Глава 1. Нормативно-правовое обеспечение картографической основы кадастра
1.1 Общие сведения федерального закона о геодезии, картографии и пространственных данных
Законодательство РФ постоянно меняется и развивается, пытаясь приспособиться к быстро развивающимся современным формам общественных отношений. Принятие концепции создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации, и концепции развития отрасли геодезии и картографии, потребовали коренной модернизации как в части используемых подходов к геодезической и картографической деятельности, так и в части внедрения современных механизмов государственного управления и регулирования в указанной сфере. Развитие спутниковых методов и технологий позиционирования в геодезии, геодинамике и топографии значительно изменило роль и функциональные возможности государственной координатной основы - государственных системам координат и государственной геодезической сети.
Геодезия - область отношений, возникающих в процессе научной, образовательной, производственной и иной деятельности по определению фигуры, гравитационного поля Земли, координат и высот точек земной поверхности и пространственных объектов, а также изменений во времени указанных координат и высот.
При осуществлении геодезической деятельности выполняются геодезические работы по определению координат и (или) высот точек земной поверхности, пространственных объектов, изменений во времени указанных координат и высот, по определению параметров фигуры Земли, ее гравитационного поля в этих целях, а также по созданию геодезических сетей (в том числе геодезических сетей специального назначения), государственных нивелирных сетей и государственных гравиметрических сетей. [2]
С развитием телекоммуникационной инфраструктуры и информационных технологий появились новые возможности создания и распространения карт и планов, хранящихся в электронном виде. Поставка картографических материалов является и остается важным элементом инфраструктуры пространственных данных в Российской Федерации, необходимым для организации информационного общества.
Пространственными объектами являются:
1. природные объекты,
2. искусственные
3. иные объекты (в том числе здания, сооружения),
4. естественные небесные тела
Картография - область отношений, возникающих в процессе научной, образовательной, производственной и иной деятельности по изучению, созданию, использованию, преобразованию и отображению пространственных данных, в том числе с использованием информационных систем.
Пространственные данные - данные о пространственных объектах, включающие сведения об их форме, местоположении и свойствах, в том числе представленные с использованием координат.
При осуществлении картографической деятельности выполняются картографические работы по сбору и обработке пространственных данных в целях обеспечения возможности их последующего отображения на планах, картах и в атласах (в том числе в электронной форме), включая фотограмметрические и топографические работы, в том числе работы по созданию специальных и топографических карт и (или) планов или иных картографических материалов. [2]
1.2 Рассмотрение приказа федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии
Возникли новые требования к точности и методам определения координат характерных точек границ земельного участка, также требования к точности и методам определения координат характерных точек контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке.
Характерной точкой границы земельного участка является точка изменения описания границы земельного участка и деления ее на части. Положение на местности характерных точек границы земельного участка и характерных точек контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке описывается плоскими прямоугольными координатами, вычисленными в системе координат, установленной для ведения Единого государственного реестра недвижимости.
Единый государственный реестр недвижимости представляет собой свод достоверных систематизированных сведений в текстовой и графической форме и состоит из:
1) реестра объектов недвижимости;
2) реестра прав, ограничений прав и обременений недвижимого имущества;
3) реестра сведений о границах зон;
4) реестровых дел;
5) кадастровых карт;
6) книг учета документов.
Под реестром объектов недвижимости понимается кадастр недвижимости. В него вносят всю основную, а также дополнительную информацию об объекте недвижимости.
Координаты характерных точек определяются следующими методами:
1) геодезический метод;
2) метод спутниковых геодезических измерений;
3) комбинированный метод;
4) фотограмметрический метод;
5) картометрический метод;
6) аналитический метод.
С целью получения значений координат характерных точек в местных системах координат при выполнении измерений в государственных системах координат используют параметры перехода между местной системой координат и государственными системами координат, которые определены законодательством.
При получении координат характерных точек геодезическим способом, способом спутниковых геодезических измерений и комбинированным способом применяются пункты государственной геодезической сети и пункты геодезических сетей специального назначения.
Характерные точки границ земельных участков, полученные геодезическим способом, способом спутниковых геодезических измерений или комбинированным способом, закрепляются межевыми или иными знаками, информация о закреплении точек границ земельных участков показываются в межевом плане. В случае если это отражается в договоре подряда на производство кадастровых работ или другим документом, на основании которого производятся кадастровые работы.
Для оценки точности определения координат характерной точки рассчитывается средняя квадратическая погрешность.
Координаты характерных точек контура конструктивных элементов здания, сооружения или объекта незавершенного строительства, расположенных на поверхности земельного участка, надземных конструктивных элементов, а также подземных конструктивных элементов определяются с точностью определения координат характерных точек границ земельного участка, на котором расположены здания, сооружение или объекты незавершенного строительства.
