Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ и содержание системы мониторинга земель 12
1.1. Анализ международных систем мониторинга земель
1.2. Система мониторинга земель в российской федерации
1.3. Система показателей мониторинга земель 25
2. Теоретические и методические аспекты анализа и прогноза использования и состояния земель
2.1. Постановка и описание задачи анализа и прогноза использования и состояния земель
2.2. Классификация прогнозов, разрабатываемых для целей мониторинга земель
2.3. Методы анализа и прогноза изменений в состоянии и использовании земель
2.4. Математическое моделирование 49
2.4.1. Картографическое моделирование 52
2.4.2. Математико-картографическое моделирование 5 5
2.4.3. Экономико-математическое моделирование 55
2.4.3.1. Принципы и методы построения задач линейного программирования
2.4.3.2. Детерминистическое моделирование 70
2.4.3.3.Стохастическое моделирование 73
2.4.3.4. Компьютерное моделирование 77
2.5. Комплексный анализ территории для прогноза её развития с учетом текущего состояния и использования земель
2.6. Оценка точности и надежности прогнозов, разрабатываемых для целей мониторинга земель
3 . Методические основы автоматизированной системы анализа и прогноза использования и состояния земель
3.1. Анализ систем и средств автоматизации применительно к задачам анализа и прогноза использования и состояния земель.
3.2. Общие принципы построения автоматизированной системы состояния и использования земель
3.3. Организация информационного взаимодействия на основе web-технологий
3.4. Структура ас сиз
3.5. Картографическое обеспечение ас сиз { 5q
3.6. Методические аспекты применения web-серверной технологии в ac сиз
3.7. Специальные вопросы математического обеспечения ас сиз \ 55
Заключение 184
Список использованной литературы
- Система мониторинга земель в российской федерации
- Классификация прогнозов, разрабатываемых для целей мониторинга земель
- Экономико-математическое моделирование
- Общие принципы построения автоматизированной системы состояния и использования земель
Введение к работе
Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды [1-6]. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов [11-15]. Сохранение и восстановление природных систем является одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
Россия играет ключевую роль в поддержании глобальных функций биосферы, так как на ее обширных территориях, занятых различными природными экосистемами, представлена значительная часть биоразнообразия Земли. Масштабы природно-ресурсного, интеллектуального и экономического потенциала Российской Федерации обусловливают важную роль России в решении глобальных и региональных экологических проблем.
Согласно данным Национального (государственного) доклада о состоя-, нии и использовании земель [9], состояние качества земель фактически во всех субъектах Российской Федерации интенсивно ухудшается и в большинстве из них почвенный покров, особенно сельскохозяйственных угодий, подвержен деградации и загрязнению, катастрофически теряет устойчивость к разрушению, способность к восстановлению свойств, воспроизводству плодородия вследствие истощительного, потребительского использования земель, недооценки органами власти необходимости изучения состояния земель, разработки научно обоснованных комплексных мер по их рациональному использованию, воспроизводству плодородия почв, предупреждению и устранению негативных процессов на землях.
Межведомственной комиссией по экологической безопасности Совета Безопасности Российской Федерации 14 декабря 1993 года был рассмотрен
вопрос «О мерах по предотвращению деградации почв России с целью снижения угрозы национальной безопасности» и признано ею, что почвы России находятся в критическом состоянии.
При рассмотрении Комиссией 17 ноября 1994 года вопроса «Об экологических проблемах, связанных с подтоплением территорий» было установлено, что в России подтапливается около 9 млн. гектаров земель различного хозяйственного назначения, происходит деградация почв, затопление и разрушение строений, активизация оползней, карста и т. п. Этот негативный процесс наиболее широко распространен на территории городов и в районах развитого земледелия.
