Цифровые карты, геоинформационные системы (ГИС) и их использование в деле охраны памятников истории и культуры

Цифровые карты создаются на базе компьютерных тех­нологий по данным аэрокосмических и наземных съемок, а также путем дигитализации (цифрования) уже имеющихся так называемых «бумажных» или традиционных топогра­фических карт. Цифровая топографическая основа регуляр­но обновляется. Для земельно-кадастровых, инженерных и других служб необходима крупномасштабная цифровая топооснова: 1:500 и 1:2 000. Для связывания с системами, ос­нованными на адресных данных, нужна топооснова 1:5 000 и мельче.

Работы по созданию цифровых топографических карт выполняются в России с 1993 г. предприятиями Роскартографии. Созданы цифровые карты масштабов 1:1000 000 и 1: 200 000. В настоящее время ведутся работы по созда­нию крупномасштабных цифровых карт масштабов 1:10 000 и 1:25 000 для городов и 1:50 000 на отдельные регионы страны. Фонд цифровых картографических данных формиру­ется и поддерживается «Госгисцентром».

Переход к цифровым картам является по существу рево­люционным шагом во всей геодезической службе. Цифро­вые карты имеют следующие преимущества по сравнению с традиционными топографическими картами:

1) существенно, на порядок, увеличивается объем инфор­мации о территории, что соответственно расширяет круг
пользователей;

2) информация может быть представлена в режиме ре­ального времени;

3) возможно оперативное решение многих проблем, ко­торые ранее не могли быть решены;

4) информация выдается в разных формах изображения, в том числе в виде пространственных модулей местности (3D — моделирование), в мультимедийном виде и др.

Геоинформационные системы (ГИС) — это по существу компьютерная энциклопедия, обеспечивающая сбор, хране­ние, обработку и визуализацию различной информации о территории. ГИС создаются на основе цифровых карт и под­разделяются как по охвату территории (ГИС -- региона, ГИС — города и др.), так и по назначению (многоцелевые, специализированные и др.).

Например, ГИС города формируется по данным архи­тектурно-планировочных и градостроительных организаций, земельных комитетов, экологических, геодезических, инже­нерных служб.

Традиционная структура построения ГИС (рис. 26) — это:

1) пространственные данные, т.е. слои цифровой карты;

2) атрибутивные (семантические) данные с характерис­тикой каждого объекта (базы данных — БД).

Например, для архитектурных сооружений в БД вводят­ся следующие данные: адрес, этажность, материал построй­ки, вид собственности, год постройки и т.д.

Между пространственными и атрибутивными данными поддерживается постоянная связь. Объекты, представленные пространственными данными, разделяются на 3 группы: точ­ки, дуги и полигоны (площадные объекты). Точка — это объект, представленный двумя координатами X, У и не имею­щий размеров, например: столб, люк. Дуга (линия) — объект, представленный набором пар координат и имеющий только одну размерность — длину. Ширина несущественна, т.е. не выражается в данном масштабе. Например, границы, горизон­тали, оси улиц, линии коммуникаций. Полигонами обознача­ются объекты типа: леса, пашни, земельные участки.

Атрибутивные базы данных, сведенные в таблицы, на­зываются реляционными БД, они удобны для работы, т.к. обеспечивают быстрый доступ к информации, а также опе­ративное внесение изменений и дополнений.

Компьютерные технологии, на базе которых создаются ГИС, также принято называть ГИС. По существу, это про­граммное обеспечение — ПО, позволяющее создать ГИС и обеспечить ее функционирование. Вероятно, точнее опреде­ление ГИС — технологии.

Крупнейшими разработчиками ГИС — технологий явля­ются компании Е5RI и ЕRDАS, их программное обеспечение предназначено для работы с данными дистанционного зонди­рования Земли и ГИС: АRС/INFО, АгсСАD и др. МарInfо -это превосходная ГИС с большими возможностями предос­тавления картографической информации в сочетании с муль­тимедийной информацией. МiсгоStаtion Gеоgraphics позво­ляет увязывать в единое целое результаты аэрокосмической и геодезической съемок, архивные картографические материа­лы и т.п., а также получать цифровые модели местности для проектирования объектов, создания ГИС и ведения земельно­го кадастра. АutoСАD — МАР — это продукт компании Аutodesk, предназначенный для создания картографической информации в среде АutoСАD.

В перспективе ожидается совершенствование ГИС — тех­нологий в двух направлениях: пространственная статистика и пространственное моделирование. Пространственная ста­тистика используется для описания какого-либо явления. Пространственное моделирование обеспечивает 3D визуали­зацию информации.

Кроме того, расширяются области взаимодействия ГИС и систем автоматизированного проектирования (САПР), что способствует повышению качества архитектурно-строитель­ного и реставрационного проектирования.

Упорядочение информации в ГИС об объектах истории и культуры является гарантией их сохранения и бережного использования.

Информация о культурных ценностях, накопленная в ар­хивах, музеях, частных коллекциях и представленная на сай­тах в Интернете, становится доступной широкому кругу спе­циалистов: историков, археологов, искусствоведов, рестав­раторов. Открываются новые возможности исторических и искусствоведческих исследований, выявления связей объек­тов и явлений. Пространственная визуализация позволяет реконструировать ландшафт и застройку населенного пунк­та на определенный исторический период.

2.5. Понятие о земельном и градостроительном кадастрах

Одним из важнейших элементов ГИС города является земельный кадастр, создаваемый на основе электронных планов 1:500, 1:2 000 и 1:5 000.

Кадастр — список, реестр. Земельный кадастр прежде всего содержит информацию о земельных участках: распо­ложение, размер, характеристика, данные о землевладении (частное, общественное, аренда и т.д.), наличие строений, коммуникаций и др. Базовой единицей в кадастре является участок, его площадь определяется с точностью ± 2 м² для 10 соток, координаты границ — с точностью 1 дм.

Земельный кадастр в России начал функционировать с середины XVII в., когда впервые было проведено генераль­ное межевание, т.е. разграничение землевладений. После ус­тановления в 1917 г. государственной монополии на землю почти все архивы земельного кадастра были уничтожены. Без учета земельных фондов невозможно вести административ­но-хозяйственную деятельность, в особенности с учетом того, что Российская Федерация занимает 1/8 территории Земно­го шара. С 1996 г. в соответствии с постановлением Прави­тельства РФ была учреждена целевая программа: «Создание автоматизированной системы ведения государственного зе­мельного кадастра РФ».

Государственный земельный кадастр (ГЗК) — это терри­ториальная привязка, учет ресурсов и регулирование их пра­вового взаимодействия. В создании земельного кадастра уча­ствуют многие ведомства: Госстрой, Госкомзем, Минсельхоз, Минлесхоз, Госкомимущество и др. Информация, содержа­щаяся в ГЗК, должна поддерживаться на текущий момент времени. Этот процесс называется ведением кадастра и осу­ществляется Госкомземом. Изменения и дополнения в ГЗК вносятся по данным исполнительных съемок, выполняемым в процессе строительства объектов, а также по материалам аэрокосмических съемок. Если кадастр не ведется в течении 5 лет, его нужно создавать заново.

Государственный земельный кадастр является основой Го­сударственного Градостроительного кадастра (ГГК). Градо­строительный кадастр — это система сведений о среде жизне­деятельности, ее предполагаемых изменениях, в том числе об ограничениях использования территорий и объектов недви­жимости в градостроительстве. Такая информация необходи­ма для градостроительной, землеустроительной и иной хозяй­ственной деятельности, а также для налогооблажения объек­тов недвижимости. В 1997 г. введен новый СНиП 14-01-96 «Основные положения создания и ведения государственного градостроительного кадастра Российской Федерации».

Порядок создания городского кадастра следующий:

1. Сбор картографических материалов, документов отво­
дов земельных участков, имеющейся градостроительной до­
кументации, исполнительных съемок, инженерно-геологичес­
ких изысканий, экологических данных, материалов инвента­
ризации земель, о сети торгово-бытовых объектов. На основа­
нии собранных данных создаются следующие документы:

• перечень объектов городского кадастра;

• схема планировочной сети;

• перечни материалов и документов (имеющихся и не­
достающих).

2. Составление кадастровой (цифровой) карты города с
зонами различной градостроительной ценности, ведение де­
журного плана города.

3. Составление паспортов:

• земельных участков;

• зданий и сооружений;

• инженерных сетей;

• улично-дорожной сети и др.

4. Составление схемы:

• функционального зонирования;

• экологического зонирования;

• культурно-исторического зонирования и др.

5. Создание информационных систем:

• ведение городского кадастра с использованием инфор­
мационных компьютерных технологий для обработ­
ки, ввода и хранения информации;

• обслуживание потребителей, выдача кадастровых
справок и документов;

• обеспечение санкционированного доступа к кадастро­
вым системам отдельных пользователей;

• обобщения сведений городского кадастра для форми­
рования областного и государственного кадастров.

Градостроительный кадастр — наиболее сложный из ка­дастров, базирующихся на ГИС. Он содержит описание мес-

тности, людей связанных с этой местностью, а также описа­ние воплощенной и еще не воплощенной человеческой дея­тельности на этой местности.

Он создается и поддерживается (ведется) в режиме ре­ального времени. На основании кадастра создается генераль­ный план города.

В г. Москве путем дигитализации планшетов 1:2 000 и 1:500 создана основа, в кадастр занесены красные линии и застройка с полной характеристикой.

Программное обеспечение градостроительного кадастра разное. Например, АиtоСАD R-12 и ГИС АгсСаd 11.3. При­меняется сканерная технология.

Градостроительный кадастр играет большую роль в деле сохранения и использования архитектурного и историческо­го наследия России, где насчитывается свыше 80 тысяч па­мятников архитектуры и архитектурных комплексов феде­рального значения. Например, сведения ГГК лежат в основе следующих нормативных правовых актов и документов: об отнесении территорий и поселений к объектам особого регу­лирования градостроительной деятельности; о разрешении строительства; об установлении публичных сервитутов в от­ношении объектов градостроительства.

Ниже приведен пример паспорта здания.

2.6. Применение топографических карт и планов при разработке градостроительной документации

Топографические карты и планы, а также аэрофотосним­ки являются основными источниками информации о терри­тории проектирования. На основании изучения данных карт и планов проводится комплексная градостроительная оцен­ка местности. Топографию местности (рельеф, раститель­ность, гидрографию) необходимо учитывать при разработке проектов планировки и застройки городов. Природные ус­ловия, присущие данной территории, оказывают влияние, а иногда и предопределяют архитектурно-планировочное ре­шение.

По картам и планам определяются:

• границы и площади поселений, численность населения;

• границы и площади землевладений;

• наличие и расположение промышленных объектов;

• степень развития дорожно-транспортной сети;

• особенности рельефа;

• наличие и расположение растительности и ее характе­
ристика;

• особенности гидрографии и наличие гидротехнических
сооружений.

Городской и аграрный ландшафт создается человеком и оказывает значительное влияние на окружающую природ­ную среду. Анализ такого влияния, степень загрязнения тер­ритории должны прогнозироваться уже в процессе предпро-ектных исследований. Топографические карты и планы мес­тности, а также аэрокосмические снимки являются основой для выявления зоны влияния городских и сельских поселе­ний на окружающий ландшафт. Путем изучения карт и пла­нов определяются следующие факторы:

• изменения в ландшафтах ближайшего окружения го­
рода;

• влияние рельефа на формирование поверхностного сто-

ка;

основные склоны, определяющие движение ветров и

вод;

• вершины рельефа и водоразделы;

• участки концентрации загрязнений.

Отличительной особенностью деятельности выдающих­ся архитекторов является активное использование особен­ностей топографии местности. Архитектурные ансамбли рас­полагались с учетом их доминирующего влияния на окружа­ющую рядовую застройку. На основе существующего мик­роландшафта (холмы, лощины, малые водотоки) создавались пейзажные парки с искусственными водоемами.

Вся графическая градостроительная документация о за­стройке территорий городских и сельских поселений со­здается на основе топографических карт и планов. В зависи­мости от стадии проектирования используются карты и пла­ны различных масштабов, наибольшее применение имеют карты крупных масштабов: 1:100 000—1:5 000, а также топог­рафические планы.

Проект производства реставрации и реконструкции объектов культурно-исторического наследия разрабатывает­ся на основе детального изучения топографии территории. При этом применяются как современные, так и старинные карты и планы.

Территориальные комплексные схемы градостроитель­ного планирования развития территорий субъектов Рос­сийской Федерации создаются на топографических картах масштабов 1:25 000,1:50 000,1:100 000 и мельче. Такие схемы определяют зонирование территории и основные направле­ния сохранения объектов исторического и культурного на­следия: музеи и заповедники, музейные комплексы, памят­ники археологии, памятники градостроительства и архитек­туры, в том числе памятники садово-паркового искусства..

Различают следующие стадии градостроительного про­ектирования: 1 — проект генплана, 2 — проект планировки, 3 — проект застройки. Для городов с численностью населе­ния до пятидесяти тысяч человек и сельских поселений про­ект планировки может разрабатываться вместе с генпланом как единый документ.

В соответствии с «Инструкцией о порядке разработки, согласования, экспертизы и утверждения градостроительной документации» (Госстрой РФ, 2002 г.) генеральные планы городов разрабатываются на основе топографических карт, причем масштаб карты зависит от численности населения: генеральный план города с проектной численностью населе­ния 500 тыс. человек и более выполняется в масштабе 1:25 000—1:10 000; города с проектной численностью населе­ния 100—500 тыс. человек — в масштабе 1:10 000—1:5 000; города, другого поселения с проектной численностью насе­ления от 10 тыс. до 100 тыс. человек — в масштабе 1:5 000; города, другого поселения с расчетной численностью насе­ления менее 10 тыс. человек — в масштабе 1:2 000.

На плане современного использования территории (опорном плане) и на генплане (основном чертеже) показы­ваются:

• существующие границы поселения и предложения по их уточнению, зоны различного функционального назначе­ния и использования;

• земли федеральной собственности, собственности
субъекта Российской Федерации, муниципальной и частной
собственности;

• планировочная структура поселения;

• распределение застройки по этажности и степени ка­
питальности;

• сооружения и коммуникации транспортной инфра­
структуры, магистральные сети и головные сооружения ин­
женерной инфраструктуры;

• границы зон охраны памятников природы, истории и
культуры, других объектов особого регулирования градост­
роительной деятельности, территории резерва.

Проект планировки разрабатывается для частей плани­ровки поселений. Графическая часть проекта планировки создается на базе топографических планов масштабов 1:2 000 и 1:1 000 и включает:

• схему размещения проектируемой территории в струк­
туре поселения (М 1:10 000 - 1:5 000);

• план современного использования территории (опор­
ный план);

• план красных линий (основной чертеж);

• разбивочный чертеж красных линий;

• схему организации транспорта и улично-дорожной
сети;

• схему размещения инженерных сетей и сооружений;

• схему вертикальной планировки и инженерной подго­
товки территории.

Основным документом проекта планировки является проект красных линий. Красные линии — это границы, отде­ляющие территории кварталов, микрорайонов от улиц, про­ездов и площадей. Координаты основных точек и углы ори­ентирования прямолинейных участков красных линий дол­жны быть известны.

Линии регулирования застройки — это границы застрой­ки, устанавливаемые при размещении зданий с отступом от красных линий или границ земельного участка.

В соответствии с «Градостроительным кодексом Россий­ской Федерации» (1998 г.) проект застройки разрабатывает­ся для территорий кварталов, микрорайонов и других эле­ментов планировочной структуры городских и сельских по­селений в границах установленных красных линий или гра­ниц земельных участков. Проект застройки создается на базе топографических планов масштаба 1:500 и 1:1000 и включа­ет: генеральный план застройки, план благоустройства и озе­ленения, схему организации рельефа, план земляных масс, схему инженерной инфраструктуры.

Территории объектов историко-культурного наследия подлежат особому регулированию градостроительной дея­тельности. К поселениям, являющимся объектами градост­роительной деятельности особого регулирования, относят­ся: Москва, Санкт-Петербург, города-центры субъектов Рос­сийской Федерации, города-курорты, исторические поселе­ния, на территории которых находятся памятники истории и культуры. На таких территориях на стадии генплана уста­навливаются границы зон охраны, в пределах которых зап­рещается или ограничивается градостроительная, хозяй­ственная или иная деятельность, причиняющая вред объек­там историко-культурного наследия.

В исторических городах создается градостроительный регламент— совокупность установленных правилами заст­ройки параметров и видов использования земельных участ­ков и иных объектов недвижимости при осуществлении гра­достроительной деятельности.

ГЛАВА 3