УДК 530.4

Применение географических информационных систем и технологий в градостроительстве и планировании территориального развития

Analytical tools: mathematical economics and econometrics

Нилиповский Василий Иванович, проректор по международной деятельности, кандидат экономических наук, профессор кафедры экономической теории и менеджмента ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, г. Москва, ул. Казакова, д. 15), v_i_n2000@mail.ru

Хабарова Ирина Андреевна, кандидат технических наук, доцент кафедры городского кадастра, ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, г. Москва, ул. Казакова, д. 15), https://orcid.org/0000-0001-8406-7162,  irakhabarova@yandex.ru

Перков Евгений Александрович, магистрант  по направлению подготовки 21.04.02 «Землеустройство и кадастры», профиль: «Оценка и управление городскими территориями» ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, г. Москва, ул. Казакова, д. 15), evgewka-1488@yandex.ru

Яворская Ирина Дмитриевна, магистрант  по направлению подготовки 21.04.02 «Землеустройство и кадастры», профиль: «Оценка и управление городскими территориями» ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, г. Москва, ул. Казакова, д. 15), yavorskaya-irina@gmail.com

Nilipovsky Vasily I., Vice-rector for international work, candidate of economic Sciences, Professor of the Department of economic theory and management, The State University of Land Use Planning (Kazakova str., 15, Moscow, 105064 Russia), v_i_n2000@mail.ru.

Khabarova Irina A.,  Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Municipal Cadastre, The State University of Land Use Planning (Kazakova str., 15, Moscow, 105064 Russia),  https://orcid.org/0000-0001-8406-7162, irakhabarova@yandex.ru

Perkov Eugene A., graduate student in the direction of preparation 21.04.02 Land management and cadastres. Training profile: Assessment and management of urban areas, The State University of Land Use Planning (Kazakova str., 15, Moscow, 105064 Russia), evgewka-1488@yandex.ru

Yavorskaya Irina D., graduate student in the direction of preparation 21.04.02 Land management and cadastres. Training profile: Assessment and management of urban areas, The State University of Land Use Planning (Kazakova str., 15, Moscow, 105064 Russia), yavorskaya-irina@gmail.com,

Аннотация. В статье авторами рассматриваются и анализируются  постановления Правительства Российской Федерации, Федеральные законы и иные НПА, осуществляющие управление в области географических информационных систем и технологий. В том числе проведен анализ  геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации, рассмотрены уникальные функции и форматы данных. Проанализировано применение геоинформационных систем на примере создания “Генерального плана города”.

Summary.  In the article, the authors consider and analyze the decisions of the Government of the Russian Federation, federal laws and other regulatory legal acts that manage in the field of geographical information systems and technologies. In particular, the authors of the article analyzed the geographic information technologies for collecting cartographic and geodetic information, they examined unique functions and data formats. The authors analyzed the use of geographic information systems on the example of the creation of a “master plan of the city”.

Ключевые слова: географические информационные системы, компьютерные технологии, информационные системы, базы данных, градостроительство.

Keywords: geographic information systems, computer technology, information systems, databases, urban planning.

Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации, связанны с разработкой и использованием различных геодезических баз данных и геоинформационных технологий. Необходимо отметить, что был выпущен целый ряд постановлений Правительства Российской Федерации (далее — РФ):

• Постановление Правительства РФ от 3 ноября 2016 г. №1131 «Об утверждении Правил создания и обновления единой электронной картографической основы»;
• Постановление Правительства РФ от 28.10.2016 N 1099 «О лицензировании геодезической и картографической деятельности»;
• Постановление Правительства РФ от 15 декабря 2016 г. №1371 «Об утверждении Правил определения размера платы за использование сведений единой электронной картографической основы»;
• Постановление Правительства РФ от 15 декабря 2016 г. №1370 «Об утверждении Правил предоставления заинтересованным лицам сведений единой электронной картографической основы»;
• Постановление Правительства РФ от 1 декабря 2016 г. №1276 «О порядке информационного взаимодействия государственной информационной системы ведения единой электронной картографической основы с информационными системами обеспечения градостроительной деятельности» (не вступило в силу).

Далее рассмотрим  правовые акты, осуществляющие управление в данной области. Вводится правовой статус таких понятий как государственный фонд пространственных данных и единая электронная картографическая основа [1-3].

В соответствии с п.1 ст.1259 Гражданского кодекса Российской Федерации (далее — ГК РФ) «географические и другие карты, планы, эскизы и пластические произведения, относящиеся к географии и к другим наукам», являются объектами авторских прав [2].

