1 (20) | 2002 ГИС в Министерстве природных ресурсов РФ
Михаил Немынов, зав.лаб., Борис Хлебников, зав.отделом, Отдел геоинформационных систем и цифровой картографии, ГлавНИВЦ, МПР России, Москва, тел/факс: (095) 192-8021
Как это начиналось
Можно смело сказать, что геоинформационные
системы в российской геологии взяли старт в 1991 году, когда в одной
из головных и подготовленных на тот момент организаций отрасли - ГлавНИВЦ
- был приобретен первый программный продукт семейства ArcInfo - PC
ARC/INFO. Несмотря на то, что во многих организациях отрасли в те
годы разрабатывались собственные как «доморощенные» программы, так
и серьезные аналитические системы, ставшие впоследствии известными
самостоятельными продуктами (ГИСПарк, например, и некоторые другие),
все-таки настоящий всплеск использования и развития ГИС в организациях
отрасли произошел только после того, как на достаточно высоком уровне
было принято решение об использовании в геологическом картировании
в качестве базовых технологий семейства программных продуктов мирового
лидера-разработчика ГИС-инструментария - Института исследований систем
окружающей среды (ESRI, Inc, США).
При этом, был учтен и опыт федеральных геологических служб передовых
стран (Канады, США, Австралии), и тот факт, что за основу можно было
взять уже существующие и общепризнанные технологии, которые являлись
и являются открытыми и масштабируемыми при решении задач разного уровня.
Сегодня в организациях и предприятиях отрасли семейство программных
продуктов ESRI представлено более 500 лицензиями ArcInfo, 10 лицензиями
ArcSDE, 250 лицензиями ArcView и т.д. За последний год приобретены
несколько десятков лицензий на использование нового семейства программных
продуктов ArcGIS, которые постепенно будут дополнять и заменять в
производственных процессах прежние ГИС продукты и системы разработки
ESRI.
Сейчас ГИС-технологии широко используются для представления в компьютерном
виде, хранения и дальнейшего использования графической геологической
информации: различных видов карт геологического содержания и топоосновы,
планов, геологических разрезов, данных дистанционного зондирования
Земли и др. ГИС-технологии обеспечивают эффективные средства для решения
задач во всех областях хранения, обработки и использования пространственной
информации. Они являются основными инструментами для создания цифровых
моделей (ЦМ) карт, разработки ГИС-приложений, для обеспечения управления
информационными ресурсами и организации доступа к геоданным.
Обучение специалистов отрасли
В самом начале пути 16 специалистов отрасли прошли обучение в цитадели разработки ГИС-технологий - в Центре обучения ESRI. А в 1994 г. ГлавНИВЦ, самый крупный пользователь программных продуктов ArcInfo в России, и официальный дистрибьютор программных продуктов ESRI в России и странах СНГ - DATA+ при поддержке ESRI учредили Проектный и учебно-методический Центр по геоинформационным технологиям «ГИСпроект» с целью проведения обучения пользователей программ и технологий ESRI в собственном Авторизованном Учебном Центре. Сейчас в Учебном Центре более 10 сертифицированных инструкторов проводят обучение более чем по 20 стандартным учебным курсам по использованию программных продуктов и технологий, разрабатываемых в ESRI: ArcInfo, ArcView GIS, ArcSDE, ArcIMS, MapObjects, ArcGIS. Материалы курсов переведены на русский язык. За время существования центра «ГИСпроект» в нем прошли обучение геоинформационным технологиям более 2500 человек, и 1000 из них - специалисты отрасли.
Государственный банк цифровой геологической информации
Коллегией Государственного
комитета Российской Федерации по геологии и использованию недр (Роскомнедра)
10 августа 1993 г. было принято постановление № 2-2 “О создании информационной
компьютерной системы в области геологического изучения и использования
недр”, в котором предусматривалось создание Государственного банка
цифровой геологической информации и информации о недропользовании
в России (ГБЦГИ), как информационной основы системы управления недропользованием
на территории Российской Федерации.
В настоящее время ГБЦГИ представляет собой интегрированную многоуровневую
территориально распределенную систему, включающую информационные ресурсы
(фонд цифровой геологической информации) и комплекс нормативно-правовых,
программно-технических средств и информационных технологий, обеспечивающих
сбор, учет, хранение, защиту и использование цифровой геоинформации,
полученной в результате геологического изучения и использования недр
России. Создание и ведение ГБЦГИ предусматривает выполнение работ
в два этапа. Работы первого этапа были завершены сдачей в опытную
эксплуатацию объектов ГБЦГИ в ГлавНИВЦ, региональных и специализированных
информационных компьютерных центрах (ИКЦ). Итоги работ этого этапа
были одобрены коллегией МПР России (постановление от 22.10.97 № 17-1).
