Гурьянова Л.В. 2 страница

Одним из основных правовых режимов по защите топогеодезической информации является режим охраны государственной тайны, определяемый соответствующим законодательством Российской Федерации (РФ). До 1989 года согласно этому режиму секретными являлись координаты с ошибкой менее 150 м, с 1989 по 1996 год - с ошибкой менее 70 м, с 1996 года - с ошибкой менее 30 м. Таким образом, существует тенденция по рассекречиванию координат, которая приводит в свою очередь к рассекречиванию топографических карт соответствующих масштабов, а также данных дистанционного зондирования Земли из воздушного пространства и космоса [55].

Юридическим основанием необходимости уточнения требований по засекречиванию координат являются такой фактор, как изменение объективных обстоятельств, вследствие которых дальнейшая защита сведений, составляющих государственную тайну, является нецелесообразной. Так в настоящее время навигационная аппаратура потребителя (НАП) системы спутникового позиционирования NAVSTAR «карманного» типа весом не более 3 кг беспрепятственно ввозится в РФ. Ею оборудованы многие иностранные воздушные и морские судна, а также наземные транспортные средства, совершающие перевозки в Россию и по России. Использование НАП, интегрированных в ГИС, в том числе и со съемочной аппаратурой, на борту транспортных средств (наземных и воздушных) позволяет проводить как геодезическую съемку местности в режиме реального времени, так и оперативное высокоточное ориентирование на местности (с точностью на уровне 1 м) даже с использованием электронных планов местности, не имеющих координатной сетки, т.е. несекретных. На зарубежном рынке прослеживается динамичная тенденция создания новых высокоточных (до 2 м) карто-, фотоматериалов на отдельные участки территории РФ. В ряде западных стран, в том числе США, приняты меры по либерализации дистанционного зондирования Земли из космоса. Это в ближайшие 3-5 лет приведет к существенному развитию рынка данных ДЗЗ на любую территорию Земли. Одновременно бурное развитие мировой телекоммуникационной инфраструктуры в ближайшее время позволит передавать топогеодезическую информацию любому потребителю в любую точку Земли.

Вторым фактором, влияющим на уровень засекречивания координат, является взятие РФ международных обязательств по открытому обмену сведениями, составляющими в РФ государственную тайну. В качестве примера можно указать на объявление РФ о готовности предоставлять систему спутникового позиционирования ГЛОНАСС для использования зарубежными и российскими гражданскими потребителями. Точность системы ГЛОНАСС достигает 20-30 м. Следовательно, при ее использовании на территории РФ потребитель может получить секретные координаты. Также РФ приняла обязательства выполнять требования международных морской (ИМО) и авиационной (ИКАО) организаций. Совет ИКАО 28 февраля 1994 года принял поправку 28 к приложению 15 Службы аэронавигационной информации, предусматривающую введение с 1 января 1998 г. стандарта на применение WGS-84 в качестве стандартной геодезической системы отсчета для международной гражданской авиации. Согласно требованиям ИКАО в зависимости от категорийности посадки и применяемых имитационных средств международные аэродромы должны иметь геодезические точки с точностью от 0,5 м до 30 м в системе WGS-84, что тоже находится далеко за порогом секретности, определенным в РФ.

Указанные обстоятельства приводят к необходимости постановки и решения ряда новых научно-технических задач и организационных мер по защите, регулированию и упорядочиванию коммерческого использования топогеодезической информации. В частности наряду с уже действующими Законом о геодезической и картографической деятельности, Постановлением Правительства РФ «О лицензировании в области геодезии и картографии» от 28 мая 2002 г., государственным стандартом ГОСТ Р 540828-95 «Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования» разработаны такие нормативные документы, как ГОСТ 28441-90 Т02 «Картография цифровая. Термины и определения», ГОСТ Р 51607-2000 «Карты цифровые топографические. Правила топографического описания картографической информации. Общие требования», ГОСТ Р 51606-2000 «Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации», ГОСТ Р 51605-2000 «Карты цифровые топографические. Общие требования», ГОСТ Р 51608-2000 «Карты цифровые топографические. Требования к качеству».