Основная ценность государственных информационных систем в том, что они предоставляют объективные, точные и достоверные сведения. Наиболее ярким примером подобной ГИС может служить публичная кадастровая карта (далее — ПКК).

Согласно п.4 ст.13 Федерального закона от 24 июля 2007 г. N 221-ФЗ «О государственном кадастре недвижимости» орган кадастрового учета осуществляет ведение публичных кадастровых карт, предназначенных для использования неограниченным кругом лиц. Публичные кадастровые карты размещаются на официальном сайте Росреестра в открытом доступе. Состав сведений публичных кадастровых карт определен Приказом Минэкономразвития России от 19 октября 2009 г. N 416 «Об установлении перечня видов и состава сведений кадастровых карт» (в ред. Приказов Минэкономразвития России от 11 апреля 2011 N 162, от 06 апреля 2012 N 189) [4].

Еще одним примером могут служить дежурные кадастровые карты, которые предназначены для использования органами кадастрового учета при осуществлении государственного кадастрового учета и ведении ЕГРН. А также кадастровые карты территории  Московской области  и субъектов РФ.

Помимо Федеральных законов (далее — ФЗ) и постановлений правительства (далее — ПП), которые, согласно статье 115 Конституции РФ, обязательны к исполнению, имеются также различные государственные стандарты (далее — ГОСТ), носящие рекомендательный характер.

Вышеперечисленные ФЗ и ПП направлены на регламентацию правил и требований по созданию и использованию именно федеральных геоинфомационных систем. Поэтому при разработке новой ГИС для внутреннего пользования, не имеющей федерального значения, представляется возможным  руководствоваться  ГОСТ, а именно:

• ГОСТ 28441-90 Т02 «Картография цифровая. Термины и определения»;
• ГОСТ Р 51606-2000 «Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации»;
• ГОСТ Р 51608-2000 «Карты цифровые топографические. Требования к качеству».
• ГОСТ Р 540828-95 «Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования»;
• ГОСТ Р 51607-2000 «Карты цифровые топографические. Правила топографического описания картографической информации. Общие требования»;
• ГОСТ Р 51605-2000 «Карты цифровые топографические. Общие требования»

         Традиционные географические информационные систем (далее –ГИС) испытывают трудности в реализации ряда услуг и обеспечении гибкого, дружественного распространения ГИС-решений для пользователей. Наряду с процессом разработки программного обеспечения компьютеров и увеличением объема имеющихся геопространственных наборов данных, традиционные ядра баз данных ГИС в настоящее время вытеснены распределенными сервисами, потому что они обращаются с другими программами и имеют доступ к данным гетерогенной сети [5,6].

Разные системы имеют уникальные функции и форматы данных, которые не могут быть переданы. Компьютеры внутри традиционных программ GIS являются фиксированными и их трудно настроить для работы в сети.

Федеральные, региональные, муниципальные ГИС предназначены для решения информационных и расчетных задач, связанных с обработкой пространственных данных, и используются при управлении и планировании, инвентаризации ресурсов, мониторинге, анализе, прогнозировании и других конкретных приложениях.

Проблемно-тематическую ориентацию ФГИС, РГИС, МГИС устанавливает заказчик.

Пространственные данные, используемые в ГИС, охватывают территории для:

• федеральных ГИС — Российскую Федерацию, включая прибрежные акватории и приграничные районы;
• региональных ГИС — крупные природные и экономические регионы, субъекты Российской Федерации, федеральные округа, включая районы, природоохранные зоны, районы кризисных ситуаций, бассейны добычи полезных ископаемых и другие локальные территории (акватории);
• муниципальных ГИС — города, городские районы, пригородные зоны.

Работы по созданию ФГИС, РГИС и МГИС осуществляют по стадиям и этапам, определенным в ГОСТ 34.601. Состав и содержание стадий и этапов уточняют в ТЗ с составлением плана — графика работ.

При формировании требований к ФГИС, РГИС, МГИС руководствуются необходимостью:

• интеграции и максимального использования материалов и данных федеральных, региональных, территориальных фондов, находящихся в ведении федерального органа исполнительной власти по геодезии и картографии, федерального органа исполнительной власти по обороне, других федеральных органов исполнительной власти, а также функционирующих и создаваемых баз, банков пространственных данных, программных и технических средств, их поддерживающих;
• ориентации на имеющееся или выпускаемое отечественное техническое, информационное и программное обеспечение;
• открытости для включения в ГИС новых видов пространственных данных, технических, программных средств и технологий;
• обеспечения требуемого качества ГИС на всех стадиях и этапах их жизненного цикла;
• обеспечения защиты информации, составляющей государственную тайну, и информации с ограниченным доступом в соответствии с ГОСТ Р 51275.

