Джек Данджермонд, Президент компании ESRI
Национальная ГИС, должным образом разработанная и эффективно реализованная, предоставляющая публичный доступ к информации и использующая лучшие технологии, ускорит подъем экономики, создавая рабочие места, повышая производительность труда и отдачу от вложенных средств. Национальная ГИС может быть создана незамедлительно, и она сразу станет бесценным национальным ресурсом и незаменимым инструментом для стратегического планирования, поддержки экономики и бизнеса.
Введение
На протяжении столетий географические карты были для людей важнейшим инструментом в исследовании и заселении территорий, планировании их развития, борьбе за них. В США карты стали неотъемлемой составляющей планирования и выполнения государственных, частных и некоммерческих проектов на всех уровнях – местном, региональном, федеральном и международном.
Карты говорят нам, где мы находимся. Они помогают нам разбираться в нашем окружении, находить в нем оптимальные маршруты перемещения в нужные пункты. Грамотное и разумное применение карт может быть средством решения споров, некомпетентный подход порождает конфликты. Карты преобразуют неизвестное в известное, существенно облегчая нам поиск ответа на вопрос "Что и как делать?"
Как и многие другие стороны нашей жизни, карты значительно изменились благодаря компьютерам и средствам связи. В былые времена карты были рисунками (чертежами), сейчас карты – это, прежде всего, данные. Сегодня карты создаются с помощью геоинформационных систем, средств дистанционного зондирования, сложных алгоритмов и методов передачи сюжета. Постоянное снижение стоимости хранения, обработки и распространения информации позволило создавать карты с практически неограниченным объемом данных и аналитическими возможностями.
В этих изменениях – корень двух важных взаимосвязанных тенденций. Во-первых, улучшается качество, эффективность и продуктивность действий органов государственной власти. Во-вторых, возникла новая профессия – проектировщик геоинформационных систем, обеспечивающая десятки тысяч людей хорошо оплачиваемой работой как в частном, так и в государственном секторе. Как грибы после дождя возникают новые предприятия, предлагающие всё больше новых продуктов и услуг благодаря чрезвычайной полезности геоинформационных систем для человеческой деятельности.
Сегодня правительство США на федеральном уровне активно использует цифровые картографические данные и ГИС-технологии практически в каждом министерстве и ведомстве – от управления чрезвычайными ситуациями и обеспечения национальной безопасности до изучения окружающей среды, охраны природы и здравоохранения. Применение ГИС и преимущества их использования в этих областях хорошо описаны, количество примеров постоянно растет.
Традиционно, многие из этих применений ГИС были сфокусированы на конкретных проектах. Однако по мере того, как администрации городов, округов и штатов расширяли использование этой технологии, вырисовывалась необходимость реализации всеобъемлющего, корпоративного подхода и создания общенациональной системы.
Такая система должна интегрировать управление ключевыми наборами географических данных страны и обеспечивать различные правительственные агентства геоинформационными услугами и приложениями на их основе. Заслуживающие внимания и всяческого одобрения усилия по созданию такой системы уже неоднократно предпринимались, однако пока они так и не привели к достижению главной цели – созданию работоспособной системы.
Почему именно Национальная ГИС
Для Америки настал тот момент, когда необходимо создать национальную Географическую информационную систему (ГИС), основой которой является единая, современная, общедоступная Национальная цифровая карта, обогащенная данными из всех доступных ресурсов и поддерживаемая технологией ГИС. Построить эту систему можно быстро, моментально создав высокотехнологичные рабочие места, и она будет выполнять роль общенационального ресурса для поддержки планов стратегического планирования. Она также создаст основу для проведения мониторинга процесса восстановления экономики во всех сферах, позволяя реализовывать проекты как можно скорее и оставляя задел на будущее.
Годами министерства и ведомства США закладывали основу для формирования Национальной геоинформационной системы (ГИС). В эту сферу входят такие всеобъемлющие явления, как Национальная аэросъемка, Государственная карта, Национальная инфраструктура пространственных данных, пионерная деятельность Геологической службы США (USGS), Бюро переписи населения (Census Bureau), Национальной администрации по изучению океана и атмосферы (NOAA), Министерств национальной безопасности, сельского хозяйства, внутренних дел и многих других организаций. Она поддерживается технологическими исследованиями Национального консультативного комитета США по геопространственным технологиям (NGAC), Национального научно-исследовательского совета (NRC), Федерального комитета по географическим данным (FGDC), Национального совета штатов по географической информации (NSGIC). Сейчас самое время объединить их усилия.