2. Источники данных для ГИС

Источниками данных для ГИС являются карты, планы, схемы, представленные как в специфических объектных форматах, так и традиционных растровых и векторных форматах. Информационное наполнение ГИС осуществляется путем ввода различных первичных материалов, в том числе результатов измерений на местности, геологических исследований, картографирования, аэрофото- и космической съемки, специальной тематической информации.

2.1. Географические карты

Географические карты являются основополагающим источником информации при создании ГИС. Географические объекты реального мира смоделированы на карте с использованием графических примитивов (точка, линия, полигон), специальных символов, цвета и текстовых подписей. При описании географических объектов в ГИС карта является важным источником информации о пространственных отношениях между объектами, т.е. взаимоотношениях между различными географическими объектами. Пространственные отношения присутствуют на карте в неявном виде - все зависит от того, каким образом и как интерпретируется ее содержание. В зависимости от разных задач можно определить по карте:

• Какие географические объекты соединяются с другими объектами.
• Какие географические объекты являются соседними.
• Какие географические объекты содержатся в заданном пространстве.
• Какие географические объекты пересекаются.
• Какие географические объекты находятся рядом с другими объектами.
• Определить разницу по высоте для разных географических объектов.
• Определить относительное положение географических объектов между собой и др.[10].

Как пространственная образно-знаковая модель земной поверхности, карта характеризуется, во-первых, определенным математическим построением, включающим модель Земли и проекцию, во-вторых, применением особых знаков, позволяющих говорить о карте как о тексте определенной языковой системы и, в-третьих, представлением изображаемых объектов и явлений в обобщенном виде, т. е. основными, типичными чертами (генерализация географических объектов).

Карты масштаба 1:200 000 обычно используются для решения задач на региональном уровне. Цифровые основы с данного масштаба - последний наиболее подробный материал, который можно использовать безо всяких ограничений по уровню секретности топогеодезической информации [18]. Карты масштаба 1:100 000 имеют статус «Для служебного пользования», а более крупных масштабов - гриф секретности. Они также устарели и продолжают устаревать намного быстрее, чем их обновляют. Тем не менее, карты данного масштаба - хорошая база для их уточнения в ГИС по данным дистанционного зондирования, полевых съемок, проектных материалов, а также для подготовки и ведения собственных тематических слоев информации.

Необходимо также отметить, что при использовании в ГИС бумажных карт, наиболее оптимальным вариантом является работа с исходными пластиками цветоделения этих карт [18]. Синтетический материал, на который в издательстве наносятся отдельные цвета карты является более надежной основой при цифровании для ГИС по сравнению с бумагой. Пластики не имеют ошибок сдвигов печати. Например, сдвиг цвета при оттиске может дать ошибку на картах упомянутого масштаба до 600 м, что на порядок выше допуска в бумажных картах. Это приводит к тому, например, что реки в цифровых картах начинают нарушать законы гравитации, не попадая в тальвеги рельефа.

2.2. Данные дистанционного зондирования

Наряду с традиционной картографической информацией, данные дистанционного зондирования (ДДЗ) составляют информационную основу ГИС-технологий. Под дистанционным зондированием понимаются исследования географических объектов неконтактным способом с использованием съемки с летательных аппаратов - атмосферных и космических, в результате которых получается изображение земной поверхности в каком-либо диапазоне (диапазонах) электромагнитного спектра.

На одной платформе (т.е. космическом летательном аппарате, спутнике, самолете и др.) может размещаться несколько съемочных устройств, называемых инструментами или сенсорами. Например, спутники Ресурс-01 несут сенсоры МСУ-Э и МСУ-СК, а спутники SPOT- по два одинаковых сенсора HRV (SPOT-4 - HRVIR). При этом, чем дальше находится платформа с сенсором от изучаемого объекта, тем больший охват и меньшую детализацию будут иметь получаемые изображения [29].

