Выводы по итогам прохождения стажировки

г.Вустер, Международный центр Вустера

Брифинг с представителями Международного вустерского Центра, направленный на согласование содержания и уточнения плана стажировки (директор Международного центра Вустера Royce Anderson).

Знакомство с преподавателями (Е.А.Огнева-Химмельбергер – профессор Университета Кларка, специалист в области дистанционного зондирования Земли и пространственного анализа; ее диссертация посвящена обследованию спутниковых данных с целью моделирования концепции землепользования на юге Мексики. Работала в Бостонском Университете Тафтс, в Департаменте городского и экологического планирования, доцентом в Маунт Холик Колледже, проводила обучающие международные семинары в Коста-Рике, Мексике, России) и магистрантами специальности «Геоинформационные системы» университета Кларка, обсуждение их магистерских проектов в сфере геоинформационных технологий.

Знакомство и работа с американской Гис программой ArcGIS. Сферы применения программы ArcGIS. Базовые компоненты ГИС. Географические и атрибутивные данные и их пространственный анализ. Векторные и растровые данные – их отличия, преобразование растровых данных в векторные и shp-файлы.

Изучение основных функций и инструментов программы – работа с символами, с инструментами для изображения, работа с таблицами, сортировка и добавление табличных данных для работы с программой ArcGIS. Освоение методики измерения расстояний на карте, добавления названий на карту, методов классификации геоданных. Работа с векторными слоями карты – накладывание одного слоя на другой, создание нового слоя.

Решение аналитических задач в ГИС. Метод организации и обработки информации данных в ArcGIS. Принципы организации информации в ArcGIS – ввод информации в ГИС, ввод данных в ГИС с растровой моделью данных, анализ информации в ГИС, буферизация (полигональный слой, применяемый для целей выделения какой-либо пограничной зоны однородных объектов), оверлейные операции (операция наложения друг на друга двух или более слоев, результатом которого является графическая композиция).

Практическая работа по проведению анализа в ArcGIS пространственно-атрибутивной информации с использованием аналитических функций ГИС. Проведение непространственного (атрибутивного) анализа данных с применением материалов штата Массачусетс: запрос по атрибутам и их изображение, поиск цифровых карт и их визуализация, классифицирование непространственных данных, картографические измерения (расстояние, направление, площадь), статистические функции. Проведение пространственного анализа данных с применением материалов штата Массачусетс: оверлейные операции, анализ близости, сетевой анализ, поиск объектов, анализ видимости-невидимости, прогнозирование, картометрические функции, интерполяция, зонирование, создание контуров, декомпозиция и объединение объектов, буферизация, переклассификация.

Знакомство с дополнительными модулями программы Arcgis – ArcGIS Spatial Analyst. Особенности работы с растровыми изображениями. Методика сканирования карты. Этапы проведения географической привязки отсканированной карты к местности на примере материалов штата Массачусетс.

Выполнение практической работы по географической обработке материалов. Освоение методов наложения (overlay) друг на друга слоев, результатом которого является графическая композиция используемых слоев либо единственный результирующий слой, несущий в себе набор пространственных объектов исходных слоев, топологию этого набора и атрибуты, – определение принадлежности точки полигону, определение принадлежности линии полигону, определение принадлежности полигона полигону, наложения двух полигональных слоев, уничтожение границ одноименных классов полигонального слоя с порождением нового слоя, определение линий пересечения объектов, объединение объектов одного типа, определение точки касания линейного объекта.

Освоение метода вырезания (Clap), присоединения (Append), сшивки (Merge).

Работа над собственным проектом. Сбор статистического материала по Челябинскому региону с сайта Главного управления по труду и занятости по Челябинской области, а также с его подведомственных и административных сайтов области. Формирование атрибутивной таблицы и базы данных с геопространственной привязкой по проблемам безработицы и обучению безработных граждан на территории Челябинской области в формате DBF.

