Закрыть и перейти на сайт ComNews.RU
Новости Редколонка Точка зрения

Сб, 15.12.2018

Полная версия сайта   

 Поиск
USD 66.43 EUR 75.39
15 декабря 2018 года, Сб
Александр Русланов, советник генерального директора ООО "Информтехпром"

Единая электронная картографическая основа: проблемы и перспективы

Александр Русланов,
Алексей Рогачев
23.04.2018
Александр Русланов, советник генерального директора ООО «Информтехпром»
Александр Русланов, советник генерального директора ООО "Информтехпром"

Непосредственным поводом для написания настоящей статьи послужило постановление правительства РФ от 03.11.2016 №1131 "Об утверждении Правил создания и обновления единой электронной картографической основы".

Достижения современной геоинформатики велики и впечатляющи. Цифровые навигационные карты используются не только на воздушном или морском транспорте, но и широким кругом автомобилистов, с помощью подробных цифровых планов работают автоматизированные системы проектирования, на цифровых картах ведется планирование мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Однако, отмечая несомненный прогресс в этой области человеческой деятельности, нельзя забывать и о существующих проблемах, и главной из них в России является разрозненность, распыленность деятельности по сбору и анализу пространственных данных. Практически каждый кто, использует геоинформационные системы для управления объектами инфраструктуры в границах своего удела или улуса либо для навигации транспортных средств, вынужден собирать информацию об интересующей его местности самостоятельно. Так, фирмы-производители навигационных автомобильных карт организуют периодические объезды дорог, выявляя схемы движения, расстановку дорожных знаков, изменения в расположении придорожных объектов. Застройщикам приходится выполнять съемку интересующих их участков. При этом собранная информация используется лишь один раз.

Алексей Рогачев, главный инженер ООО "Информтехпром"

Обширность задач заставляет привлекать к работам множество мелких компаний, каждая из которых работает в собственных стандартах и практически не отвечает за качество съемки. Последствия разрозненной деятельности очевидны - дублирование работ, низкое качество продукции. При этом имеется огромный по объему хранимой информации банк цифровых топографических карт (ЦТК), именуемый федеральным фондом. Однако востребованность содержащейся в нем информации невелика. Причины этого ясны: то, что оцифровано за много лет предприятиями Роскартографии, а потом Росреестра, не отвечает современным требованиям ни по содержанию, ни по точности, ни, особенно, по актуальности. В силу этого немногочисленные потребители этой продукции вынуждены самостоятельно дорабатывать, исправлять, обновлять полученные материалы.

Исправить сложившуюся неблагоприятную ситуацию, казалось бы, должно было возникновение нового информационного ресурса, названного Единой электронной картографической основой (ЕЭКО). Появление ЕЭКО было закреплено указанным выше правительственным постановлением. Цель, которую преследует это постановление, вполне благая - создать общегосударственную базу информации о земной поверхности, которой смогут пользоваться все потребители.

Слово "электронная" позволяет надеяться, что эта самая единая картографическая основа наконец-то позволит использовать все преимущества хранения данных о Земле, которые предоставляет современная вычислительная техника. А возможности в этом направлении она открывает широчайшие - прежде всего в сравнении с традиционной, бумажной картографией. Ибо бумажная картография базируется на многочисленных условностях, продиктованных необходимостью разместить на ограниченной части плоскости информацию о земельном участке, регионе, континенте или даже всей Земле. Она же, как известно, шарообразная, а потому уложить эту информацию на бумагу без искажений невозможно. При этом размеры искажений тем существеннее, чем обширнее представляемая на бумаге территория. Среди наиболее существенных источников искажений выделяются принятые в картографии понятия масштаба, проекции, разграфки, системы условных знаков.

Масштаб как мера уменьшения карты по сравнению с реальностью приводит к уменьшению точности координат показываемых объектов, а заодно и к потере многих объектов, просто не "влезающих" на небольшой лист, то есть к снижению детальности и, как следствие, достоверности карты.