В ходе рассмотрения Комиссией 23 мая 1995 года вопроса «О влиянии техногенных провинций, образованных горно-металлургическими и химическими производствами, на экологическую безопасность» Российской Академией Наук было обращено внимание на то обстоятельство, что на территории России образовались трудно устранимые техногенные почвенно-геохимические провинции, представляющие собой большую опасность для окружающей среды, но их картографирование в необходимых масштабах не проводится, а почвы этих провинций уже не обладают способностью рассеивать поступившие токсические вещества, их аккумулируют и являются центральным звеном геохимических процессов, происходящих на поверхности земли, что представляет угрозу национальной безопасности.
Было также обращено внимание на имеющее место загрязнение почв и вод нефтепродуктами, которое приобрело глобальный характер [10].
Комиссией также рассмотрен 21 июня 1995 года вопрос «Проблемы загрязнения Арктики». Этот огромный регион России, являющийся легкоранимым, чувствительным ко всем формам антропогенного воздействия, подвержен различным видам загрязнения, в том числе критические уровни загрязнения занимают не менее 15% территории Российской Арктики. Одновременно с этим, следует иметь в виду, что в данном регионе почвы имеют низкий потенциал очищения, самовосстановление нарушенных почв занимает 4 -5 ты-
сяч лет, а растительных сообществ - до нескольких столетий.
Возрастание негативных техногенных воздействий на этот регион вызывает угрозу разрушения экологического равновесия, как на территории России, так и в целом на планете Земля, поскольку Арктика является регионом формирования глобальных атмосферных процессов и своеобразным фильтром загрязненных потоков воздуха.
Масштабы и интенсивность ухудшения общей экологической обстановки и в частности деградации почв создают опасную экологическую и социально-экономическую ситуацию.
Негативные процессы разрушают земли и приводят к резкому ухудшению состояния и использования земель, безвозвратной потере площадей вследствие техногенного нарушения, происходящих оползневых, селевых, эрозионных, абразионных, термокарстовых и других процессов [120].
Одной из самых острых проблем земледелия в Российской Федерации в настоящее время является прогрессирующая деградация почвенного покрова [9]. В результате эрозии почв сельскохозяйственные земли деградированы и практически утратили плодородие на площади около 38 млн. гектаров. На Северном Кавказе практически все сельскохозяйственные угодья являются эродированными и эрозионно-опасными. В Поволжье, на Южном Урале и в Западной Сибири не менее 25% пашни подвержено эрозии. Эрозионные процессы в последние годы усилились в ряде регионов страны.
В наибольшей степени деградационные процессы проявляются в республиках Калмыкия, Дагестан, Ставропольском крае и Астраханской области на территории, объединенной географическим названием Черные земли и Кизлярские пастбища и занимающей площадь 5,5 млн. гектаров.
Резкое ухудшение качества земель происходит из-за затопления и подтопления больших площадей, что приводит к переувлажнению и заболачиванию земель, ухудшению водно-воздушного режима почв, непригодности к рациональному хозяйственному использованию [97].
Так, например, интенсивно проявляющиеся процессы подтопления зе-
мель на Юге России, в Поволжье, на Дальнем Востоке и на других территориях, процессы опустынивания, охватившие земли 35 субъектов Российской Федерации, деградации оленьих пастбищ Севера, зарастания сельскохозяйственных угодий кустарником и мелколесьем привели к резкому снижению качества земель и их продуктивности.
Одновременно с этим, особо опасным является загрязнение земель и захламление их отходами производства и потребления, что характерно для земель, находящихся вокруг крупных городов и агломераций, а загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами отмечается на территориях Республики Коми, Ямало-Ненецкого автономного округа и восточнее - до Камчатки, а также по трассам нефтепроводов.
Анализ состояния земельных ресурсов показывает, что уровень экологически допустимого воздействия на землю в ряде регионов страны превышен, существует реальная угроза полного истощения и загрязнения земель [120-123].
Россия располагает огромными земельными ресурсами, однако десятки миллионов гектаров земли выведены из активного хозяйственного использования или используются не по целевому назначению, что ведёт к деградации и снижению плодородия почв, значительному снижению получаемой государством прибыли [8].
Важнейшая особенность земли, определяющая её роль и выполняемые функции, заключается в том, что земля является не только важнейшим природным ресурсом, но и объектом недвижимости [13]. Возможности целевого и рационального использования земли, как природного ресурса, учитывающие природные свойства земли и изменения в её состоянии, определяются состоянием земель и наличием информации об этом состоянии [15].
Информация о состоянии земель играет важнейшую роль при определении налогооблагаемой базы и кадастровой стоимости земельных участков, является одним из важнейших объективных факторов вовлечения земель на рынок [7].
При этом большая часть данных о состоянии земель была получена в период 1975-1985 гг., и с тех пор состояние подавляющей части земель в экономически развитых регионах кардинально изменилось [207]. Отсутствие актуальных данных о состоянии земель уже привело к полному информационному вакууму у участников земельного рынка в части сведений о свойствах земли, как приобретаемого товара. По существующим экспертным оценкам активизация рынка земли во многом зависит от степени информированности потенциальных землевладельцев о возможностях и ограничениях при использовании земель и может возрастать до 60% при наличии данной информации на этапе выбора земельных участков.
Исходя из социально - экономической политики страны для преодоления критического положения необходимо проведение упреждающих мероприятий, создание основы для сохранения природных свойств и качества земли в процессе её использования, формирование базы экономически обоснованного налогообложения в части недвижимого имущества, а также совершенствование системы управления земельными ресурсами и недвижимостью, находящейся в государственной собственности [115].
Для этого необходимо внедрение передовых технологий, системного подхода, увязки имеющихся ресурсов с организацией исполнения и осуществления регулярных наблюдений за использованием и состоянием земель с целью своевременного выявления и прогноза развития негативных процессов для разработки и реализации комплексных мероприятий по охране земель и их рациональному использованию.
Однако достижению указанной цели мешает ряд нерешенных проблем, в частности, отсутствие современных автоматизированных систем и информационных технологий, необходимых для эффективного управления земельными ресурсами государства и развития земельного рынка, обеспечивающих потребителей систематизированными и достоверными сведениями о состоянии и использовании земель, и создающих важнейшие условия устойчивого экономического развития государства.
Наличие автоматизированной системы (АС СИЗ) [20], содержащей сведения о состоянии и использовании земель Российской Федерации, создаст условия для обеспечения экономической безопасности и благополучия государства, основанной на управлении и рациональном использовании земельных ресурсов, и даст значительный долгосрочный экономический, экологический и социальный эффект от своевременного выявления изменений в развитии негативных процессов и принятия решений по их предотвращению и гарантирующих неистощительное использование земельно-ресурсного потенциала России [74].
Разработка полномасштабной АС СИЗ требует решения следующих научных и практических вопросов:
анализ существующих систем мониторинга состояния и использования земель;
совершенствование теории и практики осуществления государственного мониторинга земель;
решение проблемных задач, связанных со сбором и обработкой данных, в том числе получаемых средствами дистанционного зондирования Земли;
разработка методов анализа происходящих изменений в состоянии земель;
разработка методов получения прогнозов дальнейшего развития негативных процессов и их влияния на социально-экономическую обстановку в стране, выработку рекомендаций по предотвращению развития негативных процессов и повышения качества земель и эффективности их использования;
проектирование и создание АС СИЗ в соответствии с действующими документами по техническому регулированию.
Учитывая, что решение всех указанных проблем не представляется возможным в рамках одной работы, то в данной диссертации исследованы и рассмотрены только некоторые из них, а именно, относящиеся к одной из важнейших проблем осуществления государственного мониторинга земель: ана-
лизу и прогнозу происходящих изменений в состоянии и использовании земель в результате различных типов их использования, а также воздействия природных факторов.
Разработка и становление методов прогнозирования применительно к задачам мониторинга окружающей среды происходила как в мире, так и в России постепенно и параллельно со становлением работ по разработке принципов и методов мониторинга различных компонентов окружающей среды.
В этой связи в главе 1 данной работы проанализирован международный и отечественный опыт осуществления мониторинга земель, и выявлен ряд проблем, решение которых должно способствовать созданию эффективной системы государственного мониторинга земель в Российской Федерации.
Система мониторинга земель в российской федерации
В целях организации в разных регионах мира комплексных многолетних наблюдений за последствиями воздействий человека на естественные процессы в биосфере и изучение обратного влияния этих процессов на самого человека в 1970 году ЮНЕСКО была принята Международная научно-исследовательская программа «Человек и биосфера» - МАБ (Man and Biosphere) [1]. В 1972 году на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде были разработаны основные подходы по реализации данной программы, в т.ч. была создана Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП -United Nations Environment Programmed) [10]. Там же впервые было предложено использовать термин «мониторинг» применительно к решению экологических проблем, а также создать Глобальную систему мониторинга окружающей среды (ГСМОС), которая должна разрабатываться по линии ЮНЕП. Основные положения этой системы были сформулированы в 1975 году и сводятся к обеспечению раннего предупреждения наступающих естественных или антропогенных изменений состояния окружающей природной среды, которые могут причинить вред человеку.
Основными информационными компонентами ЮНЕП являются: - глобальная система мониторинга окружающей среды/ГСМОС (Global Environmental Monitoring System/GEMS); - информационная база данных о глобальных ресурсах (Global Resource Information Database/GRID); - международная справочная система источников информации по окружающей среде ИНФОТЕРРА.
В настоящее время мировым сообществом разрабатывается комплексная стратегия глобальных наблюдений (the Integrated Global Observing Strat-egy/IGOS) при поддержке космических агентств разных стран, организаций, финансирующих разработку систем наблюдений Земли (the Global Observing Systems). Составными частями этих программ являются три глобальные системы наблюдения: - глобальная система наблюдения климата - Global Climate Observing Sysem/GCOS; - глобальная система наблюдения океана - Global Ocean Observing System/GOOS; - глобальная система наблюдения суши - Global Terrestrial Observing Sysem/GTOS.
В различных государствах, особенно занимающих лидирующие позиции в решении задач наблюдения и изучения природных ресурсов, создаются и осуществляются национальные программы, как в рамках основных международных программ, так и направленные на решение более локальных национальных проблем [74]. Содержание этих программ, их программно-техническая реализация и т.д. в значительной степени различаются друг от друга и зависят от природно-климатических условий, специфических для той или иной страны, уровня развития промышленности и сельского хозяйства, общего состояния окружающей среды в регионе, а также методов, которые предполагается использовать для определения изменений в состоянии и использовании земель и т.д.
Так, например, основу системы мониторинга земель в Канаде составляет инвентаризация земель, в ходе которой осуществляется полное обследование производительной способности земель с оценкой их возможностей для различных видов хозяйственного использования.
Данные инвентаризации являются основой для планирования использования земельных ресурсов страны в сельском и лесном хозяйстве, для целей отдыха населения, для воспроизводства диких животных и птиц.
Наряду с инвентаризацией земель применяются специальные обследования, в частности, направленные на изучение изменений почв в лесных экосистемах Канады и последствий радиологического, биологического и хими 14 ческого загрязнения земель Канадской Арктики. В ходе проведения последних было установлено, что радиоактивное загрязнение земель является следствием выпадения атмосферных осадков и разработки местных урановых месторождений.
К основным видам анализа, осуществляемым в Канаде относятся: - анализ материалов инвентаризации земель, направленный на выявление ареалов земель, пригодных для определенного вида землепользования; - сравнительный анализ изменения состояния земель на территориях, подверженных антропогенному воздействию, с базовыми участками.
Решение указанных задач в Канаде осуществляется на базе геоинформационной системы (ГИС), предназначенной для чтения, хранения, анализа и сравнения самых различных материалов и данных, включающих социально-экономическую информацию, географические и тематические карты состояния и использования земель. Большая работа в данном направлении выполняется Канадским центром дистанционного зондирования (Canada Centre for Remote Sensing/CCRS), которым разработана информационная система о глобальных изменениях окружающей среды.
Основу мониторинга земель в США составляют наблюдения за состоянием и анализ изменений почв наиболее пригодных для производства сельскохозяйственной продукции.
В указанных целях Национальная Почвенная служба США осуществляет сбор наземных данных и формирует базы данных почвенной съемки, в которые поступают результаты лабораторных анализов, полевых исследований и измерений, которые проводятся на выбранных участках, занятых сельскохозяйственными культурами, лесами и пастбищами.
Классификация прогнозов, разрабатываемых для целей мониторинга земель
Основой работ по организации и проведению обследований и наблюдений за состоянием и использованием земель ГМЗ является единая система показателей (ЕСП) ГМЗ, которая определяет состав данных, характеризующих использование и состояние земель, которые должны собираться в ходе осуществления ГМЗ, и на анализе которых должны строиться прогнозы и вырабатываться рекомендации по предупреждению и устранению последствий негативных процессов.
Анализируя современное состояние данного вопроса, можно отметить следующее. В 2003 - 2006 годах Роснедвижимостью был разработан вариант ЕСП ГМЗ [19], в котором все показатели подразделяются на две большие группы: показатели использования и показатели состояния земель.
Показатели использования земель предназначены для сбора информации о фактическом использовании земель, выявления наличия площадей резервов земель, потенциально пригодных для хозяйственного использования, в т.ч. для сельскохозяйственного производства, а также установления фактов наличия нарушения земельного законодательства.
Показатели состояния земель предназначены для сбора и анализа информации о состоянии земель, влияющем на возможность хозяйственного или иного (рекреационного и пр.) использования территории, обоснованности исчисления налогов, а также для целей возмещения ущерба, нанесённого в результате хозяйственной деятельности юридических лиц и граждан. Показатели состояния земель подразделяются на общие (для земель всех категорий) и специальные (для земель сельскохозяйственного назначения).
Учитывая, что на полигонах ГМЗ производится изучение особенностей протекания негативных процессов на землях различных категорий в разных природно-климатических условиях с детальностью, необходимой для разработки рекомендаций по снижению интенсивности данных процессов, мето дам рекультивации, прогнозированию их протекания и возможных последствий для последующей экстраполяции полученных сведений на другую, менее детально обследуемую территорию, в ЕСП ГМЗ выделены негативные процессы и свойства земель, подлежащие наблюдению и изучению на полигонах ГМЗ.
В ЕСП ГМЗ, разработанной Роснедвижимостью, показатели являются едиными для всех его уровней: федерального (ФМЗ), регионального (РМЗ) и локального (ЛМЗ).
К показателям ФМЗ относятся показатели РМЗ, генерализированные для территории Российской Федерации в разрезе субъектов Российской Федерации. К показателям ФМЗ относятся также показатели, в соответствии с которыми осуществляется сбор данных на полигонах мониторинга земель.
К показателям РМЗ относятся показатели ЛМЗ, генерализированные для территории субъекта Российской Федерации в разрезе административных (муниципальных) районов Российской Федерации.
К показателям ЛМЗ относятся показатели ЕСП ГМЗ, в соответствии с которыми осуществляется сбор базовой информации о состоянии и использовании земель в муниципальных образованиях.
Таким образом, системообразующими показателями в ЕСП ГМЗ являются показатели локального уровня.
Однако, ЕСП ГМЗ, разработанная Роснедвижимостью, не охватывает всех показателей, которые характеризуют использование и, главным образом, состояние земель. В первую очередь это касается показателей плодородия земель сельскохозяйственного назначения.
Анализ показывает, что при решении задачи установления системы показателей, которые необходимо использовать при осуществлении мониторинга земель, возможно использование двух походов.
Первый подход основывается на использовании качественных и количественных показателей, характеризующих различные компоненты окружающей среды, в том числе их экономические характеристики, и создание на их основе ряда комплексных показателей, позволяющих оценивать земли, как совокупность природно-экологического и экономического блока - основы жизни и устойчивого развития человечества. Этот подход, очевидно, чрезвычайно сложен, но при его реализации результат может быть наилучший. Отметим лишь, что пока нет однозначного заключения специалистов о принципиальной возможности создания таких комплексных показателей.
Второй подход заключается в том, что для каждой компоненты окружающей среды устанавливается своя система показателей для мониторинга их состояния. Тогда задача заключается в том, чтобы отдельные системы показателей не дублировали, а дополняли друг друга, а также позволяли на их основе осуществлять совместный анализ данных, полученных в разных системах наблюдений с присущими им наборами показателей, что особенно важно при рассматривании проблемы мониторинга земель через призму необходимости проведения анализа и прогноза. Это тем более важно потому, что любые прогнозные работы не могут претендовать на сколько бы то ни было удовлетворительную точность, если они основаны на использовании какого-либо одного компонента и не рассматривают влияние остальных, также могущих играть важную, а подчас и ключевую роль в возникновении, развитии и последствиях различных процессов на землях.
Второй подход представляется наиболее рациональным. Работы, проводимые при осуществлении мониторинга земель, не объединяют, не поглощают и не заменяют работ, проводимых в рамках наблюдений за состоянием окружающей среды, в том числе, в составе мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения, мониторинга мелиорированных земель, являющихся составной частью государственного мониторинга земель, а также государственного мониторинга окружающей среды (экологического мониторинга).
Экономико-математическое моделирование
К настоящему времени достаточно полно разработана теория и методы проведения анализа и построения прогнозов в различных областях деятельности человека, в том числе в сфере природопользования. Накоплен обширный материал по различным приёмам анализа и прогнозирования природных, антропогенных, природно-антропогенных процессов и т.д. В этом направле 48 ний работали такие ученые как Бугаевский Л.М., Волков С.Н., Дегтярев И.В., Ланге О., Ларченко Е.Г., Майоров А.А., Пастернак П.П., Савиных В.П., Син-деев В.А., Цветков В.Я., [35], [40], [191], [72], [114], [53], [105], [106], [142], [155], [169] и др.
Применение математических методов и моделирования для решения прикладных задач естествознания связано с именами Браславца М.Е., Винера Н., Гатаулина A.M., Гуревича Т.Ф., Канторовича Л.В., Кравченко Р.Г., Крылатых Э.Н., Курносова А.П., Ланге О., Милосердова В.В., Минца Б., Можина В.П., Немчинова B.C., Новожилова В.В., Пастернака П.П., Попова И.Г., Ту-неева М.М., Федоренко Н.П., Хеди Э., Эшби У. [84], [187], [46], [207], [20-22], [128], [135-137], [124-126], [93-95], [31-32], [147-149], [63-67], [184], [142], [104], [129], [69], [98] и др.
Для целей выявления изменений в состоянии земель, оценки и анализа этих изменений, формирования различных прогнозов такими учеными как Безгинов А.Н. , Бугаевский Л.М., Васмут А.С., Винер Н., Волков С.Н., Гав-рилов Г.В., Гатаулин A.M., Гейл Д., Дегтярев И.В., Кирюхин В.Д., Конокотин Н.Г., Копенкин Ю.И., Красницкий B.C., Майорова А.А., Максудова Л.Г., Ми-зюрин В.К., Портнов A.M., Сербенюк С.Н., Твердовская Л.С., Эшби У., [35], [41], [46], [52], [56], [60], [66-67], [86], [93], [114], [117], [167], [173], [206] и др. разрабатывались методы, основанные на моделировании протекания природных и антропогенных процессов.
Как показывают результаты указанных выше исследований для целей проведения анализа, построения прогноза и выработки соответствующих рекомендаций по предотвращению развития негативных процессов к числу основных относятся следующие методы: - геометрического моделирования; - физического моделирования; - математического моделирования; - картографического моделирования; - математико-картографического моделирования; - экономико-математического моделирования; - компьютерного моделирования.
При этом геометрические модели представляют заданный объект как геометрически подобный оригиналу, но без отражения процессов жизнедеятельности, функционирования и т.д., связанных с моделируемым объектом. Наиболее характерными примерами геометрических моделей, применяемых в рассматриваемых целях, являются рельефный макет местности и макет почвенного разреза. Основное назначение данного типа моделей - демонстрационное. Как правило, они используются для формирования наглядного представления о пространственном распространении изучаемого явления. Например, исследуя вопросы затопления на макете местности наглядно видны территории, и все что на них находится, которые будут покрыты водой в зависимости от уровня подъема воды. В настоящее время геометрические модели практически полностью заменены компьютерными моделями.
Особенностью физических моделей является то, что они отражают подобие между оригиналом и моделью не только с точки зрения их формы и геометрических пропорций, но и с точки зрения происходящих в них основных физических процессов. При физическом моделировании модель и ее прототип (аналог) всегда являются объектами, имеющими одинаковую физическую природу. Физическое моделирование в процессах анализа и прогноза использования и состояния земель в большой степени связано с техническими средствами сбора и обработки исходных данных.
Математическое моделирование В отличие от геометрических и физических моделей, являющихся материальными, математические модели являются абстрактными (знаковыми), поскольку представляют собой описания объектов, явлений или процессов с помощью некоторой совокупности математических уравнений или неравенств, таблиц, матриц, формул и т.п.
Сегодня можно говорить о наличии большого многообразия математи 50 ческих моделей, среди которых отметим следующие.
Прежде всего, это широкий класс детерминистских моделей, основанных на идеологии законов сохранения. Формулировка таких законов требует наличия большой исходной (априорной) информации, которой при постановке реальных проблем часто оказывается недостаточно. Формулированием и решением этих задач занимались такие ученые как Волков С.Н., Замков О.О., Купчиненко А.В., Подтележников В.П. [48], [78], [101-102] и др.
В связи с этим в настоящее время интенсивно развиваются методы построения адаптивных и самообучающихся моделей, которые ориентированы на широкое применение ЭВМ. Эти методы, как правило, опираются на использование идей и приемов статистики и существенно различаются по объему необходимой априорной информации. Данное направление получило развитие в работах Волкова С.Н., Вольфа В.Г., Гейла Д., Езекиела М, Савиных В.П, ЦветковаВ.Я. [49], [61], [67], [72], [120], [157-162] и др.
Общие принципы построения автоматизированной системы состояния и использования земель
Указанная схема была реализована автором в виде методики и соответствующего программного обеспечения в целях организации информационного взаимодействия удаленных пользователей при создании тематических карт качества земель.
В настоящее время на мировом рынке существует множество компаний, производящих геоинформационные системы разного уровня. Обычно такие сервера поддерживают форматы других ГИС. К производителям, которые пользуются наибольшей популярностью в России и предоставляют дополнительные программные средства для публикации данных ГИС в WWW можно отнести следующие компании: ESRI, Intergraph, Bentley, AutoDesc, Maplnfo. К этому списку можно добавить и ряд российских фирм-разработчиков: ОКБ Панорама, ИПУ РАН, ЦГИ ИГ РАН.
ГИС-сервер очень важен для централизованного крупномасштабного внедрения пространственной информации. Он предоставляет новый подход к разработке и управлению ГИС предприятия и наилучшим образом реализует задачу создания системы централизованного управления данными ГИС, их анализа и картографирования через набор Web-сервисов. Его функциональность может быть расширена поддержкой сервисов обработки пространственных данных, представленных в том числе и в виде ЗЭ-моделей. Он может быть реализован как семейство готовых к работе ГИС-приложений или как составная часть вычислительной
128 среды для поддержки совместно используемых приложений. При установлении соединения ГИС-сервера с клиентскими приложениями они используют делегирование сложных задач серверам. То есть, когда пользователи делают запрос к клиентскому приложению, этот запрос обрабатывается сервером ГИС, а полученные результаты возвращаются клиенту для хранения и отображения.
Анализируя возможности применения существующих программных продуктов для реализации рассматриваемых задач с применением Интернет технологий отметим следующее.
Maplnfo была первой в мире компанией, предложившей рынку инструмент для создания картографических Интернет - приложений. В настоящее время для создания ГИС в Интернете используется продукт MapXtreme Java Edition. MapXtreme Java Edition обладает полным набором функций ГИС Maplnfo Professional и предназначен для создания приложений для Web-серверов под управлением Windows, UNIX ориентированных операционных систем (ОС) (Solaris, HP-UX), а также поддерживающих технологию Java Virtual Machine, кроме того, он поддерживает работу на многопроцессорных системах. Клиент может получать результаты в виде растров в форматах GIF или JPEG, а также карты в векторном формате.
MapGuide компании Autodesk - продукт, созданный для векторного Интернет - картографирования. Для его использования он требует установки продукта MapGuide Viewer и благодаря этому предоставляет пользователям средства просмотра, запросов и аналитические функции для работы с разнообразными браузерами на разных платформах. Autodesk MapGuide, обеспечивающий прямой доступ к файлам различных форматов систем автоматизированного проектирования и разработки геоинформационных систем, включая форматы DWG, шейп-файлы, ECW, MrSID, GeoTIFF и Oracle 10g, состоит из трех независимых компонентов: MapGuide Server, который устанавливается на сервере Microsoft IIS, клиентской части MapGuide Author, предназначенной для загрузки ГИС-данных на сервер, и бесплатного клиента для просмотра ГИС MapGuide Viewer. MapGuide базируется на специфическом формате данных, который используется для передачи векторных данных в сжатом виде. Доступ к пространственным БД осуществляется с использованием драйверов ODBC.
GeoMedia WebMap компания Intergraph - продукт для Web-картографирования. Данные в браузер клиента доставляются в сжатом векторном формате, в котором можно хранить не только геометрию пространственных объектов, но и гиперссылки на атрибутивные данные. Концепция "файлов определения карты" (map definitions files, MDF) позволяет использовать карту как базис для комбинирования данных из различных источников (за счет этого пользователю становятся доступными данные, хранящиеся в различных БД в разных форматах) и отображать их совместно в виде одной карты в браузере.
GeoMedia WebMap переводит данные в формат ActiveCGM из многих источников прямо перед отправкой. Возможность WebMap работать с большим числом форматов данных делает его чрезвычайно удобным приложением для организаций, имеющих дело с несколькими ГИС и САПР, данные из которых используются одновременно.
ArcIMS компании ESRI позволяет создавать Web-приложения, работающие как с растровыми, так и векторными изображениями. В качестве клиентских приложений ArcIMS могут выступать самые простые, обрабатываемые стандартным браузером динамические HTML-страницы, Java-аплеты, Java-приложения (например, ArcExplorer, требующий предварительной инсталляции на компьютере пользователя), а также вся линейка настольных продуктов ArcGIS (ArcView, ArcEditor или Arclnfo), для которых ArcIMS выступает как поставщик данных через Интернет. Клиенты ArcIMS помимо растровой информации могут получать с сервера потоки векторных данных и формировать карту непосредственно на ПК пользователя. Это позволяет создавать карту на основе данных, полученных из различных источников, в том числе и расположенных на локальных компьютерах.
