На сайте Geoточка.ру размещена статья "Опыт применения открытых ГИС в экологическом проектировании". Ознакомиться с текстом публикации полностью можно по ссылке

В 2008 году постановлением Правительства РФ «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» от 16 февраля 2008 г. N 87 была определена необходимость представлять в составе проектной документации не только текстовую, но и графические части.

В составе графической части для разных разделов проектной документации необходимо разрабатывать чертежи, схемы и другие документы. В графической части раздела проектной документации, содержащего перечень мероприятий по охране окружающей среды (далее – раздел ПМООС), должны быть представлены карты-схемы размещения объекта строительства, границы зон с особыми условиями использования территории, места обитаний животных и растений, занесенных в Красные книги РФ и субъектов РФ, контрольные пункты, посты, скважины, источники выбросов и сбросов, результаты расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Наличие в составе проектной документации графической части предопределяет необходимость использования соответствующих программных средств для их создания. При разработке графической части раздела ПМООС работа в основном ведется с пространственно-координированными данными и для их достоверного представления, как правило, используют ГИС.

Несмотря на отличия между существующими ГИС-пакетами, оформление графической части раздела ПМООС представляет к ним ряд общих требований, необходимых для создания полноценного проекта:

— Возможность географической привязки картографических материалов: топографических карт (в т.ч. с нанесенными экспертами контурами).
— Нанесение контуров различных производственных объектов, представленных в виде текстовых таблиц с координатами точек перегибов (линии трасс, границы строительных сооружений, положение отдельных скважин и пр.)
— Возможность векторизации точечных, линейных и/или полигональных объектов, представляющих, как правило, некоторые экспертные данные (например, выделы растительности для карты-схемы местообитаний растений, занесенных в Красные книги).
— Редактирование атрибутивных таблиц с возможностью построения различных запросов по ним.
— Создание буферных зон (как правило, для отображения границ зон с особыми условиями использования, например – водоохранных зон, зон охраны источников питьевого водоснабжения).
— Задачи перепроецирования, а также экспорта/импорта для данных различных форматов (например, отображение контуров различных производственных объектов, полей рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, находящихся в сторонних форматах).
— Возможности графического оформления (хотя это уже не чисто геоинформационная, а, скорее, картографическая задача).

Преимущества топологических ГИС (GRASS GIS). Интеграция GRASS GIS и Quantum GIS

Исходя из нашего опыта, многие из перечисленных задач довольно легко решаются средствами традиционных ГИС (напр., ArcGIS, MapInfo и др.). Однако большинству специалистов/пользователей ГИС знакомы проблемы при работе с площадными объектами: топологические конфликты (наложение/разделение) между границами смежных полигонов, возникающие на этапе редактирования (оцифровки), сложности при генерализации (упрощению/сглаживанию) границ смежных площадных объектов. Подобные ограничения, на наш взгляд, могут привести к недостаткам при создании проектной документации. Помимо возможных визуальных ошибок на картографических материалах, это может привести к ошибкам/неточностям при подсчете площадей выделов, учитываемых при разработке проекта. Например, определение площадей местообитаний при расчете ущерба объектам животного мира. Как показывает практика, величина этих ошибок невелика, но при несоблюдении аккуратности может быть вполне ощутима.

Эти проблемы решены в топологических ГИС. Яркий пример подобных ГИС — свободная кросс-платформенная GRASS GIS, обладающая, помимо этого, широкими возможностями полнофункциональных ГИС.Топологическая модель структуры векторных данных, используемая в GRASS GIS принципиально отличается от более привычной модели нетопологических shp-файлов: площадные объекты в GRASS GIS представлены не в виде замкнутых полигонов, а при помощи одной или более границ. При редактировании граница между двумя смежными полигонами оцифровывается только один раз, но принадлежит обоим полигонам. Идентификация площади осуществляется при помощи центроидов (точечный объект, помещаемый в центр области). На рисунке 1 (а, б) представлены различия двух моделей данных.

Рис.1 Различия топологической (GRASS Vector) и нетопологической (Polygon shapefile) модели векторных данных (источник: http://grass.osgeo.org/wiki/Digitizing_Area_Features)

Преимущества топологической модели данных перед нетопологической при создании нового векторного слоя довольно очевидны, так как они позволяют проводить корректную оцифровку смежных полигонов (с сохранением топологических связей) без дополнительного редактирования, а также проводить дальнейший анализ, требующий соблюдения топологии. Однако для полноценного использования какого-либо ГИС-пакета для геоинформационного и картографического обеспечения разработки раздела ПМООС, ГИС-пакет должен отвечать минимальным требованиям, перечисленных выше.

Несмотря на то, что GRASS GIS является полнофункциональной настольной ГИС с графическим пользовательским интерфейсом, прямое использование этой ГИС для решения перечисленных задач кажется нам не совсем удобным. При этом интеграция GRASS GIS в качестве инструмента с другой известной свободной кросс-платформенной ГИС – Quantum GIS (или QGIS) представляет вполне приемлемые решения для всех основных геоинформационных задач экологического проектирования.

Опыт применения свободных и открытых ГИС в процессе разработки раздела ПМООС

Использование свободных и открытых ГИС, особенно для обеспечения относительно небольших проектов, представляется нам довольно перспективным, хотя и не лишенным своих недостатков. Общее сравнение функциональности открытых и коммерческих ГИС проводится постоянно. В настоящем обзоре представлена оценка использования QGIS с интегрированным модулем GRASS GIS на примере одного из наших проектов по разработке раздела ПМООС в составе проектной документации на строительство железнодорожного пути (табл.1).

QGIS - свободная ГИС с открытым кодом. Как любое открытое ПО, QGIS (вместе с подробной инструкцией по использованию) можно свободно скачать через Интернет, установить на любое число компьютеров и использовать как для коммерческих, так и некоммерческих целей (исключая возможность продажи кода (или его части) самой программы). Интерфейс программы довольно дружелюбный, интуитивно понятный и для дополнительного удобства переведенный на русский язык. Язык определяется автоматически при скачивании программы, хотя можно скачать и англоязычную версию (перевод руководства последней версии - 1.5.0 QGIS на русский язык должен появиться в ближайшее время).

Функциональные возможности QGIS значительно расширены за счет большого количества модулей, одним из которых является GRASS GIS с сохранением большинства своих возможностей (от создания и редактирования слоев данных до их комплексного анализа).

Таблица 1. Этапы геоинформационного обеспечения в процессе разработки раздела ПМООС в составе проектной документации на строительство железнодорожного пути (на примере создания карты-схемы растительности, с указанием местообитаний видов растений, занесенных в Красные книги)

Набор инструментов в целом приемлемый, но значительно беднее ArcMap. Однако можно сохранять в формате .svg для дальнейшего редактирования графики

Большинство модулей интегрировано в общую систему меню (GRASS и некоторые другие модули обособлены от прочих), поэтому не составляет затруднений найти необходимую функцию. В завершении настоящего обзора мы представляем небольшой фрагмент карты-схемы (рис.2), выполненной и оформленной в QGIS по одному из наших проектов (цвета и некоторые значки изменены).

Рис.2 Фрагмет карты-схемы растительности с указанием местообитаний видов растений, занесенных в Красные Книги, в составе раздела ПМООС

Выводы:

1. При разработке раздела ПМООС проектной документации можно использовать открытые ГИС-пакеты, которые позволяют на выходе получить графические материалы необходимого качества.

2. Многие функциональные возможности открытых ГИС схожи с коммерческими аналогами. При этом наряду с отдельными недостатками, существуют и преимущества. Например, учет топологических отношений в модели векторных данных GRASS, что позволяет избежать ошибок при определении площадей зон с особыми условиями использования территории.

3. Существующие недостатки по своей сути не глобальны (особенно при составлении относительно небольших проектов) и при небольшом опыте использования могут быть довольно легко преодолены.

4. Открытая лицензия на ПО предоставляет право свободного (бесплатного) доступа для всех потребителей, что позволяет избежать необходимости использования пиратских копий коммерческих ГИС.