По методу регистрации изображения можно подразделить на аналоговые и цифровые. Аналоговые системы – это сегодня практически только фотографические системы. Системы с телевизионной регистрацией существуют, но за исключением некоторых специальных случаев их роль ничтожно мала. В фотографических системах изображение фиксируется на пленку, которая после приземления летательного аппарата или специальной спускаемой капсулы проявляется и сканируется для использования в компьютерных технологиях. Среди цифровых систем съемки выделяются сканерные, т. е. системы с линейно расположенным набором светочувствительных элементов и некоторой системой развертки, часто оптико-механической, изображения на эту линейку. Все цифровые системы съемки имеют преимущество перед фотографическими в отношении оперативности получаемых данных. Во время космических съемок цифровые снимки передаются на Землю по радиоканалу в режиме реального времени [12].

Также ДДЗ могут классифицироваться по различным видам разрешения и охвата, по принципу работы сенсора (фотоэффект, пироэффект и др.), по способу формирования (развертки) изображения, по специальным возможностям (стереорежим, сложная геометрия съемки), по типу орбиты, с которой производится съемка, и т.д.

При обработке данных дистанционного зондирования важным показателем является пространственное разрешение на местности, т. е. минимально различимый размер географического объекта. ДДЗ характеризуются несколькими видами разрешений: пространственным, спектральным, радиометрическим и временным. Под термином "разрешение" обычно подразумевается пространственное разрешение.

В зависимости от решаемых задач, могут использоваться данные низкого (более 100 м), среднего (10 – 100 м) и высокого (менее 10 м) разрешений. Снимки низкого пространственного разрешения являются обзорными и позволяют одномоментно охватывать значительные территории - вплоть до целого полушария. Такие данные используются чаще всего в метеорологии, при мониторинге лесных пожаров и других масштабных природных бедствий. Снимки среднего пространственного разрешения на сегодня –это основной источник данных для мониторинга природной среды. Спутники со съемочной аппаратурой, работающей в этом диапазоне пространственных разрешений, запускались и запускаются многими странами - Россией, США, Францией и др., что обеспечивает постоянство и непрерывность наблюдения. Съемка высокого разрешения из космоса до недавнего времени велась почти исключительно в интересах военной разведки, а с воздуха - с целью топографического картографирования. Однако сегодня уже есть несколько коммерчески доступных космических сенсоров высокого разрешения (КВР-1000, IRS, IKONOS), позволяющих проводить пространственный анализ с большей точностью или уточнять результаты анализа при среднем или низком разрешении [29].

Спектральное разрешение указывает на то, какие участки спектра электромагнитных волн (ЭМВ) регистрируются сенсором. При анализе природной среды, например, для экологического мониторинга, этот параметр - наиболее важный. Условно весь диапазон длин волн, используемых в ДДЗ, можно поделить на три участка - радиоволны, тепловое излучение, ИК-излучение и видимый свет. Такое деление обусловлено различием взаимодействия электромагнитных волн и земной поверхности, различием в процессах, определяющих отражение и излучение ЭМВ.

Наиболее часто используемый диапазон ЭМВ - это видимый свет и примыкающее к нему коротковолновое ИК-излучение. В этом диапазоне отражаемая солнечная радиация несет в себе информацию, главным образом, о химическом составе поверхности. Подобно тому, как человеческий глаз различает вещества по цвету, сенсор дистанционного зондирования фиксирует "цвет" в более широком понимании этого слова. В то время как человеческий глаз регистрирует лишь три участка (зоны) электромагнитного спектра, современные сенсоры способны различать десятки и сотни таких зон, что позволяет надежно выявлять объекты и явления по их заранее известным спектрограммам.