Вопросы обеспечения информационной безопасности следует решать на стадии разработки проекта ГИС с привлечением федерального органа исполнительной власти по безопасности, федерального органа исполнительной власти по геодезии и картографии, федерального органа исполнительной власти по обороне и других компетентных органов.

В организационное обеспечение ФГИС, РГИС, МГИС входят документы, устанавливающие структуру ГИС, задачи, функции и состав входящих в нее подразделений, права и обязанности эксплуатационного персонала и пользователей.

Правовое обеспечение ФГИС, РГИС, МГИС должно быть основано на действующем законодательстве Российской Федерации и нормативных актах федеральных органов исполнительной власти в пределах их компетенции.

Для ФГИС, РГИС, МГИС, а также ГИС-технологий, используемых при их создании, и компонентов ИО (ЦТК, ЦТП, цифровых тематических и специальных карт) рекомендуется подтверждение соответствия проведением сертификации в соответствии с требованиями, установленными в [5].

Системы оценки и налогообложения, основанные на землеустротельных документах, являются ключевыми вкладчиками в экономическое благополучие. Значение недвижимого имущества используется для привлечения капитала в строительство инфраструктуры, покупок дополнительного имущества, начинающих предприятий и поддержания другой капиталоемкой деятельности. Интернет-ГИС делает информацию и  карты, доступными для общественности, предприятий и других учреждений [7,8].

Связывая карты и юридические описания с записями о землевладельцах, ГИС обеспечивает эффективный метод продотвращения мошеннических действий, искажений или ошибок в регистрации земли. Рабочий поток, основанный на ГИС, который использует инструменты топологии в ArcGIS, помогает устранить ошибки в результате перекрытия границ, неполного описания и другие несоответствия в земельных документах.

Самые подробные данные о земельных документах хранятся на уровне участка местными и региональными органами власти. Эти сотрудники используют ГИС для оказания помощи в сохранении прав собственности и титулов; Планиметрия; ортофотоснимки и / или спутниковые снимки; и топографические, наводнения, наземный покров и карты землепользования.

Создавая архитектуру для общих данных по стандартам, пользователи могут получать и использовать данные в своей собственной ГИС. Пространственные данные, структурированные с использованием программного обеспечения, основанного на стандартах ESRI, могут облегчить обмен информацией в огромных масштабах. Инструменты ArcGIS® могут использоваться в инфраструктуре пространственных данных страны для обеспечения доступа клиентов; создавать, управлять и обслуживать метаданные (стандарты поддержки); и создавать, управлять и обслуживать информацию ГИС. ESRI продолжает работу с международным сообществом по определению стандартов для данных. Для работы европейских кадастров в гармонии с агентствами внутри своей страны могут интегрировать проекты на международный уровне, соблюдая необходимые стандарты в области проектирования баз данных и ГИС. Это обеспечит совместимость информационных систем, чтобы использовать ценные геопространственные базы данных для разработки политики, обеспечения рентабельности, улучшения рабочего потока и обслуживания [9].

Использование ГИС технологий при разработке градорегулирующей документации

В настоящее время при создании градостроительной документации (территориальные комплексные схемы градостроительного планирования развития территорий, генеральные планы городских и сельских поселений, проекты черты городских и сельских поселений) широко используются ГИС-технологии. Рассмотрим применение геоинформационных систем на примере создания “Генерального плана города”

Создание ГИС “Генеральный план города” имеет многоцелевое назначение, важнейшим  из которых является возможность ее использования в управлении городскими территориями для повышения качества жизни горожан, оптимизации градостроительной, земельной и инвестиционной политики, улучшения транспортного обслуживания и экологической остановки, развития инженерной инфраструктуры

Процесс создания  “Генерального плана города” включает в себя следующие основные этапы:

1. Проектирование структуры исходных данных, их сбор, обработка, систематизации.
2. Комплексный градостроительный анализ территории, включающий создание плана существующего города (Опорный план) в цифровом виде  и выявление проблемных планировочных ситуаций, историко-культурный анализ городской среды, изучение природно-экологической обстановки, анализ состояния инженерной инфраструктуры и транспортного обслуживания.

Составляется прогноз численности населения и основных направлений социально-экономического развития города по различным сценариям (прогноз согласован соответствующими службами) .

Расчет объемов жилищного строительства (в вариантах) и определение необходимых для развития жилищного строительства, объектов обслуживания, производственных, транспортных объектов, зеленых зон и других городских территорий на основные расчетные периоды проекта (расчет согласован соответствующими службами).

