Загоровский В.И., E-mail: zagorovsky@cbt.ru, Карсян М.Г., E-mail: karsyan@cbt.ru, НПК «Бюро Кадастра Таганрога», Web: www.cbt.ru
Научно-производственная компания «Бюро Кадастра Таганрога» на протяжении 12 лет использует ГИС для работы с пространственными данными. Мы создаем и обрабатываем данные для земельных кадастров, межевания земельных участков, инвентаризации земель промышленных предприятий, подготовки картографических изданий, управления территориями, экологии и многих других прикладных задач.
До появления продуктов семейства ArcGIS в нашей работе мы использовали программные продукты ESRI класса ArcInfo Workstation и, иногда, ArcView 3. Предоставляемый ими набор инструментов вполне пригоден для решения локальных задач. Но для создания корпоративных баз данных эти продукты не подходят по двум основным причинам:
- Нет возможности одновременного редактирования пространственной базы данных несколькими пользователями;
- Нет встроенных механизмов, обеспечивающих целостность базы пространственных данных.
В связи с этим мы обратили внимание на программный продукт ArcSDE компании ESRI. Он предназначен для эффективного управления пространственными данными, хранящимися в стандартных клиент-серверных СУБД, и, помимо этого, предоставляет ряд дополнительных преимуществ.
В конце 2003 года в НПК БКТ было принято решение о переводе всех пространственных данных на платформу ArcSDE. Ранее этот продукт находился на предприятии в тестовой эксплуатации для решения узкого класса задач.
Теперь, накопив некоторый опыт, мы можем рассказать о преимуществах, которые мы получили благодаря внедрению ArcSDE в качестве платформы для хранения и управления пространственными данными.
Многопользовательское редактирование
В НПК БКТ созданием и поддержкой пространственных данных занимаются четыре отдела. Раньше данные создавались ограниченным числом операторов, которым необходимо было постоянно согласовывать свои действия, чтобы избежать возможных конфликтов в процессе редактирования.
Внедрение ArcSDE, где многопользовательское редактирование является стандартной функцией, позволило увеличить количество операторов базы геоданных, которые теперь могут одновременно изменять данные в одних и тех же слоях.
Для обновления пространственных данных масштаба 1:500 используются геодезические измерения с применением GPS-технологий (рис. 1). Для обновления данных в более мелких масштабах (1:2000 и 1:5000) использовались данные космической съемки высокого разрешения (спутник QuickBird), как, например, при подготовке картографического материала для Атласа Таганрога 2004 года выпуска.
Рис. 1. Фрагмент векторной топографической основы масштаба 1:500.
Внедрение ArcSDE позволило создать единую технологическую цепочку создания, поддержания и обновления пространственных данных, увеличить объемы и сократить сроки обновления материалов.
Согласованность данных
До внедрения ArcSDE пространственные данные хранились неупорядоченно, причем во многих случаях наблюдалась избыточность и, следовательно, возможная противоречивость данных. ArcSDE позволило работать с данными централизованно.
Примером, иллюстрирующим необходимость согласованности данных, может служить ведение адресного плана города Таганрога (рис. 2). Этот план представляет собой совокупность пространственных данных в формате ArcGIS, реестров улиц и зданий со словарями названий и типов улиц и исторической информацией о переименованиях. Пространственные данные хранятся в единой базе геоданных, основанной на технологии ArcSDE, и подготовлены для реализации автоматических процедур геокодирования и геопозиционирования объектов.
Рис. 2. Адресный план г. Таганрога.
Эти данные в большей или меньшей степени используются практически в каждом нашем проекте. Наличие адресного плана позволило реализовать такие значимые проекты, как проектирование административных границ города, обеспечение выборного процесса, анализ демографической ситуации, разработка различных ГИС.
Внедрение ArcSDE позволило упростить процесс подготовки картографических изданий. Создание данных для карт и атласов является творческим видом деятельности. Поэтому в процессе подготовки данных операторам необходимо постоянно согласовывать вводимые данные между собой. С помощью ArcSDE такое согласование проводится операторами автоматически.
C появлением в ArcGIS 9 дополнительного модуля Maplex, который автоматизирует работу с аннотациями в базе геоданных, появилась возможность подготовки картографических изданий полностью в среде ArcGIS.
Топология
Раньше для создания и хранения топологических отношений между пространственными данными использовались покрытия ArcInfo.
ArcGIS и ArcSDE позволяют создавать более гибкие топологические отношения между любыми слоями в пределах одного набора данных. Использование этих возможностей в выполняемых НПК БКТ проектах позволило эффективно проверять корректность и согласованность существующих данных, исключить возникновение ошибок уже на этапе ввода новых данных.
