Глава 2: Развитие геопространственных данных: формирование

Глава 2
Развитие геопространственных данных: формирование ресурсов для многократного использования
Автор: Хироши Мураками (GSI Япония, FGDC США)
Редактор: Клод Люзе (MEGRIN, Франция?)
Общие сведения
Во эпоху «традиционного» картографирования сбор и распространение географической информации проводились чрезвычайно централизованно, как правило, под контролем мощных государственных
монополий. Так было с самого начала этой эпохи, в течение многих столетий и до сравнительно недавнего времени. Так было необходимо ввиду больших затрат на создание карт и доступных в то время
технологий их составления и обновления. Серьезные картографические проекты часто требовали нескольких десятков лет на их реализацию. Кроме того, карты считались не столько продуктом широкого
потребления, сколько рассматривались как национальная собственность, то есть их данные использовались, в основном, правительственными организациями для оборонных целей, планирования экономического и социального развития, а также для целей налогового контроля.
Именно по этой причине назначение и масштабный ряд карт определялись соответствующими
государственными организациями и агентствами. В очень многих странах принята следующая иерархическая структура:
 Кадастровые планы (1:100 до 1:5 000)
 Крупномасштабные карты и планы для градостроительного планирования и развития (1:500 1:10 000)
 Национальные топографические карты (1:20 000 - 1:100 000)
 Карты мелких масштабов (1:100 000 и мельче).
Большинство, если вообще не все другие картографические проекты при этом были должны исходить из этой базовой структуры для создания тематических и специальных карт. Таким образом надежно
обеспечивалась полная взаимосовместимость национальных картографических продуктов.
Более того, при этом достаточно хорошо совместимы были и картографические данные разных
стран. Даже при геометрическом несовпадении их вдоль государственных границ, было вполне возможно использовать национальными картографическими данными, созданными в одной стране, и в других
странах, то есть, при доступности таких данных их совместимость была более-менее обеспечена.
ГИС-технологии существенно изменили эту ситуацию, особенно с появлением настольных ГИС.
Использование ГИС-данных и спектр их возможных приложений стали очень разнообразными. Геоинформация сама по себе стала продуктом массового рынка, а также составной частью целого ряда инструментальных и программных решений. С этого времени практически каждый получил практически
каждый получил возможность создавать свои собственные карты, благодаря доступу к ГИС-данным, материалам, собранным с помощью GPS, аэрокосмическим снимкам, а также к широкому спектру программам интерпретации и обработки изображений. В результате, прежняя монополия очень серьезно пошатнулась…
ГИС-технологии уже активно используются в самых различных областях и круг их применения постоянно расширяется по мере появления новых компьютерных аппаратных средства и прикладного программного обеспечения ГИС с новыми функциональными возможностями на общем фоне снижения их
стоимости. Тем не менее, расходы на создание наборов геопространственных данных, необходимых для
эффективного внедрения ГИС-приложений, остаются достаточно высокими по сравнению со стоимостью
аппаратными средств и соответствующего программного обеспечения.
Кроме того, пользователи ГИС обычно стремятся к созданию своих собственных наборов данных,
даже в тех случаях, когда нужные им сведения уже имеются и доступны. Это объясняется следующими
причинами:
 Пользователь просто не знает об наличии нужных ему данных или не имеет свободного доступа к
ним
 Пользователь ранее не работал в условиях совместного доступа к данным межотраслевых или корпоративных БД
 Необходимые наборы геопространственных данных имеют формат, который не позволяет экспортироваться их в другие системы.
Эти проблемы во многом связаны с тем, что существующие наборы геопространственных данных
бывают плохо документированы и созданы без применения каких-либо общепринятых стандартов. Такие
проблемы очень часто приводят к тому, что процессы создания геопространственных данных происходят с излишними расходами и дублированием действий. Это иногда препятствует успешному внедрению
ГИС-приложений на локальном, национальном, региональном и глобальном уровне.
Таким образом, современный этап развития ГИС все еще характеризуется следующим:
 большое количество участников, занимающихся сбором данных и их распространением;
 постоянное расширение круга геоинформационных приложений, типов ГИС-продуктов и форматов;
 дублирование усилий из-за трудностей доступа к существующим данным, разнородное и качество
данных, собранных в разных проектах;
 рост проблем при обмене и использовании данных, созданных различными организациями.
Термины «Ядро», «Опора», «Базовые данные» и ряд других подобных понятий используются
весьма часто, и в целом смысл их ясен …. но только до тех пор, пока не потребуется четко объяснить,
какой концепции они соответствуют, либо дать четкие технические характеристики данных.
Большинство приложений ГИС использует вполне определенный набор общих с другими приложениями элементов геопространственных данных. Обычно – это геодезические опорные точки, транспортные и гидрографические сети, горизонтали рельефа и т.п. Эти элементы присущи многим ГИСприложениям и дают возможность для интегрирования другой специальной, тематической, информации.
Они обязательно входят в большинство традиционных топографических карт, или, говоря языком современной информационных технологий, в большинство баз геопространственных данных и ГИСпродуктов. Означает ли это, что такие элементы являются «ядром»? А как быть с почтовыми адресами
или кадастровыми участками?
Концепции «основных данных» и «опорных данных» относятся к двум весьма разным сферам. Но,
к счастью, их применение способно приводить к определению очень сходных технических требований.
Начнем с термина опорные данные. Опорными данными для картографов являются геодезические плановые и нивелирные сети, которые позволяют установить связи с системами координат. Конечно, в последние годы в этой сфере произошли серьезные изменения благодаря появлению GPS-технологий, но
принцип остается прежним: опорные данные – это то, что дает доступ к использованию геодезических
координат. Для нас в контексте данной книги это не представляет большого интереса, поскольку такие
данные, в общем случае не являются частью географической информации, используемой в ГИСприложениях, а скорее служат необходимой «подложкой» для них, которая чаще всего обычному пользователю просто не видна.
Если геодезические данные для картографа и топографа являются «основой», то для пользователя геоинформационных систем это понятие скорее означает возможность установления связи своих
данных с объектами реального мира. Прежде всего, это касается конкретных объектов, типа автомобильных и железных дорог, линий связи и электропередач, населенных пунктов и т.п., а также объектов
местности – рельефа, гидрографии и т.д. Сюда же относятся также и не столь материальные, но очень
важные для людей объекты и сведения: административные границы, кадастровые участки, адресные и
другие справочные данные. Все они являются средством для установления связи между такой информацией и объектами местности с помощью ГИС. По этой причине они могут рассматриваться как «опорные данные» для пользователей геоинформационных систем.
Различные аспекты влияют на концептуальные подходы к понятию «основные данные». Основой,
в принципе, является центральная, фундаментальная часть данных, служащая базой для всех наборов
геоинформационных данных и являющейся таковой, поскольку используется в большинстве ГИСприложений. В этом смысле можно считать, что понятия опорные и основные данные очень близки. По
этой причине, давайте не будем дальше углубляться в академические дебаты, а опираться в дальнейшем на прагматичный подход к использованию терминов.
Под «основными данными» будем далее понимать «набор географических сведений, необходимый для оптимального их использования в большинстве ГИС-приложений, то есть обеспечивающий геокоординирование данных. Конечно, подобный подход не свободен от недостатков, и может в будущем
уточняться. Тем не менее, давайте согласимся с его использованием для лучшего понимания содержания последующих глав. Единственное, чем необходимо дополнить предложенную трактовку, - это зависимость детальности данных от масштаба. В этом контексте понятие «основные данные» означает минимальное количество объектов и их характеристик, необходимых для представления конкретной тематической информации.
Как уже отмечалось, бурное развитие ГИС привело к гораздо более широкому доступу к геоинформации и ее использованию. При этом, однако, возникла и такая серьезная проблема как отсутствие
взаимосовместимости геоинформационных продуктов, созданных с применением разных технологий.
Мы считаем, что использование концепции «основных данных» может способствовать улучшению взаимодействия различных систем и, за счет исключения ненужного дублирования работ, снизить расходы
на создание наборов геопространственных данных.
Проблемы взаимосовместимости чаще всего наблюдаются в следующих случаях:
 при сшивке по границам данных из разных источников;
 при слиянии наборов данных, созданных для разных тематических приложений;
 при совместном использовании растровой и векторной информации;
 при накладке слоев, созданных на базе различных источников и/или с помощью разных методов.
Для решения этих проблем необходимо сочетание трех основных компонент - технологии, принятие концепции «основных данных» и, конечно, политическая поддержка, которая призвана помочь в проведении всех необходимых действий. Концепция «основных данных» нацелена на обеспечение совместного использования наборов таких данных разными пользователями, что должно облегчить разработку ГИС-проектов. Каждый из элементов данных может поступать от различных поставщиков географической информации. Поставщики в ходе своего обычного бизнеса данных распространяют их для дорожных и коммунальных служб, городского планирования и строительства, управления землепользованием и т.п. Хотя таких поставщиков может быть много, предоставляемые ими данные должны быть интегрированы так, чтобы создать наборы основных данных. Как только эти наборы будут распределены
между пользователями, каждый из них может уже не беспокоиться о разработке основных данных, что
позволяет избежать дублирования операций. Следовательно, разделяя между собой расходы на создание наборов основных данных, пользователи могут добиться значительного снижения стоимости разработки наборов этих данных и совместно использовать их.
Еще большие выгоды могут быть получены от применения концепции «основных данных» при выполнении процессов обновления. Поскольку эти наборы этих данных созданы теми, для кого их сбор является основным видом бизнеса, то обновление происходит гораздо чаще. По этой причине пользователи могут быть уверены в том, что применяемые ими наборы основных данных в должной мере актуализированы. Кроме того, поставщики постоянно повышают качество и детальность своих геопространственных данных. Еще одна выгода использования концепции наборов основных данных состоит в том,
что обычно пользователи могут обмениваться обычно применяемыми наборами друг с другом и совместно использовать их.
Преимущества концептуального подхода
Для достижения преимуществ, описанных в предыдущем разделе, те поставщики данных, которые
профессионально занимаются сбором и обновлением геопространственных данных, естественно, занимаются и их распространением. После того, как данные получены, пользователи могут интегрировать их
в свои ГИС-приложения. Такие наборы данных должны в принципе обеспечить им наиболее актуализированную, высококачественную и открыто доступную информацию. Из этого следует, что пользователи
могут вкладывать гораздо меньшие средства в приобретение «основных» данных для своих ГИСприложений.
Проект Global Map (Географический институт Японии, 1992 год) является одним из примеров создания наборов «основных» данных, для всемирного или, по меньшей мере, межгосударственного уровня, с ориентацией на решение проблем охраны окружающей среды. Цель проекта состояла в том, чтобы
привлечь национальные картографические службы к совместной разработке наборов геопространственных данных глобального покрытия на базе не имеющей секретности и наиболее свежей информации.
Данный проект может рассматриваться как одна из первых попыток внедрения концепции «основных»
данных для глобальных инфраструктур пространственных данных (GSDI) в сочетании с наборами регионального и национального уровня.
Важно отметить, что понятие «основные» данные в контексте проекта Global Map и ряда других
национальных инициатив, охватывает не только ту информацию, которая доступна в рамках национальной или глобальной SDI, поскольку возможности SDI позволяют документировать и поддерживать все
типы геопространственных данных, собранных, например, для локальных научно-технических проектов,
или средствами дистанционного зондирования для регионального или глобального мониторинга состояния окружающей среды. Хотя SDI, как инфраструктура, способна поддерживать доступ ко всем этим видам информации, в этой главе особое внимание уделяется обсуждению вопросов, связанных с созданием наборов данных, которые обладают высоким потенциалом для многоцелевого их использования при
помощи SDI локального, национального или глобального уровня в качестве традиционной картографической основы.
Организационные аспекты
На национальном уровне общие геопространственные данные часто определяются семейством
пользователей и/или национальными инструкциями по содержанию карт, и в разных национальных SDI
именуются «структурой» или «фундаментальными» данными.
В инфраструктуре пространственных данных Австралийской (ASDI), например, под «фундаментальными данными» понимается такой набор данных, которые необходимы правительственным
агентствам, региональным социальным или индустриальным группам требуют для выполнения своих
задач и достижения своих целей. Другими словами, «фундаментальные данные» -это подмножество
структурированных данных. Подобные концепции с использованием сходных терминов существуют и в
других странах. Такие концепции, как правило, определяют объектовый состав наборов данных, представляющих интерес, как "базовая» информация для ее использования в качестве основы для отображения информации тематической. Организации и компании, заинтересованные в работе с геопространственными данными, которые будут совместимы с локальными, региональными, национальными, и глобальными наборами данных, должны определить и в дальнейшем корректно применять структурные
концепции в рамках географической области своей деятельности.
Продуманные структуры данных – это результат совместных усилий, направленных на создание
общего источника основных географических данных. Они должны обеспечить поддержку наиболее общих классов географических данных, а также предоставить удобную среду для развития и использования этих данных. Ключевые аспекты подобных структур таковы:
 Четко определенные слои цифровых географических данных с требованиями к их содержанию
 Процедуры, технология и инструкции, призванные обеспечивать интегрирование этих данных и совместный доступ к ним
 Общепризнанные взаимоотношения и правила ведения бизнеса, направленные на стимулирование
ведения и использования баз данных.
Структура, таким образом, представляет собой основу, на базе которой организации могут формировать собственные наборы данных, пополнять и обновлять их. Содержание данных в базе может расширяться, корректироваться и даже упрощаться с тем, чтобы соответствовать требованиям национальных или глобальных структур. Все это очень важно с точки зрения обмена данными.
Структуры как средство разработки геопространственных данных
Тысячи организаций по всему миру тратят ежегодно миллиарды долларов для создания и использования географических данных. Тем не менее, очень часто выясняется, что они так и не обладают информацией, необходимой им для решения критически важных задач. Эта ситуация имеет несколько аспектов:
 Многие организации нуждаются в большем количестве данных, чем они могут себе позволить. Значительные суммы затрачиваются на «основные» географические данные, не оставляя таким организациям достаточных средств для прикладных задач и развития собственных БД.
 Некоторые организации вообще не могут позволить себе собирать «основные» данные. Кроме того,
им часто требуются данные на территории, выходящие за пределы их юрисдикции или районов их
деятельности. При этом такие организации не занимаются сами сбором этим данных непосредственно, - это делают другие предприятия.
 Данные, собранные различными организациями, часто просто несовместимы. Они могут покрывать ту
же самую географическую область, но созданы с использованием разных геодезических основ и
стандартов. Информация, которая нужна для решения подобных проблем, очень часто отсутствует
или недоступна.
 Многие организации, занимающиеся сбором данных для ГИС, вынуждены дублировать работы, проводимые другими подобными предприятиями. Данные той же самой географической тематики для
одной и той же области собираются снова и снова, на что уходят значительные средства. Большинство организаций не может позволять себе продолжать работать таким образом.
Структурированный подход способен существенно улучшить эту ситуацию, поддерживая усилия
конкретных предприятий путем создания условий для обмена данными с государственными и коммерческими поставщиками по разумным расценкам. Это одновременно стимулирует к созданию наборов основных географических данных в единой кодировке, а также делает эти данные доступными через систему каталогов (глава 4). Использование веб-картографии и современных ГИС-технологий с многопользовательским доступом даст возможность пользователям просматривать, анализировать и использовать
данные, независимо от вопросов, связанных с юрисдикцией, и от того, кем эти данные созданы. Это позволит организациям направлять больше своих ресурсов на разработку приложений, а не на дублирование уже выполненных другими работ.
Можно отметить, что имеется достаточно много ситуаций, в которых структуры данных могут быть
очень полезны для пользователей. Например, при проектировании региональной транспортной сети
станет возможным использовать основные данные, могут получаться от фирм и организаций, работающих в районах проектируемой сети; государственные службы смогут быстрее реагировать на стихийные
бедствия, объединяя для планирования операций все имеющиеся данные; административные органы
получат доступ к информации о водосборе за пределами своей юрисдикции, что позволит им лучше
управлять своими водными ресурсами. Контрольные органы смогут также лучше следить за использованием общественных земель с помощью кадастровых данных.
Пользователи географических данных, работающие в различных отраслях, испытывают постоянную потребность в многократном использовании нескольких конкретных слоев основных данных. Хотя
эти слои могут быть разными в зависимости от региона, некоторые общие разделы имеются практически
всегда: геодезические сети, ортофотоснимки и мозаики, рельеф, транспортные сети, географические
названия, гидрография, административные единицы и границы и кадастровая информация. Многие организации создают и используют такие данные в ходе своей повседневной деятельности. Структуры
обеспечивают базовое содержание таких типов данных и общие средства обмена информацией.
Связывая свою географическую информацию, которая может охватывать самые разные объекты и
тематику, с общими данными в структуре, пользователи получают возможность создавать собственные
приложения более легко и с гораздо меньшими расходами. Общие темы данных содержат основную информацию, которую можно использовать в приложениях. Иными словами, это то ядро, к которому пользователи могут добавлять новые объекты и атрибуты, задавать сведения для географической привязки
и создавать на его основе собственные наборы данных. На базе этого ядра выполняются также операции визуализации и анализа данных из других источников.
Национальные и глобальные структуры данных находятся в процессе постоянного развития и совершенствования, в котором участвуют многие поставщики информации. На практике, модели содержания многих слоев структуры могут быть достаточно простыми с тем, чтобы в качестве «основных» данных не иметь слишком высокую стоимость. Поставщики такого типа данных уже имеются в Соединенных
Штатах, они получают открытую географическую информацию от государственных агентств и дополняют
ее своими данными, например, маркетинговыми или демографическими. В принципе, сами «основные»
данные могут предоставляться бесплатно, но дополнительная, географически привязанная, информация может иметь исходно высокую цену, которая с течением времени будет снижаться, а по истечении
определенного срока и вовсе становиться общедоступной. Таким образом, коммерческие поставщики
данных получают преимущества от доступа к общей структурированной системе и перекрестным ссылкам на атрибуты, определенные другими компаниями; а потребители на более выгодных условиях приобретают необходимые сведения о геометрии данных, описании объектов и о базовых атрибутах, которые в принципе являются побочным продуктом более развитых наборов данных.
Участники развития структур данных
В развитии структурированных данных принимают участие следующие группы:
 Поставщики и пользователи крупномасштабных данных, необходимых, например, для коммунальных
служб;
 Пользователи картографических данных более мелкого масштаба на конкретные регионы, например,
планы городов, избирательные округа и административные единицы;
 Поставщики данных, занимающиеся созданием баз детальных данных для продажи или предоставления своих услуг;
 Поставщики данных, специализирующиеся на данных невысокого разрешения мелких масштабов и
ограниченного круга тематической информации на крупные регионы;
 Поставщики оборудования и программных продуктов и связанных с ними систем;
 Провайдеры услуг, связанных с настройкой систем, пользовательских баз данных, с техническим сопровождением и консалтингом.
Некоммерческие и образовательные учреждения также занимаются созданием и использованием
наборов географических данных и предлагают свои ГИС- услуги, которые охватывают достаточно широкий полный круг проблем, связанных с картографическим содержанием данных, их точностью и детальностью, и с покрытием крупных географических регионов. В зависимости от рода деятельности конкретных организаций, тип используемых ими данных может варьироваться от информации высокого разрешения на небольшие области (например, для нужд управления) - до данных более низкого разрешения для региональных или национальных проектов исследования окружающей среды.
Многие организации объединяют усилия для формирования национальных и региональных структур данных, координируя свои действия в области сбора данных и их дальнейшего развития, базируясь
на общих интересах ГИС-сообщества. Представляется, однако, что рамки этого сообщества, учитывая
разнообразие состава его участников, должны быть более открытыми для наиболее полной реализации
творческого сотрудничества, обмена опытом и информацией и т.п. Структурный подход должен непрерывно совершенствоваться усилиями всего ГИС-сообщества и с участием возможно более широкого
круга организаций, работающих в самых различных отраслях. Для некоторых членов данного сообщества это может обеспечить получение нужных данных, необходимых для создания новых ГИСприложений, а для других - новые возможности продаж своих данных и услуг.
Некоторые организации смогут играть сразу несколько ролей в развитии структур данных и их использовании.
Процесс создания подобных структур может потребовать нескольких лет, но их компоненты совершенствуются непрерывно.
Аспекты реализации
Деятельность рабочей группы ISO TC 211 по геоматике занимается двумя связанными между собой областями, которые призваны способствовать разработке единых технических требований для моделей картографического содержания и объектового состава структур «основных» и других данных. Результатом этой работы уже стали стандарты ISO 19109 (принципы создания приложений) и 19110 (методология создания каталогов объектов). Однако, даже при современном уровне развития глобальных информационных сетей доступ к географической информации, созданной другими организациями, фактически невозможен, за исключением тех случаев, когда имеются общепринятые соглашения относительно структур данных, известные также как требования к моделям картографического содержания и объектовому составу. Упомянутые выше стандарты ISO обеспечивают нормативную базу для стандартизации
описания таких пакетов информации, призванную обеспечить доступ к распределенной сети геоинформационных ресурсов. С помощью соответствующих методов кодировки, например, языка GML, соблюдение стандарта ISO 19136 для каталогов (см. четвертую главу), содержащих метаданные (см. третью главу), способно обеспечить получение всех компонент, необходимых для создания развитой и гибкой архитектуры баз данных.
Область применения стандарта ISO 19109 определена в этом документе следующим образом: «…
правила для определения логической структуры приложений, включая принципы классификации географических объектов и их связи с этой структурой». В принципе, используя язык унифицированного моде-
лирования (UML), программные приложения дают доступ к структурированным геопространственным
данным, могут быть приведены в соответствие этому стандарту так, чтобы улучшить совместное использование данных разными приложениями и даже обеспечивать взаимодействие между ними в реальном
времени. Построение логической структуры приложений с применением языка GML позволяет формализовать наборы данных для обмена ими между поставщиками и пользователями пространственных данных.
Для того чтобы дать возможность программному обеспечению надежно работать с картографическими объектами, хранящимися в удаленных ресурсах, необходимо, прежде всего, добиться общего толкования и понимания характера и состава этих объектов. Стандарт ISO 19109 включает в себя руководящие принципы классификации географических объектов. Полезность любой информации существенно уменьшается, если неясен ее смысл или он толкуется по-разному специалистами различных прикладных дисциплин. Если разные классификации определены на основе единых правил, то и возможности для установления связи между ними без потери смыслового содержания будут значительно расширены. Такой процесс также известен как семантическая трансляция представления объекта в одной системе, например, участок дороги или реки, в его представление в другой системе.
Эти правила должны использоваться пользователями ГИС при классификации картографических
объектов в рамках их собственных приложений и при интерпретировании географических данных, полученных из других приложений. Очень желательно также, чтобы этими правилами и принципами руководствовались и разработчики географических информационных систем и программного обеспечения при
проектировании средств создания и поддержки алгоритмов классификации.
Очень близким по своей сути к стандарту ISO 19109 является стандарт ISO 19110, предлагающий
методологию каталогизации объектов. Он определяет подход и рекомендуемые для поставщиков данных структуры, призванные обеспечить сохранение идентичности данных, их смысла и связи с объектами реального мира при использовании в интерактивных системах. Таким образом, каталог объектов
действует как словарь для типов объектов или их классов, которые могут использоваться в программах.
Разработка единого международного и многоязычного каталога способно сыграть огромную роль.
Использование таких каталогов во всех приложениях или только для передачи данных из одного
приложения в другое, способно упростить задачу отображения каталога одного приложения на каталог
другого. Однако выполнимость такой операции далеко не очевидна и в настоящее время анализируется
рабочей группой TC 211. Выполнение этого анализа зависит о результатов внедрения стандарта ISO
19109 и не может закончиться до окончательного утверждения этого стандарта.
Обнародование модели логической структуры приложений с каталогом объектов в наборах данных
обычного применения может создать базу для определения структур данных глобального, регионального, национального и локального уровня. Хорошо разработанные логические структуры и каталоги объектов могут применяться и для уже существующих квази-структурированных наборов данных (с учетом
мнения их создателей и пользователей) и преобразования содержательной компоненты в соответствующие наборы структурированных данных.
В последние годы возникло несколько национальных проектов, нацеленных на формирование
стандартизированного содержания данных и/или кодирования. В одном из них, швейцарском проекте
InterLIS, были успешно применены описанные выше подходы и принципы. Общие описания слоев данных при этом используются как технические требования, применяемые в зависимости от уровня организаций-участников проекта. В результате удалось добиться того, что программы, разработанные на основе этих требований для взаимодействия с моделью InterLIS, работают с наборами данных, полученных
из различных источников и созданных разными организациями. Прикладная структура является масштабируемой, то есть позволяет работать как с малыми наборами данных и ограниченными до минимума
функциональными возможностями, так и с более комплексными наборами данных с применением всех
функциональных возможностей.
Проект Master Map картографо-геодезической службы Великобритании Ordnance Survey и разрабатываемый в США проект стандартов содержания структурированных географических данных (FDCS)
предлагают абстрагированные логические структуры и используют язык GML для обеспечения обмена
данными и разработки приложений, соответствующих этим моделям.
Общие идентификаторы объектов реального мира
Во многих реализациях структур пространственных данных геометрическое представление одного
и того же объекта реального мира может быть различным. В ряде национальных проектов предложено
использовать понятие «общего» или «постоянного» идентификатора картографического объекта, который призван устанавливать его связь с объектом реального мира таким образом, чтобы различные
представления и атрибуты объекта на картах имели перекрестные ссылки. Наличие известных общих
черт объектов, определяемых с помощью системы кодирования и признанных ГИС-сообществом, очень
помогает в присвоении атрибутивной информации объектам реального мира, где такие атрибуты могут и
не находиться постоянно в ГИС или в геопространственной базе данных. Кроме того, различные формы
представления объектов реального мира могут быть связаны с единым кодом, обеспечивая представление объекта, который с течением времени может изменяться, либо иметь разные уровни пространственного разрешения в различных масштабах представления объектов в базе данных. Такой подход служит
логической моделью для организации геопространственной информации.
Определение и использование общих (постоянных) черт объектов должно обсуждаться и приниматься ГИС-сообществом с выработкой рекомендаций относительно того, кому будет поручено заняться
этой работой. В Канаде, например, предпринимаются усилия по созданию специального информационного слоя для типичных объектов, что способно помочь интеграции по вертикали пространственных данных, полученных из различных источников. Для таких объектов будут прописаны идентификаторы, примерная точность их позиционирования и информация об источнике. В Соединенных Штатах Национальная база гидрографических данных (NHD) включает постоянный идентификатор объектов для участков
речных и других гидрографических объектов между точками их слияния. В ряде других национальных,
региональных и глобальных проектов тоже устанавливаются правила назначения и управления идентификаторами объектов, базирующиеся на разумном подходе к вопросу каталогизации объектов, что призвано обеспечить совместимость структур данных, независимо от административных и политических
границ.
Возможные категории в национальных структурах данных
В принципе, количество информационных слоев, которые могут рассматриваться как слои общего
использования, либо имеющими важное значение для национальных или межнациональных проектов
как данные «основной» структуры. Обычно к числу таких слоев в национальных структурах относятся:
 кадастровые данные
 геодезическая основа
 географические названия объектов
 ортофотоснимки и мозаики
 рельеф
 транспортные сети
 гидрографическая сеть поверхностных вод
 административные единицы.
Этот список, вполне возможно, будет расширяться по мере того, как администраторы баз данных
будут выявлять и продвигают их данные по мере необходимости ко все более и более перспективным
применениям и операционным средам.
Возможные категории в глобальных структурах данных
Концепция глобального картографирования (Global Mapping) была сформулирована министерством строительства Японии в контексте решений Конференции ООН по проблемам окружающей среды
и устойчивому развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.). Резолюция-21, принятая на этой конференции, четко
отмечает важность глобальных базовых пространственных данных для взаимодействия социума с окружающей средой.
Такие проекты как Global Map нацелены на создание необходимых геопространственных данных,
используя существующие международные и национальные источники. Это должно привести к разработке общедоступного набора основных данных межнационального и глобального покрытия и будет очень
полезно для процессов принятия решения и для общества в целом.
Достигнут прогресс и в выборе и расширении универсальных слоев пространственных данных, которые первоначально базировались на принципах создания проекта VMAP Level 0 (известный также как
DCW - Цифровая карта мира) для векторных карт, на параметрах глобальной базы данных растительного покрова Земли (Геологическая служба США - USGS) для картографирования ландшафтов, земле-
пользования и растительности, а также на слоях картографической базы GTOPO30 (USGS). Технические
характеристики Версии 1.0 Global Map были одобрены для использования Международным комитетом
по глобальному картографированию (ISCGM) на III Конференции GSDI (Канберра, ноябрь 1998 г.). С
февраля 2000 года 74 страны участвуют в проекте по систематизации, обновлению и сшивке картографических материалов достаточно крупного масштаба.
Рекомендации
Разработка единых технических требований к основным геопространственным данным является
весьма сложной задачей, которая не под силу какой-либо отдельной организации. Для создания GSDI
были выработаны следующие рекомендации:
 Авторы данной книги рекомендуют всем заинтересованным сторонам участвовать или,
по крайней мере, быть в курсе современных инициатив по созданию структур данных на
локальном, национальном и международном уровне.
Данные, пригодные для конкретного типа геопространственного анализа, будут неизбежно требовать
наличия информации различного разрешения и детальности.
 Мы рекомендуем принять технические требования проекта Global Map для межнациональных приложений, требующих наличия таких слоев как ландшафты/землепользование, растительность, транспортные сети, гидрография, административные границы, населенные пункты и рельеф.
Технические требования к содержанию глобальных баз картографических данных определяют достаточно простую модель с небольшим количеством классов объектов и атрибутов, обеспечивающую создание
картографической основы на региональном уровне. Необходимо грамотно оценить уровень детальности
данных, необходимый для конкретной ГИС или конкретного картографического приложения. Это может
потребовать определенного расширения рамок существующих баз данных с тем, чтобы они отвечали
основным требованиям.
 Авторы этой книги рекомендуют, чтобы основные и прочие данные были соответствующим образом смоделированы для использования в проектах национальных SDI с соблюдением стандартов ISO, касающихся правил создания логических структур, каталогов объектов и кодирования данных.
Проекты стандартов ISO 19109 и 19110 и использование GML для стандарта ISO 19136 позволяют формализовать описание и кодирование объектов и их наборов данных для конкретных приложений. Такие
стандарты могут существенно облегчить доступ к геопространственных данным и процессы их преобразования данных в интерактивных системах в практически реальном времени. Все это значительно расширит возможности работы с динамической информацией, имеющейся в различных ресурсах, что более
подробно обсуждается в шестой главе. С применением такого подхода национальные и глобальные базы структурированных, а также и неструктурированных данных могут стать более доступными и семантически корректными.
Библиография и Интернет-ссылки
Harmonised Data Manual - The Harmonised Data Model (Australia):
http://www.icsm.gov.au/icsm/harmonised_data_manual/harmonised_data_model.htm
Framework Home Page, U.S. Federal Geographic Data Committee:
http://www.fgdc.gov/framework/framework.html
Geospatial One-Stop Framework Standards Development (U.S.):
http://www.geo-one-stop.gov/Standards/index.html
Global Map Specifications - Version 1.1: http://www.iscgm.org/html4/index_c5_s1.html#doc13_3741
InterLIS Project Home Page (Switzerland): http://www.interlis.ch/content/index.php