В целом по снимаемым спектральным диапазонам данные дистанционного зондирования могут различаться как полученные в одном спектральном диапазоне (чаще всего в широком видимом участке спектра - панхроматические), съемки в реальных или условных цветах, когда одновременно совместно фиксируются 2 или 3 зоны спектра на одной и той же фотопленке (и дальше изображения в этих зонах уже реально неразделимы) и съемки многозональные - самый информативный и перспективный вид съемок, когда одновременно, но раздельно фиксируются несколько изображений в различных зонах спектра. Их может 3, 4, 5, 7 и даже больше, вплоть до нескольких десятков и даже сотен узких спектральных зон [22]. Если этих зон больше 16, то такие снимки уже называют не многозональными или мультиспектральными, а гиперспектральными. Такие съемки позволяют изучать спектры отражения объектов местности столь детально, что можно определить типы и даже конкретные виды растительности, горные породы и почвы, определить состав пленки загрязнений на поверхности воды, материал, из которого выполнено дорожное покрытие.

Тепловое ИК-излучение несет информацию, в основном, о температуре поверхности. Помимо прямого определения температурных режимов видимых объектов и явлений (как природных, так и искусственных), тепловые снимки позволяют косвенно выявлять то, что скрыто под землей - подземные реки, трубопроводы и т.п. Поскольку тепловое излучение создается самими объектами, для получения снимков не требуется солнечный свет (он даже, скорее, мешает). Такие снимки позволяют отслеживать динамику лесных пожаров, нефтяные и газовые факелы, процессы подземной эрозии. Следует отметить, что получение космических тепловых снимков высокого пространственного разрешения технически затруднительно, поэтому сегодня доступны снимки с разрешением около 100 м. Много полезной информации дает также тепловая съемка с самолетов.

Сантиметровый диапазон радиоволн используется для радарной съемки. Важнейшее преимущество снимков этого класса - в их всепогодности. Поскольку радар регистрирует собственное, отраженное земной поверхностью, излучение, для его работы не требуется солнечный свет. Кроме того, радиоволны этого диапазона свободно проходят через сплошную облачность и даже способны проникать на некоторую глубину в почву. Отражение сантиметровых радиоволн от поверхности определяется ее текстурой ("шероховатостью") и наличием на ней всевозможных пленок. Так, например, радары способны фиксировать наличие нефтяной пленки толщиной 50 мкм и более на поверхности водоемов даже при значительном волнении. Еще одной особенностью радарной съемки является ее высокая чувствительность к влажности почвы, что важно и для сельскохозяйственных, и для экологических приложений. В принципе, радарная съемка с самолетов способна обнаруживать подземные объекты, например, трубопроводы и утечки из них.

Радиометрическое разрешение определяет диапазон различимых на снимке яркостей. Большинство сенсоров обладают радиометрическим разрешением 6 или 8 бит, что наиболее близко к мгновенному динамическому диапазону зрения человека. Но есть сенсоры и с более высоким радиометрическим разрешением (10 бит для AVHRR и 11 бит для IKONOS), позволяющим различать больше деталей на очень ярких или очень темных областях снимка. Это важно в случаях съемки объектов, находящихся в тени, а также когда на снимке одновременно находятся большие водные поверхности и суша. Кроме того, такие сенсоры, как AVHRR имеют радиометрическую калибровку, что позволяет проводить точные количественные измерения.

Наконец, временное разрешение определяет, с какой периодичностью один и тот же сенсор может снимать некоторый участок земной поверхности. Этот параметр весьма важен для мониторинга чрезвычайных ситуаций и других быстро развивающихся явлений. Большинство спутников (точнее, их семейств) обеспечивают повторную съемку через несколько дней, некоторые - через несколько часов. В критических случаях для ежедневного наблюдения могут использоваться снимки с различных спутников [29].

В настоящее время появилась возможность прямого получения данных дистанционного зондирования насобственные приемные станции потребителя. Хотя эти снимки сравнительно низкого разрешения, они позволяют добавить, например, к региональной ГИС, слой оперативной информации. Сегодня существуют и могут быть приобретены ГИС-специалистами передвижные станции приема данных со спутников.