Технология ГИС совершенно однозначно способна объединить составные части разрабатываемого Конгрессом и Администрацией Президента «Плана стимулирования», который представляет собой масштабное мероприятие по восстановлению и оживлению американской экономики. Предполагается, что этот план охватит тысячи проектов по развитию инфраструктуры и не только ее, основной целью которых станет создание рабочих мест и возобновление экономического роста с одновременным производством долговременных ценностей для американских налогоплательщиков. Усилия по должному управлению и выполнению этого объема работ будут ошеломляющими, требующими беспрецедентно широкого доступа к данным и информации на всех уровнях государственного и частного секторов.
Национальная ГИС позволяет интегрировать данные отдельных агентств на всех правительственных уровнях, предоставляя лицам, принимающим решения, мощный инструмент для управления знанием по таким различным аспектам, как кадры, финансы, экономика, инфраструктура и ресурсы, структурированным в виде карт и изображений с нанесенной на них географической основой: орографией, дорогами, земельными участками, зданиями и сооружениями, коммунальными сетями, ориентирами, типами почв, физическим и административным делением территории и т.д.
Интегрированная национальная геоинформационная система возможна
Сегодняшний уровень развития компьютерной техники – программного и аппаратного обеспечения, сетей связи – позволяет серьезно рассматривать задачу создания геоинформационной системы для всей нации. Такая система предоставляла бы исчерпывающее и авторитетное описание географических знаний нашей нации. Она также поддерживала бы целый ряд прикладных задач федерального уровня, требующих связывания географической информации, поступающей из множества источников, например таких, как реагирование на чрезвычайные ситуации. Информация в такой системе может поддерживаться уже действующими бизнес-процессами в существующих сегодня правительственных агентствах, а ее интеграция и координация может периодически выполняться специальной организацией в составе федеральных органов власти.
Общенациональная ГИС должна включать:
- Серию стандартных наборов географических данных (слои базовых пространственных данных, БПД), организованных в базы данных и доступных для обеспечения поддержки множества приложений в государственном, научном, частном секторах. На федеральном уровне уже заметен прогресс в определении, построении и назначении ответственности в управлении некоторыми из этих ключевых слоев БПД.
- Серию бизнес-процессов, поддерживающих (обновляющих) эти наборы данных, как часть различных уже функционирующих государственных бизнес-процессов. Идея здесь состоит в том, чтобы национальная ГИС поддерживалась напрямую путем участия и сотрудничества существующих ведомств. Такая система должна интегрировать информацию из многих источников на основе использования стандартных моделей данных. Результатом должен стать стандартизованный, гармонизированный и внутренне согласованный массив знаний о стране.
- Распределение ответственности за управление данными. Федеральное правительство должно организовать распределение ответственности за ведение отдельных слоев данных, однако само их ведение должно осуществляться наиболее компетентными организациями, то есть федеральными, региональными и местными государственными агентствами и, в некоторых случаях, частным сектором (данные дистанционного зондирования, дороги).
- Набор приложений, которые активизируют использование географической информации по множеству направлений, включая оперативное управление, планирование, принятие решений и формирование стратегий.
- Стабильную организационную основу. Ключом к долговременному устойчивому функционированию национальной ГИС является создание централизованной организации, наделенной полномочиями создания и поддержки такой интегрированной системы.
- Лидеров и штатных посредников, работающих над совместными проектами и развитием партнерства. Эти лица нужны для создания партнерских отношений между всеми уровнями государственной власти и предприятиями частного сектора. Хотя на неформальном уровне большинство государственных агентств заинтересованы в обмене своими наборами данных, их желание вносить свой вклад в функционирование общей системы должно быть подкреплено созданием централизованной организации с соответствующим финансированием, лидирующей ролью и способностью обеспечить обратную отдачу всем участникам программы.
Для реализации такой системы потребуются:
- Общая модель геопространственных данных (основанная на требованиях большого числа приложений и согласии сообщества). Эта модель должна использоваться во всех городах и районах, а также служить основой для национальной системы.
- Рабочие процессы управления данными, реализованные в различных организациях для ведения (через транзакции) различных слоев данных. Вначале должны запускаться пилотные проекты этих процессов в нескольких городах, после чего работа должна продолжаться в сотрудничестве с региональными правительствами.