Примером использования топологических правил в ArcSDE при создании пространственных данных могут служить работы НПК «БКТ» по подготовке данных для системы управления земельными ресурсами Ярославской области (рис. 3). При выполнении работ целостность и корректность данных поддерживалась на основе правил топологии, например таких: сельскохозяйственные угодья не должны иметь перекрытий и щелей, линейные объекты (дороги, реки, ручьи) должны совпадать с границами угодий. Это позволило выявить и устранить значительное количество ошибок и создать топологически корректную топографическую информацию.
Рис. 3. Применение топологических правил при подготовке данных для системы управления земельными ресурсами Ярославской области.
Работа с большими объемами данных
До внедрения ArcSDE векторная топооснова масштаба 1:500 хранилась на файловом сервере НПК БКТ. Была создана структура каталогов, в каждом каталоге хранились отдельные планшеты в виде покрытий ArcInfo. Операторам приходилось вручную открывать файлы данных из того или иного каталога. Общий объем векторных данных масштаба 1:500 составлял 300 МБ. Послойное объединение данных по всей городской территории не представлялось возможным, поскольку ни в ArcInfo, ни в ArcView 3 нельзя прочитать данные такого объема.
Внедрение ArcSDE позволило нам произвести послойное объединение данных 500-го масштаба и сохранить их в отдельном наборе данных. Всего за год после перехода на новые технологии по подготовке, вводу и сопровождению данных объем топографических данных этого масштаба вырос более чем на 30%, что свидетельствует о неоспоримом преимуществе использования ArcSDE.
В последние годы НПК «БКТ» выполняет работы по межеванию земельных участков, занимаемых объектами ОАО «Газпром» и дочерними газотранспортными компаниями по Южному Федеральному Округу и Волгоградской области (рис. 4). Были подготовлены данные по десяткам тысяч земельных участков и сотням газопроводов общей протяженностью более 3000 километров, и объем накопленных данных растет с каждым днем. Все эти данные, топографическая и землеустроительная информация, а также результаты геодезической съемки хранятся в единой базе геоданных. Она содержит согласованные, не дублированные данные, облегчает и ускоряет работу по подготовке необходимой землеустроительной информации.
Рис. 4. Фрагмент базы данных по газотранспортной системе.
Важной особенностью ArcSDE является загрузка данных по требованию. Поскольку сервер ArcSDE передает рабочей станции только те данные, которые необходимы для отображения в настоящий момент, производительность всей системы практически не зависит от общего объема данных. Даже в удаленных офисах, доступ к данным в которых осуществляется по линиям с пропускной способностью 8 Мбит, возможна полноценная работа с этими данными, их просмотр и редактирование.
Защита данных от несанкционированного использования
В ArcSDE встроены средства разграничения доступа к разным наборам пространственных данных. Например, для одних пользователей можно разрешить полный доступ к слоям, для других разрешить доступ только на чтение, для третьих – полностью запретить доступ. Кроме того, перед нами стояла задача исключить возможность выноса данных за пределы предприятия для пользователей, которым нужна только «картинка». Эта задача была решена путем предоставления доступа к данным посредством ArcIMS.
Целостность базы данных
Использование файловых хранилищ данных (покрытия ArcInfo, шейп-файлы ArcView) ненадежно по своей сути. Внештатные ситуации, такие как сбои электропитания, критические ошибки операционной системы или программного обеспечения могут привести к повреждению файлов данных. Иногда единственным способом восстановить данные, потерянные в результате таких сбоев, является использование файлов с резервной копии.
Использование клиент-серверной СУБД в качестве хранилища данных ArcSDE гораздо надежней, благодаря применяемому в СУБД механизму транзакций. В случае критического сбоя будут потеряны лишь изменения последних не сохраненных транзакций.
Резервирование и восстановление данных
До внедрения ArcSDE рабочие данные находились непосредственно на компьютерах исполнителей, зачастую в одном экземпляре. Возможные поломки оборудования, неосторожность при использовании или намеренное уничтожение данных могли привести к потере ценной информации.
Централизованное хранение данных в СУБД позволило упростить процедуру резервирования данных. В качестве СУБД для хранения данных мы использовали MS SQL Server 2000. В среде SQL Server нами были разработаны сценарии, выполняющие резервирование базы пространственных данных в автоматическом режиме.
Удобство работы
Внедрение ArcSDE позволило в большинстве случаев отказаться от использования ArcInfo Workstation в качестве основного инструмента создания пространственных данных. Эта ГИС-программа сложна в освоении и в работе, особенно для пользователей, привыкших к стандартным интерфейсам Windows. А ввод данных в ArcSDE осуществляется с помощью ArcMap — современного Windows-приложения, освоить которое по силам даже неподготовленному пользователю.
Выводы
С каждым днем требования к качеству создаваемых пространственных данных повышаются. Старые технологии, которые еще вчера казались передовыми, не могут обеспечить создание данных надлежащего качества в приемлемые сроки. Рынок ГИС-инструментария отвечает на возросшие требования созданием новых геоинформационных систем. Использование современных технологий на базе ArcGIS позволяет создавать пространственные данные высокого качества и в кратчайшие сроки.
