6. Методика составления ГИС парковой зоны

ГИС – это создание различных прогнозных моделей, на основе которых возможно наиболее оптимальное решение управленческих и научно-исследовательских задач.

Основной целью ГИС является информационная поддержка управленческих решений для разработки природоохранных мероприятий по сохранению и восстановлению природных и исторических комплексов парка.

Основными задачами, выполняемыми с помощью ГИС, являются:

-инвентаризация природных и историко-культурных комплексов парка;

-создание и ведение баз данных экологического мониторинга;

-обработка и анализ данных мониторинга с целью оценки экологического состояния территории и разработки природоохранных мероприятий;

-моделирование и прогнозирование экологических ситуаций.

- организацию охраны парков;

- использование в научных исследованиях и экологическом мониторинге;

- содействие в экологическом образовании.

Целесообразно выделить две основные части создания ГИС: управленческую и научно-исследовательскую. Первая направлена на решение задач по реализации планов управления заповедниками. Вторая – способствует организации научных исследований и эколого-просветительской деятельности на современном уровне.

При этом выделяется несколько этапов создания ГИС.

1) Разработка концептуальной модели ГИС;

Необходимые операции на этом этапе включают подготовку (выбор) математической основы (проекции), базовых слоев (как правило, это элементы топоосновы) и тематических слоев. Обязательным условием получения качественной цифровой модели должно быть наличие процедур автоматической верификации всех слоев (геометрии и атрибутики). К сожалению, на протяжении ряда лет наблюдается либо полное отсутствие таких процедур, либо их зачаточное состояние. Действующие стандарты на цифровое представление картографической информации подробно описывают атрибутивную часть (классификатор), но часто не предусматривают требований на топологические соотношения различных слоев, либо только декларируют такие требования. Более того, модели данных, заложенные в ряде действующих требований и стандартов, затрудняют создание таких процедур. Средства и формы представления картографической информации в ГИС также не обеспечивают полного топологического контроля.
Однако пока не было представлено ни одной разработки, обеспечивающей полную верификацию цифровой модели. Был представлен ряд упрощенных моделей данных для линейных сетей, состоящих из различных элементов (нефтепроводы, инженерные сети), но пока нет модели, включающей большое количество разнообразных типов объектов, связанных между собой и по геометрии, и по атрибутике

2) Проведение инвентаризации имеющихся материалов;

Основными информационными источниками в работах по составлению цифровых картографических материалов для прикладных ГИС могут служить полевые изыскания, существующие топокарты крупных масштабов, и материалы аэрофотосъемки. Широкая инвариантность первичных данных позволяет маневрировать технологией и учитывать уже соотношения технических требований к производимой продукции и экономической целесообразности. Использование только существующих топографических карт, предоставляемых в виде цветных оттисков на бумажных носителях, или в электронном виде специализированными государственными геодезическими службами невозможно по нескольким причинам:
давность съемки подавляющего большинства карт составляет 10-20 лет;
невозможность получения топокарт масштаба 1 : 10 000 на определенные территории;
наличие на картах ошибок, особенно в отображении линейных инженерных коммуникаций.

В настоящее время мною используются две основные технологии:

- Технология создания цифровой картографической продукции по исходным картографическим материалам крупного масштаба 1:2000. Выполняется сканирование исходного материала, а затем векторизация в ArcView GIS с использованием специально разработанного инструментария. Векторизация и ввод характеристик выполняются в соответствии с классификатором и правилами цифрового описания.

- Технология создания цифровой картографической продукции по материалам аэрофотосъемки. По материалам аэрофотосъемки выполняется сбор метрической информации. Затем выполняется конвертирование в ArcView GIS, формирование объектов с учетом топологии, ввод характеристик. По данным полевой досъемки (координирование, промеры, абрисы и т. д.) выполняется обновление - создаются новые объекты и корректируются существующие. Производится сводка соседних планшетов. Для получения графических копий в соответствии с условными знаками автоматически формируются косметические слои. После всестороннего контроля производится слияние отдельных листов в единый объект.

3) Определение структуры банка данных ГИС;

В состав картографической базы данных (КБД) входят цифровые топографические основы масштабных различных уровней: 1:200 000,

1:100000 (на территорию парка). Также геологические карты дочетвертичных и четвертичных отложений, карты размещения редких видов растительности, памятников истории и культуры, пунктов наблюдений экологического мониторинга, цифровые картографические материалы лесоустройства в виде лесоустроительных планшетов и покрытий повыдельной сети по отдельным лесничествам.

Совершенствование деятельности с помощью ГИС в первую очередь осуществляется в планировании охраны парка, для чего решается задача территориального зонирования, то есть выделяются участки, где наиболее вероятны нарушения заповедного режима в различные периоды года.

ГИС позволяет с помощью GPS (спутникового навигатора) оперативно наносить на топооснову или дежурные тематические карты различные данные, собираемые работниками. Например, регистрация с помощью GPS изменений лесоустроительных характеристик обеспечивает проведение «непрерывного лесоустройства». Данные маршрутных учетов, новые места нахождений редких видов животных и растений и другие материалы позволяют постоянно обновлять тематические карты, пополнять соответствующие базы данных, таким образом, качественно вести экологический мониторинг.

Геоинформационные технологии уверенно внедряются в деятельность Центрально-Лесного биосферного заповедника. Для анализа пожарной ситуации в системе MapInfo была выполнена серия тематических карт, и на основе их составлена карта пирогенного зонирования территории заповедника.

При разработке ГИС необходимо также разумно подходить к выбору программного обеспечения и материальной базы с учетом развития мировых информационных технологий.

4) Создание топографической основы. При этом подразумевается не только регистрация растровых изображений (карт, аэро и космоснимков) в геодезической проекции, но и построение векторной топоосновы (Рис.1-3).

Под цифровой картой обычно понимают цифровую модель отображаемой местности. Однако надо четко себе представлять, что, вообще говоря, цифровая карта это модель источника ее получения. То есть, если для ввода информации использовалась традиционная бумажная карта, то полученная цифровая карта будет представлять собой цифровую модель именно этой бумажной карты и, уже опосредствованно, цифровую модель местности. Следует также отметить, что цифровая карта является именно моделью, а не чьим либо цифровым аналогом, так как при ее создании используются определенные правила и ограничения, продиктованные самой технологией цифрового картографирования.

Цифровая карта может быть представлена в векторной и растровой форме. При векторной форме представления элементарными пространственными объектами являются точки - объекты, не имеющие пространственной протяженности (определяемые только парой координат X, Y). На основе точек формируются более сложные объекты - отрезки дуг, дуги, узлы, полигоны.

При растровой форме представления элементарными пространственными объектами являются ячейки растра ( сетки, образуемой расчленением пространства листа карты некоторым формальным образом, чаще всего на ячейки прямоугольной формы), всегда имеющие некоторую площадь. На основе элементарных ячеек более сложные объекты строятся их комбинированием.

5) Организация накопленного материала в базы данных, связанных в единую реляционную систему и совместимую с программным обеспечением ГИС.

Фрагмент базы данных слоя «Подеревная съемка»

Рис.6

В базе данных слоя «Подеревная съемка», созданы следующие столбцы: название русское, название латинское, семейство, возраст, естественный ареал, цветение, соцветие, окрас цветов, окрас плодов, окрас листов летом, окрас листов осенью, редкость, эндемичность, исчезающий и др., данные связанные с научной и хозяйственной деятельностью.