Если здание, сооружение или объект незавершенного строительства располагаются на нескольких земельных участках, для которых установлена различная точность определения координат характерных точек, то координаты характерных точек контура конструктивных элементов здания, сооружения или объекта незавершенного строительства, расположенных на поверхности земельного участка, надземных конструктивных элементов. А также подземных конструктивных элементов определяются с точностью, соответствующей наиболее высокой точности определения координат характерных точек границ земельного участка.
Во время использования фотограмметрического способа получения координат характерных точек, берутся материалы космической съемки и аэрофотосъемки, размер проекции пикселя на местности которых не превышает значений, установленных в таб.1 для требуемой категории земель и разрешенного использования земельного участка.
Если смежные земельные участки имеют различные требования к точности определения координат их характерных точек, то общие характерные точки границ земельных участков определяются с точностью, соответствующей наиболее высокой точности определения координат характерных точек границ земельного участка.
Договором подряда при производстве кадастровых работ может быть допущено определение координат характерных точек с точность более высокой чем в таб.1. В таком случае получение координат характерных точек производится с точностью, не ниже, чем указано в договоре подряда на выполнение кадастровых работ.
Максимальное различие первых и последующих получений координат характерных точек не должны быть больше удвоенных значений средней квадратической погрешности, указанной в таб.1.
Таблица 1.1 - Значения точности определения координат характерных точек границ земельных участков
Категория земель и разрешенное использование земельных участков Средняя квадратическая погрешность определения координат характерных точек, м Размер проекции пикселя на местности для аэрофотоснимков и космических снимков, см
Земельные участки, отнесенные к землям населенных пунктов 0,10 5
Земельные участки, отнесенные к землям сельскохозяйственного назначения и предоставленные для ведения личного подсобного хозяйства, огородничества, садоводства, индивидуального гаражного или индивидуального жилищного строительства 0,20 7
Земельные участки, отнесенные к землям сельскохозяйственного назначения 2,50 35
Таблица 1.1- Продолжение
Земельные участки, отнесенные к землям промышленности, энергетики, транспорта, связи, радиовещания, телевидения, информатики, землям для обеспечения космической деятельности, землям обороны, безопасности и землям иного специального назначения 0,50 9
Земельные участки, отнесенные к землям особо охраняемых территорий и объектов 2,50 35
Земельные участки, отнесенные к землям лесного фонда, землям водного фонда и землям запаса 5,00 60
Земельные участки, не указанные в пунктах, перечисленных выше 2,50 35
1.3 Общие сведения о фондах пространственных данных
В Российской Федерации существуют следующие государственные фонды пространственных данных:
1) федеральный фонд пространственных данных;
2) ведомственные фонды пространственных данных;
3) фонд пространственных данных федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке и реализации государственной политики, нормативно-правовому регулированию в области обороны;
4) фонды пространственных данных субъектов Российской Федерации.
В региональные фонды пространственных данных включаются пространственные данные и материалы, полученные в результате выполнения геодезических и картографических работ, организованных органами государственной власти субъектов Российской Федерации или подведомственными данным органам государственными учреждениями. [2]
Региональный фонд пространственных данных создается по решению высшего исполнительного органа государственной власти субъекта Российской Федерации.
В случае принятия высшим исполнительным органом государственной власти субъекта Российской Федерации решения о создании регионального фонда пространственных данных ведение указанного фонда осуществляется государственным учреждением субъекта Российской Федерации - фондодержателем регионального фонда пространственных данных.
В случае отсутствия в субъекте Российской Федерации регионального фонда пространственных данных пространственные данные и материалы, полученные в результате выполнения геодезических и картографических работ, организованных органами государственной власти субъектов Российской Федерации или подведомственными данным органам государственными учреждениями, подлежат передаче в федеральный фонд пространственных данных.
Предоставление физическим и юридическим лицам, органам государственной власти и органам местного самоуправления пространственных данных и материалов, содержащихся в государственных фондах пространственных данных, осуществляется за плату, за исключением случаев, установленных федеральными законами.
Порядок и способы предоставления пространственных данных и материалов, содержащихся в государственных фондах пространственных данных, в том числе порядок подачи заявления о предоставлении указанных пространственных данных и материалов, включая форму такого заявления и состав прилагаемых к нему документов, и порядок определения размера платы за предоставление указанных пространственных данных и материалов, устанавливаются Правительством Российской Федерации. [2]
Передача пространственных данных и материалов федеральными органами исполнительной власти для включения в федеральный фонд пространственных данных и ведомственные фонды пространственных данных и порядок передачи пространственных данных и материалов органами государственной власти субъектов Российской Федерации или подведомственными данным органам государственными учреждениями для включения в региональные фонды пространственных данных или федеральный фонд пространственных данных устанавливаются федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере геодезии и картографии.
