Цель работы состоит в создании пространственно-геометрической составляющей электронного кадастра терриконов на основе ГИС и Интернет технологий. Под составляющей кадастра понимается топографическая основа терриконов в шейп-формате в Системе координат 42 года (СК-42) в проекции Гаусса; атрибутивные данные; а также 3D-модели терриконов на примере г. Донецка.
Исследование и изучение задачи является достаточно актуальным в наши дни. Терриконы – объекты, которые занимают особое место в таких сферах, как:
-экология (являются экологически опасными объектами);
-землеустройство, земельный кадастр (необходимо знать и уметь определять их границы и следить за их изменением);
-промышленность (являются составной частью процесса производства, а также могут стать вторичным сырьем);
-рекультивация земель (в процессе рекультивации терриконы становятся зонами озеленения и облесения, на них в большом количестве рассаживают деревья с целью приостановить разрушение терриконов от воздействия факторов погодных условий) и т. д.
В городе с развитой промышленной структурой необходимо иметь карты и трехмерные модели терриконов с атрибутивной информацией. Это значительно облегчит работу землеустроителей, геодезистов, экологов и специалистов других сфер.
1. Систематизация информации о терриконах в Донецке с использованием геоинформационных систем.
2. Установлены границы терриконов в контексте вопросов землеустройства и земельного кадастра.
3. Создано программное обеспечение, которое преобразовывает исходный файл формата kml в shp и пересчитывает координаты из системы координат WGS-84 в СК-42.
4. Представлена схема перехода от одной системы координат в другую.
5. Создание трехмерных моделей терриконов.
Результаты работы можно использовать для решения различных задач по землеустройству и геодезии (установление границ, извлечение координат, создание карт и растров различных масштабов). Возможность перенесения трехмерных моделей в Google Earth.
Сейчас Донецкая власть работает над тем, чтобы обобщить все данные о донецких «визитках» и разрабатывает электронные экологические карты. Как сообщают в управлении экологической безопасности: «На базе популярной поисковой системы Google будут созданы электронные карты, куда будут нанесены породные отвалы с информацией о них: высота, дата образования и другая полезная информация. Кроме того, в новые карты будут внесены зеленые зоны и водные объекты Донецка» (Из источника «Комсомольская правда»). Так что теперь все донецкие терриконы можно будет изучать по спутниковым картам Google-maps, причем не просто визуально, но и с детальной информацией.
Научно-исследовательский институт геодезии и картографии осуществляет деятельность, связанную с выполнением геодезической системы WGS-84: определение координат любых объектов непосредственно в системе WGS-84; определение параметров связи системы WGS-84 и государственной системы координат для любых регионов Украины; преобразование данных в любых системах координат в системе координат WGS-84; построение картосхем (бумажных, цифровых) поправок от государственной системы координат в систему координат WGS-84.
Инструментом для сбора информации было выбрано программное обеспечение Google Earth.
Google Earth (Google Планета Земля) - это клиентское ПО для работы с трехмерной моделью Земли, созданной на основе спутниковых фотографий высокого разрешения. В нем доступны широкие возможности по изменению масштаба изображений (иногда вплоть до отдельных домов), и многое другое, включая определение координат объекта. Карту можно просматривать под любым углом; большая часть карты - это обычные 2D-фотографии, но некоторые объекты (населенные пункты) представлены в виде трехмерных моделей.
Оно является универсальным, доступным, простым, часто обновляемым средством. Точность определения координат соответствует поставленной задаче.
Достоинства дистанционного мониторинга:
–космоснимки дают однотипную и детальную информацию о труднодоступных районах с такой же точностью, как и для хорошо изученных регионов, что позволяет эффективно применять метод экстраполяции дешифровочных признаков на основе выделения ландшафтов-аналогов;
–мгновенность изображения обширных площадей сводит к минимуму влияние переменных погодных и сезонных факторов; возможность регулярного проведения повторных съемок позволяет выбрать лучшие изображения; по материалам повторных съемок изучается динамика природных процессов;
–комплексный характер информации, содержащейся на космоснимках, позволяет использовать их для изучения сложных процессов (например, возгорание терриконов);
–на снимках с высоким разрешением можно распознать особенности морфологической структуры ландшафтов и техногенных образований. Вместе с тем, благодаря естественной генерализации изображения, на космических снимках отображаются наиболее крупные и существенные элементы географической оболочки и следы антропогенного воздействия, что особенно важно при изучении терриконов для определения их границ.
В данном ПО Google Earth создана контурная основа. На космических снимках были дешифрированы терриконы. Каждый террикон отмечен меткой. Его границы обозначены полигонами. Каждому объекту присваивается уникальный номер и указывается ориентир или местоположение (вблизи какой улицы, шахты, речки, трассы он находится).
Всего в г. Донецке находится 128 терриконов, было распознано около 90 терриконов.
На рисунке 3 представлен трехмерный вид террикона в ПО Google Earth.
Информация о полигонах содержится в KML-файле, который создается в процессе работы с Google Earth.