Всевозможные картографические проекции представляют собой попытки укладывания поверхности геоида на плоскость, что, очевидно, просто невозможно. Каждая из этих попыток направлена на минимизацию искажения расстояний между объектами, или углов, или площадей (в зависимости от назначения карты). Но, выигрывая в одном, неизбежно проигрывали в другом. В результате все измерения, производимые по бумажным картам, заведомо неточны.

В силу того, что передать на одном листе бумаги информацию об обширных территориях невозможно, возникло понятие разграфки, то есть установленного способа деления больших поверхностей на части ограниченных размеров, карты которых при соблюдении заданного масштаба могут уложиться на один лист. Тут также возникают проблемы. Для того чтобы пару соседних листов можно было сложить, склеить, их стороны вынужденно приходится составлять из отрезков прямых линий. Но Земля круглая, и нарезать ее на участки прямыми линиями невозможно даже теоретически. Вследствие этого все эти спрямления становятся очередным источником искажений.

Последним звеном в ряду необходимых, но весьма вредных условностей традиционной картографии является система условных знаков. Насчитывает она более тысячи значков. Это почти как китайские иероглифы: запомнить их все практически невозможно! Между тем намерения ее создателей были самые благие - передать на карте как можно больше информации об объектах изображаемой местности. Например, пути сообщения. Ведь важно не только знать, где проходит дорога, но и какова она - с асфальтовым покрытием, со щебенкой или просто разбитая колея. Вот и приходится для каждого из многочисленных типов дорог изобретать свой тип линии (условный знак), которой она будет показана на карте. С одной стороны, хорошо, но с другой - плохо. Эти линии имеют толщину, причем иногда немалую. Например, рядом с важной автомобильной дорогой проходит не менее важная железнодорожная магистраль. Условные знаки, которыми они изображаются на карте мелкого масштаба, "налезут" друг на друга. Поневоле приходится их раздвигать, вдобавок оставляя между ними хотя бы маленький зазор - чтобы можно было разобраться, что к чему. А это вновь потеря точности, источник возможных ошибок.

Но наименее точно, приблизительно передается на картах рельеф. Для его изображения служат горизонтали - линии, соединяющие точки с одинаковой высотой. Беда в том, что очертания этих линий субъективны - в соответствии со вкусом и способностями рисовавших их картографов. Им приходилось проводить горизонтали, имея в распоряжении несколько десятков точек с известной высотой, измеренной на местности топографами. Несколько улучшилось дело с появлением стереоскопических аэроснимков. Их использование дало возможность более точно укладывать горизонтали на открытой местности, но вот для изображения рельефа в густых лесах картографам вновь приходилось в некоторой степени фантазировать. А снимать зимой, когда деревья листву сбрасывают, было бессмысленно: рельеф искажался снеговым покровом.

Совокупность этих вынужденных, необходимых в эпоху традиционной картографии условностей привела к тому, что бумажные топографические карты можно было считать точными, то есть допускающими проведение измерений документами, лишь с большой натяжкой.

И когда развитые до необходимой мощности средства вычислительной техники открыли возможность вносить в память компьютеров огромные объемы информации о земной поверхности, оказалось, что практически единственным более или менее полным источником таких данных являются эти самые заведомо искаженные топографические карты.

В 90-е годы ХХ века широко развернулся процесс "цифрования" - перевода в цифровую форму изображений с бумажных карт. Сама по себе технология цифрования была отнюдь не простой: потребовались годы, чтобы довести ее до заданного уровня качества и надежности. При этом еще не задумывались над тем, что все погрешности бумажных карт переносятся в цифровую форму, которая в принципе допускала абсолютную точность представления данных о Земле и не нуждалась ни в каких условностях и соглашениях.

