Создание геоинформационной основы банка данных лесов Новосибирской области в аспекте инвентаризации земель лесного фонда

УДК 004.6:002,52/.54

В. А. Середович, В. А. Калюжин, А. В. Дубровский СГГА, Новосибирск 630108, Плахотного 10

 

В данной статье рассматривается методика создания геоинформационной основы банка данных лесов Новосибирской области с использованием геоинформационной системы GeoMedia. Предлагается структурная блок-схема организации геоинформационного банка данных лесов. Проведен анализ возможностей ГИС GeoMedia в аспекте решаемой задачи.

Современный период развития рыночной экономики ха-рактеризуется увеличением использования природных ресурсов без реального их восстановления. Наряду с этим, снижается контроль за соблюдением природоохранных норм и осуществлением требований рационального природопользования. Поэтому «вопросы научного обоснования освоения природной среды и критерия эффективности капитальных вложений в окружающую среду являются актуальными и требуют повышенного внимания». Необходимым условием ведения любой деятельности, связанной с использованием природных ресурсов, является наличие динамической базы данных, позволяющей осуществлять на основе хранящейся в ней информации планирование любых мероприятий и прогнозное моделирование. Такое комплексное накопление и использование данных обеспечивают ГИС-технологии. Авторами статьи показывается практическая реализация данного тезиса, выражающаяся в разработке, создании и ведении геоинформационного банка данных (БД) лесных ресурсов Новосибирской области (НСО).

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: разработка редакционно-технических указаний по созданию цифровой топографической карты (ЦТК) лесов НСО; разработка классификатора топографической информации, отображающейся на ЦТК; выполнение цикла производственных работ по созданию геоинформационной основы БД лесов НСО; разработка структуры БД лесов НСО; организация доступа к информации, хранящейся в БД.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы: системный подход; методы ГИС-технологий; методы цифровой картографии; методы компьютерного моделирования; методы информатики, в частности метод реляционных баз данных.

Площадь лесного фонда в Новосибирской области составляет около 4,2 млн. га или 27 % от всей территории. Руководством области уже поставлена задача по проведению инвентаризационных мероприятий с целью упорядочивания промышленной вырубки леса и оценки качества и количества имеющейся на сегодняшний день древесины. Разрабатываемый нами банк данных может оказать существенную помощь в информационной поддержке планируемых реформ лесной промышленности области.

На начальном этапе нами разработаны «Редакционно-технические указания по созданию цифровой топографической карты масштаба 1: 300 000 лесов Новосибирской области». Далее разработан классификатор топографической информации, отображающейся на ЦТК. Все объекты подразделяются на 7 классов: границы, дороги, населенные пункты, гидрография, растительность, конторы (лесозаготовительные предприятия, лесхозы) и текст. Каждый класс, в свою очередь, делится на модельные слои, в которые помещается информация об объектах. Слои имеют структуру, определяемую требованиями к семантической информации, которая описывает тот или иной объект. Обязательным является наличие ключевого поля Id и поля, где должен указываться код объекта в кодировке, принятой для составления лесоустроительной карты. В качестве исходного картографического материала использовалась лесоустроительная карта масштаба 1:300 000 на территорию НСО. На первом этапе работы выполнено сканирование растровых фрагментов карты на цветном сканере формата А3 с разрешающей способностью 300 dpi. Затем полученные фрагменты карты сшивались в единое растровое поле. В качестве геоинформационного ядра БД выбрана ГИС GeoMedia компании Integraf. Из проведенного предварительного анализа функциональных возможностей системы для решения поставленной задачи выделены следующие основные достоинства данной ГИС: объединение графической и семантической информации об объекте в реляционной базе данных; возможность импорта/экспорта данных в широкий круг пользовательских форматов; механизм быстрого просмотра цифровых карт, созданных в других ГИС продуктах, без конвертации данных; возможность создания масштабируемых ЦТК, графическая информация которых может быть автоматически генерализирована в зависимости от масштаба окна карты; построение сложных пространственно-структурированных запросов пользователей; тематическое картирование; создание серверов данных со сложной структурой клиентских мест и разграничением доступа к данным. Основываясь на вышеперечисленных функциональных возможностях ГИС GeoMedia, предлагается следующая схема организации БД лесов НСО, представленная на рисунке 1. Банк данных лесов НСО может быть интегрирован в более крупные хранилища информации, примером которых могут выступать банки данных для исследования влияния антропогенной нагрузки на развитие техногенных природно-территориальных комплексов. На блок-схеме показаны основные структурные элементы БД, которыми являются: блок программно-аппаратных средств, блок накопления данных и блок управления банком данных. Также на схеме отображены основные функции, выполняемые каждым структурным элементом. Следует отметить, что в ГИС GeoMedia заложены функции организации работы пользователей с информационной системой по сети Internet через WEB -сервер. При этом, возможно организовывать разные уровни доступа к хранящимся в банке данным, а также более оперативное их обновление и использование широким кругом потребителей данной информации.

При выполнении производственных работ по созданию ЦТК отмечен ряд особенностей данной ГИС, облегчающих процесс цифрования исходного картографического материала:

 

Рисунок 1 — Структурная блок-схема

 

Деление объектов по слоям осуществляется в соответствии с разработанной структурой слоев (обязательным требованием при этом является однотипное графическое представление объектов в одном слое, достоинствами этого подхода является унификация объектов в слое, а также большая мобильность при изменении стиля отображения объектов); привязка к узлам объектов с возможностью автоматической оцифровки по границам уже существующих объектов; автоматическое выполнение корректировки геометрии группы объектов, имеющих общие узлы; продление существующих линейных объектов без использования процедуры «слияния объекта»; автоматическое изменение слоя объекта без использования процедуры буферизации; вычитание одного площадного слоя из другого, в результате чего получается третий слой, содержащий площадные объекты, геометрически описывающие получившиеся при наложении слоев пустоты; многозадачность системы, возможность одновременного использования нескольких рабочих инструментов; работа по сети в одном слое нескольких пользователей; КАД — инструменты, позволяющие оптимизировать создание площадных и линейных объектов сложной формы; развитый механизм работы с растровым изображением.

В результате выполнения работ по цифрованию исходного картографического материала получена электронная топографическая карта. В банке данных вся графическая и семантическая информация представлена в семи хранилищах информации — реляционных базах данных, название и содержание которых соответствуют классам объектов ЦТК. Данные базы открыты для чтения/записи информации и позволяют комфортно работать с ними любому пользователю, имеющему опыт работы в системе управления банками данных Access. Создание дополнительных таблиц, а также форм, запросов и отчетов на основе имеющихся таблиц данных возможно без потери связи с ключевым файлом GeoMedia формата *.gws. Также возможно вносить дополнительную информацию, либо изменять существующую непосредственно из ГИС GeoMedia. Разработанный банк данных может быть применен на предприятиях лесной промышленности, в лесозаготовительных конторах, в организациях, осуществляющих экологический мониторинг территории, а также в учреждениях администрации НСО. Таким образом, создан полнофункциональный проект геоинформационного банка данных на основе ГИС GeoMedia, реализующий основные принципы построения современных ГИС- систем не только для географических целей, но и для целей управления территориями. Важно подчеркнуть, что апробированная методика построения банка данных на основе ГИС GeoMedia является унифицированной и может быть применена для создания географической информационной основы различных банков данных. Примером может служить разрабатываемый БД исследования влияния техногенной нагрузки на территорию нефтекомплекса.