Эффективное построение 3-D модели местности на примере села Тугулук Грачевского района

 

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ставропольский государственный аграрный университет

Кафедра землеустройства и кадастра

Специальность 120302.65 «Земельный кадастр»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Эффективное построение 3-D модели местности на примере села Тугулук Грачевского района

Студент Дедяев Антон Евгеньевич

Руководитель: С.Г. Лагун

кандидат геогр. наук, доцент

Ставрополь - 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Ведение

. Обзор литературных источников

1.1 Геоинформационные технологии в России

.2 Современное развитие геоинформационных технологий

.3 Значение геоинформационных систем для ведения государственного земельного кадастра

.4 Программное обеспечение и ГИС технологии

2. Характеристика объектов исследования

2.1 Общие сведения о населенном пункте

.2 Природные и социально-экономические условия

.3 Социально-экономическое развитие села Тугулук

3. Цель, задачи и методика выполнения работ

. Результаты исследований

4.1 Технология создания модели местности

.2 Построение 3D модели местности в среде MapInfo

.3 Построение 3D модели местности в среде Vertical Mapper

5. Экономическая эффективность

. Охрана окружающей среды

. Безопасность жизнедеятельности на производстве

Выводы и предложения

Библиографический список

Введение

Процессы управления земельными ресурсами страны неразрывно связаны с процессами эффективного их использования. Для этого необходима достаточная и оперативная информация о состоянии земельного фонда и динамики его развития.

Современная система землепользования в стране характеризуется большими объемами информации вследствие значительного числа объектов и субъектов земельных отношений. Поэтому хранение, обработку и предоставление этой сложной, многоаспектной информации могут обеспечить только геоинформационные системы (ГИС).

Одна из важнейших частей геоинформационных систем - кадастровые планы, карты и схемы. Поэтому правильный выбор графического редактора для работы является залогом успеха работы любой земельно-информационной системы.

Проведенный анализ современных ГИС-систем показал, что используемые в России и за рубежом системы можно разделить на три группы:

наиболее распространенные геоинформационные системы, образующие основную массу существующих в мире программных средств (MapInfo, ArcGis, VerticalMapper, и др.);

системы, использующие последние достижения информационных и компьютерных технологий (SmallWorld, SICAD Open и др.);

отечественные ГИС, которые по большинству параметров отстают не только от большинства ведущих западных систем, но далеко не все могут быть охарактеризованы как законченные программные продукты. Исключение составляют системы "Панорама", "Фотомод" и GeoDraw/ГеоГраф, которые получили широкое распространение не только в России, но и за рубежом.

Анализ общего состояния программных средств ГИС позволил сделать следующие основные выводы.

На отечественном рынке в большей степени доминируют зарубежные программные средства ГИС, фактически не учитывающие российскую специфику цифровых пространственных данных.

Российские ГИС-продукты, конкурентно способные с зарубежными ГИС, создаются как путем концептуального копирования зарубежных систем, так и отчасти собственного развития, коренным образом отличающегося от зарубежного.

Наиболее распространенные на российском рынке зарубежные ГИС имеют большое число недоделок и ошибок (хотя и обладают большим набором пользовательских функций), а так же трудоемки в изучении. Кроме того, наиболее развитые и совершенные системы дороги (на порядок дороже традиционных). Так, растровые зарубежные ГИС, имеющие сегодня хождения в России, достаточно развиты (уровень "бесшовной" интеграции), многофункциональны, но слишком дороги с точки зрения российского пользователя.

При этом наибольшее распространение получили классические двухмерные геоинформационные системы. Однако с развитием технологий трехмерного моделирования и возможностей компьютерной техники все очевиднее становится ряд недостатков двухмерных геоинформационных систем:

отсутствие возможности визуализации проектируемых объектов в трехмерном ландшафте;

отсутствие возможности пространственного анализа объектов с различных точек обзора с учетом их атрибутивных характеристик;

проблемы с поиском объектов и переключением от одного объекта к другому при пересечении объектов, расположении их друг над другом и пр.;

трудоемкий процесс представления в удобном виде нескольких альтернативных вариантов планирования территории, сложность их корректирования.

Все эти и многие другие недостатки влекут за собой реальные потери времени и денег в процессе разработки и согласования проектов. Переход к трехмерному представлению объектов на местности открывает новые возможности и позволяет решить задачи:

создание трехмерных визуализаций ландшафта территории, градостроительного окружения и инфраструктуры в масштабах сотен километров;

всестороннее представление проекта, включая возможность подготовки нескольких вариантов проекта и его фотореалистичной визуализации в 3D (особенно это важно в случае, когда проект демонстрируется неподготовленной аудитории);

планирование развития территорий, эскизная проработка различных вариантов развития территории в режиме реального времени;

проведение ландшафтного анализа, оценки высотных характеристик объектов и взаимодействия объектов друг с другом и с окружающей средой;

анализ пространственных данных в объеме и представление результатов анализа в удобном для восприятия виде;

создание качественных презентационных материалов и видеороликов.