Например, во всем мире широко используются данные NOAA, Landsat, SPOT, IRS, RADARSAT, ERS, а также российские данные КВР-1000, ТК-350. Гораздо реже применяются в мире, но активно используются в России, данные с аппаратов Ресурс-0 и Ресурс-Ф [23]. Лидером среди данных дистанционного зондирования являются данные AVHRR с метеорологических спутников серии NOAA, существующих с 1978 года. Несмотря на невысокое пространственное разрешение (1,1 км), данные AVHRR обладают очень высоким радиометрическим разрешением и возможностью абсолютной калибровки информации. Очередной спутник NOAA- 15 был запущен в мае 1998 года, и сейчас в активной эксплуатации находятся 3 космических аппарата NOAA. Еще одним важным достоинством этих данных является высокая периодичность съемок (15-20 раз в сутки). Данные AVHRR используются для определения температуры суши, температуры поверхности моря, выявления пожаров, измерения вегетационного индекса, наблюдениями за облачным, снежным и ледовым покровами.

Многозональные данные со спутника Landsat за период многолетнего функционирования этой системы приобрели огромную известность. Несомненное преимущество снимков Тематического Картографа (Thematic Mapper - ТМ) перед другими данными - сравнительно большое число спектральных диапазонов - 7 зон съемки, наличие теплового канала, цифровая форма данных, богатейшие архивы. К недостаткам данных снимков Landsat ТМ относится невысокое геометрическое разрешение (30 м, а в дальнем ИК диапазоне – 120 м) и высокая стоимость.

Уже более десяти лет функционирует французская съемочная система SPOT. Геометрическое разрешение данных SPOT при панхроматической съемке – 10 м, при многозональной – 20 м. Кроме высокого геометрического разрешения этих цифровых данных, существует еще одно важное преимущество снимков SPOT - возможность получения стереопар.

Еще одним хорошо известным в мире источником цифровых данных является индийская система дистанционного зондирования IRS. Сенсоры на спутниках последнего поколения (IRS-1С, IRS-1D) позволяют получать панхроматические снимки с геометрическим разрешением 5 – 6 м, а в многозональном режиме – 23 м.

Для ГИС-пользователей доступны радиолокационные данные с канадского спутника RADARSAT или европейского ERS. Использование радиолокационных данных позволяет выполнить геометрическое трансформирование радарных данных с учетом специфической геометрии радиолокационной съемки, построение цифровых моделей рельефа как по стереопаре, так и с использованием новейших методов радарной интерферометрии.

Благодаря высокому разрешению большой популярностью в мире пользуются данные с российского спутника КОМЕТА. Фотографические изображения КВР-1000 имеют разрешение 2 м, а устанавливаемая на том же спутнике специальная топографическая камера ТК-350 позволяет получать стереоснимки, предназначенные для обновления топографических карт (разрешение на местности – 10 м). Как правило, спутники КОМЕТА запускаются на короткие сроки (около 1 месяца). Для организации ГИС-проектов также используются данные со спутников серии Ресурс-Ф, оснащенных фотографическими камерами КФА-1000, КФА-3000, МК-4 и КАТЭ-200 и данные со спутников Ресурс-О (сканеры МСУ-Э и МСУ-СК).

2.3. Система спутникового позиционирования

Техника навигационных определений по сигналам искусственных спутников Земли (ИСЗ) стала отрабатываться, начиная с 1957 г. Спутниковые радионавигационные системы 1-го поколения появились в начале 60-х годов. В США с 1964 г. действует космическая навигационная система (КНС) «Транзит», разработанная для военно-морского флота. В КНС «Транзит» на орбитах высотой 1000 км обращаются 6 ИСЗ, узлы орбит равномерно распределены по экватору [11].

КНС второго поколения обеспечивают высокоточное определение местоположения и скорости движения. В состав системы входят: созвездие ИСЗ (космический сегмент); сеть наземных станций слежения и управления (сегмент управления); собственно GPS-приемники (аппаратура потребителей).