Оцифровка границ Челябинской области. Методика создания shp-файлов в программе ArcGIS на область и на районы. Shp-файл представляет собой двоичный файл специального формата, в котором содержится информация о графических объектах («формах») определенного геометрического типа. C каждой формой может быть связана запись атрибутивных данных, содержащаяся в файле с расширением DBF. Экспорт объектов определенного типа в shp-файл с использованием DBF-файла атрибутивной информацией, содержащейся в таблицах по безработице. Учет трех видов аналогов геометрических типов объектов ObjectLand, которые могут быть экспортированы в формат shp:

Каждый shp-файл содержит объекты только одной геометрической формы, и при этом не имеется какого-либо аналога понятию типа объектов ObjectLand, при экспорте карты для каждого экспортируемого типа объектов создается отдельный shp-файл. Имена файлов различаются добавленными к ним одной или несколькими цифрами.

Создание для каждого создаваемого shp-файла еще двух файлов с тем же именем и их генерация, но с другими расширениями.

Изучение программного продукта Idrisi. Применение и возможности Idrisi при проведении растрового анализа в таких сферах, как дистанционное зондирование земли с целью анализа изображений; инвентаризация и отображение базовых земельных ресурсов; землепользование и анализ изменений земли; сельскохозяйственный мониторинг и мониторинг природных ресурсов.

Базовые компоненты Idrisi. Изучение основных функций и инструментов программы – работа с символами, с инструментами для изображения и проведения растрового анализа. Практическая работа в программном продукте Idrisi по классификации земельных участков.

Практикум с ассистентом профессора Е.А. Огневой-Химмельберг Н. Тумрикиной.

Встреча с учредителями Некоммерческой организации «ICW» (Международный вустерский Центр) и с участниками Международной программы «Открытый мир» (Россия). Проведение презентации НОЦ «ГИС» (вставка презентации и ролика)

Освоение технологии pan-sharping в программе Idrisi и ArcGIS – интеграция панхроматического и мультиспектрального снимков. Наложение панхроматического снимка г. Вустерна (высокого разрешения 1:2000) на цветной снимок от Google (низкого разрешения 1:5000) с целью получения цветного снимка с более высоким разрешением (≈1:3000).

Технология pan-sharpingа в программе Idrisi: последовательно включается TIF IDRISI, затем WINDOWS, затем PROJECT, затем ECSPENT. Затем при помощи функции WINDOWS вырезать нужную часть снимка. В функции PROJECT файл с мультиспектральным снимком сделали кратным файлу с панхроматическим снимком (т.е. делится файл с панхроматическим снимком на файл с мультиспектральным). Следующий шаг – это расчет максимального расстояния от х до y. В WINDOWS вставляется ECSPENT, затем в функцию PROJECT вставляется кратность разрешения панхроматического и мультиспектрального снимков. В результате этого шага получается 4 готовых файла для pan-sharpingа. Программный модуль Coolspeis переводится в прямом направлении, а затем в обратном направлении. Последний шаг в выполнении интеграции панхроматического и мультиспектрального снимков – это функция composit.



Практикум с ассистентом профессора Е.А. Огневой-Химмельберг Н. Тумрикиной.

Работа с GPS приемниками. Набор 9 точек с координатами (месторасположение пунктов питания – Annie’c Klark Brunch - закусочная, Acoustic Java - кофейня, China Lanten – китайская закусочная, Fantastic Pizza - пиццерия, Hotoy – китайско-полинезийская закусочная, Yoway – кафе-мороженое, Domino’s Pizza - пиццерия, Da-Lat Restaurant – ресторан вьетнамской кухни , Beatniks magic Hat – бар-музыка ) с использованием GPSприемника вокруг Университета Кларка. Перенос данных точек с GPSприемника на компьютер и создание shpфайла в программе ArcGIS с нанесением данных точек.

Мониторинг и прогнозирование развития окружающей среды и природных ресурсов с применением методики геопространственных экспертиз - анализ и отображение цифровых пространственных данных, полученных на основе данных дистанционного зондирования Земли (с использованием программы Idrisi)

(Technical Services Department City of Worcester)

Знакомство с работой муниципального вустерского ГИС центра (MasGIS). Презентация муниципального геопортала MasGIS. Уровни взаимодействия между департаментами города по обмену геоданными. Механизм получения и обновления геоданных в MasGIS. Нормативно-правовая база MasGIS – по разработке программного обеспечения, создания и предоставления геоданных. Источники финансирования Условия получения геоданных по стоимости для интернетпользователей и пользователей различных структур.

Обсуждение деятельности RIGIS с руководителем и координатором Гис Шайн Д.Вайт: цели, сотрудничество с Университетом (URI), уровни и условия взаимодействия с различными Департаментами штата.

RIGIS создан в соответствии с Законом на уровне штата, в основе которого лежит сотрудничество между Университетом и штатом в сфере ГИС технологий. В начале 80-х годов в Университете активно внедрялись разработки и проводились исследования в сфере ГИС. Вся информация о социально-экономическом положении штата вносилась студентами на карту. В конце 80-х в Университете была открыта лаборатория по изучения окружающей среды.

В ходе встречи были обсуждены следующие вопросы:

1. Г-жа Лунд занимается обеспечением сопровождения учебного процесса в сфере применения геоинформационных технологии социального факультета Уитон колледж в Нортоне, штат Массачусетс. Она также осуществляет техническую поддержку в колледже преподавателей и студентов по использованию ГИС в обучении и научных исследованиях. Основное внимание в своей научно-исследовательской работе было уделено использованию программного обеспечения ГИС, как инновационной образовательной технологии в широком спектре учебных дисциплин. В настоящее время студенческие исследовательские проекты в различных сферах проводятся с применением технологий электронной цифровой картографии и использования иллюстративных карт. Дженни Лунд имеет степень магистра образования со специализацией «образовательные технологии», в Гарвардской высшей школе образования.

2. На встрече были представлены следующие проекты:

10:15 Демонстрация (в течение 15-минут) применения ГИС на различных специальностях и учебных дисциплинах (

• химический факультет: составление карты жилых домов и кварталов штата Род-Айленда, в отделку и строительство которых входит ядовитая свинцовая краска.

3. Краткий обзор курса дистанционного зондирования для студентов направления «Геология». Профессор Джеффри Коллинзом, колледж Уитон, Нортон, штат Массачусетс, кафедра физики и геологии курса. Гис-лаборатория

Кроме того MassGIS, осуществляет стандартизацию геоинформации.

Этапы становления MassGIS с 1998 года:

1. 
   Формирование геоинформационной системы штата.
   
2. 
   Распределение информации по различным слоям
   
3. 
   Стандартизация информации и всех слоев
   
4. 
   Распределение информации по папкам
   
5. 
   Вся информация делится по различным направлениям и подключается к соответствующим ресурсам:
   

• 
  информация по рисункам, фотографиям
  
• 
  информация по вектору
  
• 
  информация по ГИС
  
• 
  информация по аэрофотосъемкам (обновление происходит через каждые 2 года)
  
• 
  карты на застроенную территорию с разрешением 15 см и 30 см пикселей
  
• 
  карты на весь штат Массачусетс с разрешением 30 см пикселей
  

1.На каком софте работает портал? (разработан свой Webсайт и он-лайн приложение «Оливер», использование программных продуктов компании ESRI)

2. Какая используется Гис? (Arcgis)

3. Как осуществляется сбор данных в Гис? (сами города, различные департаменты и агентства штата предоставляют информацию)

4. Какие данные используются для наполнения геопортала? (аэрофотоснимки, космосъемка, геоданные )

5. Кто финансирует проекты? (проекты финансируются за счет средств, полученных от налогов штата Массачусетс)

6. Условия предоставления информации для различных нужд? (информацию предоставляют безвозмездно, т.к. совместно работают по сбору информации с другими агентствами и общественными департаментами)

7. Есть ли взаимодействие с иными организациями (государственные органы, организации и др.)? (осуществляют постоянное безвозмездное взаимодействие на уровне штата с другими организациями, агентствами, департаментами. На время выполнения интегрированных проектов руководство MassGIS на добровольных началах привлекает представителей федеральных, государственных, региональных и местных органов власти, профильных агентств, некоммерческих организаций, представителей научных кругов, ГИС консультантов)

8. Нормативная база MassGIS центра? (законодательная база относительно MassGIS утверждена на уровне штата Массачусетс)

9. Есть ли информация ограниченного доступа? (информация, которой пользуются департамент МЧС и департамент пожарной службы)

10. Аппаратные средства (сервер, хранилище, и тп) конфигурация? (имеется геосервер, основу которого составляет ORAKL и STV. Сам сервер находится в городе Челси)

11. Используются ли для обновления данных аэрофотосъемка и космоснимки, какого разрешения, где их берут, кто и на чем обрабатывает? (используется аэрофотосъемка, обновление которой происходит каждые два года, она доступна на сайтах общего пользования, космоснимки с пространственным разрешением 10 метров используют с открытых интернет источников)

12. Используются ли внешние источники данных и есть ли соглашение на их использование? (используются внешние источники Google, Bing, Googlemap. Их использование - бесплатно).