Поэтому на сегодняшний день одной из основных тенденций мирового рынка в области проектирования является переход от двухмерного проектирования к трехмерному моделированию, а также внедрение современных трехмерных геоинформационных систем и их выход на первый план.

Глава 1. Обзор литературных источников

1.1Геоинформационные технологии в России

Геоинформационные (ГИС) технологии, предлагая новые эффективные подходы к анализу и решению территориальных проблем, продолжают завоевывать все большую популярность и официальное признание в нашей стране, а цифровая гео-пространственная информация начинает играть все более важную роль в задачах социально-экономического, политического и экологического развития и управления природным, производственным и трудовым потенциалом в национальных интересах (Симонов А. В. 2011).

В эпоху "пользовательских" информационных систем графическое представление информации все в большей степени вытесняет традиционные табличные формы. Геоинформационные технологии интенсивно развиваются. Современное понимание ГИС существенно отличается от того, каким оно было еще 5 лет назад. Если раньше ГИС считалась лишь инструментом для обработки картографической информации, то сейчас она является уже важной частью ИТ-инфраструктуры предприятия (Шустин В.А. 2009).

В настоящее время в России услуги в области создания геоинформационных систем предлагает большое количество компаний. Большинство из них занимается поставкой геодезического оборудования, созданием и дистрибуцией пространственных данных, поставкой программного обеспечения ГИС. Широко известны отдельные технологические разработки в области прикладных ГИС - системы для муниципального управления, кадастровые комплексы (Скворцов А.В. 2008).

Активность фирм легко объяснима переходом ведущих стран (США, Канада, Англия) с начала 90-х годов к так называемому "пользовательскому" (после "пионерного", "государственного" и "коммерческого") этапу развития ГИС-технологий. В условиях сложившегося достаточно широкого рынка программных средств, продолжающегося первичного накопления и обновления геоданных, повсеместного перехода к "геоинформационному мышлению" при решении территориальных задач на разных уровнях, фирмы занимают нишу т.н. Value-Added Resellers (VAR) - "Продавцов (товара) с Добавочной Стоимостью". Потенциальные пользователи ГИС в целом недостаточно хорошо ориентируются в разнообразных аппаратно-программных средствах, доступных цифровых геоданных, не имеют опыта проектирования ГИС и их эксплуатации. Поэтому эти проблемы берут на себя специализированные геоинформационные фирмы (Максаковский В.Л. 2008).

Геоинформационные (ГИС) технологии, предлагая новые эффективные подходы к анализу и решению территориальных проблем, продолжают завоевывать все большую популярность и официальное признание в нашей стране, а цифровая гео-пространственная информация начинает играть все более важную роль в задачах социально-экономического, политического и экологического развития и управления природным, производственным и трудовым потенциалом в национальных интересах (Майкл де Мерс. 2007).

Можно с уверенностью сказать, что если еще несколько лет назад уровень и темпы развития ГИС и геоинформатики в России определялись наличием и доступностью современных аппаратно-программных средств, то сейчас, в условиях быстро формирующегося цивилизованного рынка ГИС-технологий, это развитие будет зависеть от наличия и доступности образовательных программ в области геоинформатики и ГИС (Лебедева О.А. 2009).

Разумеется, постановка высокоэффективного ГИС-образования - не единственное условие дальнейшего прогресса в этой области. Недостаточно координированная, а порою просто невнятная, организационная работа на государственном уровне, отсутствие единой системы производства, обновления, распространения и использования цифровых геопространственных данных - эти проблемы являются не менее важными и актуальными. Но совершенно очевидно, что и эти проблемы могут успешно решаться только профессиональными кадрами, владеющими современными геоинформационными знаниями и навыками (Горев А.С. 2008).

Помимо кардинального повышения уровня профессионального геоинформационного образования среди специалистов, занятых разработкой, созданием и использованием ГИС, не менее острой проблемой остается геоинформационное просвещение и повышение уровня геоинформационной грамотности среди лиц, принимающих решения на различных уровнях административного или отраслевого управления. Последняя проблема является более субъективной, поскольку возникла на фоне продолжавшегося многие годы в целом крайне низкого уровня развития информатизации общества в бывшем СССР, и по некоторым оценкам, может оказаться более сложной для решения. Поэтому следует подчеркнуть, что отсутствие или недостаточный уровень геоинформационных знаний, в равной степени болезненно сказывается на деятельности и результатах работы как профессиональных специалистов, активно интересующихся геоинформатикой и вовлекаемых в процесс создания или использования ГИС, так и той части специалистов и руководителей различного ранга, от которых зависит принятие решений о выполнении программ и проектов развития или освоения ГИС. В крайних ситуациях отсутствие таких знаний может привести (и приводит) к своеобразным "геоинформационным заболеваниям" (Королев Ю.К 2008).