Например, космический сегмент «Навстар» (NAVSTAR) (США) состоит из 26 спутников (21 основной и 5 запасных), которые обращаются на 6 орбитах. Плоскости орбит наклонены на угол около 55° к плоскости экватора и сдвинуты между собой на 60° по долготе. Радиусы орбит - около 26 тыс. км, а период обращения составляет половину звездных суток (примерно 11 ч. 58 мин.). Этим достигается то, что сигнал хотя бы от некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время.

Сегмент управления «Навстар» cодержит главную станцию управления (авиабаза Фалькон в штате Колорадо), пять станций слежения, расположенных на американских военных базах на Гавайских островах, островах Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджелейн и Колорадо-Спрингс и три станции закладки: острова Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджелейн. Кроме того, имеется сеть государственных и частных станций слежения за ИСЗ, которые выполняют наблюдения для уточнения параметров атмосферы и траекторий движения спутников. Собираемая информация обрабатывается в суперкомпьютерах и периодически передается на спутники для корректировки орбит и обновления навигационного сообщения.

Каждый спутник весит более 900 кг и имеет размер около 5 м (с раскрытыми солнечными батареями). Мощность радиопередатчика составляет 50 ватт. Каждый спутник передает сигналы на 3-х частотах. Гражданские GPS-приемники используют частоту "L1", равную 1575.42 МГц. На борту каждого спутника установлены часы, обеспечивающие точность 10-9 сек. Каждый спутник рассчитан на работу примерно в течение 10 лет. Новые спутники изготавливаются и запускаются на орбиту по мере необходимости.

Каждую миллисекунду спутник излучает сигнал, содержащий так называемый "псевдослучайный код" (PRN - pseudo-random code), эфимерис (ephimeris) и альманах (almanach). Псевдослучайный код служит для идентификации передающего спутника. Данные эфимериса, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат такую важную информацию, как состояние спутника (рабочее или нерабочее), текущая дата и время. Данные альманаха содержат параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы.

В аппаратуре потребителя (GPS-приемнике) принимаемый сигнал декодируется. Все приборы GPS работают в системе Гринвичского времени (всемирное время -UTC). Внутренние часы GPS-приемников постоянно синхронизируются с прецизионными атомными часами, установленными на спутниках. Это позволяет обеспечить точность измерения времени от микро- до наносекунд.

Имея сигналы от минимум трех спутников, GPS-приемник может определить широту и долготу своего расположения на местности - это называется двумерной фиксацией. Если же спутников четыре или более, то GPS-приемник может определить положение в 3-х мерном пространстве, т.е. указать широту, долготу и высоту. Постоянно отслеживая местоположение в течении некоторого времени, приемник также может рассчитать скорость и направление движения (имеется ввиду так называемые "наземная скорость" и "наземный курс").

Обычные гражданские GPS-приемники обеспечивают точность от 10 до 100 м в зависимости от количества видимых спутников и их геометрии. Однако точность даже обычных гражданских GPS-приемников может быть увеличена до 4 м и более (в ряде случаев - до 1 м) с помощью дифференциальной GPS (DGPS). DGPS использует дополнительный фиксированный в одной точке GPS-приемник для определения коррекции спутниковых сигналов. В настоящее время в мире существует несколько бесплатных и платных служб, оказывающих услуги по DGPS. Так, например, Береговая охрана США и Инженерный корпус Армии США передают GPS-коррекции через морские радио-буи. Они работают в диапазоне 283.5 - 325.0 кГц для бесплатного использования. Платные DGPS-службы работают в УКВ-диапазоне или осуществляют вещание через спутники.

