Тема 7. Технології обробки земельно-кадастрової інформації

Під технологією обробки земельно-кадастрової інформації розуміється технологічні процедури видового перетворення інформації в автоматизованій кадастровій системі.

До основних технологій обробки земельно-кадастрової інформації відносяться:

1. Збір і введення земельно-кадастрової інфор­мації.

2. Створення земельно-кадастрових карт.

3. Аналіз земельно-кадастрових даних.

1. Основні технології збору земельно-кадастрової інфор­мації.

Технологія збору земельно-кадастрової інформації регламентує метод або спосіб отримання вихідної інформації (переважним чином просторових даних) для наповнення бази кадастрових даних. Вибір той, або іншій технології пов’язано з доступними технологічними джерелами земельно-кадастрової інформації, а також відповідності самої інформації вимогам точності і достовірності.

Отримання семантичних відомостей про земельні ділянки передбачає використання документальних першоджерел про назву і цільове призначення земельної ділянки, право власності, нормативну економічну і грошову оцінку землі, інформація про об’єкти нерухомості, та багато інших, введення яких здійснюється переважним чином з клавіатури або імпортом даних з іншого електронного джерела. З точці зору трудомісткості і важливості для процесів автоматизації представляє інтерес розгляд отримання просторових даних, різноманіття методів отримання яких дозволяє обирати найбільш ефективні методи за критерієм «ціна-якість». Тому в подальшому розглянемо технології отримання саме просторових даних.

Отже, Основними технологічними джерелами земельно-кадастрової інформації є наступні:

1. Наземна (польова) геодезична зйомка: GPS; електрон­ний тахеометр; теодоліт і мірна стрічка; мензула; мірна стрічка і екер - з наступною камеральною обробкою.

2. Плано-картографічні матеріали на твердих носіях.

3. Аерофотозйомка з подальшою обробкою фотограм­метричними методами (використовують як аналогові, так і цифрові технології).

4. Космічне зондування землі з наступним дешифруванням.

5. Імпорт даних з іншого електронного джерела.

Отримання даних з того чи іншого джерела передбачає застосування тієї чи іншої технології створення просторових земельно-кадастрових даних для створення та поновлення кадастрових карт і планів. Серед цих технологій слід визначити наступні:

1. Ручне введення даних (введення просторових даних з клавіатури).

2. Сканування плано-картографічних матеріалів (створення растрового зображення місцевості).

3. Дигітизування (ручне, автоматизоване або автоматичне) растрових зображень місцевості (аерофото- і космічні знімки, ортофотоплани, планово-картографічні матеріали, растрові зображення місцевості.

4. Імпорт просторових даний з віддалених комп'ютерних систем (введення в систему даних шляхом їх отримання з інших електронних джерел).

5. Імпорт просторових даних, з записаних в процесі роботи за допомогою електронних геодезичних і навігаційних приладів, скомпільованих у файл.

6. Імпорт просторових даних з обмінного файлу, створеного за результатами землевпорядних робіт.

7. Комбіновані методи, які поєднують декілька методів, наприклад:

• використання мінімальної кількості наземних зйо­мок із встановленням всіх меж, де це можливо, фото­грамметричним методом;

• використання наземної зйомки для визначення меж, але для кадастрової карти - ще й визначення топографічних характеристик (тобто дороги, будів­лі, водні шляхи);

• максимальне отримання інформації шляхом кос­мічного зондування, доповнення і цифрування недо­статніх даних шляхом аерофотозйомки і паперових карт та звірки їх на місцевості з проведенням, де це необхідно, на­земних обстежень.

Для досягнення належної точності слід застосовувати найшвидший, найлогічніший та економічно ефективний ме­тод, причому точність і технології виконання знімальних робіт залежать від цільового призначення, якісних характе­ристик та вартості землі.

Останній комбінований підхід є найперспективнішим з урахуванням стану забезпечення актуальними плано-картографічними матеріалами та матеріалами аерофотозйомки (про що було згадано вище). Крім того, згідно із закордон­ним та вітчизняним досвідом, співвідношення вартості ви­конання аеро- і космозйомки становить приблизно 10:1. До того ж можливості технологій космічного зондування землі постійно зростають і вже отримують космічні знімки розділь­ної здатності 20-50 см.

З поширенням ринку даних космічного зондування постійно знижується вартість космічних знімків. Навіть вже тепер можна казати, що використання даних QuickBird та IKONOS може стати основою для масового поновлення заста­рілих карт і планів масштабів 1:2000, 1:5000.

Ручне або автоматичне введення земельно-кадастрової інформації в систему здійснюється оператором або за його командою. При цьому система виконує синтаксичний, семантичний та просторовий аналіз введених даних. Основними пунктами автоматичної перевірки звичайно виступають:

• коректність подання координатних систем та кодів, адміністративно- територіальних одиниць;

• коректність інформації;

• наявність обов'язкових документів;

• відповідність заявлених та фактичних метричних характеристик (площа, довжина);

• відсутність дублювання точок та незамкненості полігонів;

• відсутність розбіжностей точок у сусідніх контурах та перетинання полігонів;

• накладання земельних ділянок та угідь;

• попадання заданого полігону до району згідно КОАТУУ;

• структура обмінного файлу;

• наявність обов'язкових дескрипторів (полів даних);

• структури полів відносно кожного дескриптора;

• нові дані по відношенню до раніше зареєстрованих.

В цілому повний аналіз введених даних здійснюється менше 1 секунди. Одночасно з електронною перевіркою оператор має можливість здійснити візуальну перевірку коректності даних та коректність розташування ділянки на різноманітних картографічних основах.

