Космический и аэрофотоснимок, сделанные под непривычным для наземного наблюдателя ракурсом – из области зенита, перпендикулярно к поверхности Земли – удачно дополняют привычный для человека вид местности. С их помощью становится возможным увидеть даже знакомые и привычные территории в новом – геометрически более достоверном – свете, и, соответственно, в новом качестве.

Немаловажно и то, что современные системы позволяют получать не только черно-белые (панхроматические) изображения, но и многоканальные снимки, содержащие раздельные изображения в различных участках спектра. Более того – спектральные диапазоны могут относиться не только к видимой области электромагнитного излучения. При этом существенную информацию несут изображения, полученные в ближнем инфракрасном диапазоне, а также радиолокационные снимки. Снимки в ближнем (нетепловом) инфракрасном диапазоне (ИК-диапазоне) содержат подробную информацию, характеризующую состав и характер объектов. С их помощью, в частности, стало возможным быстро и точно строить карты распределения плотности зеленой биомассы, определять характеристики горных пород и почвы.

Радиолокационные снимки, в первую очередь спутниковые, произвели настоящую революцию в области дистанционного зондирования. Благодаря им, появились возможности не только для решения целых классов принципиально новых задач, но и была расширена область применения методов дистанционного зондирования как таковых.

Спутниковая радиолокация позволила получать изображения местности независимо от времени суток и погодных условий. Открылась возможность применения методов дистанционного зондирования для решения таких критичных в отношении сроков задач, как мониторинг подвижных объектов, срочное картографирование территорий и планирование действий в чрезвычайных ситуациях, оценка ущерба, реализация приложений военного и специального назначения, и т.д.

Эти технологии получили стремительное развитие благодаря доступности, быстрому росту характеристик сенсоров (и в первую очередь – их разрешающей способности), простоте обработки в сравнении с аэрофотоснимками, а также постоянно снижающаяся стоимость. Уже сейчас снимки сверхвысокого (порядка 1 метра и лучше) разрешения можно приобрести по цене за 1 кв. км, сравнимой со стоимостью батона колбасы.

Несмотря на очевидные достоинства снимков – или, шире, растровых изображений вообще – у карт есть свои неоспоримые преимущества. Карты и снимки не являются альтернативой друг другу.

Можно утверждать, что в обозримой перспективе растровые и векторные данные, объединенные в рамках единой среды, будут органично дополнять друг друга, существенно расширяя возможности пользователей системы. Именно продукты этого класса явятся наиболее перспективным видом геоинформационных продуктов вообще.

Представление местности в векторном виде (в виде карт) обладает целым рядом существенных преимуществ перед растровыми изображениями (снимками). Представление геоданных в векторном виде (карты) оказывается значительно более компактным, чем в виде снимков, и значительно «ближе» к классическому (бумажному) представлению карт.

Но самое главное – векторное представление данных позволяет в полной мере задействовать все возможности современных ГИС-продуктов. А эти возможности поистине безграничны. Фактически, ГИС представляет собой базу данных, в которой, наряду с графическим представлением и координатным описанием объектов, содержится и иная характеризующая их информация – семантическая, или описательная. Фундаментальным индексом, объединяющим эту разнородную информацию, является пространственное местоположение объектов, которые она описывает или с которыми ассоциируется.

Тем самым географическая основа карты из простой совокупности геометрических образов реальных объектов превращается в каркас. И уже на нем базируется вся совокупность информации о местности, объектах на ней и происходящих процессах. Это позволяет использовать для анализа векторных данных, их моделирования и визуализации всю мощь современных компьютерных систем. Сочетание последних с растровыми данными (снимками) позволяет создать наиболее удобную для работы среду, в которой данные одного и другого видов начинают взаимно дополнять друг друга, становясь основой для следующего шага в развитии геоинформационных систем – выхода в третье измерение.

Очередной этап развития компьютерной географии, создание трехмерных моделей местности, позволяет придать работе с ГИС новое качество. Возможность интерактивного взаимодействия с компьютерной моделью в реальном масштабе времени открывает совершенно новые, захватывающие дух перспективы их использования в архитектуре и градостроении, ландшафтном моделировании, выработке планов перспективного развития городов и территорий, отработке действий служб чрезвычайного и быстрого реагирования, обучении и военном деле.

Последний аспект особенно значим в наше время, когда затяжные боевые действия в городах из редкого исключения превращаются в правило. Возможность моделирования боевых операций на экране компьютера с учетом всех особенностей местности, рельефа, зданий, сооружений и других объектов на ней позволяет не только поднять боевое планирование на новый уровень и существенно снизить уровень потерь, но и существенно снизить расход средств. Технологии создания трехмерных подробных и детальных моделей уже в известной степени отработаны, на очереди – автоматизация этого процесса, и приближение его к реальному масштабу времени.