Основные функции отдела планирования и регулирования услуг: оперативное планирование и анализ программы развития города, в которую входит комплексное, долгосрочное планирование (де-velopment) по улучшению качества жизни и повышению экономической конкурентоспособности города. Отдел планирования и регулирования услуг является одним из ключевых факторов в развитии городской ГИС. В отделе осуществляется зонирование городских карт с последующим обновлением официальной интегрированной карты города. Отдел планирования и регулирования услуг обеспечивает географический анализ и картографирование услуг отдела экономического и жилищного развития города.

База данных хранятся на сервере, по запросу предоставляются любому желающему (по времени рассмотрение заявки занимает от 15 минут до 90 минут). На сервере вся информация распределяется по трем направлениям: таблицы, которые составлены на основании рельефа местности и адресные планы; второе направление – это ортофотопланы, спутниковые снимки и фотоизображения более приближенных ландшафтов. Третий ресурс, содержащийся на сервере, – это материал, который нужен будет для редакции копий рисунков или другой информации, обновленные снимки, семантическая информация, которые пока не внесены в общий портал. Актуализацией данных занимается общественный Департамент, а также менеджер-редактор, который после обработки и стандартизации данных предоставляет их на веб сайт для общего пользования.

Нормативных требований к информации как таковых не существует. На общедоступном сайте находятся данные о границах частного, муниципального, федерального землепользования. Информация о границах частного землепользования представлена с указанием кадастровых номеров, собственников, их адресов, телефонов, стоимости участка. Уточнение и координирование границ участков (с точностью до 1 метра) происходит за счет привлечения геодезистов. Около 800 геодезистов работает в общественном Департаменте штата. Программное обеспечение, которое используется в отделе планирования и регулирования услуг городской администрации г. Вустерна, это Arcgis, Sikon, Rudsmart.

ГИС центр Тафтс осуществляет исследовательскую деятельность по возможностям применения ГИС в разных сферах жизнедеятельности общества: окружающей среды, международных отношениях, биологии, здравоохранении, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, городском планировании. Также в ГИС центре происходит сбор геопространственной информации для всего Университета. При этом используют как открытые бесплатные источники типа Google, Bing, Goolе Sketch up, так и снимки среднего разрешения (информация покупается у компании Sensuss). Финансирование ГИС проектов происходит за счет грантов международного и федерального уровня. За счет международного гранта силами студентов и сотрудников ГИС центр Тафтс был выполнен Гис проект по Афганистану. Используемое программное обеспечение ГИС центра – Arcgis, Envi.

Университет Тафтс входит в ГИС консорциум, объединяющий такие университеты, как Средиземноморский Университет, Массачусетский политехнический Университет(MIT), Гарвардский Университет, Университет Бруклин, а также Организацию объединенных наций.

ГИС центр существует с 2006 года, является подразделение IT Департамента Университета. В Университете магистратуры по ГИС нет, а ГИСы преподаются только как инструмент анализа.

Работа над собственным проектом

На данной встрече обсуждалась программа стажировки, был предоставлен краткий отчет о проделанной работе, высказаны пожелания, идеи, которые возникли в ходе стажировки. Ройс Андерсон вручил сертификаты об окончании программы.

Встреча с профессором Е.А. Огневой-Химмельбергер, обсуждение технических вопросов по ГИС: возможности получения снимков сверхвысокого разрешения от американских компаний на территорию Челябинской области; возможность дальнейшего совместного сотрудничества в ГИС проектах между Южно-Уральским государственным Университетом и Университетом Кларка – проведение международных семинаров и конференций, участие в получении совместных грантов, написание статей и монографий и их публикация в международных научных сборниках.

Г-н Велу является почетным директором Вустерского Арт музея и живет в историческом районе Вустера.