У геоинформационного образования, безусловно, есть много специфических черт, которые отличают его от иных направлений подготовки. Это и междисциплинарный характер, и весомая инженерно-технологическая составляющая, и широкий спектр приложений, и высокая информационная насыщенность и т.д. Эти и другие черты объективно создают в совокупности целый перечень проблем, которые сдерживают его развитие. Более того, эти проблемы в настоящее время, несмотря на очевидные успехи в освоении и распространении ГИС-технологий на всех уровнях, по ряду причин еще более обострились, вызывая у некоторых специалистов пессимизм и неверие в возможность их скорого решения (Кошкарев А.В. 2009).

Обобщая сложившуюся ситуацию в области геоинформационного образования и обучения и обсуждая пути и возможности его дальнейшего становления и развития в общенациональных интересах, следует с сожалением констатировать, что количество образованного и обученного персонала, уровень которого в состоянии обеспечить профессиональное освоение и использование ГИС-технологий и цифровых геопространственных данных, по общему признанию не соответствует существующим потребностям. В свою очередь, потребность в профессиональных кадрах в области геоинформатики и ГИС увеличивается гораздо быстрее, чем растут бюджетные ассигнования на развитие геоинформационного образования и обучения. (Лопандя А.В. 2003).

У геоинформационного образования, безусловно, есть много специфических черт, которые отличают его от иных направлений подготовки. Это и междисциплинарный характер, и весомая инженерно-технологическая составляющая, и широкий спектр приложений, и высокая информационная насыщенность и т.д. Эти и другие черты объективно создают в совокупности целый перечень проблем, которые сдерживают его развитие. Более того, эти проблемы в настоящее время, несмотря на очевидные успехи в освоении и распространении ГИС-технологий на всех уровнях, по ряду причин еще более обострились, вызывая у некоторых специалистов пессимизм и неверие в возможность их скорого решения (Варламов А.А. 2006).

Как показывает мировой опыт, развитие ГИС-технологий и цифровых геопространственных данных, расширение области их применения приводят к формированию особого рода общественной деятельности и образованию самостоятельную отрасль производства и потребления, так называемой геоинформационной (ГИС) индустрии. В развитых в геоинформационном отношении странах, равно как и в ряде международных организаций геоинформационного направления это находит отражение в формировании программ создания и развития геоинформационной инфраструктуры (ГИИ), являющейся, по сути дела, материальной основой становления и функционирования ГИС-индустрии. В состав ГИИ и, соответственно, в сферу интересов государства, заинтересованного в скорейшем формировании ГИС-индустрии, входят и интеллектуальные (трудовые) геоинформационные ресурсы (Берлянт А.М. 2009).

Рынок ГИС, начиная с момента появления первых коммерческих продуктов во второй половине прошлого века, постоянно развивается и растет. Растет оборот как непосредственных разработчиков базового программного ГИС обеспечения, так и их партнеров, предлагающих готовые наборы геоданных и собственные разработки, дополняющие возможности базовых продуктов полезными, в том числе специализированными функциями и инструментами. Рынок ГИС растет и в периоды экономического подъема, и даже в трудные времена. Эта технология очень ценна для улучшения производственного процесса, при принятии решений, для общения и налаживания контактов между людьми, повышения их знания об окружающем мире, для общего повышения эффективности работы и расширения взаимодействия внутри и между организациями (Светличный А.А. 2007).

.2Современное направление развития геоинформационных технологии

Геоинформационные системы (ГИС) являются классом информационных систем, имеющим свои особенности. Они построены с учетом закономерностей геоинформатики и методов, применяемых в этой науке. Геоинформационные системы как интегрированные информационные системы предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно - локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества (Бугаевский Л.М. 2010).

Отличительной особенностью географических информационных систем является наличие в их составе специфических методов анализа пространственных данных, которые в совокупности со средствами ввода, хранения, манипулирования и представления пространственно-координированной информации и составляют основу технологии географических информационных систем, или ГИС-технологии. Геоинформационные технологии можно определить как совокупность программно-технологических средств получения новых видов информации об окружающем мире. Именно наличие совокупности способных генерировать новое знание специфических методов анализа с использованием как пространственных, так и непространственных атрибутов и определяет главное отличие ГИС-технологии от технологий, например, автоматизированного картографирования или систем автоматизированного проектирования (так называемых САПРовских систем). Геоинформационные системы и ГИС - технологии объединяют компьютерную картографию и системы управления базами данных. Концепция технологии ГИС состоит в создании многослойной электронной карты, опорный слой которой описывает географию территории, а каждый из остальных слоев - один из аспектов состояния территории. Тем самым ГИС-технологии определяют специфическую область работы с информацией (Коновалова Н.В. 2009).