Точность определения координат также зависит от класса используемого GPS-приемника и может составлять от 10-50 см (Trimble 4800) до 5-15 м (приемники фирмы GARMIN). В GPS-приемниках реализована функция внутренней памяти, которая позволяет сохранять путевые точки и маршруты с заданным именем и зафиксированными координатами. Для выгрузки данных из GPS-приемника используется различное программное обеспечение. Применяются программы Garmin (PCX), MapSource, Waypoint+и др. Обычно в результате этой процедуры создается текстовый ASCII-файл с разделителями определенной структуры, передающий информацию о сохраненных точках, треках или маршрутах. ASCII-файл при необходимости можно просмотреть и отредактировать с помощью любого текстового редактора. Все GPS-приемники по умолчанию настроены на международную систему координат WGS-84. Для использования других систем координат необходимо вводить соответствующие поправки.

Современные GPS-приемники имеют память, способную вместить несколько тысяч точек маршрута с развернутым описанием каждой из них, они могут работать от сигналов и GPS (США) и системы "Глонасс" (GLONASS) (Россия), оснащаются жидко-кристаллическими экранами для визуализации местоположения на фоне встроенной карты и т. д. В 2004 г. США планируют реализацию программы по модернизации спутников, в ходе которой будут запущены восемь модернизированных аппаратов GPS-2RM, которые заменят устаревшую орбитальную технику. На смену GPS-2RM придут спутники GPS-2F, а к 2012 г. планируется начать развертывание спутниковой навигационной системы третьего поколения GPS-3.

2.4. Данные САПР

Модель данных САПР (т.е. систем автоматического проектирования) – это одна из первых компьютерных моделей, с помощью которой начали создавать цифровой картографический материал. Ее основой являются точки, линии и полигоны. Данные хранятся в виде файлов. С ними также может быть связана некоторая атрибутивная информация, но основой все же являются векторные данные, которые только графически описывают местность на карте.

В настоящее время значительное количество исходных данных для ГИС (например, планы населенных пунктов, чертежи инженерных коммуникаций и др.) выполнены в САПР. В этой связи поддержка ГИС распространенного формата данных САПР DXF является необходимостью.

2.5. Геодезические технологии

Самый важный этап в создании ГИС - это сбор данных для нее. От точности, достоверности и актуальности этих данных всецело зависит эффективность всей системы. При сборе данных для ГИС непосредственно на местности необходимым является получение корректной и достоверной информации. Использование современных технологий топографо-геодезических работ позволяет автоматизировать сбор информации в полевых условиях для ее дальнейшего использования в ГИС.

Наиболее эффективными методами при выполнении геодезических работ на местности является использование электронных геодезических приборов (GPS-приемники, тахеометры, цифровые нивелиры), которые позволяют исключить такие характерные для работы с оптическими приборами источники ошибок как снятие отсчета, диктовка, запись, перенос данных из полевых журналов в вычислительную ведомость, вычисления [46]. Так как результаты измерений электронными приборами представлены в цифровом виде, то с использованием встроенного в приборы программного обеспечения автоматически в полевых условиях выполняются такие задачи как уравнивание теодолитных ходов, преобразование координат, вычисление площади и др., что значительно повышает качество получаемых материалов.

Использование электронных тахеометров при топографических съемках позволяет не только измерять горизонтальные и вертикальные углы и расстояния, но и кодировать полевую информацию, которая в дальнейшем оперативно обрабатывается на компьютере. Безотражательные модели тахеометров позволяют производить измерения до объектов, на которые трудно или невозможно установить отражатель, осуществлять съемку дорог без перекрытия движения по ним. Особый интерес представляют приборы для роботизированных измерений с автоматическим поиском отражателя, рассчитанные на проведение работы одним человеком. Существенно расширить возможности электронных тахеометров можно с помощью карманного компьютера, например, Psion Organiser II с пакетом программ Geodos фирмы Viker Data АВ, Швеция [47].

3. Организация информации в ГИС

3.1. Географические объекты

Согласно существующей терминологии в ГИС любой конкретный или абстрактный объект реального мира, который может быть определен однозначным содержанием и границами и описан в ГИС в виде набора геоданных, носит название реального пространственного объекта (Spatial Entity Object) или географического объекта (Geographic Entity) [8]. Географические объекты в ГИС представляются в виде набора пространственных и атрибутивных данных с общим названием географические данные (Geographic data).