3. Разработка концепции градостроительного развития города на 15–20 лет (основные положения концепции утверждены мэром города).
4. Подготовка детальных проектных предложений “Генерального плана города”:

Стратегические направления развития городской среды, зонирование территории; градостроительные мероприятия по основным типам градостроительных зон – развитие и оживление городского центра, градостроительная организация жилых территорий и производственно-деловых зон; объекты социальной инфраструктуры; развитие системы зеленых насаждений (природный каркас территории)

1. Планировочные мероприятия по оптимизации экологической обстановки и охране окружающей среды.
2. Транспортное обслуживание.
3. Инженерное оборудование и инженерная подготовка территории.
4. Приоритетные направления деятельности.

В ходе проектных работ выполняются следующие технологические этапы:

1. Сбор и систематизация исходных данных, подготовка предварительных исходных картографических материалов.
2. Приобретение цифровых космических изображений высокого разрешения, их фотоцветокоррекция, преобразование в реальную систему координат, совмещение с картографическими материалами, комплексное ландшафтно-индикационное дешифрирование.
3. Сканирование исходного картографического материала, трансформирование.
4. Создание тематических электронных слоев по основным разделам проекта, формирование соответствующих баз данных.
5. Формирование тематических видов по основным разделами “Генерального плана города ”.
6. Вывод графических материалов проекта на бумагу.

Материалы проекта “Генерального плана города” представлялись заказчику, как в цифровом, так и в традиционном форматах – выведенные на бумагу чертежи по разделам “Генерального плана города”, пояснительная записка.

Параллельно с “Генерального плана города”  и во многом на основе цифровых материалов, разработанных в процессе его создания, разрабатывался проект зон охраны объектов культурного наследия также в форме ГИС. Данный проект направлен на анализ текущей ситуации и современного использования объектов культурного наследия города – памятников истории и культуры, и на разработку соответствующих градостроительных регламентов, обеспечивающих охрану исторического наследия города [10].

Заключительным документом проекта явился нормативный акт «Правила землепользования и застройки», которые, помимо процедурных норм по отводу и изъятию земельных участков, содержат Схему правового зонирования территории и систему градостроительных регламентов для каждого участка города. Данная схема разрабатывается  на основе проектных предложений “Генерального плана города”, в том числе с учетом трансформации городского плана, в частности, предлагаемые изменения в функциональном зонировании территории города: вынос или перепрофилирование вредных производств и коммунальных территорий, изменение назначения территорий, занятых в настоящее время садовыми участками, перспективные для застройки территории и пр.

Схема разработана в оболочке ГИС и позволяет оперативно получать информацию о разрешенных и запрещенных видах использования каждого земельного участка в городе, включая и историческую часть города, так как градостроительные регламенты из Проекта зон охраны объектов культурного наследия являются органической составляющей общих градостроительных регламентов Правил землепользования и застройки.

Геоинформационное картографирование

 В геоинформационном направлении развивается отдельное направление — оценочно-прогнозное картографирование. Целью оценочно-прогнозного картографирования является целенаправленная интегральная оценка геосистем, а также их компонентов в решении различных практических и научных задач. Получили применение особый вид геоинформационного картографирования — рекомендательные карты, носящие рекомендательный характер по принятию решений организации территории.

В географии и других дисциплинах просматривается две тенденции использования геоинформационных систем:

1) целостное представление геосистем природного и социально- экономического характера, а также представление средствами ГИС их иерархии, функционирование, выявление взаимосвязей;

2) оценка состояния геосистем и прогнозирование развитием процессов и явлений, рекомендации, а также ретропрогноз (восстановление прошлых состояний геосистем).

Основным классификационным признаком является проблемная ориентация ГИС. Выделяют проблемно ориентированные ГИС (предназначенные для решения конкретных задач) и многоцелевые (для решения комплексных задач). Среди проблемно-ориентированных ГИС выделяют: ресурсные, кадастровые, экологические, социально- экономические, морские, городские, картографические.

Задачи, решаемые кадастровой ГИС:

1. Анализ существующей балльной оценки, используемой в кадастре;
2. Дифференциация кадастровой оценки, направленной на ее оценку как средства производства, а не только как объект недвижимости;
3. Методический подход разработки планов внутрихозяйственного землеустройства на ландшафтной основе с использованием ГИС;
4. Разработка принципов корректировки существующих планов внутрихозяйственного землеустройства;
5. Методика качественной оценки земель.

Для большинства пользователей ГИС точность и модель данных государственной: съемки не играют первостепенного значения, и только для небольшой группы пользователей это является обязательным условием и имеет решающее.