Геоинформационные технологии являются новыми информационными технологиями, направленными на достижение различных целей, включая информатизацию производственно-управленческих процессов. Другой особенностью ГИС является то, что как информационные системы они являются результатом эволюции этих систем и поэтому включают в себя основы построения и функционирования информационных систем (Цветков В.Я. 2008).

Важно отметить, что ныне ГИС объединены с другой мощной системой получения и представления географической информации - данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса. Космическая информация в сегодняшнем мире становится все более разнообразной и точной. Возможность ее получения и обновления - все более легкой и доступной. Десятки орбитальных систем передают высокоточные космические снимки любой территории нашей планеты. За рубежом и в России сформированы архивы и банки данных цифровых снимков очень высокого разрешения на огромную территорию земного шара. Их относительная доступность для потребителя (оперативный поиск, заказ и получение по системе Интернет), проведение съемок любой территории по желанию потребителя, возможность последующей обработки и анализа космоснимков с помощью различных программных средств, интегрированность с ГИС-пакетами и ГИС-системами, превращают тандем ГИС-ДЗЗ в новое мощное средство географического анализа (Бугаевский А.В. 2008).

Совместное и широкое использование данных высокоточного глобального позиционирования того или иного объекта на воде или на суше, полученных с помощью систем GPS (США) или ГЛОНАСС (Россия). Эти системы, особенно GPS, уже сейчас широко используются в морской навигации, воздухоплавании, геодезии, военном деле и других отраслях человеческой деятельности. Применение же их в сочетании с ГИС и ДЗЗ образуют мощную триаду высокоточной, актуальной (вплоть до реального режима времени), постоянно обновляемой, объективной и плотно насыщенной территориальной информации, которую можно будет использовать практически везде. Примеры успешного совместного использования этих систем войсками НАТО при проведении боевых действий в военных конфликтах в Ираке и Югославии являются подтверждением того, что время широкого распространения этого направления в других областях практической деятельности не за горами. (Замай С. С. 2008).

Направление развития ГИС связано с развитием системы телекоммуникаций, в первую очередь международной сети Интернет и массовым использованием глобальных международных информационных ресурсов. В этом направлении просматривается несколько перспективных путей. Первый путь будет определяться развитием корпоративных сетей крупнейших предприятий и управленческих структур, имеющих удаленный доступ, с использованием технологии Интранет. Этот путь подкреплен серьезными финансовыми ресурсами этих структур и теми проблемами и задачами, которые приходится решать им в своей деятельности с использованием пространственного анализа. Второй путь зависит от развития самой сети Интернет, которая распространяется по миру огромными темпами, вовлекая каждый день в свою аудиторию десятки тысяч новых пользователей. Этот путь выводит на новую и пока неизведанную дорогу, по которой традиционные ГИС из обычно закрытых и дорогих систем, существующих для отдельных коллективов и решения отдельных задач, приобретают новые качества, объединяются и превращаются в мощные интегрированные и интерактивные системы совместного глобального использования (Южанинов Е.В. 2011).

Второе поколение геоинформационных систем, вероятно, будет представлять собой совокупность различных ГИС, сочетая их модульность и обладая возможностью постоянного наращивания. Собранные из модулей в определенные блоки эти системы приобретут новые качества и новые возможности. Отличительной особенностью ГИС-II от современных ГИС будет то, что организация и работа с информацией в системах нового поколения будет переведена на совсем другой уровень и, во-вторых, это будут простые и открытые системы c удаленным доступом и интерактивными возможностями. Кроме технологической стороны они будут нести большую информационную (содержательную) нагрузку и иметь возможность совместного (модульного) использования (Мареев Ю.А. 2009).

1.3 Значение геоинформационных систем для ведения государственного земельного кадастра

Информационные технологии способствуют переходу на качественно новый уровень общения, трансформации и доставки информации. Наиболее эффективными являются технологии, связанные с автоматизацией информационных процессов и с развитием телекоммуникационных сетей (Замай С.С. 2008).

ГИС-технологии используются в системе Государственного земельного кадастра (ГЗК) России давно и достаточно широко. Работы с применением ГИС выполняются в рамках Федеральной целевой программы создания автоматизированной системы Государственного земельного кадастра, а также в ряде международных проектов (Берлянт А.М. 2009).

Однако большой проблемой является то, что проекты создания геоинформационных систем отличаются большим разнообразием и несогласованностью. В разных системах и регионах используются решения на разных ГИС-платформах (Варламов А.А. 2006).