2. Моделі просторових даних земельно-кадастрової інформації і технології їх створення

2.1. Моделі представлення даних

Дані, що використовуються при проведенні земельно-кадастрових робіт, можуть бути таких типів:

• дискретні– це точкові, лінійні та площинні об’єкти для яких завжди є можливість визначення їх фактичного місцерозташування на місцевості;

• безперервні– характеризують не окремі об’єкти а територію взагалі.

• В залежності від типу даних обирають необхідну модель подання. Є дві основних моделі даних, відповідно до типів даних:

• 1. Векторна модель – кожному об’єкту відповідає рядок в таблиці і розташування його меж у просторі визначено координатами X та Y.

• У векторній моделі можна виділити такі види моделей:

• · спагетті (модель САПР) - подання лінійних об’єктів (лінійних об’єктів чи меж полігонів) у вигляді невпорядкованого набору лінійних об’єктів, що описують тільки їх геометрію;

• · лінійно вузлова або топологічна (модель покриття) - описує не лише геометрію об’єктів, але й просторові (топологічні) відношення між ними;

• 2. Растрова модель – є безперервним простором у вигляді матриці чарунок.

Растрова модель просторових даних, у найпростішому випадку полягає в зображенні просторових об'єктів у вигляді мозаїки, що суцільно покриває територію. Ця мозаїка і називається растром. Кожен елемент растра називається чарункою (коміркою) растра або пікселем (від англ. pixel, що є скороченням від picture element — елемент зображення).

3. TIN – тріангуляційна модель представлення поверхні шляхом побудови мережі з трикутними чарунками які формують набір з’єднань з мінімальною відстанню між сусідніми точками.

2.2. Моделі організації даних

Виділяють такі основні моделі організації даних:

1. Геореляційна модель– просторові дані зберігаються в окремих файлах і з допомогою унікального ідентифікатора (ID) пов’язані з атрибутивними даними, що зберігаються в таблицях реляційних баз даних (РБД). Просторові дані організуються за допомогою таких моделей:

• регулярні мережі- просторова система одиниць організації інформації і картографування, елементи якої – елементарні територіальні осередки – характеризуються правильною геометричною формою (на сфері, еліпсоїді або в проекції карти). Елементарні територіальні осередки мають вигляд чарунок регулярної мережі;

• пошарова- просторові об’єкти логічно організовуються в набори шарів або тем інформації. Карта може бути подана шарами різних тем, наприклад, гідрографії, ґрунтів, адміністративних меж, мережі шляхів тощо.

2. Об’єктно-оріентована модель- не поділяє інформацію про об’єкт на просторові і семантичні дані, що з ними пов’язані, а представляє об’єкти, що одночасно мають просторово-семантичні властивості та поведінку, як це відбувається в реальному світі, тобто поведінка і властивості геоінформаційної моделі відповідають поведінки і властивостям реального об’єкта.

Тут слід зауважити, що основну цінність для розв’язування задач кадастру мають саме векторні об’єктна-орієнтовані моделі даних, так як самі ці моделі принципово володіють необмеженою точністю при представленні просторових даних, а створення об’єктних моделей дозволить запровадити процедури максимальної автоматизації процесів обробки даних, дозволить використовувати розвинені аналітичні і моделюючи функції, що є вельми корисним у питаннях оптимального управління.

2.3. Технології створення моделей просторових об’єктів

Створення моделей просторових об’єктів передбачає введення просторової і семантичної кадастрової інформації, а створення об’єктно-орієнтованих моделей передбачає пов’язування просторової і атрибутивної баз даних і опис поведінки реальних об’єктів.

Просторова частина кадастрових даних створюється або уручну, або за допомогою дигітайзера.

Введення інформації вручну передбачає запис координат земельної ділянки і спеціально створеній формі (рис. 7.1).

Цифрові об’єкти кадастрових карт створюються шляхом цифрування карт на твердих носіях. Існує дві технології цифрування вихідних даних: сканування картографічних матеріалів з наступною векторизацією та дигіталізація.

Дигіталізація – процес перетворення просторових даних з аналогової в цифрову форму у вигляді послідовності точок, положення яких описується прямокутними декартовими координатами площини цифрувача, за допомогою курсору з клавіатурою і хрестовидним курсором у різних режимах: з поточковим вводом або потоковим вводом, коли генерується потік координатних пар через рівні проміжки часу чи інтервали простору. Виконується за допомогою дигітайзера.

Сканування та подальша векторизація- сканери перетворюють картографічний, наприклад, паперовий оригінал в растрову модель з високою точністю і роздільною здатністю, який потім, у разі якщо в якості моделі подання вибрана векторна модель, векторизується. Векторизація буває трьох видів:ручна,автоматична,напівавтоматична(інтерактивна).

• ручна векторизація - виконується оператором за допомогою екранного курсору (який управляється звичайно “мишею”) по “підкладці”, виведеній на екран монітора;

• автоматична векторизація - припускає майже повну відсутність втручання оператора в роботу системи і застосовується при великій кількості нескладних документів (можлива пакетна обробка), для карт з наявністю переважно лінійних елементів та гарною якістю оригіналу;

• напівавтоматична (інтерактивна) векторизація – об’єднує підходи ручної і автоматичної векторизації. Векторизація здійснюється по растровій “підкладці” і ставить у відповідність до кожного растрового графічного елемента його векторний аналог.

Якщо у якості вихідних матеріалів використовуються такі цифрові дані, як дані ДЗЗ, то етап сканування пропускається.

Після виконання розглянутих операцій отримується векторна модель “спагетті”. Для можливості використання цих даних для складання цифрових кадастрових карт і планів необхідно перетворити їх в топологічну модель. Найбільш поширена і економічно ефективна – інтерактивна векторизація.

Загальна технологія інтерактивної векторизації наведена на рис.1. і має такі основні кроки: