Баклыков М.А., студент МосГУГиК, Baklikov@mtu-net.ru
В динамичных условиях современного города одним из условий успешной деятельности организаций по строительству и эксплуатации объектов недвижимости, а также по контролю за окружающей территорией, является использование новейших информационных технологий. Современные ГИС предоставляют инструменты для решения многих задач, связанных с такой деятельностью.
В Московском Государственном Университете Геодезии и Картографии (МосГУГиК) на кафедре ВТиАОАИ под руководством проф. Журкина И.Г. разработана ГИС на район, прилегающий к МосГУГиК. В ее задачи входят: отображение обстановки на транспортных магистралях и вариантов наиболее быстрого передвижения по ним, показ расположения зданий, определение местонахождения магазинов, вокзалов, учебных заведений и т.д. Система обеспечивает поиск объектов по заданному критерию. Она позволяет создавать и отображать трехмерную модель местности, включающую цифровую модель рельефа, трехмерные модели зданий, сооружений, мостов и др. объектов.
3D модель дает более полное представление о территории, нежели двухмерные карты, обеспечивает просмотр объектов с любой точки пространства (с высоты птичьего полета, с земной поверхности, из окна любого дома и т.д.), упрощает процессы планирования, контроля и принятия решений. Особенно это важно в городских районах с повышенной деловой активностью. Уже сейчас одно из условий безошибочного строительства здания — построение его трехмерной модели и трехмерных моделей окружения. А скоро без трехмерной модели не будет обходиться ни один строительный проект. Трехмерная модель помогает архитектору лучше понять самому и объяснить заказчику то, что он собирается построить. Инженеру-строителю трехмерная модель помогает лучше проработать элементы строительных конструкций, просчитать прочность здания. Всем специалистам она позволяет лучше ориентироваться в строящемся объекте.
ГИС МосГео
В качестве исходных при разработке ГИС были использованы материалы, предоставленные ЗАО «Совинформспутник»: аэрофотоснимки и синтезированный цветной космический снимок г. Москвы (КВР1000 + МК4); топографическая карта. Для достижения большей точности интерпретации, обрабатывалась дополнительная информация.
ГИС создана на основе программных продуктов ERDAS IMAGINE, MapEdit, ArcInfo, ArcView GIS с дополнительными модулями Network Analyst и 3D Analyst. Разработка система проводились в ЗАО «Совинформспутник» студентами МосГУГиК.
Первый этап работ, т.е. трансформирование и преобразование снимков в заданную систему координат, осуществлялся в ERDAS IMAGINE. В качестве опорных для привязки использовались координаты контурных точек, определенные по топографической карте.
По аэро и космофотоснимкам в MapEdit производилась векторизация объектов местности. Было создано более десяти слоев (дороги, кварталы, дома, лесные массивы, железнодорожные магистрали и т.д.). Уточнение результатов выполнялось по атласу автодорог и при визуальном обследовании местности.
Затем векторная информация была обработана и преобразована в ArcInfo, обладающей широкими возможностями работы с векторными данными и контроля их качества (нахождение незамкнутых полигонов, оборванных линий, экспорт в формат ArcView). После обработки в ArcInfo были получены векторные данные, разделенные на тематические слои.
Следующим этапом было отображение векторной и растровой информации в удобном для пользователя виде с добавлением дополнительных атрибутивных данных (названия улиц и их классификация по типу движения, названия станций метро и других объектов, номера домов, классификация автозаправочных станций). Эта задача решалась в ArcView. Дополнительно были написаны скрипты на Avenue, позволяющие проводить поиск объектов не только по полному адресу, но и по его части, по названию станции метро и на основе других атрибутов. С помощью модуля Dialog Designer был создан настроенный под задачи ГИС интерфейс пользователя.
Рис. 1. Интерфейс системы МосГео.
Всего в Вид было добавлено 9 тем: здания, улицы, кварталы, станции метро, автотранспортные развязки, железнодорожная сеть, лесные массивы, газоны, автозаправочные станции. Созданы новые кнопки и меню, удалена часть стандартных (рис. 1). То есть, разработана локальная геоинформационная система, которую можно расширить и на другие районы города. Этой ГИС присвоено условное название МосГео.
Некоторые ГИС приложения
Для решения транспортных задач в ГИС МосГео используется модуль ArcView Network Analyst. Он обеспечивает: поиск ближайшего пункта обслуживания (например, автосервиса); выдачу маршрутного листа; определение зон обслуживания; прокладку наилучшего маршрута между множеством заданных точек (рис. 2).
Рис. 2. Построение маршрута движения по критерию
минимума затрат и распечатка маршрутного
листа в модуле ArcView Network Analyst.
Отдельно следует рассмотреть создание трехмерной модели местности. Этот процесс включает интеграцию разнообразных данных, таких как снимки местности, растровые карты текстура зданий, векторные данные. Для совместной обработки всех типов данных мы воспользовались модулем ArcView 3D Analyst. Примеры моделей городской территории приведены на рис. 3, 4.
 Рис. 3. Трехмерное изображение района Басманный во вьюере модуля ArcView 3D Analyst, включающее аэрофотоснимок, цифровую модель рельефа и векторные данные. |
 Рис. 4. Векторная трехмерная модель на район вокруг МосГУГиК. |
Система позволяет создавать и 3D модели с детальной прорисовкой текстур зданий, зеленых насаждений и имитацией природных явлений: облака, солнечный свет, туман и многие другие эффекты (рис. 5). Текстура зданий воссоздана по снимкам, сделанным цифровой камерой. Эти снимки можно непосредственно накладывать на каркасы сооружений, или создавать текстуру вручную.
Рис. 5. Вид на МосГУГиК с высоты птичьего полета.
Подобные трехмерные модели, интегрирующие в себе разнородные векторные и растровые данные, позволяют оценить тенденции застройки территории, помогают дизайнерам при планировании внешнего облика зданий. Их полезно использовать в различных областях деятельности при всесторонней оценке текущей ситуации в интересующем районе города или при его перепланировке.
Заключение
В результате проделанной работы была получена географическая информационно-поисковая система многоцелевого назначения. Вот некоторые из сфер ее применения:
- Отображение электронной карты города со зданиями, дорогами, зелеными массивами, водными объектами, станциями метро, автозаправочными станциями. Объекты можно подписать, получить по ним справочную (атрибутивную) информацию;
- Поиск объектов на карте по различным параметрам (названию, адресу, принадлежности к определенному классу объектов, по другим атрибутам);
- Осуществление транспортных операций, таких как прокладка маршрутов, поиск кратчайшего пути до объекта или до одного из множества объектов данного класса, например, АЗС. Составление маршрутного листа пути следования;
- Трехмерный показ местности с возможностью детальной прорисовки текстур объектов для всесторонней оценки ситуации в районе или городе.
Накопленный нами опыт позволяет говорить о том, что создание достоверной информационно-поисковой системы является важным этапом при разработке ГИС городской инфраструктуры. Совместное использование разнородных источников географических данных повышает качество подобных систем. Данная ГИС может принести большую помощь в таких областях, как строительство, риэлторская деятельность, коммунальные службы, транспорт. Она может служить ценным источником оперативной информации во всех видах деятельности, где требуется всесторонняя оценка существующих и проектируемых зданий и сооружений, прилегающих к ним территорий, транспортных магистралей и оптимальных вариантов передвижений по ним.
Также следует отметить, что стандартных возможностей программных продуктов ESRI и ERDAS достаточно для проведения комплексных работ и получения оптимального результата в масштабах не только отдельного района, но и всего города. При этом, они предоставляют свободу для творческого проектирования систем под конкретные запросы пользователей.