Одним из динамично развивающихся в России направлений применения геоинформационных систем (ГИС) являются территориальные кадастры. Технология ГИС позволяет поддерживать разнообразные муниципальные функции, такие как управление инфраструктурой, планирование, политика развития, бюджетная политика, обложение налогами, действия в критических обстоятельствах, обработка и принятие управленческих решений и многое другое. Наряду с такими блоками как недвижимость, социальная сфера, земельный кадастр и т.д. в территориальные кадастры обязательно включается блок экологического состояния территорий, что позволяет учесть состояние природной среды при решении указанных выше задач. Вместе с тем геоинформационная система позволяет по мере накопления экологической информации прогнозировать развитие неблагоприятных ситуаций и принимать упреждающие решения (Якубайлик А.О. 2008).

Кадастр на значительные территории, естественно, приходится создавать порциями - по отдельным листам карт, отдельным стереопарам снимков, отдельным административным единицам. Естественно, при этом потребуется увязка и согласование по границам карт. Если мы хотим получить, хотя бы некоторую автоматизацию и контроль качества в этом процессе - единственный выход - использование тех же топологических структур данных (Гарбук С.В. 2007).

Аналитические функции кадастра, без которых он, по сути представляет собой бюрократическую систему регистрации и только, также требуют для реализации всего спектра необходимых операций работы с векторно-топологическим форматом (Медведев Е.М. 2007).

.4 Программное обеспечение и ГИС технологии

Программный продукт ARC/INFO - это одна из первых профессиональных ГИС, ориентированная на работу с пространственной информацией, хранимой в базе данных. В результате её внедрения произошел настоящий переворот в цифровой картографии и в способах работы с пространственной информацией. ARC/INFO состоит из базового комплекта программ и дополнительных модулей, которые могут приобретаться отдельно в дополнение к базовому комплекту. Базовый комплект программного обеспечения представляет собой полнофункциональную ГИС для работы в различных прикладных областях. Он поддерживает весь цикл работ по созданию и использованию ГИС от ввода данных и их редактирования до организации информационных запросов анализа пространственной информации и подготовки чистовой картографической продукции в виде твердых копий (Гарбук С.В. 2008)./INFO для рабочих станций является одновременно как системой для конечного пользователя ГИС с удобным графическим интерфейсом, диалоговыми системами меню и системой контекстных подсказок, так и мощным инструментальным средством разработчика. Программное обеспечение ARC/INFO для рабочих станций включает ГИС-язык четвертого поколения AML. Пользователь легко и быстро может создавать собственные макрокоманды и удобные многооконные интерфейсы и меню, а также разрабатывать собственные сложные прикладные системы для решения специфических задач. Разработчик может, например, реализовать в среде ARC/INFO свои математические модели сложных процессов, таких как распространение загрязнение в природной среде или развития лесного пожара, так что пользователь будет иметь возможность интерактивно работать с этой моделью, используя картографическое представление для отображения результатов и управления моделью. Пользователи могут применять пиктограммы, кнопки выбора и управления, прокрутку, скользящие линейки и другие графические средства (Шустин В.А. 2009).Map 2000 высокоточное программное обеспечение для создания цифровых карт и осуществления геоинформационного анализа, включающее все функциональные возможности базового продукта AutoCAD. Содержит все необходимые средства и эффективные функции для изготовления картографической основы и обработки географической информации. Поддерживает любые графические форматы, осуществляет экспорт данных во все популярные программы обработки географической информации. Обеспечивает мгновенное получение дополнительных данных для геоинформационного проекта через сеть (Лебедева О.А. 2009).MAP R5 предназначен для создания, просмотра, редактирования и управления графическими базами данных географических или геологических карт, карт землепользования, анализа окружающей среды, транспортных, коммуникационных схем и схем управления фондами и инфраструктурой, а также создания, редактирования и анализа топологий объектов. Autodesk MAP R5 работает на базе векторно-растровой графики AutoCAD, но в дополнение ко всем функциональным возможностям и преимуществам, присущим AutoCAD 2000, дает профессиональным картографам мощные и эффективные средства, направленные на их специфические потребности. Эти средства являются уникальными для Autodesk MAP и недоступны в обычном AutoCAD (Бугаевский А.В. 2008).MAP R5 позволяет создавать, редактировать векторную графику в комбинации с растровыми изображениями картографического материала, и, обладая мощной системой управления пространственными базами данных, связать воедино графические объекты с текстовой информацией. Используя Autodesk MAP, можное также вставить или привязать любую информацию из других Windows-приложений к конкретному графическому объекту как справочный материал. В Autodesk MAP R5 пользователь может выбрать нужную систему координат или создать свою собственную, в дальнейшем эта система координат может быть использована в других ГИС-программах Autodesk, таких как Autodesk MAP Guide и Autodesk World (Якубайлик О.К. 2008).

