4. Применение гис в транспортной отрасли

Сразу следует разделить области применения ГИС на привязанные к отдельным транспортным объектам (железнодорожная станция, порт, аэропорт и т.п.) и так называемые «сетевые» задачи. Дело в том, что для задач этих двух направлений нужна существенно разная функциональность. В первом случае важны все описательные характеристики объектов, их детальные планы, увязка с базами данных имущества, кадастром и т.д. А во втором нам гораздо важнее знать, как объекты сети связаны, какова их пропускная способность, как можно двигаться из одного пункта сети в другой. Соответственно, в задачах первого типа используется, в основном, функциональность базовых ГИС-программ (например, ArcView), а для второго типа чаще всего используются специальные программные модули (например, Network Analyst). К этой теме мы еще вернемся, рассматривая возможности применения ПО ГИС ESRI на транспорте.

Транспортные объекты и сети располагаются на или вблизи поверхности Земли. А ГИС специально предназначены для работы с пространственной информацией. И, поскольку данные об объектах на поверхности Земли и составляют пространственную информацию, получается, что ГИС прекрасно подходят для управления транспортными объектами и сетями.

Собственно, что нам нужно знать о транспортных объектах? Это их координаты в пространстве и описательные характеристики. Именно это и составляет суть ГИС - соединение координатной и описательной информации в единое целое. Из этого, однако, не следует делать вывод, что достаточно приобрести какую-нибудь ГИС-программу, и задача будет решена. На самом деле, успешное внедрение геоинформационных технологий возможно только при наличии качественных данных, подходящего программного обеспечения, техники и специалистов.

ГИС отдельного объекта (ж.-д. станция, порт, аэропорт и т.д.) это, по сути, классическая система, называемая на западе AM/FM - Automated Mapping / Facility Management - Система компьютерного картографирования и управления объектом. Учитывая российские традиции развития информационных систем, это можно было бы назвать "АСУ на картографической основе". Такие системы начали появляться благодаря массовому распространению систем автоматизированного проектирования (САПР). Действительно, САПР-пакеты могут успешно представлять графическую информацию об объектах (чертежи, планы, схемы). Однако, изначальная нацеленность САПР на работу с чертежами и задачи проектирования делает эти системы недостаточно приспособленными к задачам управления реальными объектами. Важнейшие недостатки - ограниченность взаимодействия с базами данных, средств визуализации, неспособность работать с очень большими объемами пространственных данных, отсутствие масштабируемости решений. Например, внешние БД могут содержать описательную информацию, нормативные документы, фотографии и еще огромное множество разнородной информации, которая является инородной для САПР. А сама БД системы управления может содержать сотни тысяч простых объектов. Современные ГИС-пакеты как раз и развиваются в направлении решения этих задач, а семейство продуктов ArcGIS не только лишено этих недостатков, но и еще предлагает массу других функций, ценных для управления объектами.

Немножко сменив ракурс при рассмотрении «задачи одного объекта», можно предположить, что раз уж объект когда-то проектировался и строился, вполне можно использовать ту же систему проектирования (например, AutoCAD) и в дальнейшем. Зачем переходить в ГИС? Но дело в том, что реально функционирующий объект не существует в вакууме, нам важно его место в общей транспортной инфраструктуре, его взаимодействие с окружающей средой, с другими объектами. То есть, информационная система управления объектом должна иметь развитые возможности интегрирования информации из различных источников, взаимодействия с различными базами данных. САПР для этого не предназначены. Да и много ли объектов обеспечено полной проектной документацией в электронном виде? Но даже если эта документация имеется - тем лучше, при переходе от проектирования к эксплуатации объекта ГИС может стать хорошим преемником САПР. Например, ArcGIS может успешно оперировать документами САПР, интегрировать их с картографическими данными, снимками, внешними БД и другой информацией.

Решение сетевых задач важно и самим транспортникам, и тем, кто создает и развивает транспортную инфраструктуру, и тем, кто выполняет перевозки. Вопросами перевозок занимается логистика, но есть и другие задачи, важные для оптимального развития транспорта в целом.

Одной из задач анализа сети является определение индексов связности и доступности. Эти индексы можно достаточно строго определить математически в теории графов, но здесь мы рассмотрим лишь качественное их содержание. Индекс доступности определяет возможности проезда из каждого узла сети в любой другой узел. Например, если мы ограничимся только автодорогами с твердым покрытием, то многие населенные пункты окажутся недоступными потому, что к ним проложены только грунтовые дороги. Естественно, характеристики доступности должны в первую очередь учитываться при развитии дорожной сети.

Индекс связности показывает, как много различных вариантов проезда можно найти из одной точки сети в другую. Так, например, уличная сеть Москвы имеет низкий индекс связности из-за большой протяженности железных дорог в пределах города без возможности их пересечения. По сути, железные дороги концентрируют большую часть автомобильных потоков в нескольких радиальных и кольцевых магистралях. Строительство третьего автодорожного кольца, конечно же, улучшит ситуацию, но во многих местах больший эффект вероятно можно было бы получить от организации дополнительных проездов через железные дороги. Это значительно повысило бы коэффициент связности уличной сети, то есть расширило бы число вариантов проезда из одной точки города в другую. С помощью ГИС можно было бы провести анализ возможных сценариев и выбрать решение, выгодное и экономически, ибо оно потребовало бы строительства небольшого числа компактных объектов (мосты, тоннели), а не прокладки многокилометровой магистрали в условиях плотной городской застройки.

Анализ сетей – очень интересная область исследований. Так, например, можно было бы рассмотреть индекс уязвимости сети с точки зрения сохранения ее связности при выведении из строя отдельных участков (сегодня это важно в связи с возросшей угрозой терроризма). Готовые коммерчески доступные ГИС-пакеты, конечно, не имеют такого богатого набора исследовательских функций, в них реализованы лишь самые распространенные сетевые задачи. Но благодаря тому, что ArcGIS основана на открытой объектно-компонентной архитектуре, пользователи имеют возможность дополнять систему своими функциями и алгоритмами, пользуясь большим набором возможностей ArcObjects и не тратя силы и время на реализацию рутинных функций редактирования и визуализации сети.