- Корпоративная архитектура системы, основанная на современных стандартах веб-служб и реализованная в распределенной среде. Она должна включать серию распределенных подсистем, построенных вокруг конкретных бизнес-процессов (водные ресурсы, геология, транспортное планирование и т.д.) и видов территории (регионы).
- Технический и управленческий авангард – ГИС-профессионалы, умеющие проектировать и управлять проектами, лидеры, которые умеют преобразовывать видение в действие, разрабатывать планы поддержки и развития систем.
- Сильная законодательная и организационная основа.
- Финансирование для создания и поддержки подобной системы. Скорее всего, такое финансирование должно быть централизованным (федеральное правительство) и, где возможно, совмещаться с участием партнеров (действующие федеральные программы, региональные и местные органы власти). Местные органы власти должны получать соответствующее финансирование от региональных и федеральных властей для поддержки ключевых базовых данных, которые передаются на региональный и федеральный уровни как часть национального плана.
- Местным органам власти нужно вести наиболее детальные ГИС-слои, масштаб и точность которых необходимы для местных приложений. Эти же самые данные в генерализованном виде передаются региональным и федеральной власти. Тем самым сокращается дублирование работ.
- Финансовая и техническая поддержка потребуются также для сельских и неосвоенных территорий, где ГИС-технологии пока мало используются.
Этапы проектирования, построения и поддержки национальной ГИС:
- Формулирование широко поддерживаемого обществом видения необходимости создания общенациональной ГИС. Оно должно включать ключевые прикладные области и информационные продукты, а также перечень ресурсов, необходимых для построения этой системы (кадры, технологии, базы данных, организация, партнерство, финансирование и т.д.)
- Разработка стратегического плана. Правительству нужно организовать серию коротких совещаний специалистов для выявления и обсуждения ключевых вопросов, возможностей и решений для разработки работоспособной системы. Тем самым будут сведены вместе наиболее компетентные люди страны, способные определить ключевые требования и работать с ними. Среди участников должны быть профессионалы в области ГИС и разработчики концепций, имеющие опыт в проектировании и реализации крупных программ и действующих систем подобного рода. Во главе должен стоять человек, имеющий успешный опыт в проведении подобных собраний.
Главным результатом этих совещаний является стратегический план, который должен включать видение, архитектуру, задачи, оговоренные сроки и последовательности действий, распределение ответственности и приоритеты. Этот план должен пройти согласование со специалистами с целью его доведения до стадии реализации реальных прикладных систем (сервисов).
- Передача стратегического плана творцам политики, способным четко определить программу действий и преимущества для отдельных ведомств и государства в целом. Это должно привести к разработке нормативной правовой базы, указывающей путь к реализации программы (организационная структура, оперативный план, источники финансирования и т.д.).
- Разработка плана конкретных действий. Под этим подразумевается детализация архитектуры системы и организационной структуры для реализации национальной системы. Эту разработку следует поручить системным архитекторам (руководителям проектов), имеющим практический опыт созданий крупных, успешно действующих геоинформационных систем.
Проект системы должен основываться на четких определениях основных информационных продуктов, порождаемых ею. Нет необходимости строить всеобъемлющий список всех выходных продуктов, однако следует постараться выделить среди них приоритетные, наиболее представительные и рассматривающиеся как критически важные. Эти определения (вместе с характеристиками используемых продуктов) должны стать направляющими для моделей данных, приложений, системной архитектуры и, наконец, структуры организации, которая будет управлять системой.
- Широкое обсуждение плана с целью доводки системы и создания заинтересованного сообщества по всему полю геоинформатики. Образно выражаясь, собрать армию людей для работы над всеми аспектами системы.
- Быстрая реализация плана. Систему следует создавать методом прототипирования, как последовательность небольших проектов, каждый из которых выполняется за относительно короткий срок и имеет целью создание востребованных информационных продуктов. Эти проекты лучше всего выполнят опытные и заинтересованные команды, тесно сотрудничающие с партнерами из государственных организаций и частных компаний.
- Следует, по возможности, избегать проведения научно-исследовательских работ в рамках создания системы, однако для решения сложных вопросов можно провести серию совещаний, на которых специалисты могли бы определять эти проблемы и перспективы их разрешения. Результатом их работы должна быть идентификация ключевых направлений дальнейших исследований, проводимых организациями, имеющими соответствующий научный потенциал.
