИС, рассчитанную на фактически неограниченное количество пользователей.

Функции ГИС

Одной из основных функций ГИС является не только фиксация изменений ситуационной обстановки в городе (электронный дежурный план города), но и определение тенденций таких изменений. Учет условий функционирования сооружений и коммуникаций позволил уже на этапе проектирования ГИС формировать набор сценариев изменения и развития ситуаций. Основываясь на таких данных, в будущем можно прогнозировать аварийно опасные места, оценивать риск аварий в тех или иных частях города. Экспертами в области градостроительства и геолого-минералогических наук была также отмечена необходимость разработки ситуационных моделей не только техногенных аварий, но и случаев природно-техногенных и природообусловленных аварийных ситуаций.

Архитектура ГИС

Ядром системы стал функциональный блок анализа информации и прогнозирования ситуаций, базирующийся на геоинформационном сервере. Требование ограничения на хождение картографических материалов на бумажных носителях обусловило проектирование блока вывода информации, его программно-аппаратного и методического обеспечения. Определено, что функциональный блок ввода информации должен удовлетворять требованию строгой регламентации доступа на ввод и редактирование данных, а также сохранности информации при преобразовании данных из одного формата в другой.

Этапы реализации проекта

На первом этапе проводится топогеодезическая съемка местности и подземных коммуникаций, формируется база данных по объектам инвентаризации и создается точная современная цифровая картографическая основа масштаба 1:500 с учетом требований всех служб. На втором этапе создается информационно-аналитический центр (ИАЦ) при мэре города. Для реализации потенциальных возможностей всех функциональных блоков ГИС одно из подразделений ИАЦ должно обеспечивать ее сопровождение на всех этапах жизненного цикла. Это подразделение могло бы взять на себя целый ряд функций — от обновления и систематизации данных до разработки ситуационных моделей и организации обмена информацией с внешними абонентами – пользователями ГИС. Механизм реализации последней может быть построен по принципу «одного окна» для пользователей. Например, физическое или юридическое лицо желает построить в городе магазин. Исходные данные для строительства передаются в службу согласования работ ИАЦ города, после чего это лицо получает статус пользователя ГИС. Далее все вопросы согласования архитектурной и инженерной частей строительства берет на себя данное подразделение. Пользователю остается только оплатить услуги и получить разрешение на проведение строительных работ.

Заключение

Следует отметить, что далеко не все задачи, которые могут быть реализованы в рамках ГИС-проекта, будут удовлетворять требованию быстрой окупаемости. Здесь многое зависит от того, насколько эффективно будет применяться данная технология, на что и на кого в первую очередь она будет ориентирована. Однако уже сейчас становится очевидным, что без совершенствования нормативной базы, без создания условий для работы структурных подразделений, способных сопровождать ГИС на всех этапах ее жизненного цикла, говорить об успешной реализации подобных проектов преждевременно.

«САПР и графика» 3'2001