Глава 2. Анализ современных методов сбора и обработки информации с использованием космических снимков
2.1 Тенденция применения космических снимков
История спутниковых снимков как инструмента наблюдения Земли начинается с фотографии, она позволила увидеть нашу планету из космоса. Получаемые на разных высотах изображения имеют различные преимущества для каждой из сфер их применения. Уже сейчас очевидно, что использование снимков предоставляет новые перспективы и взгляды на мир и те проблемы, которые мы хотите изучить.
Использование снимков имеет множество преимуществ и возможностей:
- повышенная разрешающая способность в результате множественного уменьшения сдвига изображения и почти отсутствующей вибрации носителя;
- повышенное количество связей между объектами местности, а следовательно, повышенное число дешифровочных признаков, ввиду уменьшения масштаба снимков и изображения в рамках кадра большой территории;
- множество способов корректировки яркости, гаммы, контраста, динамического диапазона и др. используемые ко всему космическому снимку или отдельным его частям. Подобные способы способствуют выделению топографических объектов даже для тех участков изображений, на которых на первоначальном снимке топографические объекты не дешифрируются;
- с целью автоматизации дешифрирования космических снимков допускается применять разного рода программные продукты, рассчитанные для идентификации и сегментации по фототону площадных объектов, почвенно-растительного покрова и других характерных объектов.
В связи с этим космические снимки находят широкое применения в таких сферах человеческой жизни и экономике, как нефте- и газодобыча, и прочие полезные ископаемые, проектирование и строительство, изучение климата и погоды, городское планирование, земледелие, лесное хозяйство.
2.2 Интеграция технологий ГИС, ДЗЗ и GPS
Технологии ГИС изначально имели интеграционный аспект, поскольку интегрируют пространственную и описательную (атрибутивную) информацию и позволяют получить важную исходную основу – интегрированную модель территории, которая является предпосылкой принятия обоснованных управленческих решений. Индустрия ГИС активно привлекает новые веяния, меняется, эволюционирует и развивается, что является индикатором того, что отрасль имеет огромный потенциал. Итак, есть все основания полагать, что и в дальнейшем ГИС будут продолжать свое динамическое развитие, обеспечивая своих пользователей все новыми и новыми возможностями. Развитие ГИС показало, что вышеперечисленное – не единственный их интегрирующий аспект. В результате развития технологий баз данных оказалось возможным использовать стандартные системы управления базами данных (СУБД) как хранилища пространственной и атрибутивной информации. Современные СУБД могут хранить и мультимедийные данные, а ГИС – их использовать.
Прогресс в технологии определения координат с помощью систем глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС) и повсеместное распространение приемников GPS и ГЛОНАСС привели к интеграции систем глобального позиционирования и мобильных геоинформационных систем. Пример тому-геоинформационное приложение для смартфонов ArcPad разработанное Esri, крупнейшим производителем геоинформационных систем. Также данные полученные с помощью систем глобального позиционирования, теперь все чаще используются как источник координатной информации для ГИС.
Тяжело не заметить развитие в интеграции обычных ГИС и технологий ДЗЗ. Дистанционное зондирование в современном мире — это невероятное разнообразие способов получения изображений почти во всех диапазонах длин волн электромагнитного спектра и радиодиапазона, один из главных плюсов различная обзорность изображений — начиная с метеорологических геостационарных спутников, охватывающих почти целое полушарие, до аэросъемок участка во всех подробностях в несколько сот квадратных метров. ГИС применяются также для планирования и организации аэросъемок, для ведения реестра аэрокосмических снимков. Наряду с этим системы обработки ДДЗ относятся к ключевым поставщикам данных для ГИС. Например, система ERDAS IMAGINE уже давно не просто обрабатывает изображение, но и способна интегрировать с ними данные векторных ГИС. Интеграция ДЗЗ и ГИС происходит по трем основным направлениям:
- ДДЗ как источник актуальных и точных данных для ГИС;
- ГИС как источник вспомогательных данных для ДЗЗ;
- совместное использование данных ДЗЗ и ГИС для моделирования и анализа.
Одна из основных тенденций в развитии ДЗЗ-появление нового поколения оптикоэлектронных космических аппаратов (КА) сверхвысокого разрешения. Их главными характерными особенностями можно назвать небывалую производительность, и самое главное способность получить данные с пространственным разрешением не хуже 30 см.