Листы топографических карт переносились в память компьютеров как простые копии. Листу бумажной карты соответствовал (хотя звучит это попросту нелепо) "лист" карты цифровой! На магнитные носители записывались не только огромные объемы данных о нашей планете, собранные зачастую героическими усилиями советских геодезистов, топографов, картографов, но и обусловленные несовершенством бумажной формы представления неточности, упрощения, ошибки.

В сущности, это было закономерным шагом: в первые годы жизни новой науки геоинформатики, идущей на смену традиционной картографии, вряд ли можно было изобрести другой путь накопления первичных цифровых данных о Земле. В результате десятилетних усилий вновь созданных центров геоинформации был сформирован федеральный фонд цифровых топографических карт, покрывающих территорию всей страны. Причем цифровые карты, как и традиционные, составляли масштабный ряд от 1:25 000 до 1:1000 000. Но понятие масштаба как меры уменьшения для цифровой карты лишено смысла. На экране компьютера изображение может быть как угодно растянуто или сжато. На самом деле речь шла лишь о детальности цифровых карт, соответствующей тому или иному масштабу карты традиционной.

Правомедвухсрен вопрос: нужно ли было тратить время и немалые деньги на то, чтобы переводить в цифровую форму один и тот же объект шесть раз - один раз с карты 25-тысячного масштаба, затем 50-тысячного, 100-тысячного, 200-тысячного, 500-тысячного и, наконец, миллионного? Единственным существенным аргументом в пользу такого решения стала возможность быстрого получения традиционной карты любого масштаба по ее цифровому представлению. Ведь цифровая карта представляла собой практически точную копию бумажной - со всеми ее условностями и неточностями. Но стоило ли переводить бумажную карту в цифровую форму, чтобы вновь получить бумажную?

Какое-то время теплилась надежда, что такое ухищрение упростит и ускорит процесс обновления карт, внесения в них информации о вновь возникших или изменивших свое положение либо качество объектах. Надежда оказалась призрачной: любое внесенное в цифровую карту изменение нарушало облик карты традиционной, и чтобы ее получить, требовалась нешуточное ручное редактирование. Причем суть этого редактирования сводилась к следованию тем самым условным соглашениям, которые принесли так много вреда. В угоду заведомо неточной бумажной карте портилась карта цифровая, в которую любые изменения могли быть внесены с точностью почти абсолютной.

К началу 2000-х годов формирование Федерального картографо-геодезического фонда было завершено. К тому времени все недостатки цифровых карт, как копий бумажных, уже были очевидны. Не менее ясны были и те огромные возможности, которые открывала цифровая форма представления. В отличие от аналоговой, цифровая форма представления геоинформации позволяет представлять положение и очертания объектов географическими координатами, то есть привязывать их не к плоскости карты, а непосредственно к поверхности геоида. Это снимает необходимость в использовании какой-либо картографической проекции и уничтожает вносимые ею погрешности.

Вследствие этого, как уже отмечалось, отпадает понятие масштаба как меры уменьшения цифровой модели местности - ведь она передается в реальных координатах. Отпадают и ограничения, которые масштаб бумажных карт накладывал на полноту состава изображаемых объектов и детальность их описания. Ведь в цифровую базу данных (а именно базу данных и представляет собой цифровая модель местности) можно записать информацию о неограниченном количестве объектов любых видов.

Поскольку информация содержится в географических координатах, то цифровая модель Земли в памяти компьютера представляет собой точное воспроизведение геоида, что не требует никакой разграфки (нарезки на отдельные листы). Заодно открывается возможность оперировать (обновлять, уточнять, строить производные модели) с площадями любой конфигурации, с любыми группами объектов или с отдельными объектами.

Наконец, цифровая форма представления отметает любые ограничения (в том числе и освященные многовековым опытом традиционной картографии) на состав описываемых объектов. В их число, помимо обычно представляемых на картах статических, могут вноситься и перемещающиеся объекты. Сведения о них могут получаться из самых разных источников и с самой различной точностью. Последнее реализуется с помощью развитой системы метаданных, сопровождающих каждый отдельный объект, каждую характеристику. Метаданные должны описывать источник сведений об объекте или характеристике, точность планового положения или значений характеристик, время получения последних сведений об объекте, наличие режимных ограничений и многое другое.

Концепция перехода от цифровых карт к цифровым моделям местности, рельефа земной поверхности, которые в полной мере позволяли бы использовать все предоставляемые компьютерной техникой преимущества, сформировалась уже в начале 2000-х годов, однако никаких практических шагов в этом направлении предпринято не было. Зато взамен этого началось формирование так называемой Цифровой географической основы (ЦГО), которая, по сути дела, представляла собой все тот же набор отдельных "листов" цифровых топографических карт. Продолжалось и "цифрование" бумажных карт и планов, несмотря на то что многие исходные материалы безнадежно устарели. Затем были выделены средства на создание так называемых навигационных карт. За эти деньги удалось обновить информацию о дорожной сети России, однако навигационных карт в полном смысле этого слова (то есть с указанием направлений движения, схемами развязок, дорожных знаков и т.п.) создано, конечно, не было. В федеральном фонде, как и в ЦГО, по-прежнему лежали (и лежат поныне) все те же "листы" цифровых топографических карт.

А тем временем частные предприниматели не дремали. В Интернете одна за другой стали появляться цифровые модели Земли, построенные по указанным выше принципам. Открывающие сайт посетители видят перед собой не цифровую карту, а вертящийся земной шарик, на котором можно выбрать интересующий район и рассмотреть его в любом приближении и с любой детальностью. Однако интернет-модели являются упрощенными, содержащими информацию об ограниченном составе объектов. Самое главное - в них нет (или есть в минимальном объеме) данных о рельефе, хотя весьма вероятно, что при создании моделей использовались цифровые карты из федерального фонда. Отсутствие данных о рельефе, равно как и не слишком высокая точность интернет-моделей обусловлены прежде всего режимными соображениями.

Такие ограничения не налагаются на геоинформацию, содержащуюся в федеральном фонде, и, казалось бы, в его рамках вполне возможно сформировать цифровую модель земной поверхности, лишенную всех недостатков традиционных карт, и выгодно отличающуюся от существующих ныне интернетовских моделей высокой точностью и полнотой информации.

Такая модель действительно могла бы стать Единой электронной картографической основой. К сожалению, текст "Правил создания…" свидетельствует о том, что эта самая ЕЭКО вновь сводится к набору цифровых топографических карт разных масштабов, и без того уже много лет лежащих в федеральном фонде. Пункт 9 "Правил создания…" предусматривает "сведение между собой" листов топокарт и планов. Тем самым сохраняется полностью изжившая себя нарезка информации на листы. При этом деликатно обходится вопрос о том, каким образом можно выполнить это самое "сведение" при заведомой разнице в актуальности соседних листов (иногда доходящей до десятков лет).

Пунктом 7 устанавливается привязка содержащейся в ЕЭКО информации к условным знакам традиционных топографических карт и тем самым закрепляются многочисленные искажения реального положения объектов, вызванные использованием этих самых знаков. Пункт 8 допускает хранение в ЕЭКО растровых представлений карт, то есть попросту картинок. Затраты на хранение этих так называемых карт никогда не окупятся, поскольку найти реальное применение для них практически невозможно.

Бессмыслицу перечисленных требований несколько скрашивает пункт 10, который допускает использование для обновления ЕЭКО сведений, содержащихся в Едином государственном реестре недвижимости и информационных системах обеспечения градостроительной деятельности. Правда, на этом прогресс и заканчивается, поскольку далее не устанавливаются ни порядок взаимодействия, ни ответственные за это организации. Зато имеется пункт 11, гласящий, что указанные данные "включаются в состав сведений картографической основы с пометкой "справочные" и используются для актуальности картографической основы". Эту же тему развивает и пункт 13, в котором для "мониторинга актуальности" (только для этого!) могут привлекаться какие-то неведомые "иные документы".