Программное обеспечение Autodesk MapGuide - первое коммерческое изделие для распространения по Intranet/Internet имеющихся у пользователя детальных карт, основанных на векторной модели (Берлянт А.М. 2009).Land Development Desktop является программным обеспечением на платформе AutoCAD для проектирования землеустроительных работ. Градостроение, генпланы, геодезия и картография охватывают широкий спектр информации. В этой области и смежных областях работают специалисты различного профиля, например, инженеры градостроители, картографы, инженеры по генеральным планам, геодезисты, специалисты охраны лесов и экологического мониторинга, инженеры по дорогам, инженеры по транспорту, инженеры водоснабжения и водоотведения, архитекторы, аналитики ГИС и многие другие. Каждому из этих специалистов необходим собственный набор программных инструментов и средств. Такие инструменты входят в состав технологической линии Land Development Solutions II состоящей из базового AutoCAD Land Development Desktop и программ сателлитов Autodesk Survey и Autodesk Civil Design. Программные решения, объединенные единым ядром - AutoCAD Land Development Desktop, делают возможной работу специалистов гражданского строительства, инженеров по генпланам, геодезистов и картографов в единой среде проектирования (Майкл де Мерс. 2007).. В дополнение к традиционным для СУБД функциям, ГИС MapInfo Professional позволяет собирать, хранить, отображать, редактировать и обрабатывать картографические данные, хранящиеся в базе данных, с учетом пространственных отношений объектов (Якубайлик О.Э. 2008).

Области применения ГИС и геоинформатики сегодня находятся почти во всех сферах человеческой деятельности. Сегодня можно назвать следующие крупные области применения ГИС:

Управление земельными ресурсами, земельные кадастры.

Проектирование и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве.

Дистанционное зонирование. - Моделирование процессов в природной среде, управление природоохранными мероприятиями.

Мониторинг состояния окружающей среды.

Комплексное управление и планирование развития территории, города. - Сельское хозяйство.

Одна из важнейших частей ГИС - кадастровые планы, карты и схемы. При этом в большинстве случаев используются двухмерные геоинформационные системы. Но с ростом применения ГИС в различных областях и с увеличением технических требований, наиболее перспективными становятся трехмерные модели местности.

На российском рынке представлено множество геоинформационных систем, как отечественного, так и иностранного производства. От правильного выбора, которых зависит эффективность выполнения поставленных задач.

Глава 2. Характеристика объектов исследования

1. Общие сведения о населенном пункте

Рисунок 1 - фотография села Тугулук

Село Тугулук Грачевского района Ставропольского края возникло в 1784 году. Расположено в центральной части Ставропольского края. На его территории имеется речка Тугулучок. Рельеф холмистый. Природные ресурсы представлены плодородными почвами - черноземами, добывается камен (известняк-ракушечник).

Общая площадь административной территории - 8631 га. Включает в себя 1 муниципальное образование - сельское поселение, в состав которого входит 1 населенный пункт - село Тугулук. Население составляет 2206 человек. Национальный состав - 85% русские, 7,2% - армяне, 2,8% - даргинцы, 5% - другие.

Село Тугулук территориально расположено в северо-западной части Грачёвского района Ставропольского края. В 66 километрах севернее г. Ставрополя. И в 12 км. от районного центра с. Грачевка. Ближайшая железнодорожная станция и элеватор находятся в 12 км. Связь с районным и краевыми центрами осуществляется дорогами с асфальтированным покрытием.

.2 Природные и социально-экономические условия

Село Тугулук расположено в зоне умеренно-континентального климата, преобладают ветра восточного и западного направления. Климатический режим в течение года существенно меняется, метеорологические сезоны года, как правило, не совпадают с календарными. Зима короткая и неустойчивая. Самый холодный месяц зимы - январь, средняя температура воздуха которого составляет минус 4-5°С. Экстремальные температуры могут достигать больших значений. Так, минимальные температуры по всей территории Грачевского района опускаются ниже -30С. Самая низкая температура, отмеченная в район -38°С. Лето жаркое и сухое наступает в первой декаде мая. Средняя месячная температура воздуха в июле, самом теплом месяце года, составляет плюс 23-25°С. Лето продолжительное: около 140 дней. Максимальная температура +44 С.

Преобладающее направление ветра - западное и восточное. Средняя скорость ветра составляет 2-5 м/с, максимальная скорость достигает 30-40 м/с.

Основой экономики является с/х. производство. Сельскохозяйственное предприятие ООО «Заря» является бюджетообразующим предприятием. Землепользование ООО «Заря» представляет собой сумму земельных долей (паёв) работников хозяйства, пенсионеров и работников сферы обслуживания. Площадь земельной доли составляет 6429 га сельхозугодий, в том числе пашни - 6028 га, пастбищ - 401 га. Территория землепользования расположена на северных склонах Ставропольской возвышенности.

Существующее количество осадков благоприятно для развития большинства сельскохозяйственных культур, так как выпадают в период вегетации растений.

