Решение транспортной задачи в ГИС.
ГИС (геоинформационная система) – это специализированная система управления базами данных электронных карт “Панорама”, которая позволяет создавать на основе практически любых исходных материалов векторные электронные карты.
Визуализация содержимого базы данных электронных карт производится в условных знаках, принятых для топографических, обзорно-географических, кадастровых и других видов карт. Широкие полномочия предоставляются для создания (добавления) пользовательских условных знаков с учетом специфики владельца информации или факторов внешнего воздействия. Кроме того, ГИС дает наглядное представление о взаиморасположении объектов, что позволяет даже визуально выбрать неплохой вариант решения поставленной (транспортной) задачи.
Строительство и ремонт
Процессы строительства и ремонта подразделяются на две достаточно независимые стадии – проектирование и реализацию. Орган управления дорожным хозяйством (ОУДХ) на обеих стадиях выполняет процессы планирования работ, заключения контрактов с исполнителями и контроля выполнения. Большинство исходных, рабочих и результирующих документов связано с геометрией дорожных объектов, их формой, площадью, объемом и окружением. Долгосрочный и среднесрочный планы работ представлены в виде перечня объектов и очередей их реализации. Обязательным является представление этих объектов на карте, так как при формировании детальных планов работ важным фактором является их территориальное расположение и роль в транспортной сети.
Техническое задание на проектирование объекта строительства, реконструкции и капитального ремонта также должно включать приблизительное расположение объекта на местности. Кроме того, включение в ТЗ на проектирование в качестве исходных данных пространственной моде- ли существующей инфраструктуры может снизить стоимость изыскательских работ и повысить качество проектного решения в части связи нового проектируемого объекта с имеющейся сетью дорог. В результате проектных работ получается проектная документация. На текущий момент она представляется в бумажном виде (ряд «плоских» чертежей и смет). Представление запроектированного объекта в виде САПР-модели, которую можно внедрить в геоинформационное представление сети автомобильных дорог, существенно повысит полезность проекта. Это связано с тем, что на этапе реализации автоматизируется анализ объемов выполненных работ и контроль соответствия геометрии нового объекта предложенному проектному решению. Также совмещение САПР-моделей не- скольких смежных проектов в геоинформационной системе с существующей обстановкой позволит на качественно новом уровне проанализировать проектную деятельность. По результатам строительства выполняется исполнительная документация. Именно в этот момент должна появляться точная геопространственная модель дороги, дополняющая модель существующей дорожной сети. Если в рамках исполнительной документации будет появляться эта модель, полностью отпадет необходимость в последующих работах по паспортизации. Введение подобной практики получения ГИС-модели автомобильных дорог, во-первых, существенно уточнит знания ОУДХ об объекте управления, а во-вторых, исключит работы по получению низкокачественных паспортов и ведомостей, создаваемых по устаревшим нормативам. На основании единой геоинформационной модели, в которую интегрируются как проектные материалы, так и исполнительные данные, легко автоматически получать сводные карты выполненных работ, фактически отражающие то, что и как сделано.