Проблемы интеграции данных
Одной из наиболее сложных проблем в создании национальной ГИС является интеграция наборов данных, ведение которых осуществляет множество организаций. Эта проблема возникает вследствие того, что в разных ведомствах данные обычно создаются независимо друг от друга, и всюду – с целью решения своей частной задачи (почвы – для земледелия, гидрология – для водных ресурсов и т.д.). Часто это значит, что данные не подготовлены к интеграции с другими слоями общей цифровой карты. Хотя общее координатное пространство является естественной основой интеграции, возникает множество нюансов при попытке совместить эти слои (т.е. имеет место семантическая и геометрическая несогласованность). Кроме того, различия в пространственном разрешении, точности, масштабе и методах сбора данных также препятствуют интеграции данных.
Решение проблемы интеграции данных
Создавайте общие модели пространственных данных. Дополнительной сложностью в этом контексте является то, что для определенных видов данных необходимо смешивать (гармонизировать) мозаику из региональных и местных наборов данных в слои национального уровня (как, например, данные земельного кадастра). Хотя для этого уже существуют научные и технические решения, по целому ряду причин на национальном уровне таких попыток не предпринималось (в основном из-за неразвитости организующей структуры, недостаточного финансирования и отсутствия необходимых полномочий).
Возможно, самое важное – создать общепризнанный набор интегрированных моделей данных для использования на всех уровнях власти. Если удастся добиться такого признания, то научно-методические проблемы интеграции данных будут минимальны. Эти модели данных должны быть стандартизованы на федеральном уровне и связаны с различными программами целевого финансирования по всей стране. Кроме того, они должны охватывать широкий спектр целевых направлений их использования на всех уровнях государственного управления. И, наконец, в совокупности они должны функционировать как единая модель географической реальности.
Компьютерные технологии для интеграции разнородных данных
В ближайшей перспективе должна быть создана национальная система, собирающая федеральные, региональные и местные данные в единую мозаику с помощью общей модели интеграции. Хотя этот подход имеет ограничения, он вполне реализуем и в последние годы активно использовался. Этот процесс называется Spatial ETL от английских названий процессов Извлечения, Преобразования и Загрузки слоев данных из множества источников в интегрированную базу данных на основе общей семантической модели данных. Успешные примеры можно найти в различных пилотных проектах, выполняемых, например, под руководством Министерства национальной безопасности (DHS, Department of Homeland Security) и Национального агентства геопространственной разведки (NGA, National Geospatial-Intelligence Agency), включая "Проект <Родина>" для области вокруг залива Сан-Франциско и штата Колорадо, а также "ГИС для Залива" для областей, подвергшихся воздействию урагана Катрина.
Технология
Этот проект следует рассматривать как развертывание корпоративной информационной системы, а не как научное исследование для разработки новых технологий (оборудования, программного обеспечения ГИС и т.п.). Везде, где возможно, система должна строиться на основе хорошо зарекомендовавших себя и сразу готовых к работе коммерческих продуктов. Сейчас имеется целый ряд поставщиков технологий, основанных на стандартах и пригодных для решения задач в рамках построения национальной ГИС.
Стандарты и архитектура системы
Современные технологии ГИС-серверов вместе с открытыми стандартами и сервис-ориентированной архитектурой (SOA) предоставляют развитые компоненты для реализации национальной ГИС. Эта архитектура может поддерживать интегрированную систему, которая обеспечивает текущее управление поднаборами географических данных в распределенной сети участвующих узлов, позволяя федеральным, региональным и местным организациям сотрудничать в ведении и использовании национальной базы геопространственных данных.
В то же время, архитектура этого типа поддерживает легкую интеграцию с другими информационными системами и комплексными приложениями, например, такими, которые используются для управления в кризисных ситуациях.
Какие условия нужны для успеха работ по созданию национальной ГИС?
- Лидеры, то есть лица, способные реализовать такую систему, кому доверяют, оказывают поддержку и за кем готовы следовать другие.
- Продемонстрированное постоянное действие по формированию и наполнению системы, поскольку возобновляемость данных очень важна.
- Четкое определение того, что собой должна представлять Национальная карта/ Национальная ГИС, и тщательная подготовка плана ее реализации.