В целом по материалам оценки земель средний бонитировочный балл пашни хозяйства равен 57, в то время как в целом по району он составляет - 50, а по краю - 52.

Так же в селе зарегистрировано 2 малых предприятия и 22 индивидуальных предпринимателя без образования юридического лица. Система образования представлена средней образовательной школой на 185 учеников и детским садом на 65 воспитанников. Медицинское обслуживание население осуществляет фельдшерско-акушерский пункт. Дом культуры на 400 посадочных мест.

Представительный орган муниципального образования состоит из 11 депутатов, избираемых на муниципальных выборах.

.3 Социально-экономическое развитие села Тугулук

Стратегический ориентир развития села Тугулук и дальнейшую перспективу состоит в обеспечении улучшения качества жизни населения на основе устойчивого развития экономики.

Главный ориентир экономического развития - создание правовых, экономических, социальных и административных условий для рационального использования потенциала муниципального района, поддержки предприятий, малого и среднего бизнеса, наиболее эффективно использующих местный потенциал в интересах улучшения качества жизни населения.

Перспективное социальное развитие необходимо стратегически ориентировать на повышение качества трудового потенциала, обеспечение эффективной и рациональной занятости населения, совершенствование политики социальной защиты населения, стабильное повышение материального положения и качества жизни населения.

Наибольшее внимание уделяется поддержке развития сельского хозяйства, имеющих важное значение для обеспечения устойчивого развития экономики. Основными направлениями развития сельского хозяйства являются:

более эффективное использование земли путем повышения плодородия почв, применение средств защиты растений и минеральных удобрений, совершенствования структуры посевных площадей и внедрения семян высокоурожайных сортов;

наращивания объемов производства продукции растениеводства и животноводства путем внедрения высокоэффективных технологий с минимальными затратами и получением качественной продукции;

обновление и изменение машин и оборудования под высокоэффективные технологии;

совершенствования системы оплаты труда по конечным результатам и повышение заинтересованности владельцев земельных долей в их результативности;

улучшение условий жизни тружеников села.

Стратегическим приоритетом в развитии является - жилищно-коммунальное хозяйство, для его модернизации выполняются следующие мероприятия:

обеспечить ежегодную качественную подготовку жилищно-коммунального хозяйства к работе в осенне-зимний период;

участие в краевой Программе энергосбережения (установка котлов наружного размещения, реконструкция уличного освещения в поселениях);

реализовать районную инвестиционную программу «Реконструкция и модернизация систем теплоснабжения Грачевского муниципального района»;

продолжить замену ветхих тепловых и водопроводных сетей;

продолжить внедрение приборов учета воды и тепла;

Для реформировании отрасли дорожного хозяйства осуществляется за счет следующих задач;

совершенствования управления дорожным хозяйством;

внедрения в отрасль новых технологий;

проведения капитального ремонта и реконструкции существующих муниципальных автодорог;

обеспечения качественного зимнего и летнего содержания автодорог;

развития придорожного сервиса;

повышения качества содержания автодорог и полос отвода, в т.ч. придорожных лесополос.

Целью развития села так же является решение демографические проблемы и контроль над миграционными процессами;

создание условий для деторождения;

пропаганда «материнского» капитала;

решение жилищной проблемы;

обеспечение занятости населения;

развитие сети детских дошкольных учреждений;

сохранение сети сельских общеобразовательных школ;

пропаганда здорового образа жизни;

обеспечение регистрации вновь прибывших;

обеспечение занятости;

решение жилищной проблемы.

Глава 3. Цель, задачи и методика выполнения работ

Одна из важнейших частей геоинформационных систем - кадастровые планы, карты и схемы. Поэтому правильный выбор графического редактора для работы является залогом успеха работы любой земельно-информационной системы.

При этом наибольшее распространение получили классические двухмерные геоинформационные системы. Однако с развитием технологий трехмерного моделирования и возможностей компьютерной техники все очевиднее становится ряд недостатков двухмерных геоинформационных систем:

отсутствие возможности визуализации проектируемых объектов в трехмерном ландшафте;

отсутствие возможности пространственного анализа объектов с различных точек обзора с учетом их атрибутивных характеристик;

проблемы с поиском объектов и переключением от одного объекта к другому при пересечении объектов, расположении их друг над другом и пр.;

трудоемкий процесс представления в удобном виде нескольких альтернативных вариантов планирования территории, сложность их корректирования.

Все эти и многие другие недостатки влекут за собой реальные потери времени и денег в процессе разработки и согласования проектов. Переход к трехмерному представлению объектов на местности открывает новые возможности

Поэтому на сегодняшний день одной из основных тенденций мирового рынка в области проектирования является переход от двухмерного проектирования к трехмерному моделированию, а также внедрение современных трехмерных геоинформационных систем и их выход на первый план.

