К обсуждению совершенствования нормативно-правового обеспечения ведения дежурного топографического плана города масштаба 1:500
,
директор НП «Поволжский центр космической геоинформатики», Самара
Вступление. Проблема - «бег в мешках»
Я очень люблю приводить пример, что при поиске путей решения реальных прикладных задач приходится искать не оптимальный путь, а квазиоптимальный – вместо обычного бега на скорость заниматься «бегом в мешках». Проблема дежурства пятисотки как иллюстрация этого тезиса годится на все пятьсот.
1) Какая мировая практика? А очень простая - не вести вообще дежурный план с такой подробностью. Нужно строить – заказывайте и выполняйте изыскания на нужную территорию. Всяко сейчас их заказывают, и подрядчики нередко рисуют сметы не как за обновление, а как за новую съемку.
2) За обсуждением проблем дежурства пятисотки очень часто забывают, что она – не самоцель. А цель – создание структурно-функциональной модели города (не путать с кадастровой – учетно-правовой моделью). Ответы на вопросы – какое сейчас состояние территории, какие объекты и связи? какие есть ограничения? какие планы и модели развития? В выступлениях коллег здесь и ранее неоднократно справедливо отмечалось, что дежурство пятисотки не обеспечивает построение такой модели
3) Дежурство пятисотки встает в противоречие с основным посылом ИПД – не создавать те официальные ПД, которые потом нет сил дежурить (надеюсь, ни у кого нет иллюзий, что в их городе населением больше 300 тысяч пятисотка полностью отражает состояние городской среды – со всеми объектами ИЖС, сетями и одиночными деревьями). И никто, ни разу не попытался честно выписать все use case использования пятисотки в технологических процессах управления городской средой. Посмотреть, где она реально нужна, в каком объектом составе, какие требования по времени для предоставления, где ее можно заменить упрощенной моделью, где заменить ДДЗ хорошего разрешения.
Я предлагаю организаторам конференции в Волгограде провести деловую игру – одна группа «Ортодоксы» будет за ведение пятисотки в цифровом векторном виде, другая – «ИПДята» за ведение ДДЗ хорошего разрешения и десятка основных слоев – здания, подземка, ЦМР и др. с кучей тематических слоев от разных ведомств и метаданными изысканий. И потрясти каждую схему с точки зрения потребностей других структур, кадастра, инвесторов, финансистов. На первый взгляд, между дежурством пятисотки и построением ИПД нет конфликта, но это пока нет вопроса «куда потратить условный миллион» - и одно, и другое финансируют крайне редко.
Как «бежать без мешков»
Покритиковав пятисотку и существующее положение, выступим условно на стороне «ортодоксов». Пятисотку продолжают вести, значит это нужно. Кстати, ее существенным, неубиваемым аргументом перед БПД является цельность. Основное свойство карт вообще – представлены все объекты и явления. Давайте допустим, что пятисотка нужна и подумаем - как правильно ее вести?
А я вот могу предложить самый простой и логичный с точки зрения айтишника вариант. Пятисотка ведется на едином общегородском сервере, куда подключены все городские и сетевые службы и геодезические организации. Данные доступны через интернет для просмотра и редактирования «в своей песочнице». Геодезисты прямо в поле производят обновления, объекты модерируются (изменения проверяются и подтверждаются) сотрудниками геослужбы УГА. Для каждого изменения в метаданных объекта указывается точность, время, пункты привязки, метод измерения. Программно такую схему реализовать сложно, но можно. Кто первый сделает – молодец. На оцифровку старых планшетов на краудсорсе нанимаются студенты, пенсионеры с опытом в этой отрасли – социальный проект, информационное общество J. А ПО – да хоть бы и раздается федералами или регионалами или вообще «все на едином сервере».
А что смешного? Схема проще, понятнее и стратежнее, чем утверждать форматы, приводить под одну гребенку все геодезические организации, писать нормативку. И ответы на все пункты опроса у меня уместились в один абзац.
Как «бежать в мешках»
Теперь займемся «бегом в мешках» - посмотрим, что мешает этой схеме и вообще – в каких условиях приходится решать проблему.