КML или Keyhole Markup Language (язык географической разметки) – это грамматика XML и формат файла для моделирования и хранения таких географических объектов, как точки, линии, изображения, многоугольники и модели для отображения в Google Планета Земля, Карты Google и других программах. KML можно использовать для обмена метками и информацией с другими пользователями названных программ. Как и в HTML, структура языка KML основана на тегах с именами и атрибутами, которые используются для достижения определенных целей при просмотре. KML-файлы обычно распространяются в ZIP-архиве: KMZ.
Для каждого объекта (террикона) заданы основные геоинформационные свойства:
-географическая широта;
-географическая долгота;
-визуальные характеристики (цвет, форма, толщина, размер, надпись);
-приведено краткое описание объекта (которое в дальнейшем отображается во всплывающей подсказке по запросу пользователя).
Также может быть указан рекомендуемый ракурс наблюдения отмеченного на карте места, то есть рекомендуемая высота, азимут и угол наклона «виртуальной камеры».
Google Earth использует систему координат WGS-84, поэтому перед нами стоит задача получить топографическую основу в системе координат, применяемой в нашей стране. Это УСК-2000 (Постановление КМУ от 21.09.2004 «Деякі питання застосування геодезичної системи координат»). Однако на переходный период (до введения референцной системы координат Украины) для вычисления координат пунктов ГГС остается референцная система координат 1942 года (СК-42). (Постановление КМУ от 08.06.1998 «Про затвердження основних положень створення Державної геодезичної мережі України», пункт 3). Таким образом, конечные результаты необходимо получить в СК-42.
Переход от WGS-84 в CК-42 осуществим в несколько этапов:
1) Переход от геодезических координат в WGS-84 к прямоугольным координатам в WGS-84
2) Переход от прямоугольных координат в WGS-84 к прямоугольным координатам в СК-42
На этом этапе при вычислении используются параметры перехода между системами координат WGS-84 и CK-42: смещение по осям координат, углы поворота вокруг осей координат, масштабный коэффициент.
Ниже представлены приблизительные параметры перехода между системами координат WGS-84 и CK-42.
3) Переход от прямоугольных координат в CK-42 к геодезическим координатам в CK-42
Для вычисления широты с точностью 0.03'' делают три приближения.
4) Переход от геодезических координат в CK-42 к плоским прямоугольным координатам CK-42 в проекции Гаусса
Задачу создания топографической основы осуществляем в объектной среде программирования Delphi. Шаги выполнения:
1. Открытие нужного файла в формате KML;
2. Считывание и перевычисление координат;
3. Формирование шейп-файла с новыми координатами.
Считывание и обработка KML-файла проводится с помощью компоненты SVO GIS (Shape Viewer Objects) – бесплатной для коммерческого использования библиотеки для создания GIS. Посредством этой компоненты можно извлечь из KML координаты и создать шейп-файл. Эта компонента является свободной для использования и предоставляется с исходным кодом. Для хранения информации был выбран формат SHP, один из самых популярных форматов пространственных данных для описания характеристик поверхности Земли. Шейп-файл (файл форм) — это однородный набор пространственных объектов, которые могут иметь форму точки, мультиточки, полилинии или полигона. Каждый объект в шейп-файле представляет собой один географический объект в совокупности с его атрибутами. Геометрия объекта хранится как форма, содержащая набор векторных координат. Шейп-файл состоит из трёх основных файлов: главного файла, индексного файла и таблицы dBase. Главный файл — это файл прямого доступа с расширением SHP, содержащий пространственные данные (записи, каждая из которых описывает объект при помощи списка вершин с координатами). Индексный файл имеет расширение SHX. Таблица dBase имеет расширение DBF и содержит любую атрибутивную информацию об объектах или атрибутивные ключи, по которым могут быть присоединены другие атрибутивные таблицы.
Преимущества формата SHP:
1) shapefiles не содержат топологической надстройки;
2) имеет ряд преимуществ перед другими источниками данных, например, более быстрая отрисовка и возможность редактирования;
3) Shapefiles работают с объектами, которые могут перекрываться или совсем не соприкасаться;
4) требуют меньшей дисковой памяти и более просты при чтении и записи;
5) Shapefiles поддерживают редактирование данных с помощью ArcView GIS, что немало важно при дальнейшем мониторинге терриконов;
6) Полигоны должны быть представлены в виде замкнутых фигур (как и представлены терриконы);
7) атрибутивные данные содержатся в формате dBase, что удобно для хранения атрибутивной информации и дальнейшего ее использования в базах данных.
Каждая запись базы данных находится в связи «один к одному» с соответствующей записью объекта.
1. KML-файл с информацией о терриконах: координаты (геодезическая широта, геодезическая долгота и высота) границ терриконов в системе координат WGS-84; атрибутивная информация (местоположение).
2. SHP-файл с информацией о терриконах: плоские прямоугольные координаты границ терриконов в системе координат СК-42 в проекции Гаусса.
3. Планируется создание 3D моделей терриконов.
При написании данного автореферата работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2010 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или у руководителя после указанной даты.