Цель научной работы - провести сравнительный анализ двух ГИС продуктов MapInfo и VerticalMapper на примере построения 3-D модели местности села Тугулук Грачевского района.

Основные задачи, выдвинутые в ходе выполнения дипломной работы:

1.исследовать особенности двух ГИС продуктов;

2.изучить их функциональные отличия;

.с помощью анализа функциональных возможностей программ, выявить преимущество одной из них в создании трехмерной модели местности.

Основной метод исследования сравнительный. Это метод, предполагающий исследование <#"justify">Глава 4. Результаты исследований

.1 Технология создания 3D модели местности

Графический редактор геоинформационных систем как один из основных программных продуктов в земельном кадастре должен отвечать следующим требованиям:

.Кадастровая и топографическая карта как сложные наборы графической информации должны обеспечивать: послойное деление, широкую цветовую гамму, большие возможности визуализации объектов, обширный инструментарий для редактирования, площадные, линейные измерения, создание планов и карт в различных масштабах, способность сохранять большой объем информации, точную систему координат и т. д.

2.Интерфейс графического редактора должен быть простой, доступный, понятный и ориентированный на пользователя разного уровня.

.Создаваемые карты должны при визуализации на экране и печати соответствовать принятым стандартам и нормативам.

В настоящее время создаются и совершенствуются новые виды цифровой продукции с информацией о местности - трехмерные цифровые модели. По сравнению с цифровыми картами визуализация и работа с трехмерными цифровыми моделями требуют больших вычислительных ресурсов, более развитых аналитических средств, более сложных алгоритмов. Это сдерживает применение цифровых моделей как основного информационного продукта ГИС. Обработка и использование такого вида информации возможны только с помощью мощного программного обеспечения.

В результате выполненного анализа информационных источников показано, что существующие в настоящее время технологии создания трехмерных моделей местности можно условно разделить на два вида:

а) построение трехмерных моделей местности осуществляется средствами 3D ГИС по исходным цифровым моделям рельефа (ЦМР) и цифровым моделям объектов (ЦМО), которые получены различными средствами сбора и обработки картографических материалов, материалов аэрофотосъемки, данных, полученных средствами лазерно-локационных методов. При этом необходимо конвертировать цифровые модели в среду 3D ГИС;

б) трехмерные модели местности строят в едином программном комплексе - от обработки исходных материалов до получения готового продукта.

Для создания трехмерных моделей местности, кроме материалов аэрокосмических съемок, необходимы и другие источники ? результаты наземных измерений, архивные материалы, обработка которых осуществляется средствами других технологий. Обобщенная технологическая схема построения 3D моделей местности по различным данным представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Обобщенная технологическая схема

Процесс создания 3D модели местности средствами 3D ГИС включает следующие этапы:

а) создание цифровых моделей рельефа и объектов, цифровых карт (планов), ортофотокарт по материалам аэрофотосъемки, космической съемки высокого разрешения по известной технологической схеме;

б) создание модели рельефа территории и расположенных на ней объектов, согласование их средствами 3D ГИС;

в) создание конечной трехмерной модели местности средствами 3D ГИС.

На рисунке 3 представлены основные этапы построения 3D модели местности.

Рисунок 3 - Схема основных этапов создания трехмерных моделей местности

На основании выше изложенной методики был проведен сравнительный анализ возможностей создания 3D - моделей местностей различными программами: MapInfo, VerticalMapper.

.2 Построение 3D модели местности в среде MapInfo

Пакет Maplnfo (США, Mapping Information System Corporation) занимает одну из ведущих позиций среди геоинформационных систем для персональных компьютеров. Выбор данной программы объясняется тем, что Maplnfo отлично зарекомендовал себя практически на всех информационных сегментах рынков различных отраслей, где применимо планирование на основе цифровых технологий. Несмотря на небольшой объем и малые потребляемые ресурсы программа обладает широкими возможностями, позволяющими на ее основе создавать как картографические произведения, так и геоинформационные системы. В ее состав входит специализированный язык программирования MapBasic, поставляемый в качестве расширения базовой системы. В Maplnfo можно совмещать растровую графику с векторной, что значительно облегчает создание и восприятие данных. Векторную графику можно конвертировать из AntoCad, Arclnfo, переносить через системный буфер Windows (Clipboard), а также создавать на месте, пользуясь собственным графическим редактором. Возможно использование практически всех распространенных растровых форматов (MapInfo Professional, 2000г).

Так как значительная часть данных о высоте местности представлена горизонталями (полилиниями) необходимо развалить полилинии на точки. Для этого можно использовать программу (утилиту) Convert, поставляемую дилером Mapinfo в России - фирмой «ЭСТИ МАП». Используя команду <Программы/ Каталог программ/ Добавить /

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Став

Больше работ по теме: