Области применения векторных гис

 Каждый из нас представляет, что на практике специалистами изготавливаются карты разных масштабов. Мелкомасштабными называются такие карты, где мелкие объекты не отображаются по причине своей пространственной малости. Например, карта всей планеты Земля (М1:5000000) - самая мелкомасштабная. Напротив, на крупномасштабных картах даже небольшие объекты видны во всех подробностях. Такие карты называют топопланами (М1:2000, М1:500), и чаще всего их используют для описания территории населённых пунктов, поскольку на таких топопланах можно с успехом отображать земельные участки, здания и сооружения, инженерные коммуникации с колодцами и даже столбы и отдельные деревья. Существуют карты и посложнее; генплан завода масштаба М1:500 - это ещё более насыщенная карта, чем карта городская. В мелкомасштабных картах, вообще говоря, серьёзных проблем с отображением и анализом не возникает. А вот в крупномасштабных - сплошь и рядом разработчик ГИС попадает в сложные ситуации, требующие принятия ответственных решений. В дальнейшем мы увидим, какие есть способы преодоления или снижения масштаба трудностей при реализации ГИС. А пока поговорим о применениях ГИС.

 Дежурство городских топопланов крупного масштаба.

Различные городские учреждения занимаются так называемым "дежурством" топопланов крупного масштаба (как правило, от М1:10000 до М1:500). Именно на такие топопланы каждодневно вносятся (дежурятся) различные обозначения объектов, имеющихся на территории города. Любое изменение в проведении инженерных коммуникаций, расположении и форме земельных участков, создании и реконструкции других объектов недвижимости, проводится на городских топопланах. В основном этим занимаются управления архитектуры и градостроительства, а в аспекте земельных участков - земельные комитеты. Цифровые топопланы крупных масштабов М1:2000 и особенно М1:500 столь сложны и перегружены деталями, что частые "подтирания" бумажных топопланов и подрисовки приводят, в конце концов, к тому, что работать с ними топографам и геодезистам становится невозможным. Использование ГИС позволяет решить эту проблему, т.к. дежурство в компьютере позволяет в любой момент распечатать любой топоплан не только в чистовом виде - без помарок, но и сделать это в цвете.

 Транспортная задача.

Те, кто является счастливым обладателем автомобиля, наверняка имеет в салоне атлас дорог. Конечно, такой атлас - мелкомасштабный, но всё равно его можно было бы заменить компьютером, на дисплее которого этот атлас можно было бы наблюдать даже в процессе движения. Современные ГИС могут решать много транспортных задач.

Например, можно поставить перед ГИС задачу найти оптимальный в соответствии с некоторым критерием маршрут между пунктами А и Б. К примеру, показать маршрут с минимальной длиной пути. Если по атласу дорог области такая задача, вообще говоря, решается и просто "на глаз", то в крупном городе ситуация может быть иной. В крупных городах проехать из одной точки города в другую может оказаться столь сложной проблемой, что с учётом дорожных знаков выискивать кратчайший путь придётся долго. Дополнительный элемент сложности вносят дорожные пробки. Если бы в городе существовала развитая информационная система на основе ГИС, и в эту систему ГИБДД оперативно вносила бы информацию о поставленных знаках, а постовые на напряжённых участках дороги информировали бы систему (через диспетчерскую, например) о состоянии потока машин, то поиск кратчайшего пути с помощью ГИС стал бы вполне реализуемым.

Сегодня уже только наличие некоторой суммы денег определяет, сможет ли милиция поставить на каждый свой автомобиль GPS-приёмник с радиостанцией и наблюдать на экране компьютера с ГИС и картой региона (города) местонахождение и направление движения всех своих боевых расчётов. Ту же задачу могут решать инкассаторские службы или просто богатые люди, с интересом рассматривающие у себя дома на экране компьютера место, где находится в настоящий момент их угнанный Мерседес.

Легко представить, как комфортно чувствуют себя сегодня штурманы кораблей (в т.ч. речных), самолётов, где есть GPS-приёмник и ГИС с картой морей и рек. Нет никакой нужды определять своё местоположение по звёздам. С помощью GPS объект может определить свои координаты на местности с погрешностью от сотен метров до миллиметров (стоимость таких приёмников, конечно, разная - от десятков долларов до десятков тысяч).