1) До конца неясна цель, сложность донести ее в простых терминах до руководства города, даже если мы получим идеальный результат. «Вложим миллион, получим что?».
2) «Секретность». Ну хорошо, допустим как и обещали снимут ограничения с той части, которая касается прямого дешифрирования с ДДЗ, рельефа на достойную площадь и несекретных категорий сетей.
3) В правовых конструкциях дежурства пятисотки (а точнее, и глобально точнее – дежурного плана городской среды) – дырка на дырке. Во-первых, сомнительная легитимность ведения ресурса в муниципалитетах и принуждения сдавать туда материалы сторонним организациям. Во-вторых, для кучи существенных изменений в городской среде (построили ИЖС на своем участке, заасфальтировали газон, переложили сети) нет правовых оснований для заказа новой съемки и их отражения на пятисотке. В-третьих, полный ноль в методических рекомендациях, утвержденных единых классификаторах.
4) Геодезические организации сплошь и рядом работают на Автокаде и его производных, не заботятся вообще о топологической корректности, о корректной семантике, о том, чтобы надпись была частью объекта, а не отдельным объектом. Для них любые «другие правила», любые жесткие классификаторы и форматы - рост себестоимости продукции, а значит - они будут сопротивляться.
5) Недостаточное количество сотрудников в геослужбах города, их снижающаяся с каждым годом квалификация, непрестижность темы для выпускников ВУЗов.
6) Наличие альтернативных источников информации – ДДЗ, кадастровых данных, тематических слоев и др. – уменьшение востребованности.
7) Очень сложная и избыточная система объектов условных знаков - наследие бумажных топопланов и традиций советской картографии – стремлению максимально полно описать территорию. Ведет к большой стоимости работ и все меньшей востребованности их результатов.
В этих условиях приходится пока использовать «традиционные подходы». Их описание дадим в форме ответов на вопросы анкеты немного в измененном порядке.
7. Какова должна быть технология и организация работ и технология ведения дежурной ЦММ на территорию города?
По своему опыту и опыту других городов я выделяю четыре основные формы дежурства пятисотки в цифровой форме – две растровых и две векторных. Разумеется, понятно, что в целом векторная предпочтительнее и то, что они могут существовать совместно, гибридно. Для нас важно не степень оцифровки материалов, а какая из форм первична, официальна.
1. Растровая с пересканированием бумажных оригиналов.
Официальный источник – бумажный вид, изменения производятся на бумаге, затем после изменений измененные планшеты или их части пересканируются и перепривязываются.
Достоинства.
1. Почти ничего не надо менять.
2. Получаем быстрый и небольшой, но видимый эффект – тем кому нужны были планшеты «только посмотреть и сделать выкопировки», могут брать и берут в растровой форме.
3. Хранится какая-никакая история.
Недостатки -
1. Этот путь долгий, дорогой и на практике ущербный - он не устойчив к внешним условиям и не позволяет сделать качественный скачок. Так как бумага в нем – первичный источник, то очень быстро возникает соблазн «не сканировать небольшие изменения» и через несколько месяцев все забывают про необходимость обновления растрового полотна, а в геодезические организации планшеты по прежнему выдаются на жесткой основе
2. Нужен постоянно человек на пересканирование и хороший сканер.
2. Растровая с изменениями во внешних организациях
Организуется единое растровое плотно, оно является первичным официальным источником информации, оно и «дежурится». Во внешние организации выдаются для изменений фрагменты – вырезки из растрового полотна, прием изменений тоже в растровом виде
Достоинства (относительно первой формы)
1. Убрали бумажные планшеты, прием и выдача происходит быстрее
2. Проще обновлять внешним организациям, чем в векторной форме.
3. Проще прикреплять ЭЦП, хранить историю изменений
4. Проще писать нормативку – виды предоставления информации, виды приемки.
5. Проще ввести целевые показатели – индикаторы от ввода технологии. Выдача планшета, скажем, не более нескольких часов. В случае, когда часть планшетов по-прежнему на бумаге (пусть малая часть) такие индикаторы не введешь.
