Области применения ГИС-технологий

Современное лесоустройство вполне освоило ГИС-технологии и активно применяет их в камеральном периоде своего производственного процесса при создании лесных карт. Используя в своих производственных процессах цифровые методы обработки данных и ГИС-технологий, лесоустроительные предприятия стали сегодня основными производителями первичных данных о лесном фонде. Имеются все предпосылки к тому, что лесоустройство самостоятельно либо совместно с разработчиками прикладного программного обеспечения ГИС станет основным поставщиком специализированных ГИС-технологий для лесного хозяйства.

Внедрение ГИС-технологий в лесное хозяйство означает передачу лесхозам картографических баз данных повыдельного уровня, при этом у лесхоза появляется возможность самостоятельного получения и печати рабочих вариантов лесных карт на интересующий их объект. Таким образом, бумажные лесоустроительные планшеты перестают быть носителями точности в лесной картографии. А при использовании цифровой карты в качестве рабочего материала, в который вносятся текущие изменения в лесном фонде, лесоустроительные планшеты перестают быть отражением текущего состояния лесного фонда, хотя лесное хозяйство в силу давних традиций пока не хочет от них отказываться.

Активным пользователем ГИС-технологий так же является отраслевая служба авиалесоохраны. Эта служба предназначена для охраны лесов от пожаров. Специфика решаемых этой службой задач картографирования состоит в оперативности получения материалов и принятия решений, для чего ГИС очень эффективны. Они предназначены для поддержки принятия управленческих решений по обнаружению и тушению пожаров службой авиационной охраны лесов от пожаров. Это достигается интеграцией пространственно согласованных картографических, спутниковых и оперативных данных о горимости лесов России.

В настоящее время в лесном хозяйстве и лесной промышленности используется целое множество программного обеспечения от разных производителей: MapInfo, TopoL,ГеоГраф/GeoDraw,ЛабМастер, WinGIS/WinMap, ArcInfo,ArcView, MapEDIT, Easy Trace, ForsGIS, AviaFireProc, ERDAS, ГИС «Лесные пожары», ГИС «Лесные ресурсы» и др.

В качестве примера использования ГИС в лесной отрасли рассмотрим программное обеспечение ГИС ARC/INFO.

Программное обеспечение ARC/INFO является мощным набором программных средств для создания и редактирования географических баз данных, для целей пространственного анализа, поиска, представления и управления данными. Эти средства могут использоваться для поддержки разнообразных функций управления лесными ресурсами, таких как: разработка долговременной стратегии поставок древесины, пятилетние прогнозы запасов, выбор системы лесозаготовки, расчет строительства дорог с минимальными затратами, проведение визуального ландшафтного анализа с наложением делянок, решение споров относительно границ собственности, установление границ естественных местообитаний, моделирование сценариев распространения лесных пожаров, осуществление тактического планирования по подавлению пожаров и многое другое.

Планирование управления лесами включает составление прогнозов того, как будет выглядеть лес в результате тех или иных способов управления. Возможность данного анализа является решающей практически для всех сторон прогноза управления, особенно в области долгосрочных оценок продукции древесины и естественных местообитаний. Прогнозирование включает применение стратегии управления – обычно в виде модели – к лесным ГИС – кадастрам и проектирование результата действия стратегии на лес и другие связанные земельные объекты в будущем. Это означает, что информационные системы лесного хозяйства должны не только описывать текущее состояние леса, но и уметь работать с динамикой освоения лесов и изменениями обширных ландшафтных областей, как на коротком, так и на длинном отрезке времени.

ARC/INFO запоминает как географическую, так и численную структуру лесов и, с помощью Макроязыка ARC AML, связывает пространственную базу данных с моделями планирования, предоставляя полный контроль пользователю через графический интерфейс. Поэтому конечный пользователь может без труда просматривать базы данных, устанавливать параметры модели, наблюдать за результатами. ARC/INFO дает эффективную возможность добавлять важные параметры, как временные, так и пространственные, в процессе планирования управления. В рамках кадастра и модели можно наблюдать, как может выглядеть лес в будущем через 5, 10, 25 или 100 лет.

Прикладные средства ARC/INFO дают возможность планировщикам лесозаготовок в динамическом режиме задавать сроки доступа и расходы на транспортировку древесины в имеющейся кадастровой базе данных для разных вариантов прокладки дорог. В соединении с другими характеристиками лесонасаждений, такими как видовой состав и объемы деловой древесины, становится возможным анализ выгодности проекта сети дорог с точки зрения стоимости заготовленной древесины.