Наконец, вершину глубокомыслия представляет собой пункт 14 "Правил создания…". Обновление картографической основы осуществляется путем исключения из нее сведений, не соответствующих состоянию местности, и включения в картографическую основу актуализированных сведений. Между тем возможность сохранения информации об утраченных объектах также является важным преимуществом цифровой формы представления информации о земной поверхности. Подобные сведения станут полезными для многих потребителей геоинформации.

Итак, вывод ясен: разрекламированная ЕЭКО, существование (пока еще планируемое) которой закреплено постановлением №1131, представляет собой все тот же банк цифровых топографических карт с какими-то не слишком существенными улучшениями. За последние четверть века этот банк уже неоднократно поглощал солидные государственные средства, всякий раз фигурируя под различными наименованиями - банка, фонда топографических, потом навигационных карт.

Так стоит ли еще раз заниматься очередной модификацией того, что безнадежно отстало от требований времени? Не лучше ли, пока не поздно, пересмотреть взгляды на ЕЭКО так, чтобы она стала заметным шагом на пути перехода от цифровых карт к цифровым моделям?

Но, как бы ни хотелось одним махом освободиться от тяжкого наследия традиционной картографии, ЕЭКО к этому не готова, о чем, собственно, говорит и само название. Необходимость создания и подготовки к печати традиционных карт еще долго будет оставаться одной из важнейших задач. Таким образом, ЕЭКО является геоинформационным продуктом переходного периода, характеризующегося постепенным отказом от цифровых топографических карт и формированием цифровых моделей местности.

Основная функция ЕЭКО - служить универсальным фоном для нанесения, координатной привязки точной информации об объектах земной поверхности и интеграции этих данных. Естественно, в таком виде перспективы развития в качестве самостоятельного продукта в будущем ЕЭКО не имеет. По истечении переходного периода ЕЭКО сохранится лишь в качестве наиболее простого стандартизированного изображения фрагментов содержания цифровых моделей местности (то есть в качестве "экрана").

Но уже сейчас формирование и дальнейшее ведение ЕЭКО способны устранить ряд существенных недостатков цифровых топографических карт и расширить область применения геоинформационных продуктов.

Для этого необходимо:
- устранить в ЕЭКО понятия масштаба и нарезки на листы;
- ввести "плавающую", не фиксируемую требованиями к топографическим картам конкретных масштабов детализацию объектового состава и характеристик объектов;
- повысить актуальность содержания ЕЭКО путем включения в нее сведений из разных источников, в том числе и прямо не относящихся к сфере топографии и картографии.

Обеспечить реализацию этих положений позволит формирование развитой системы метаданных (о которых "Правила создания…" даже не упоминают!). Ведение ЕЭКО должно постепенно отвязываться от цифровых топографических карт (ЦТК), хотя они и служат сейчас главным источником данных для ее формирования. На переходный период следует как можно шире использовать ЕЭКО для сбора и интеграции на ее основе возможно большего объема специальной информации, собираемой из всех возможных источников. Эта информация после соответствующей верификации должна использоваться для создания цифровых моделей местности.

Для широкого, эффективного применения ЕЭКО и получения от нее реальной отдачи для начала необходимо скорректировать приказ Минэкономразвития, устанавливающий понятия ЕЭКО, прежде всего в части связи ЕЭКО и ЦТК. Прогресс современной геоинформатики невозможен в тесных и устаревших рамках картографии.

Мнения авторов рубрики "Точка зрения" могут не совпадать с позицией редакции ComNews.ru, не влияют на выбор и освещение новостей в других частях газеты
Точка зрения

При использовании материалов ссылка на ComNews обязательна.

Свидетельство о регистрации СМИ от 8 декабря 2006 г.
Эл № ФC 77-26395

РекламаПисьмо в редакциюО насAbout us
Новости