6. Нет необходимости ломать технологию у геодезических организаций – лидеров и стимулирование аутсайдеров к новым технологиям.
Замечания - дополнительные технологические риски растровых форм 1 и 2.
1. Нечитаемость растров при плохом качестве планшетов (карандаш, потертости, «шумы»), потеря качества растра при выкопировках, геометрических преобразованиях.
2. «Неоднородность» качества растрового поля при вклейках.
3. Секретность единого растрового поля планшетов – дополнительные затраты и организационные неприятности.
3. «Векторная», изменения в отделе геодезии
Выдача геосъемки осуществляется в векторном виде, прием – в векторном, реже – растровом. После этого сотрудниками отдела геодезии производится перецифровка материала – обновление единого векторной ЦММ. Для съемок больших территорий, выполняемых сторонними организациями, по поводу форматов передачи данных с ними договариваются индивидуально.
Достоинства
1. Нет жестких требований к геодезическим организациям, нет необходимости писать нормативку.
2. Гибкое изменение техпроцесса, возможность постоянной загрузки.
3. В общем случае – качество материала выше, спокойствие за сохранность идентификаторов.
4. Снижение затрат на подготовку граддокументации различного уровня
Недостатки
1. Большая избыточность процесса, большая трудоемкость для отдела геодезии.
2. Ведение векторной 500ки «по деньгам» подменяет ведение муниципальной
ГИС и ИПД. И одно, и другое финансируют крайне редко.
4) Векторная, изменения во внешних организациях
Данные выдаются и принимаются от геодезических организаций в векторном виде. Самая перспективная схема.
Достоинства - понятны
Недостатки
1. Сложность технологической и нормативно-правовой реализации.
2. Противодействие геодезических организаций.
3. Само по себе ведение в векторном виде пятисотки, даже с учетом регистрации всех изменений – не гарантия основы для МГИС и ИПД.
1. Нужен ли единый классификатор объектов ЦММ? Если да, то каковы должны быть требования к нему?
Нужен. Прошу прощения, но не из нас даже задумывались, насколько нужен. Вопрос выходит далеко за пределы дежурства пятисотки, и вообще классификатор не за этим. Да и не классификатор это, а вот что. Конечная суперзадача – построить ЦММ, создать структурно-функциональную модель территории в виде объектов, их характеристик и связей.
А что нам мешает совместно построить такую эталонную структуру - объектную модель? Ведь объекты, их имманентные характеристики и связи суперустойчивы к документам, нормативной базе. Социализм на дворе, коммунизм или капитализм – здание будет стоять, к нему будут подводится коммуникации, рядом пролегать дорога. Наличие физически существующих объектов и их связей - одно из принципиальных достоинств нашей области деятельности, в отличие, например, от кадастра или бухгалтерии. Чуть менее, но все же устойчивым является описание жизненных циклов объектов и их состояния.
Предложение – заняться бы всем, и на общем ресурсе формировать такую модель. С увеличивающейся степенью подробности. Было много попыток создать подобный классификатор, но все они так или иначе сваливались на описание условных знаков (УЗ) всех масштабных рядов на топопланах и топокартах и пестрили объектами типа «штрихи откоса».
Каковы принципиальные достоинства создания этой модели
1. База для оценки и разработки правовых актов. Нам надо, чтобы правовые акты обеспечивали жизнь.
2. База для описания техпроцессов в городе. Сразу ясна востребованность тех или иных классов пространственных объектов, необходимая степень подробности их описания.
3. Отделить «шелуху» бумажных УЗ от объектов и упростить систему УЗ.
А классификатор? Он не должен быть единым. Базовый классификатор создать на основе такой модели раз плюнуть, хоть бы и простой линейный – вот перечень классов пространственных объектов, их свойств и связей. А дальше каждая предметная область, задача классифицирует по своим правилам - «наводит» группы и иерархии, может классы расщеплять и соединять в соответствии с простыми правилами (я не забыл про фактические иерархии и генерализацию – одиночные деревья преобразуются в «полосу деревьев», но все же принцип такой).
