Основой серии публикаций послужили материалы отчета о выполнении НИОКР по заказу Минэкономразвития России в рамках Федеральной целевой программы «Электронная Россия (2002 2010 годы)» «Разработка состава базовых пространственных данных и метаданных, порядка их цифрового описания, регламентов актуализации и использования. Разработка проектов правовых и нормативных документов, необходимых для формирования Российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД)», соисполнителем которого является ГИС-Ассоциация (исполнитель ФГУП «Госземкадастрсъемка» ВИСХАГИ). Автор соответствующего раздела отчета Н.Г. Корнева (ЗАО «РесЭко»). Руководители работ генеральный директор ФГУП «Госземкадастрсъемка» ВИСХАГИ Р.В. Филимошин (научное руководство), президент ГИС-Ассоциации С.А.Миллер (общее руководство).

Разработка общей архитектуры системы
Российская инфраструктура пространственных данных (РИПД) информационно-телекоммуникационная система, обеспечивающая доступ пользователей к распределенным ресурсам пространственных данных, формирующая среду взаимодействия различных субъектов, заинтересованных в распространении и обмене пространственными данными. Реализация процедур взаимодействия может быть обеспечена путем использования сети Интернет или иной общедоступной глобальной сети.

Целью создания РИПД является обеспечение органов государственной власти, местного самоуправления, заинтересованных физических и юридических лиц достоверными пространственными данными для решения разнородных комплексных задач.

Реализация программно-технических комплексов по обеспечению функционирования РИПД на различных уровнях (федеральный, региональный и муниципальный) может быть выполнена на базе различного программного обеспечения при соблюдении единых требований к структурам данных, обменным форматам и процедурам взаимодействия.

Прежде чем приступить к построению системы, целесообразно определить потенциальных пользователей, типы решаемых задач, а также процессы и функции, необходимые для их реализации.

Субъекты РИПД
Субъекты взаимодействия РИПД делятся на группы:
обеспечения функционирования РИПД, в том числе ведения базовых пространственных данных (БПД);
использования сервисов РИПД и информации баз данных (БД) РИПД.

К первой группе следует отнести администраторов системы и операторов, выполняющих ведение БД и обслуживание внешних пользователей.

Ко второй группе относятся субъекты, заинтересованные в получении услуг и информационных ресурсов, предоставляемых в рамках РИПД, с целью решения своих задач. Любой из этих субъектов может являться поставщиком актуализированных базовых пространственных данных органам власти, хозяйствующим субъектам, научно-исследовательским организациям или физическим лицам.

Все потенциальные пользователи сервисами РИПД и БПД выполняют те или иные функции в соответствии с областью своих интересов и сферой деятельности. В общем виде при использовании пространственных данных эти функции могут быть следующими: оценка территории; надзор за развитием; комплексный анализ; планирование развития территории; прогнозные задачи; сопровождение системы; обслуживание запросов; обновление БПД; создание резервных копий.

Задачи, выполнение которых должно осуществляться в среде РИПД с целью обеспечения указанных функций, можно распределить по группам:
получение карты;
решение пространственных задач;
проведение научно-исследовательских работ;
создание карт;
обеспечение доступа к данным;
обеспечение механизма версионности;
обеспечение целостности данных;
обеспечение ведения каталога использования;
корректировка режимов функционирования системы;
предоставление данных;
ведение каталога использования;
редактирование данных.

Для решения перечисленных задач должны быть реализованы процессы:
получение метаинформации;
получение информации;
публикация карт в сети Интернет;
предоставление обновленных данных;
получение характеристик использования;
создание версий (при выдаче данных для обновления);
внесение изменений в БД (запись);
закрытие версий.

Здесь приведен далеко не полный перечень функций, задач и процессов. Более детально эти вопросы должны рассматриваться на этапе разработки технического задания.

Для ведения БД БПД создается сеть уполномоченных организаций на уровне Российской Федерации, субъектов Федерации и местного самоуправления (на правах филиалов организаций субъектов РФ там, где это экономически целесообразно) с функциями:
актуализации БПД;
регистрации работ, связанных с созданием пространственных данных;
ведения базы метаданных пространственной информации;
обеспечения доступа к БПД и базам метаданных граждан, хозяйствующих субъектов и органов власти;
поддержания государственной геодезической сети на закрепленной территории;
ведения реестра географических наименований и адресных реестров и планов.

Варианты доступа
Доступ к РИПД является открытым для всех субъектов. Однако это не исключает защиту информационных ресурсов, которая устанавливается в виде прав доступа для конкретного субъекта (группы субъектов) или в виде ограничения доступа к отдельным данным (наборам данных).

Доступ к пространственным данным может быть организован как через ГИС-оболочку в составе РИПД, так и напрямую к базе данных. Регулирование доступа обеспечивается системным администратором в соответствии с принятыми регламентами.

Рис. 1. Схема РИПД

Разработка общей архитектуры системы
В общем виде РИПД может быть представлена схемой (рис. 1).
Информационные ресурсы РИПД содержат разнородные по структуре наборы данных, которые можно объединить в группы:
метаданные;
базовые пространственные данные;
удостоверяющая информация об объектах;
нормативные правовые документы;
адресный реестр;
национальная БД географических наименований.

Опираясь на информационную схему РИПД, можно говорить о программно-техническом обеспечении, необходимом для функционирования РИПД и реализующем хранение всех типов информационных ресурсов и доступ к ним. Основное место в инфраструктуре занимают пространственные данные, для работы с которыми необходимы специализированные программы, следовательно, ключевым модулем является географическая информационная система (ГИС).

Рис. 2. Обеспечение удаленного доступа к БД РИПД

На современном уровне развития информационных технологий, в том числе сети Интернет, необходимо обеспечить удаленный доступ к БД РИПД, а также публикацию данных для предоставления широкому кругу заинтересованных лиц. Это достигается использованием Web-технологий (рис. 2).

Учитывая трехуровневую схему ведения РИПД, ее структуру можно представить следующим образом (рис. 3).

Для взаимодействия узлов ведения РИПД с пользователями и между собой, а также организации удаленного доступа к ресурсам как РИПД, так и субъектов, работающих с ней, должна быть сформирована среда взаимодействия. В настоящее время в качестве такой среды целесообразно использовать сеть Интернет, но необходимо предусмотреть схемы работы при отсутствии удаленного доступа. Эти схемы имеют право на существование на начальной стадии функционирования РИПД.

Рис .3. Структура РИПД

Функционирование узла РИПД предполагает наличие БД, комплекса сервисных программ, интерфейса доступа к данным, а также администрирование системы.

Организацию узла РИПД можно упрощенно представить в виде блок-схемы (рис. 4). Под средой взаимодействия здесь подразумевается комплекс регламентов и механизмов передачи потоков информации. По мере развития системы на разных этапах ее внедрения среда взаимодействия может претерпевать изменения.

Рис. 4. Организация узла РИПД

Варианты схем взаимодействия
Рассмотрим варианты реализации трехуровневой РИПД с точки зрения взаимодействия между узлами ведения и предоставления услуг пользователям БПД.

Первый вариант предполагает отсутствие возможности использовать сеть Интернет как у пользователей РИПД, так и у организаций, обеспечивающих ведение узлов РИПД. В этом случае базы метаданных всех узлов должны быть идентичны, т. е. являться копиями и содержать полную информацию.

Рит. 5. Реализация трехуровневой РИПД без использования Интернет

Пользователь обращается в ближайшую организацию, ведущую узел РИПД произвольного уровня. Определив местонахождение информации, он готовит запрос на получение необходимых данных и направляет его владельцу информации (рис. 5).

Возможен вариант обращения в произвольную организацию, отвечающую за ведение РИПД, которая обеспечит получение данных и предоставление их по запросу (рис. 6).

Рис. 6. Реализация трехуровневой РИПД с обращением в произвольную организацию

Следующие схемы взаимодействия предполагают использование сети Интернет. Рассмотрим следующие случаи: пользователь имеет удаленный доступ только к метаданным или ко всем информационным ресурсам.
В том и другом случае пользователь самостоятельно осуществляет поиск необходимых пространственных данных в сети, оформляет заявку и направляет ее по электронной почте или в письменном виде в организацию, являющуюся владельцем запрашиваемой информации, или в ближайшую организацию, ведущую узел РИПД произвольного уровня (рис. 7).

Рис. 7. Реализация трехуровневой РИПД при наличии удаленного доступа только к метаданным

При доступе только к метаданным пользователь получает их на твердом носителе, при доступе ко всем информационным ресурсам по электронной почте (рис. 8) или ему может быть предоставлен прямой доступ к БД с определенными правами пользования. В последнем случае обеспечивается работа с БД РИПД в режиме реального времени.

Все рассмотренные варианты имеют право на существование. Выбор зависит от условий, в которых происходит реализация доступа. При этом необходимым требованием является возможность перехода от одной схемы к другой с минимальными затратами.

Рассмотренные варианты могут быть использованы на разных этапах реализации РИПД.

Особое внимание следует уделить требованиям к ГИС, которая призвана обеспечить ведение БД пространственных данных в среде РИПД.

БД должна создаваться в среде промышленной СУБД, способной обеспечить хранение разных типов данных.

Для ведения БД пространственных данных РИПД должна использоваться ГИС, которая имеет функции:
доступа к пространственным данным, хранящимся в СУБД;
проекционного преобразования;
преобразования форматов пространственных данных (Interoperability);
поддержки пространственной топологии;
поддержки версий пространственных данных и обработки истории данных.

Часть этих требований может быть удовлетворена существующими профессиональными ГИС, часть требует дополнительных программных разработок. Выбор конкретных программно-технических решений осуществляется на этапе технического проектирования.

Интернет-порталы должны обеспечивать функционирование РИПД в распределенном режиме, удаленный доступ к информационным ресурсам в среде РИПД, передачу данных в сети.

Требования к программно-аппаратным средствам ведения баз пространственных данных федерального уровня
На федеральном уровне должны решаться следующие вопросы:
создание правовых и технологических основ формирования РИПД (состав БПД, требования к метаданным государственного уровня, регламентация доступа к пространственным данным);
обеспечение единой координатной основы страны;
стандартизация и контроль актуализации БПД, ведения баз метаданных на уровне
Российской Федерации;
создание телекоммуникационной среды получения и обмена БПД и метаданными между федеральным центром и субъектами Российской Федерации.

При этом не следует ориентироваться только на один программный продукт, чтобы не попасть в зависимость от его производителя. Практика 15-летнего развития рынка ГИС в России показывает, что:
ведение информационных ресурсов с помощью нескольких программных средств ГИС позволяет эффективнее решать задачи интеграции данных от разных производителей и оказывать более широкий спектр услуг потребителям с различным уровнем возможностей;
освоение нескольких программных средств ГИС не является сложной задачей, при этом одновременное приобретение и использование нескольких программных средств ГИС обходится не на много дороже одного комплекта и можно рассчитывать на более высокий уровень сервиса в условиях конкуренции производителей.

Администратор РИПД обязан выполнять функции по следующим направлениям.

Администрирование БД БПД, включая:
поддержку структуры данных и метаданных;
поддержку классификаторов;
задание и обеспечение выполнения правил поведения объектов (пространственные отношения и значения атрибутов);
обеспечение создания версий для выполнения работ по актуализации БПД.

Администрирование пользователей, включая:
ведение каталога пользователей по группам;
сопровождение механизма версий;
управление доступом;
установление прав доступа пользователей;
установление правил доступа к данным.

Помимо жесткого администрирования БД и доступа к данным необходим ряд мероприятий по обеспечению сохранности и корректности БД, к которым следует отнести:
создание резервных копий БД;
тестирование БД;
ведение журнала обращений к БД;
регистрацию работ по производству (уточнению) БПД;
работу с версиями, включая создание версий для передачи производителям данных, загрузку и контроль обновленных данных, актуализацию БД (данные и метаданные) с устранением конфликтов между версиями.

Требования к программно-аппаратным средствам ведения баз пространственных данных уровня субъекта Российской Федерации
На уровне субъекта Российской Федерации необходимо:
определить правовые и технологические основы создания и развития региональной инфраструктуры пространственных данных (состав БПД, требования к метаданным уровня субъекта Федерации, добавленным по его решению);
обеспечить единую координатную основу территории субъекта РФ;
провести стандартизацию и контролировать процесс актуализации БПД, ведения баз метаданных уровня субъекта Российской Федерации, добавленных по его решению;
создать телекоммуникационную среду получения и обмена БПД и метаданными между субъектом Российской Федерации и органами местного самоуправления.

Администратор РИПД обязан выполнять функции по следующим направлениям.

Администрирование БД БПД, включая:
поддержку структуры данных и метаданных;
поддержку классификаторов;
задание и обеспечение выполнения правил поведения объектов (пространственные отношения и значения атрибутов);
обеспечение создания версий для выполнения работ по актуализации БПД.

Администрирование пользователей, включая:
ведение каталога пользователей по группам;
сопровождение механизма версий;
управление доступом;
установление прав доступа пользователей;
установление правил доступа к данным.

Помимо жесткого администрирования БД и доступа к данным необходимо выполнение ряда мероприятий по обеспечению сохранности и корректности БД, к которым следует отнести:
создание резервных копий БД;
тестирование БД;
ведение журнала обращений к БД;
регистрацию работ по производству (уточнению) БПД;
работу с версиями, включая создание версий для передачи производителям данных, загрузку и контроль обновленных данных, актуализацию БД (данные и метаданные) с устранением конфликтов между версиями.

Требования к программно-аппаратным средствам ведения баз пространственных данных уровня местного самоуправления
На уровне органов местного самоуправления необходимо:
определить правовые и технологические основы создания и развития локальной инфраструктуры пространственных данных (состав БПД, требования к метаданным уровня местного самоуправления, добавленным по его решению);
обеспечить единую координатную основу территории местного самоуправления;
провести стандартизацию и контролировать процесс актуализации БПД, ведения баз метаданных уровня местного самоуправления, добавленных по его решению;
создать телекоммуникационную среду получения и обмена БПД и метаданными между органами местного самоуправления и гражданами или субъектами хозяйствования.

Оператор обязан выполнять функции администратора по следующим направлениям.

Администрирование БД БПД, включая:
поддержку структуры данных и метаданных;
поддержку классификаторов;
задание и обеспечение выполнения правил поведения объектов (пространственные отношения и значения атрибутов);
обеспечение создания версий для выполнения работ по актуализации БПД.

Администрирование пользователей, включая:
ведение каталога пользователей по группам;
сопровождение механизма версий;
управление доступом;
установление прав доступа пользователей;
установление правил доступа к данным.

При выборе и эксплуатации геоинформационной системы, являющейся основным специализированным компонентом программно-аппаратного комплекса ведения баз пространственных данных, необходимо опираться на следующие положения:
ценовая политика (учет основных составляющих);
адаптированность к состоянию инфраструктуры данных и адекватность решаемым задачам;
реакция на запросы местных пользователей, уровень поддержки;
интегрируемость в информационные системы конкретных организаций;
интерфейсы обмена данными с информационными системами, действующими на той же территории в других организациях;
планы и перспективы развития, устойчивость продукта во времени;
сложность освоения, локализация продуктов (язык);
уровень зависимости от разработчика, сочетание положительных и отрицательных моментов этой зависимости;
выгода и экономичность эксплуатации в течение длительного периода.

При подготовке специалистов к использованию программных средств и технологий ГИС в условиях формирования РИПД следует обратить внимание на:
совместную подготовку и переподготовку специалистов различных служб в области ГИС, формирование и закрепление у них навыков обмена информацией;
использование при обучении и в работе общих элементов геоинформационной инфраструктуры (ГИС геодезической сети, единой цифровой топографической основы, аэрокосмических цифровых материалов, GPS-станций (RTK-RTCM) коллективного пользования), повышение на этой основе заинтересованности в конкретной работе;
оценка эффективности (экономическая, эргономическая и др.) совместного использования геоинформационной инфраструктуры;
повышение адаптивности специалистов в плане использования различных программных средств ГИС, САПР и иных, их способности оценить преимущество и эффективность конкретных программных средств и их сочетаний для решаемых задач.