Другие прикладные задачи, решаемые пользователями ARC/INFO при планировании подходов к лесу и дорог, включают:

· анализ устойчивости поверхности и склонов с применением ARC/INFO TIN;

·  расчеты выемок и насыпей;

·  анализ видимости;

·  расчеты уравнения и нивелирования;

·  исследования коридоров движения;

·  оценки воздействия на природную среду;

·  интеграция данных съемок с применением ARC/INFO COGO;

·  анализ стоимостей и потоков с применением ARC/INFO NETWORK;

·  графическое отображение затрат на создание дорог на основе характеристик рельефа, склонов и поверхностей. Графическое отображение затрат на создание дорог на основе характеристик рельефа, склонов и поверхностей.

Технологии ГИС для лесного хозяйства молоды, еще не сформировался сколько-нибудь обширный опыт их использования. Но у них есть большая перспектива использования для автоматизации внесения изменений в таксационные описания и оптимизации управления лесным фондом в целом. С позиции разработчиков видится, что основным направлением их развития в ближайшее время будет улучшение интерфейса пользователя программ, повышение их надежности и увеличение степени автоматизации.

Применение в муниципальном управлении

Интерес к внедрению ГИС в практику государственного и муниципального управления во всем мире остается высоким многие годы. В России и странах СНГ проектам с применением ГИС также уделяется довольно большое внимание. И если раньше в реализации таких проектов большую активность демонстрировали органы государственного управления (министерства, агентства и т.п.), то в последнее время серьезную заинтересованность проявляют и органы местной власти: областные и муниципальные органы управления. Это связано со значительными изменениями в законодательстве, существенно изменяющими экономическую основу регионального управления. Муниципалитетам предоставляются большие возможности и, одновременно, на них возлагается ответственность за управление землей и недвижимостью, обслуживание инфраструктуры, сохранение экологической среды и обеспечение безопасности населения.  
Геоинформационные системы давно и широко используются для решения задач государственного и муниципального управления. Имеется масса примеров успешного и не очень успешного внедрения ГИС в практику работы соответствующих органов. Конечно, эффективность использования ГИС определяется множеством факторов, и, наверное, не только выбором программного обеспечения от того или иного поставщика. Однако сама возможность реализовать требуемые функции, построить полноценную информационную систему, интегрировать ее в существующую информационную инфраструктуру, внедрить и обеспечить техническую поддержку решений, существенным образом зависит от свойств и качества программного обеспечения ГИС. 
ГИС-технология обеспечивает средства для отображения и понимания того, что находится в одном конкретном или многих местоположениях, предоставляет инструменты моделирования ресурсов, выявления взаимосвязей, процессов, зависимостей, примеров, угроз и рисков. Эти возможности позволяют увидеть, что и где реально происходит, измерить размер и масштабы события или воздействия, совместно проанализировать разнообразные данные, разработать планы и, в конечном итоге, помогает решить, какие шаги и действия следует предпринять. Способность ГИС интегрировать пространственные и непространственные данные, вместе с функциями анализа и моделирования процессов, позволяет использовать эту технологию в качестве общей платформы для интеграции бизнес процессов разных департаментов, видов деятельности и дисциплин в масштабах всего городского или регионального правительства (Глебова, 2006).  
Для эффективного управления муниципальными образованиями и динамично развивающимися регионами необходимы достоверные и актуальные данные об объектах и процессах на их территории, а также передовые технологии накопления, обработки и представления информации. Современные географические информационные системы с их развитыми аналитическими возможностями позволяют наглядно отобразить и осмыслить информацию о конкретных объектах, процессах и явлениях в их совокупности. ГИС позволяют выявить взаимосвязи и пространственные отношения, поддерживают коллективное использование данных и их интеграцию в единый информационный массив.  
К цифровым картам, или цифровой картографической основе с тематическими слоями, являющимися геопространственным базисом ГИС, могут подключаться базы данных недвижимости, земельных участков организаций, денежной оценки земель, инженерных сооружений, памятников градостроения и архитектуры, сведений по геологии, истории развития и т.д. В базе данных также можно организовать хранение как графической, так и всей технической, справочной и иной документации.  
В современных ГИС появилась возможность трехмерного представления территории. Трехмерные модели объектов, внедряемые в 3-мерный ландшафт, спроектированный на основе цифровых картографических данных и материалов дистанционного зондирования, позволяют повысить качество визуального анализа территории и обеспечивают принятие взвешенных решений с большей эффективностью.