2. Каковы должны быть требования к формату описания и хранения пространственных объектов составляющих ЦММ (с учетом требований для ГКН и информационных систем эксплуатирующих организаций)?
Самый простой ответ – «поддерживать модель, и точка». Он вроде как верен, но не ведет к пониманию. А вопрос дико интересный! Смотрите – мы создаем объектную модель. Согласно объектному подходу в программировании и вообще, составные части объекта – свойства и связи. Класс пространственных объектов снабжается еще и методами, описывающих реакцию объекта на события, происходящие в среде. Свойства, вообще говоря, могут быть как атомарными, так и множественными (несколько значений, массивы). И те свойства, которые содержат координаты, мы принимаем за координатное описание объекта. А теперь скажите, сколько ГИС поддерживают множественность именованных координатных описаний объекта (не т. н. «коллекций») и что об этом говорят стандарты OGC? Как нам достойно описать объект в прокрустовом ложе этих стандартов, если на одном масштабе объект полигональный, на другом – линейный, еще и несколько надписей пропадают-исчезают… А сколько ГИС поддерживают присоединение нескольких семантических таблиц к одному классу пространственных объектво, да еще и с возможным отношением 1:М (для неатомарных свойств)? А сколько ГИС поддерживает методы на уровне класса, наследование, реакцию на события об изменении объектов? А какие ГИС хорошо поддерживают реклассификацию на лету?
Кстати, отчасти именно по этим причинам мы «сидим на Ингео» и поэтому она так популярна. Только как обычно для русских девайсов - «пришлось доработать напильником».
Получается, что технологически большинство ГИС неспособны адекватно переварить хорошую объектную модель. Поэтому используют паллиативные решения: при описании здания надписи адреса или характеристик типа «2КЖ» приходится отделять от контуров зданий, вспомогательные объекты типа «штрихи откоса» уводить в отдельный класс от границ откоса, ибо ГИС и стандарты не ориентированы на одновременную поддержку нескольких графических свойств.
И всегда, всегда дилемма – остаться в международных или местных стандартах или хорошо описать модель. Еще же надо формализовать «правила цифрового описания» в виде методов класса. Конечно, после решения этого вопроса ответ на пункт опроса «требования к формату описания и хранения пространственных объектов» выглядит очевидным образом.
3. Каковы должны быть требования к программному обеспечению, в котором возможно создание ЦММ?
См. предыдущий пункт. Дополнительное требование – сохранение идентификаторов.
5. Какова должна быть технология и организация работ по переходу от ведения планшетов на жесткой основе к ЦММ?
Выпишем в этом пункте технологию перевода от организации приемки на жесткой основе к растровой форме. Я все же по описанным причинам советую использовать форму 2. «Растровая с изменениями во внешних организациях»
Шаг 1. Разовый перевод архива в растровый вид. Сканирование и геопривязка всех планшетов – заказ работы у сторонних организаций. Это принципиальный момент. Часто выбирают путь «потихоньку и своими силами» - покупают сканер, по необходимости или по возможности сотрудники УГА сканируют планшеты и обновляют растровое полотно. Выше я писал, что он неверен.
По нашему опыту, можно достигнуть скорости 80-100 планшетов в день сканирования и геопривязки для бригады из трех человек – два оператора и начальник для обработки сложных случаев, общей организации и настройки процесса. Перевод в растровый вид 5000 планшетов (это средняя величина для областного центра) занимает 2-3 месяца вместе с вводом метаданных (год последнего изменения, организация) и фотографированием оборотной стороны планшетов. После этого сразу убирайте бумажные планшеты в архив, чтобы не было соблазна.
Шаг 2. Организация приемки-выдачи материалов в виде растра. Закупите программное обеспечение по учету и выполнению заявок, оно стоит недорого – не более 300 тысяч рублей. Напишите регламент.
Шаг 3. Это необязательно, но желательно. Организуйте приемку материалов векторном виде для тех организаций, для которых удобно использовать такой вид передачи материалов параллельно с передачей растров. Пока пусть «по планшетам» и без классификатора. Купите для вашей ГИС программу, которая позволяет подключать и просматривать эти внешние файлы как отдельный источник (для DXF такие программы есть для Мапинфо, Ингео и возможно других ГИС-контейнеров). Здесь подходит принцип «потихоньку».