Результаты работ второго этапа, завершившегося приемкой в промышленную
эксплуатацию первой очереди ГБЦГИ, также были одобрены коллегией МПР
России (постановление от 08.12.99 № 19-1).
В результате работ в период с 1994 по 2001 гг.:
- Создана и функционирует организационная структура ГБЦГИ (численностью более 1400 чел.) в составе ГлавНИВЦ и 24 специализированных и региональных ИКЦ с филиалами, обеспечивающая развитие и ведение Банка на единой программно-технической, информационно-технологической и нормативно-правовой основе.
- Создан, используется и регулярно актуализируется информационный фонд ГБЦГИ: фактографические и картографические базы и банки данных и автоматизированные архивы цифровой информации по территории и шельфу России, состояние и объемы которых регулярно отражаются в “Бюллетене информационных ресурсов ГБЦГИ”.
- Подготовлен пакет нормативно-методических документов, обеспечивающих создание и функционирование Банка и регламентирующих порядок, состав и формы представления данных в ГБЦГИ.
- Освоены и внедряются технологии формирования и ведения Центрального банка данных ГБЦГИ.
- Разработаны и используются информационные технологии и системы формирования и ведения типового регионального (территориального) банка данных ГБЦГИ.
- Ведется подготовка к внедрению информационной системы регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов (ИСР МСР) в округах и субъектах Российской Федерации.
- Получены первые результаты по созданию информационной системы дистанционного зондирования Земли для изучения природных ресурсов России.
- Ведутся работы по интеграции информационных ресурсов по всему комплексу природопользования путем создания цифровых атласов природных ресурсов для различных территорий Российской Федерации.
- Формируются базы и банки данных аналитической информации в отделениях Специализированного компьютерно-аналитического центра по минерально-сырьевым ресурсам России, созданного на базе ведущих научно-исследовательских организаций отрасли.
- Создается система защиты государственных фондов геологической информации от несанкционированного доступа и разрушения.
- На базе современных средств телекоммуникации в ИКЦ и Центральном аппарате МПР России созданы и функционируют локальные информационно-вычислительные сети, начаты работы по их объединению в отраслевую сеть на базе технологии Интранет/Интернет (рис. 1).
Рис. 1. Сеть РИКЦ.
На протяжении всего периода
разработки и опытной эксплуатации Банка коллективно вырабатывалась
и осуществлялась единая политика по унификации системно-технического
обеспечения ГБЦГИ. Созданные комплексы программно-технических средств
позволяют выполнять работы по вводу, обработке, хранению и отображению
всех видов информации геологического и экономического содержания.
Системно-технический базис технологических блоков ГБЦГИ составляют
аппаратные и программные средства ведущих фирм-производителей: Intel,
SUN Microsystems, AMD, Microsoft, ORACLE, ESRI, Adobe и др. Эти аппаратные
и программные средства соответствуют современным мировым стандартам
в области информационных технологий и позволяют проводить планомерное
развитие систем ГБЦГИ в наиболее перспективных направлениях.
В организациях ГБЦГИ созданы и эксплуатируются мощные компьютерные
системы, использующие сетевые технологии обработки информации. Постоянно
поддерживается система взаимных консультаций специалистов ГлавНИВЦ
и информационных компьютерных центров по вопросам технической политики
и практического решения задач ввода в действие технических средств
и инсталляции программного обеспечения. Средства вычислительной техники
объединены в локальные вычислительные сети, что позволяет эффективно
использовать имеющиеся системные ресурсы.
Банк цифровой картографической информации
В составе государственного
банка цифровой геологической информации функционирует несколько компонент:
центральный банк данных (ЦБнД), банки данных полевой геохимии, данных
глубокого бурения и др. с первичной геолого-геофизической информацией,
банки данных по месторождениям полезных ископаемых, информационно-аналитические
системы для обеспечения формирования и использования банков аналитической
информации о минерально-сырьевой базе (МСБ) России, ряд других банков
и систем.
Наибольшее использование и развитие геоинформационные технологии получили
в одной из основных компонент ГБЦГИ - Банке Цифровой Картографической
Информации (БЦКИ), который территориально размещается в здании ГлавНИВЦ.
В БЦКИ сосредоточен значительный объем информационных ресурсов.
Банк содержит цифровые модели карт различных масштабов на территорию
России и состоит из следующих тематических разделов:
- общегеографические карты и единая топографическая основа;
- карты геологического содержания;
- цифровые геологические атласы (ЦГА) и цифровые интегрированные геологические пакеты (ЦИГИП);
- автоматизированные архивы данных дистанционного зондирования Земли.
В настоящее время решены задачи первого этапа создания Банка:
- Интеграция различных типов цифровой картографической информации: цифровых моделей карт геологического содержания и топографической основы разных масштабов и проекций, фактографических баз данных, цифровых атласов и геоинформационных пакетов, данных дистанционного зондирования Земли и др.
- Организация унифицированного многопользовательского доступа в оперативном режиме из локальной сети ГлавНИВЦ к имеющейся в Банке цифровой картографической информации и ее описанию.
- Создание и ведение метабазы по наличию и состоянию постоянно добавляемых и обновляемых ресурсов картографической компоненты ГБЦГИ, и обеспечение доступа к метабазе пользователей Банка из локальной сети ГлавНИВЦ и сети Intranet.
- Разработана нормативная документация, классификаторы и технология создания цифровых моделей топографических и геологических карт масштабов 1:1 000 000 и 1:200 000.
- Разработана методика интеграции в составе цифровых геологических атласов и геоинформационных пакетов различных видов цифровой картографической и фактографической информации по отдельным регионам, территориям и геологическим объектам.
- Разработана технология унифицированного удаленного многопользовательского доступа к цифровой картографической информации в оперативном режиме из ведомственной информационной сети МПР России.
- Ведется обслуживание организаций отрасли и других государственных организаций информационными ресурсами Банка цифровой картографической информации (рис. 2).
Рис. 2. Ресурсы БЦКИ.
Структура интегрированного хранения информационных ресурсов Банка на серверах пространственных данных локальной сети ГлавНИВЦ и организация доступа к информации представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структура БЦКИ.
Создание в отрасли единой
цифровой топографической основы для обеспечения геологосъемочных работ,
создания цифровых атласов и геоинформационных пакетов
В качестве первоочередной задачи формирования банка цифровой картографической
информации предусматривается создание цифровых моделей (ЦМ) топографических
карт масштабов 1:200 000 как топооснов для:
- обеспечения проведения геологосъемочных работ (ГСР);
- создания цифровых моделей карт геологического содержания;
- формирования ГИС-проектов в составе цифровых атласов, цифровых интегрированных геоинформационных пакетов (ЦИГИП).
Работы по созданию на территорию России цифровых топографических карт разных масштабов ведутся в отрасли с 1992 г. За это время оцифрованы общегеографическая карта масштаба 1:2 500 000 и топографическая карта масштаба 1:1 000 000 на всю территорию, более 1800 номенклатурных листов карт масштаба 1:200 000. Работы по оцифровке карт масштаба 1:200 000 будут продолжаться и далее согласно планам МПР России проведения ГСР. Все карты создаются в соответствии с классификатором, разработанным в ГлавНИВЦ на основе классификаторов топографической информации, используемых в Роскартографии и Генштабе ВС России. Благодаря этому все созданные цифровые карты имеют одинаковый набор слоев и идентичные структуры атрибутивных данных. В связи с тем, что за последний год существенно переработаны и дополнены инструкции и стандарты на представление ЦМ топографических карт, ведутся работы по приведению существующих цифровых моделей карт к требованиям утвержденных стандартов ГБЦГИ, а с 2002 г. планируется начать работы по уточнению топокарт с использованием данных ДЗЗ (рис. 4).
Рис. 4. Единая ЦТО.
Цифровые модели карт геологического содержания
Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000 (Госгеолкарта-200) создается и издается как основа для решения большого круга задач, связанных с хозяйственной деятельностью на суше и прилегающих акваториях России. К началу 1994 г. издано или подготовлено к печати 3454 (из 4823) номенклатурных листа масштаба 1:200 000 Государственной геологической карты страны. В настоящее время в БЦКИ представлено около 1000 ЦМ карт геологического содержания, оцифрованных за эти годы в организациях отрасли. Планируется дальнейшее развитие банка геологических карт масштаба 1:200 000. Ведутся работы по созданию геологических карт нового поколения на основе данных, полученных при проведении геологосъемочных работ (рис. 5).
Рис. 5. Геологические карты.
Формирование цифровых атласов природных ресурсов
В цифровых атласах природных
ресурсов и геоинформационных пакетах (ЦИГИП) сосредоточена результирующая
информация, относящаяся к отдельной территории или объекту, по определенной
тематике: геологическое строение, виды и запасы полезных ископаемых,
охрана недр и т.д. Разработаны и утверждены методические рекомендации,
содержащие требования по составу информации, технологии формирования,
условиям передачи в ГБЦГИ цифровых атласов и геоинформационных пакетов.
Базовый масштаб топографических и тематических цифровых карт, входящих
в состав цифровых атласов 1:1 000 000, 1:500 000 и 1:200 000, базовый
масштаб топографических и тематических цифровых карт, входящих в состав
геоинформационных пакетов - 1:200 000 и крупнее.