ГИС как основное понятые может быть использовано для всех пространственных информационных систем. Земельно-информационные системы (далее — ЗИС) характеризуются как подчиненная составляющая ГИС. При этом ЗИС можно рассматривать как  информационную систему специальных служб, которые в качестве базы используют данные кадастровой съемки земельных участков.

 Если в качестве примера взять понятие «информационная система карт» или «информационная систем, базирующаяся на картографии», то можно установить простые связи с уже существующими в настоящее время понятиями. ГИС: основное понятие да всех пространственных информационных систем.

ЗИС:

• автоматизированный кадастр недвижимости;
• кадастр земельных участков;
• цифровой земельный кадастр;
• ИС земельных участков;
• ИС парцелл;
• ИС коммуникаций;
• ИС зданий;
• ИС коммунального планирования;
• ИС разрешений на постройку.

КИС (информационная система, базирующаяся на картографии):

• банки данных земельных владений;
• ИС земель;
• топографическая ИС;
• гидрографическая ИС;
• геологическая ИС;
• ИС проникновения и вредных воздействий на соседние владения;
• ИС охраны окружающей среды;
• ИС планирования земель;
• аграрная ИС;
• ИС сырья — метеорологическая ИС.

Из этого следует:

1. ЗИС всегда является и КИС и она может служить геодезической основой для КИС. КИС не обязательно является ЗИС;
2. КИС и ЗИС могут существовать в ГИС параллельно и связываться через геодезическую систему отсчета;
3. КИС могут развиваться в ЗИС путем уточнения геодезической основы [11].

Вывод

Преимущества использования ГИС очевидны, но можно выделить основные, позволяющие сказать, что за использованием ГИС в градостроительстве и планирование территориального развития стоит будущее. ГИС позволяет хранить весь набор проектной документации, схемы, планы в электронном виде в единой системе координат и системе отображения, а также атрибутивную информацию обо всех объектах. ГИС должна являться составной части единой информационной системы территории (района, города, края).

Данная система должна обеспечивать граждан прогнозами развития территории, обеспечивать принятие управленческих решений на основе анализа данных. Основу аналитических ГИС составляет система анализа. Для градостроительства и планирования территориального развития необходимо учет и анализ всех влияющих факторов. К таким факторам можно отнести: плотность населения, плотность застройки, экологическую ситуацию, транспортную доступность, пространственное распределение объектов (например, продовольственных магазинов), инженерные коммуникации и т.д.

Важным фактором является оперативность, достоверность и пространственная точность поступающих данных, очевидны преимущества данных дистанционного зондирования (данные лазерного сканирования, спутниковые снимки высокого разрешения, многозональная съемка и прочее). Использование таких материалов позволяет получить объективную и своевременную информацию об использовании территории, вести дистанционный мониторинг событий, экспертно оценивать состояние территории.

Список источников

1. Федеральный закон от 30.12.2015 № 431-ФЗ (ред. от 03.08.2018) «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»
2. Гражданский Кодекс Российской Федерации от 18.12.2006 № 230-ФЗ (ред. от 23.05.2018)
3. ГОСТ Р 52155-2003 Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования
4. Федеральный закон от 24.07.2007 № 221-ФЗ (ред. от 06.03.2019) «О кадастровой деятельности»
5. Стеклова Г.А. Направления использования ГИС-технологий в землеустройстве и земельном кадастре [Текст] / Г.А. Стеклова, В.С. Федотова// Царскосельские чтения. – 2014. — № 18. – Т.3. – С.164-169.
6. Хабарова И.А. Математическое и компьютерное моделирование использования земель: проблемы и перспективы.// Землеустройство, кадастр и мониторинг земель, №9, 2016, с. 21-27.
7. Морозова Я. С., Максимов Н. Э. Применение геоинформационных систем при разработке стратегии развития территории [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2015 г.). — Пермь: Зебра, 2015. — С. 147-150.
8. Eric S. Hall. A Decision Support Tool for Sustainable Land Use, Transportation, Buildings/Infrastructure, and Materials Management // American Journal of Environmental Engineering 2017, 7(2): 35-46.
9. Матерухин А.В. Проблематика создания ГИС на основе систем управления потоками данных// Геодезия и картография. 2017. Т. 78. № 4. С. 44-47.
10. Быстров, А. Ю. Современные системы геоинформационного мониторинга водоохранных зон рек и водохранилищ / А. Ю. Быстров, А. А. Майоров // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2017. – Т. 61, № 2. – С. 80–86.
11. Матерухин А.В Алгебраический подход к разработке абстрактных типов пространственно-временных данных// Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2017. № 1. С. 114-117.