Применение в геологии

Типы пространственных задач, которые решаются в геологии с применением геоинформационных систем, можно с достаточной степенью условности разделить на пять групп:

– создание всех видов собственно геологических и тематических карт.

– решение задач геологического прогнозирования.

– создание карт распределения геологической продукции и информации: а) по административным районам; б) по геологическим структурам.

– создание двумерных и трехмерных моделей подсчета запасов полезных ископаемых и карт в изолиниях.

– мониторинг различных аспектов геологической среды.

Все эти виды задач различаются по целям, содержательному наполнению и используемому программному обеспечению.

Еще совсем недавно процедура обработки на ЭВМ геологической информации проводилась с помощью, как минимум, четырех специалистов: геолога, геолога-математика, специалиста по системному анализу, программиста.

Ситуация в корне изменилась с появлением и развитием персональных компьютеров. Персональные компьютеры в руках геолога представляют собой надежный инструмент, который дает большие возможности как по созданию геологических отчетов, геологических карт, научных разработок, так и по решению различных модельных задач по теории рудообразования, геотектонике, стратиграфии, металлогении и т.д.

Первые опыты пространственного анализа в геологии (тогда еще в геологии не существовало понятия геоинформационных систем) были проведены в начале 60-х годов XX в. В это время основное внимание исследователей уделялось вопросам разработки отдельных алгоритмов, поискам статистических закономерностей. Пространственный анализ сводился к построению карт изолиний и анализу поверхностей тренда. Это направление интенсивно развивалось в течение многих лет и в настоящее время представляет собой мощный инструмент решения сложных модельных задач, таких, например, как создание трехмерных моделей рудных тел и подсчет запасов полезных ископаемых в недрах.

В 70-80-х годах произошел бурный рост применения геоинформационных технологий для решения задач геологического прогнозирования. Для прогноза и оценки минерально-сырьевых перспектив отдельных территорий и регионов в качестве наиболее важного средства представления данных являлась бумажная геологическая карта. На основе карты создавались эвристические модели, в которых пространство использовалось в виде расстояний от определенных геологических объектов до месторождений полезных ископаемых. Таким образом, создавалось пространство свойств. Далее при анализе использовались различные математические подходы, такие как распознавание образов, классификации и т.д. На основе проведенного анализа создавалась новая карта, на которой показывались прогнозные площади, перспективные для открытия месторождений полезных ископаемых. В настоящее время это направление развивается в рамках использования полномасштабных ГИС.

В конце 80-х — начале 90-х годов появились компьютерные карты распределения различной геологической продукции или информации по определенным регионам. Чаще всего при построении таких карт использовались минераллоресурсные показатели: запасы полезного ископаемого, добыча и др. Также в эти годы геоинформационные технологии стали использоваться для создания собственно геологических карт и основанных на них различных производных тематических карт. Это направление интенсивно разбивается как в плане создания цифровых моделей карт, так и их подготовки для тиражирования.

Применение в туризме

На рубеже 70 – 80-х гг. XX в. мировое сообщество вступило в новую эпоху своего развития - информационную, которая характеризуется преобладающей, а порой и определяющей ролью информации в жизни общества. Не обойден этим процессом и туризм. Сегодня деятельность по формированию, продвижению и реализации туристского продукта невозможна без соответствующего информационного обеспечения. Органы управления туризмом и туристские фирмы в своей работе постоянно сталкиваются с проблемами освоения информационных технологий, которые являются необходимым условием международной интеграции туристского бизнеса как информационно-насыщенной сферы.

При исследовании туристского потенциала территорий и разработки программ их освоении, чем в настоящее время занимаются во всех субъектах Российской Федерации, специалистам приходится сталкиваться с большим количеством информации, характеризующей различные стороны пространства. Незаменимым средством обработки такого рода информации являются географические информационные системы (ГИС).

«Географические информационные системы – это программно-аппаратный комплекс, способный вводить, хранить, обновлять, манипулировать, анализировать и выводить все виды географически привязанной информации» (Основы геоинформатики, 2004). ГИС обладают такими свойствами, как пространственность; структуированность данных; проблемно-практическая ориентированность; обеспечение комплексного и системного подхода к исследованию и отображению геосистем; адаптивность и многовариантность решения задач с возможностью совместного анализа значительного числа параметров, характеризующих геосистемы и т.д.

ГИС дают возможность оперативного реагирования на любую возникающую ситуацию по какой-либо территории, с получением по ней всей необходимой картографической и тематической информации. Они представляет собой картометрическое исследование с одновременным построением любых карт, планов и схем. На основе ГИС можно моделировать различные процессы, явления и изучать изменение их состояния во времени.