То, что GPS-приёмники стали так же распространены, как и радиоприёмники, говорит тот факт, что уже многие туристы берут их с собой в походы. А в Ростовской области несмотря на скрытность, был изловлен американский "шпион", определявший своё местонахождение с помощью подобного приборчика. Заблудился, но не подумал, что у нас в России пока запрещено использовать GPS простым гражданам, чем себя и выдал. Очевидно, что хвалёные западные технологии бессильны против наших отечественных служб.

 Имитационное моделирование процессов на территории.

Примером муниципальной ГИС (хотя и очень упрощённой) можно считать игру SimCity, где играющий строит город, а программа имитационного моделирования территории показывает состояние различных городских служб и ресурсов (в том числе людских). SimCity, игры Warcraft, StarCraft, Dune, различные симуляторы полётов на авиационной технике, езда на танках (Abrams) - всё это примеры простых ГИС. Поэтому с ГИС знакомы все, только иногда не знают об этом.

Городская ГИС будущего будет позволять не только получать по запросу семантическую информацию об объектах на карте, но и прогнозировать развитие территории, позволять руководству города проигрывать варианты директивных решений, возможного строительства нового района города и т.п. При этом ГИС вместе с системой имитационного моделирования сможет показать градостроителям, как перераспределятся нагрузки в городских инженерных сетях, мощность транспортных потоков, как изменится цена объектов недвижимости в зависимости от проведения дополнительных магистралей или постройки нового торгового центра в том или ином районе.

Проблема моделирования инженерных сетей стоит перед многими городскими службами. В некоторых случаях решение модельных задач с инженерными коммуникациями схоже с решением транспортных задач. Однако, наиболее сложными являются задачи моделирования физических процессов, протекающих в инженерных сетях. Особенную трудность представляет моделирование нестационарных процессов в газо- и водопроводных (тепловых) сетях. Здесь и проблемы расчёта гидроудара, в определённых случаях способного создать аварийные ситуации, и задача определения времени опорожнения отключенного трубопровода и определение ударных нагрузок при переключениях. В заводских условиях эти процессы могут создавать опасные аварийные ситуации.

ГИС вместе с моделью территории, дополненной моделями физических процессов, протекающих в коммуникациях, за счёт моделирования могут облегчить жизнь многим службам.

 Отображение многоуровневых структурных схем.

На цифровых картах, особенно крупного масштаба, отображается большое количество объектов различного типа. При этом многие из них отображаются в виде символов. Следовательно, ГИС как и любую развитую графическую систему, можно использовать для рисования различных структурных схем, например, принципиальных электрических схем. При этом по каждому нарисованному объекту можно заносить семантическую информацию, получаемую пользователем по запросу. Фактически схемы инженерных сетей и представляют собой структурные схемы, которые распределены в метрическом пространстве.

 Абстрактная карта: отображение многомерных данных.

Различные многомерные данные, которые являются предметом, например, кластерного анализа, также могут отображаться в ГИС. Определившись с двумя-тремя независимыми переменными, можно "направить" их по координатным осям в некотором абстрактном метрическом пространстве и отображать удивительные карты распределения зависимых величин как точки (объекты) в этом пространстве. 

Моделирование рынка недвижимости.

Прямой коммерческий интерес для риэлтерских фирм, а также для городской власти, представляет моделирование рынка недвижимости, поскольку недвижимость распределена по территории города, и её (недвижимости) рыночная цена определяется многими факторами, имеющими пространственный аспект (например, транспортная доступность и близость к различным центрам влияния). 

Статистический анализ.

Статистический анализ вследствие своей общности может дать много более полезные результаты, если будет реализован в среде ГИС, а его результаты будут отображаться непосредственно на цифровой карте страны, области, города, района или квартала. Возможности ГИС в плане анализа пространственной информации так велики, что только лишь одно их перечисление способно занять десятки страниц. Объёмы статьи не позволяют перечислить их даже частично. Разумнее отослать читателей к специальной литературе. Проще всего сделать соответствующие запросы в Internet. 

Лекция 4