Малышева Н.В., Владимирова Н.А., Золина Т.А., Райченко Н.Э., ФГУ «ВНИИЛМ» (Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства), г. Пушкино, Московская область, e-mail: nataliam@himky.comcor.ru, tatianazolina@mtu-net.ru
Cartographic geodatabase of forestry units and recreational forests
В условиях реформирования системы управления лесным хозяйством России возрастает значение стратегического планирования и оперативности управления, существует насущная потребность широкого внедрения ГИС-технологий в работу органов управления лесным хозяйством.
В течение ряда лет научный коллектив сектора ГИС ВНИИЛМ проводит прикладные исследования, цель которых – совершенствование информационного обеспечения управления лесным хозяйством федерального уровня за счет практического использования ГИС-технологий и создания карт по данным статистической отчетности и сведениям государственного лесного реестра для территориальных единиц управления. [2].
Согласно Лесному кодексу, основными территориальными единицами управления в области использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов являются лесничества и лесопарки [1]. Количество лесничеств и лесопарков и их границы устанавливаются уполномоченным федеральным органом исполнительной власти по представлению органов государственной власти субъектов Российской Федерации в области лесных отношений. Необходимо отметить, что система территориальных единиц управления лесным хозяйством в виде лесничеств и лесопарков была сформирована после вступления в силу лесного законодательства в 2007 г. Однако работы по совершенствованию структуры территориального управления лесным хозяйством продолжаются и сейчас, меняются границы лесничеств и лесопарков, поэтому необходима их постоянная актуализация.
Принимая во внимание обстоятельное реформирование системы управления лесным хозяйством и необходимость информационной поддержки федерального звена управления отраслью, осуществлены работы по созданию картографической базы данных с границами лесничеств и лесопарков. Цифровая картографическая база данных с границами лесничеств и лесопарков по субъектам Федерации и стране в целом сформирована в среде ArcGIS 9.3.1 и постоянно обновляется. На сегодня она приведена в соответствие с новой структурой территориального управления лесным хозяйством, утвержденной федеральным органом в 2009г. и на начало 2010г.
По состоянию на 01.01.2010 в целом по России на землях лесного фонда образованы 1483 лесничества и лесопарка, на землях заповедников – 91 и на землях национальных парков федерального значения – 38 лесничеств.
В качестве основы цифровой картографической базы данных использовались shape-файлы Цифровой карты Мира (DCW) масштаба 1:1млн. (административное деление, города, гидрография и др.). Источниками информации о границах лесопарков и лесничеств служили приказы и распоряжения Рослесхоза, сопроводительные картографические документы к ним, а также приложения к некоторым лесным планам, размещенным на официальных сайтах органов управления лесами субъектов Федерации.
В 2008 году на территориях заповедников и национальных парков федерального значения были образованы территориальные единицы управления лесами. Поэтому потребовалось дополнение картографической базы данных, изначально включавшей только границы лесничеств на землях лесного фонда, границами лесничеств, сформированных на особо охраняемых территориях федерального подчинения. Информационными источниками для дополнения цифровой картографической базы данных послужили карты и shape-файлы, предоставленные природоохранными организациями (ЦОДП, Гринпис России). Электронная карта границ лесничеств и лесопарков по состоянию на 01.01.2010 показана на рис. 1.
Рис. 1. Электронная карта границ лесничеств и лесопарков.
Наши прикладные исследования проводятся под патронажем Управления инвентаризации лесов, лесоустройства и лесного реестра Рослесхоза. Принимающие решения по управлению лесным хозяйством специалисты Рослесхоза, в первую очередь, заинтересованы в возможности получения представления о количестве лесничеств и лесопарков и их пространственном положении на территории субъектов в простой, понятной и легко воспринимаемой форме. К тому же они не обязаны знать геоинформационные технологии, так как эти навыки не включены в перечень требований к их квалификации, но должны оперативно получать необходимые сведения, владеть ситуацией и решать информационно-справочные задачи. Поэтому нами проведены работы по созданию интерактивной карты с границами лесничеств, которые предусматривали подготовку электронных карт программными средствами ГИС на основе цифровой базы данных. А пользователь, специалист Рослесхоза, должен иметь возможность воспроизводить карты по запросу с помощью стандартных инструментов, таких как Интернет-браузеры, и не будет связан программно с ГИС.