В последние годы четко выделились главные вехи в улучшении технологий ДЗЗ: увеличение пространственного разрешения и производительности космических аппаратов, конструирование спутников или создание спутниковых группировок, специализирующихся на решении большого количества задач (картографических, мониторинговых и т. п), увеличилась частота использования радарных съемок. Все это напрямую проявляется на структуре и объеме рынка данных ДЗЗ: увеличивается качество продукции, предоставляемой потребителям, и одновременно, за счет увеличения количества спутников в спутниковой группировке. Дальнейший прогресс в области ДЗЗ связан с развитием технологий обработки и доведения до потребителя в нужном ему виде все возрастающих объемов данных, а также с построением комплексных систем оперативного мониторинга. Особое значение с ростом активного использования космических снимков приобретают цели обработки и анализа данных ДЗЗ, автоматизации процесса сбора картографических материалов и так далее. За последние время возможности программных систем для решения этих задач существенно улучшились. На рынке предлагаются высокотехнологичные решения как по обработке и анализу данных ДЗЗ, так и по интеграции полученной информации в геоинформационные системы. В этих случаях применяется различное программное обеспечение-INPHO (полнофункциональная фотограмметрическая система), Esri (программный комплекс для обработки данных ДЗЗ и их интеграции с данными ГИС); MicroStation (профессиональная CAD-система с полнофункциональными геоинформационными возможностями от компании Bentley Systems) и др. Следует при этом заметить, что небывало растущий объем данных ДЗЗ со спутников и повышение количества числа пользователей определили разработку существенно новых видов передачи пространственной информации потребителям новых сервисов, обеспечивающих мультипользовательский доступ к данным космической съемки. К примеру, сервис от компании DigitalGlobe Image-Connect, который является единственным в своем роде расширением к программному обеспечению ГИС и который дает пользователю загрузить космические изображения со спутников Quick-Bird и WorldView-1 в программную среду пользователя напрямую из архива компании DigitalGlobe. Одновременно происходит мгновенное отображение спутниковых данных в программном обеспечении заказчика с автоматическим преобразованием в нужную ему проекцию (установленную в программе на момент отбора данных).
Еще одно определение геоинформационной системы звучит как: система аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, созданная для цифровой поддержки, пополнения, управления, манипулирования, анализа, математико–картографического моделирования и образного отображения географически координированных данных. Вместе с тем эти функции не могут быть выполнены в полном объеме, если база данных ГИС является недостаточно полной, точной или актуальной.
В базе данных ГИС хранятся как пространственные данные (административные границы, границы землевладений, координаты высот), так и атрибутивные (типы земель, растительности, покрытие дорог, показатели качества воды и тому подобное). Традиционно, пространственные и тематические данные связываются таким образом, чтобы обеспечивать топографическое или тематическое картографирование. Однако эти карты являются вторичными по происхождению, поэтому содержат определенные погрешности. Подруге, они не способны предоставить все характеристики, нужные пользователю, через обобщение картографического изображения. В-третьих, топографические или тематические карты быстро устаревают (становятся неактуальными) из-за определенных изменений на территории. Эти ограничения ГИС могут быть преодолены за счет использования данных ДЗЗ и GPS.
Аэрокосмические снимки являются первичными данными и способны предоставить более точные и актуальные данные, чем те, что получены с помощью топографических и тематических карт, а GPS является эффективным современным способом получения координат пространственных объектов.
Цифровые данные кодируются в виде пикселей-ячеек (двумерная матрица), что соответствуют величине силы отраженного электромагнитного излучения. Изображения должны быть расположены определенным образом относительно геодезической сетки, иначе данные, которые они несут, не могут быть отнесены к определенному месту. Возникла потребность в тесном сочетании дистанционного зондирования с картографией земной поверхности и тематической картографией. Это стало возможным благодаря способности ГИС к вводу, анализу пространственной информации и ее отображению.
ДЗЗ предоставляет актуальные и точные пространственные и тематические данные для функционирования ГИС.
Аэрокосмический снимок, цифровой или аналоговый, содержит данные в своей собственной системе координат. Эти координаты должны быть переведены в общую референсную систему координат или в универсальную систему, если объект или явление исследуются по большому количеству изображений, или если эти данные должны пространственно перекрываться данными из других источников.
Позиционирование требует определенного геометрического контроля на земле. Традиционно, геометрическая привязка снимков ДЗЗ осуществляется по топографическим картам, поскольку они являются наиболее доступными и пространственно корректными. Однако топографические карты оказываются бесплодными в областях, где не представлены узловые поворотные пункты или картографическое изображение подверглось коренным изменениям с момента публикации карты. Для этого случая могут быть использованы технологии GPS как эффективная альтернатива для получения пространственных данных в универсальной системе координат. Точечные, линейные или полигональные данные могут получаться в реальном времени или приближенном к нему. Данные опорных точек в выбранных поворотных пунктах могут быть использованы для привязки аэрокосмических изображений на поверхности исследуемой территории. Однако данные GPS, даже полученные на плоскости, не способны никоим образом заменить аэрокосмический снимок полигональных данных в 2D формате.