- Поддержка со стороны ведущих государственных органов: Геологическая служба (основное картографическое ведомство), Министерство внутренних дел, Министерство финансов, Конгресс и др.
- Хорошее информационное взаимодействие. Оно необходимо для передачи всем не только видения системы, но также и плана реализации, текущего состояния дел и достигнутых результатов.
- Готовность сотрудничать и идти на компромиссы на всех уровнях власти. Это нужно для того, чтобы свести к минимуму дублирование усилий везде, где возможно, чтобы было легче поддерживать и развивать базы данных.
- Ресурсы (кадры, инвестиции, пропаганда идей, обучение и т.д.)
- Ведущая организация по воплощению в жизнь и сопровождению системы.
- Финансирование, упрощенная процедура согласований и поставок на межправительственном уровне.
- Более четкое понимание преимуществ ГИС-технологии руководителями верхнего уровня.
Национальная ГИС – результат сотрудничества сети партнеров
Очевидно, что в национальной системе должны использоваться те возможности, которые имеются у региональных и местных органов власти, а также ресурсы и данные коммерческих партнеров. В прошлом практически вся географическая информация, используемая в федеральных органах власти, создавалась и поддерживалась государственными организациями федерального уровня. Сегодня геоинформационные системы организаций регионального и местного уровней создают значительные объемы определенных видов пространственных данных, которые ничуть не хуже, а часто даже лучше того, что делается федеральными агентствами. Развивая партнерские отношения, а также стандарты данных и интеграционные процессы, федеральное правительство может взять на себя новую миссию по периодическому интегрированию и предоставлению этих данных в виде покрытия всей страны для всеобщего использования. Для отдельных видов информации (например, осевые линии улиц, данные дистанционного зондирования и др.) частный сектор сейчас предлагает надежные высококачественные данные, лицензия на использование которых может оказаться заметно дешевле себестоимости их производства традиционными методами на государственных предприятиях. Эти ресурсы просто выгодно использовать.
Роль федерального правительства
Помимо разработки всей системы, для федерального правительства есть еще две важные роли. Для определенных слоев данных авторитетным источником могут быть только организации федерального уровня (государственная геодезическая сеть, гидрография, модели рельефа и др.). Эти наборы данных должны вестись федеральными органами власти.
Кроме того, необходимо организовать процесс интеграции данных из разных источников и управлять им. Федеральное правительство должно подготовить программу и систему создания этой инфраструктуры постоянной интеграции. Это потребует установления действенного партнерства, связанного с обменом данными и предоставлением доступа к ним, а также программы длительного финансирования.
Наконец, необходимо создать высокопроизводительную и надежную техническую среду для размещения национальной ГИС, вместе с поддерживающей ее организационной инфраструктурой. Эта инфраструктура будет не только начальной базой для сервисов данных, но и платформой для предоставления широкого спектра приложений, поддерживающих деятельность федеральных организаций. Она будет также включать постоянное хранилище, в которое любой мог бы обратиться за получением данных для различных видов использования.
Заключение
Мир геопространственных данных и приложений быстро прогрессирует. Федеральные агентства США и государственные органы других стран во всем мире продолжают открывать для себя широкий спектр преимуществ от использования ГИС в качестве основы для улучшения государственного управления и предоставления услуг гражданам. Совершенно ясно, что в США давно назрела необходимость общенационального подхода к улучшению и интеграции географических данных. Его успешное применение в области национальной безопасности, кризисного управления, водных ресурсов, здравоохранения, сельского хозяйства, охраны окружающей среды покажет, что стратегия Национальной ГИС предоставляет множество реальных преимуществ. Государственные ведомства нужно поощрять к совместной работе для достижения общей цели.
Возможно, некоторые люди считают, что причиной того, почему широкомасштабная программа национальной ГИС в США пока не продвинулась далеко, является отсутствие критически важных для ее реализации научных или технических достижений. Это не так. Уже создано множество действительно крупных геоинформационных систем, которые успешно функционируют. Есть множество примеров действующих систем на всех уровнях государственного управления, а также в частном секторе.
Сегодня главными вопросами являются организационная инициатива, выделение требуемых полномочий, опережающее управление и финансовые ресурсы. Создание такой системы – задача сложная, требующая сильного лидера, хорошего проекта и ведущей организации с длительным финансированием. Тогда это станет возможно.