Последнее становится возможным благодаря появлению и быстрому распространению 3D-сканеров, представляющих собой автоматический комплекс на основе лазерного дальномера с системой развертки луча. Эти устройства, позволяющие быстро создавать высокоточные модели местности и объектов на ней, дали возможность не только создавать «бесконтактными» методами высокоточные модели сложных и недоступных объектов. Впервые открылась перспектива 3D-моделирования значительных территорий с плотной застройкой в течение всего лишь нескольких часов.

Так, разработчикам из лаборатории обработки статических и видео изображений Калифорнийского университета в г. Беркли удалось создать систему автоматизированного построения фотореалистичных 3D-моделей городов и территорий с плотной застройкой. Для сбора данных в ней используются, помимо 3D-сканера, установленного на автомобильном шасси, связанная с ним цифровая камера, а также данные аэрофотосъемки.

После обработки в компьютере цифровые изображения объектов «натягиваются» на каркасную модель, созданную по данным 3D-сканера. Сообщается, что разработчикам удалось создать цифровую модель центральных районов города Беркли из 12 кварталов за 4,5 часа (!) При этом наиболее критичный этап – сбор данных – занял менее получаса. В финансировании разработок в этой области приняло участие агентство передовых разработок в области обороны DARPA.

Значительный опыт в создании 3D-моделей накоплен и в нашей стране. Коллективом разработчиков под руководством Александра Гречищева была создана в 2003 году цифровая фотореалистичная модель города Салехарда, ставшая своеобразным «эталоном» продуктов этого класса в России. При ее создании использовались, в частности, данные космической съемки. Аналогичные разработки ведутся и другими российскими компаниями и коллективами.

Значительная стоимость полноценных объемных моделей служит существенным препятствием на пути их широкого внедрения в современной России. Вместе с тем, ее очевидное удобство, широкий спектр областей применения и существенное повышение с инвестиционной привлекательности городов и территорий, в которых наличие современных географически достоверных 3D-моделей наглядно демонстрирует заинтересованность местной власти в долгосрочном развитии и планировании. Все это выводит вопрос на повестку дня даже в небольших городах России.

Острая потребность в надежным и достоверных источниках географической информации вполне осознана региональными властями уже сегодня. Тем не менее, массовому и широкомасштабному решению этой задачи препятствует отсутствие на рынке «базовых» ГИС-продуктов, которые при приемлемой стоимости позволили бы быстро наполнить региональные и муниципальные геоинформационные системы актуальным географическим материалом, а также стать основой для знакомства с цифровыми геопространственными технологиями широкого круга их будущих пользователей.

Проблема упирается не только и не столько в отсутствие средств сбора геоданных, технологий их первичной обработки и последующей работы с ними, но и в нехватку решений, обладающих важнейшими в области географии свойствами – тиражируемостью и масштабируемостью. Вместе с тем, подобные решения начинают появляться на российском рынке.

Целям быстрого создания трехмерных моделей городских территорий служит новая концепция создания муниципальной ГИС как комплексного, содержащего в себе все необходимые для работы компоненты (в первую очередь, ПО и геоданные) «коробочного» продукта. Ключевой фактор успеха на рынке - приемлемая для региональных и муниципальных органов государственной власти цена решения. Основным источником данных при создании ГИС являются космические снимки.

Ключевой особенностью новой концепции явилось широкое использование свободно распространяемого ПО для работы с цифровыми картами, что позволяет без неоправданного завышения стоимости продукта обеспечить быстрое ознакомление с возможностями геоинформационных систем широкого круга пользователей, подготовив почву для дальнейшего развития. Первоначальное ознакомление неискушенных пользователей с возможностями, предоставляемыми современными ГИС, служит основой для дальнейшего поэтапного и, соответственно, малозатратного развития уже имеющейся основы с учетом специфических потребностей конкретных территорий и образований.

Поставка продукта «под ключ» в комплекте с ПО, простота и «понятность» ценообразования позволяют сделать данный концептуальный подход тем «мостиком», по которым российская глубинка шагнет в мир картографических продуктов нового столетия.

Ключевым фактором в воссоздании качественного покрытия картами территории страны и приведения отечественных геопространственных продуктов в соответствие с требованиями сегодняшнего дня является наличие эффективного, информативного и достоверного источника данных. В современных условиях этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют космические снимки различных масштабов точности.

Быстро снижающаяся стоимость спутниковых ДДЗ в сочетании с ростом количества аппаратов различного назначения (см. выше таблицы характеристик), выводимых на орбиту различными странами мира, позволяет гибко подходить к формированию продуктов на этом рынке, которые удовлетворяют практически любым специфическим требованиям конкретного заказчика.

На этом крайне перспективном рынке наша страна, к сожалению, в последние годы выступает практически только лишь в качестве покупателя. Тем не менее, спутниковые данные все шире проникают в российскую жизнь, меняя и практику, и сам дух хозяйствования и административного управления. В стране увеличивается как количество, так и уровень подготовки специалистов, способных с помощью данных дистанционного зондирования решать все новые классы задач. Одной из них является переход от простого отображения пространства и объектов на нем к анализу пространственной среды, выделению характеристик и особенностей протекающих на местности процессов, моделированию и прогнозированию.