Состав цифровых атласов зависит от их тематики, назначения, а также
от особенностей объекта или региона, по которому они создаются. В
атлас могут быть включены топографическая основа, геологические карты,
геоморфологические, тектонические, геофизические карты, схемы сейсмического
районирования, данные ДЗЗ и т.д. Помимо картографической информации,
включаются также фактографические данные в текстовом или табличном
виде, полученные на различных этапах изучения охватываемой территории.
Между картографическими и фактографическими данными организуется интерфейс,
обеспечивающий их совместное использование.
Цифровые геоинформационные пакеты создаются на отдельные объекты природопользования
или недропользования и включают в свой состав большие объемы фактографической
информации. В состав пакета может включаться фактографическая информация,
размещенная непосредственно в пакете в тематических базах данных,
и доступная через графический интерфейс из цифровых базовых карт,
входящих в состав пакета. Кроме того, в состав пакета может входить
первичная геолого-геофизическая информация, организованная в виде
самостоятельных информационных блоков или размещаемая в автономных
базах данных ГБЦГИ. Доступ к такой информации организуется на основе
WEB- технологий.
Основой создаваемых атласов и пакетов являются геоинформационные системы
ArcView GIS и ArcInfo. Фактографические базы данных формируются на
основе СУБД MS Access, Oracle и др., а интерфейсы между пространственной
информацией и фактографическими БД в составе пакетов и атласов организуются
средствами ArcView и СУБД или создаются с помощью систем программирования
Visual Basic, С++ и т.п.
В настоящее время в БЦКИ представлено 70 пакетов и атласов (рис. 6).
Рис. 6. ЦГА и ЦИГИП.
Данные дистанционного зондирования Земли
Концепция создания ГБЦГИ предусматривает
наличие в системе информационных ресурсов данных дистанционного зондирования
Земли. Информационная система ДЗЗ создается в соответствии с приказом
МПР России от 30.04.99 № 95 как приоритетный вид деятельности организаций
Министерства. Предусмотрено три основных направления деятельности:
по техническому, информационному и методическому обеспечению системы.
Техническое обеспечение направлено на формирование наземной сети приемных
станций на основе использования малых станций типа “СканЭР”, разработанных
инженерно-технологическим центром “Сканэкс”. Их эксплуатация осуществляется
в соответствии с “Положением о порядке проведения съемок поверхности
Земли с космического аппарата (КА) “Ресурс-О1” и использовании данных
космических съемок в интересах социального и экономического развития
страны и международного сотрудничества” и “Положением по эксплуатации
малых станций приема “СканЭР” с КА оперативного наблюдения “Ресурс-О1”.
В настоящее время развернуты и функционируют три приемо-обрабатывающие
станции: в Южно-Сахалинске, Иркутске и Москве (эксплуатируется совместно
с ИТЦ “Сканэкс”), обеспечивающие прием информации с КА “Ресурс-О1”
№3 и с КА “Океан-О” №1 по большей части территории России, за исключением
Чукотки и северных районов Сибири и Урала.
Федеральной космической программой России в 2000-2005 годах планируется
совершенствование космической системы изучения природных ресурсов,
экологического мониторинга и всепогодного наблюдения, создание космического
комплекса оперативно-электронного наблюдения за земной поверхностью,
разработка и создание системы микроспутников ДЗЗ. В связи с этим,
дальнейшее повышение технических возможностей ведомственной информационной
системы ДЗЗ МПР России предусматривает совершенствование аппаратно-программного
оснащения Центров приёма и обработки материалов ДЗЗ с учетом возможности
приема информации как отечественных, так и зарубежных КА (“Ресурс-О1”,
“Океан-О”, “Метеор-3М”, NОАА, EOS-AM, IRS).
Технологии доступа к ресурсам Банка через Интранет/Интернет
Еще одним направлением развития
в области информатизации геологической отрасли являются технологии
телекоммуникации (Интранет/Интернет-технологии). Благодаря развитию
современных средств связи, специалисты, разделенные большими расстояниями,
получают возможность корпоративно решать общие задачи. Современные
технологии позволяют обеспечить специалистам сервисных компаний доступ
к огромным объемам геологической информации, обеспечить связь и возможность
сотрудничества с другими профессионалами. В последние годы Интранет/Интернет-технологии
используются в Банке для организации доступа к накопленным информационным
ресурсам. В настоящее время в Банке для предоставления картографической
информации в сети Интранет/Интернет используется программный продукт
ArcIMS.
Информацию по составу и структуре хранения пространственной информации
в БЦКИ, а также сведения по наличию и состоянию информационных ресурсов
Банка (метаданные) можно получить на страничке «Банк цифровой картографической
информации» сайта www.gbdgi.ru.