6. То же по переходу от ведения планшетов в растровом представлении к ЦММ?
Можно говорить очень долго и подробно. Кратко так: организуйте муниципальный сегмент ИПД таким, каким вы его видите.
4. Каковы должны быть требования к программному обеспечению, в котором целесообразно осуществлять ведение ДТПГ?
Зависит от формы дежурства. Напишем минимальные требования
Форма 1 Растровая с пересканированием бумажных оригиналов
1. Быстрое сканирование и автоматическая геопривязка и трансформирование по крестам растров (не более 5 минут на планшет).
2. Ведение истории изменений.
3. «Чистка» отсканированных оригиналов – удаление шумов.
Форма 2 Растровая с изменениями во внешних организациях
В добавление к стандартным свойствам ГИС
1. Вырезка растров по произвольному контуру
2. Показ растров с обрезкой по контуру, вклеивание на единое полотно растров
3. Ведение истории изменений
4. ЭЦП от внешних организаций (опционально) \
5. Учет и выполнение заявок от внешних организаций на выдачу растров
Форма 3 Векторная, изменения в отделе геодезии
1. Поддержка выбранной модели данных.
2. Единое поле (хотя бы в рамках региона) без разбиения на фрагменты – а значит масштабирование до 5-10 млн. векторных объектов без снижения скорости. Для многих ГИС - тех, которые засасывают в оперативную память все данные или работают с СУБД напрямую без эффективного кэширования, на таких объемах наступает карачун.
3. Программные модули проверки корректности – проверка правил цифрового описания.
4. Ведение распределенной базы данных – подписка, рассылка по уведомлениям, обработка «коллизий», когда изменилось два объекта в разных источниках между транзакциями и др.
5. Права доступа, история изменений и прочее
Форма 4 Векторная, изменения во внешних организациях.
Дополнительно к требованиям ПО формы 3.
1. Вырезка фрагмента векторной карты
2. Пятиступенчатая приемка изменений –
a. загрузка в архив,
b. импорт в спецслои – «буфер загрузки» или в спецсостояния объекта «не утверждено»
c. согласование (установление соответствия со старыми объектами центрального хранилища данных)
d. проверка корректности данных
e. публикация в центральном хранилище
3. Рассылка изменений в труктуре данных, классификаторах и прочее.
В целом, требования совпадают с не раз публиковавшимися требованиями к ПО для центрального узла ИПД.
8. Как обеспечить совместимость программного обеспечения для создания и ведения ЦММ и программного обеспечения используемого эксплуатирующими организациями (Вода, газ, свет и др.)?
Есть три возможных пути
1) Есть силы и возможности – нагнуть организации для использования единых форматов обмена или единой ГИС. К сожалению, при существующем уровне знаний и умений эксплуатирующих организаций, «единые форматы обмена» часто означает «единая ГИС-платформа». Не ругайте тех, кто задорно на конференциях рассказывает, что они посадили на одну ГИС все эксплуатирующие организации. Вы знаете, как делать правильно и справедливо, а они дают результат J.
2) Брать и рассылать данные «как есть», но подружившись на уровне форматов максимально возможно. Все или часть перецифровывать самим при приемке данных, приобретя ПО, позволяющее делать рассылку «только изменений» или «вычитание» двух копий данных за разные промежутки времени. Заметим, что в целом можно сказать, что в рамках МГИС не работает схема периодической рассылки слоев целиком, работает только рассылка изменений. Возникает все время необходимость «залезть» в чужие слои – например, в водоканале поставить точку на здании в месте примыкания водопровода и прочее - надо корректно обрабатывать проблему «лишних точек».
3) Обмениваться в растровом виде. По инженерным сетям - очень плохой вариант.
Последнее важное замечание, относящееся не к ПО, а к данным. Надо допустить передачу данных от эксплуатирующих организаций с пониженной точностью. Пусть будет менее точно, пусть что-то будет со схем, но будет связные сети.