Создание интерактивной карты целесообразно также и по другим причинам. При работе с готовыми цифровыми картами у пользователей, не являющихся ГИС-специалистами и не имеющих профессиональных знаний в этой области, возникает ряд затруднений. Они, например, обусловлены тем, что аппаратные конфигурации компьютеров пользователей разнообразны, различна их мощность, быстродействие и установленные на них общесистемные программы. Так, в качестве операционной системы (ОС) могут выступать как устаревшие версии Windows, так и текущая Windows 7 или даже ОС семейства Linux. В этом плане решения, предлагаемые производителями ГИС, удовлетворительны только отчасти. Например, свободно распространяемая программа ArcReader от ESRI для работы с картами, созданными в среде ArcGIS, работает только под Windows, начиная с версии NT [3], и только на платформе PC-Intel, оставляя не у дел пользователей Macintosh и всех ПК под управлением Windows-98 и других ОС.
Исходя из перечисленных факторов, осложняющих практическое использование созданной нами цифровой картографической базы данных, возникает ряд специфических требований к цифровым картам, которые предоставляются пользователям федерального уровня управления лесным хозяйством. Эти требования сводятся к следующему.
Прежде всего, поскольку аппаратная и программная конфигурация ПК пользователя может быть самой разной, предоставляемая картографическая информация должна воспроизводиться вне зависимости от установленной на компьютере пользователя операционной системы и, следовательно, не должна требовать установки дополнительного программного обеспечения.
Но, вместе с тем, карта должна оставаться векторной и сохранять все свои характеристики: проекцию, масштаб, систему координат. Кроме того, должны сохраняться все преимущества карт, созданных в среде ГИС: возможность реализации пользователем запросов, метричность, возможность изменения масштаба карты, работа со слоями.
Наконец, для удобства работы с содержащейся в базе данных информацией, карта должна быть интерактивной, то есть содержать элементы управления: переход от менее детальной к более детальной карте, инструмент измерения расстояния, получения координат объектов и составления запросов.
Зачастую цифровые карты, особенно в сети Интернет, создаются в специализированных приложениях, относящихся к области, скорее, не картографии, а веб-дизайна. При всей внешней эффектности таких карт многие профессиональные функции, доступные пользователю ГИС, в них не реализованы – например, возможность добавления новых тематических слоев, возможность оперативного редактирования и обновления, работа с системами координат. Поэтому карта для целей управления должна создаваться квалифицированными специалистами в среде ГИС на основе цифровой базы данных и содержать всю необходимую информацию. А пользователь будет воспроизводить карту по запросу с помощью стандартных инструментов и не будет связан программно с ГИС.
Одним из самых простых способов представления картографической информации без привлечения специализированных ГИС-программ является использование Веб-обозревателей или браузеров. Браузеры работают в любой ОС и мало зависят от аппаратной конфигурации ПК и его мощности. В эпоху бурного развития сети Интернет появилось огромное количество интерактивных карт, созданных инструментами веб-дизайна (например, FLASH, FLEX или технология ImageMap). Развивается новое научное направление, связанное с интеграцией ГИС и Интернет-технологий [4]. Однако, как уже говорилось выше, изначально карта лесничеств и лесопарков все-таки должна создаваться в среде ГИС. Кроме того, поставленная перед нами задача не включает в себя необходимости размещения карт в сети Интернет и возможности их редактирования пользователем; карта создается в первую очередь для информационно-справочных целей. Поэтому использование специализированных серверных ГИС (таких, как коммерческий ArcGIS Server или связка бесплатных OpenLayers + Mapserver/KaMap/TileCache/GeoServer) для воспроизведения картографической информации, содержащейся в созданной нами базе данных с границами лесничеств и лесопарков, представляется затратным, достаточно сложным в освоении и требующим специальных знаний.
Решением может стать использование специальных программных модулей к ГИС и экспорт цифровых карт в форматы SVG (стандарта представления векторных данных).