Содержание дорог
Содержание автомобильных дорог – непрерывный процесс обслуживания дорог для поддержания их транспортно-эксплуатационных характеристик и безопасности дорожного движения. Состав работ по содержанию является сезонным (например, уборка снега, восстановление дорожной разметки). Дорогам (или их отдельным участкам, а также искусственным сооружениям) назначается категория (уровень) содержания, исходя из их значимости, транспортной работы и климатических особенностей. Таким образом, для адекватного планирования и исполнения содержания необходима информация о действительном расположении дорог и объектов, их точной геометрии и связи с окружающей обстановкой. Планирование работ по содержанию существенным образом опирается на актуальные транспортно-эксплуатационные показатели (данные диагностики), точно привязанные к расположению на местности. При планировании также важными являются данные о транспортной работе участков дорожной сети. Все эти данные естественным образом вписываются в геоинформационную модель дороги; более того, без геоинформационной модели невозможно адекватно рассчитать транспортную работу и стратегическую важность участков дорог, обеспечивающих транспортную доступность населения, промышленности и военных объектов. Технические задания на содержание дорожной сети также полезно формировать на основе точной геометрии автомобильных дорог. Это позволит очень точно (в пределах 1%) учесть площадные показатели и протяженность. Кроме того, для ряда работ (например, для ямочного ремонта, нанесения разметки) наличие точной геометрической привязки выполняемых работ существенно повысит их качество и эффективность расходования средств. Что касается организации дорожного движения, применение ГИС эффективно в следующем случае. Актуальная геоинформационная модель сети автомобильных дорог становится исходным базисом для выполнения проектов организации дорожного движения, исключая повторение работ по съемке обстановки. Кроме того, единая метрика, заложенная в модели, обеспечит предельную точность позиционирования средств организации движения, как на этапе их проектирования, так и на этапе реализации. Все это повышает безопасность движения, исключая абсурдные ситуации, когда горизонтальная разметка не соответствует дорожным знакам.
Понятия модели данных. Структуры моделей данных.
Для представления пространственных данных в ГИС применяют векторные и растровые структуры данных.
Векторная структура – это представление пространственных объектов в виде набора координатных пар (векторов), описывающих геометрию объектов.
Растровая структура данных предполагает представления данных в виде двухмерной сетки, каждая ячейка которой содержит только одно значение, характеризующее объект, соответствующий ячейке растра на местности или на изображении. В качестве такой характеристики может быть код объекта (лес, луг и т.д.) высота или оптическая плотность. Точность растровых данных ограничивается размером ячейки. Такие структуры являются удобным средством анализа и визуализации разного рода информации. Для реализации растровых и векторных структур разработаны различные модели данных.
Модели пространственных данных – логические правила для формализованного цифрового описания пространственных объектов.
Векторные модели данных. Существует несколько способов объединения векторных структур данных в векторную модель данных, позволяющую исследовать взаимосвязи между объектами одного слоя или между объектами разных слоев. Простейшей векторной моделью данных является «спагетти»- модель. В этом случае переводится «один в один» графическое изображение карты.
В этой модели не содержится описания отношений между объектами, каждый геометрический объект хранится отдельно и не связан с другими. Все отношения между объектами должны вычисляться независимо, что затрудняет анализ данных и увеличивает объем хранимой информации.
Векторные топологические модели содержат сведения о соседстве, близости объектов и другие, характеристики взаимного расположения векторных объектов.
Топологическая информация описывается набором узлов и дуг. Узел - это пересечение двух или более дуг, и его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит. Каждая дуга начинается и заканчивается либо в точке пересечения с другой дугой, либо в узле, не принадлежащем другим дугам. Дуги образуются последовательностью отрезков, соединѐнных промежуточными точками. В этом случае каждая линия имеет два набора чисел: пары координат промежуточных точек и номера узлов. Кроме того, каждая дуга имеет свой идентификационный номер, который используется для указания того, какие узлы представляют её начало и конец.
Разработаны и другие модификации векторных моделей, в частности, существуют специальные векторные модели для представления моделей поверхностей, которые будут рассмотрены далее.
Растровые модели используются в двух случаях. В первом случае – для хранения исходных изображений местности. Во втором случае, для хранения тематических слоев, когда пользователей интересуют не отдельные пространственные объекты, а набор точек пространства, имеющих различные характеристики (высотные отметки или глубины, влажность почв и т.д.), для оперативного анализа или визуализации. Существует несколько способов хранения и адресации значений отдельных ячеек растра, и их атрибутов, названий слоев и легенд. При использовании растровых моделей актуальным является вопрос сжатия растровых данных, для которого разработаны методы группового кодирования, блочного кодирования, цепочного кодирования и представления в виде квадродерева.