SVG (от англ. Scalable Vector Graphics) [5] – это язык разметки масштабируемой векторной графики, созданный Консорциумом Всемирной паутины (W3C) и входящий в подмножество расширяемого языка разметки XML, который предназначен для описания двухмерной векторной и смешанной векторно-растровой графики в формате XML. Стандарт поддерживает как статичную, так и анимированную и интерактивную графику. Файлы в формате SVG можно редактировать обычным текстовым редактором, они, как правило, меньше по размеру, чем растры. Можно увеличить любую часть карты SVG без потери качества, а, кроме того, появляется возможность ввести в карту элементы управления и сохранить структуру баз данных и запросов к исходной карте, созданной в среде ГИС. SVG поддерживается ArcGIS в качестве экспортного векторного формата, а для создания элементов управления картой нужно создавать сценарии (скрипты) – программы, автоматизирующие некоторую задачу, которую без сценария пользователь делал бы вручную, используя интерфейс программы. Работать с картой в формате SVG можно в обычном текстовом редакторе, но предпочтительнее использовать специализированные редакторы: бесплатный Inkscape или надстройки для ArcGIS: MapView SVG, Easy SVG.
Inkscape – векторный графический редактор для создания как художественных, так и технических иллюстраций в формате SVG, распространяется по лицензии GNU GPL (т.е. бесплатно и без ограничений). Недостаток программы в том, что элементы управления картой, запросы и базы данных приходится вставлять вручную, что затруднительно без знания веб-программирования.
Решением проблемы может стать использование специальных надстроек для ArcGIS, таких как MapView SVG. Эта прикладная программа была приобретена нами у разработчика и использована для создания интерактивной карты лесничеств и лесопарков России. Каждая из цифровых карт по 7 Федеральным округам и 81 административному образованию Российской Федерации вместе с имеющейся атрибутивной информацией последовательно была экспортированы в формат SVG. При этом сохранены проекция карт, масштаб и связи с базой данных по лесничествам и лесопаркам. Программный модуль позволяет выбрать элементы управления и предпочтительный вариант оформления результирующей карты.
Созданная нами интерактивная карта предоставляет следующие возможности пользователям – специалистам федерального органа управления лесным хозяйством:
- осуществлять навигацию по иерархической системе «Государство — федеральный округ — субъект федерации — лесничество» и переключение между картами субъектов РФ;
- изменять масштаб карты без потери качества;
- просматривать картографическую (с сохранением проекции) и справочную информацию по лесничествам и лесопаркам любого из субъектов РФ;
- получать координаты объектов и измерять расстояние между ними;
- формировать запросы по отбору того или иного лесничества/лесопарка и получать справочные данные по выбранному объекту;
- распечатывать карты (федеральных округов, субъектов или отдельных лесничеств/лесопарков) и справочную информацию.
Интерактивная карта не требует установки, готова к работе сразу после осуществления ее копирования и может быть очень быстро обновлена разработчиками при изменении границ территориальных единиц управления лесным хозяйством. Возможность формирования запросов к интерактивной карте проиллюстрирована рис. 2, а возможность работы с интерактивной картой в среде различных веб-браузеров – на рис. 3.
Рис. 2. Варианты формирования запросов к интерактивной карте.
Рис. 3. Работа с интерактивной картой в среде веб-браузеров Internet Explorer и Mozilla Firefox.
Таким образом, предлагаемые нами метод и алгоритм создания интерактивной карты лесничеств и лесопарков в формате SVG позволяют сотрудникам органа управления лесным хозяйством быстро получать картографические и справочные данные по лесничествам и лесопаркам субъектов федерации. При этом не требуется установка какого бы то ни было специализированного программного обеспечения, обучение сотрудников или обновление компьютерной техники. Пользователь не задумывается о том, каким образом организованы данные или как построить логическое выражение для реализации запроса, что требуется при работе в среде ГИС. Интерактивная карта управляется любыми веб-браузерами, бесплатными или входящими в комплект поставки ОС. А многие преимущества работы с ГИС, тем не менее, при работе с интерактивной картой сохраняются.
Литература
- Лесной кодекс Российской Федерации от 4 декабря 2006 г. N 200-ФЗ.
- Малышева Н.В. Картографическое обеспечение государственного учета лесного фонда с использованием ГИС // Лесное хозяйство.- 2007.- №3.- С. 40-42.
- Сайт компании Дата+
- Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков. — М.:КДУ. -2008. 424 с.
- SVG. Материал из Википедии – свободной энциклопедии http://ru.wikipedia.org/wiki/Svg
