IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Земля - один из главных ресурсов природы, источников жизни. Земельные ресурсы необходимы для жизни людей и для всех отраслей хозяйства.

Обострение экологической ситуации делает все более актуальными работы по созданию информационных баз, прикладных геоинформационных систем и использованию ГИС-технологий для решения комплекса проблем, возникающих в области природопользования. Геоинформационные системы (ГИС) – это компьютерные системы для сбора, хранения, управления, анализа и представления пространственно определенной информации.

В области мониторинга земель посредством ГИС возможно решение следующих основных задач: отражение текущего состояния земельных ресурсов по отдельным параметрам или их возможным совокупностям в виде картосхем различного масштаба по различным территориальным единицам и уровням; оценка состояния и динамика земельных ресурсов по различным параметрам (эрозия, засоление, загрязнение почв, кислотность и т. д.); оценка площади и продуктивности сельскохозяйственных угодий; прогноз возможного изменения качества земель и др.

Для ведения мониторинга земель во всем мире и в России используют большое число программных средств, в основном это ГИС-продукты, так как анализировать какие-либо изменения на основе пространственных данных полноценно могут только графоаналитические географические информационные системы.

Среди отечественных пакетов в области мониторинга широкое применение получили ГИС «Панорама», Photomod и GeoDraw/ GeoGraph, хотя из-за ограниченных возможностей эти программы работают с данными на небольших территориях.

Из общеизвестных в мире следует отметить ERDAS, ArcInfo (ArcView) и MapInfo. Данные средства мощны и быстры в области пространственного анализа и бесспорно хороши для мониторинга, но в большинстве своем дороги для отечественного пользователя.

Целью данного проекта является создание ГИС-проекта мониторинга использования земель.

Исходя из поставленной цели, можно выделить следующие задачи исследования:

• проанализировать предметную область;

• выполнить сбор данных и обосновать выбор геоинформационной системы

• с использованием средств ARCGIS разработать проект для мониторинга использования земель Белгородской области.

Объектом исследования являются земельные ресурсы Белгородской области.

Предметом исследования является геоинформационные системы в мониторинге использования земель.

Данный проект состоит из введения, двух разделов, заключения, библиографического списка и приложения.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены объект, предмет, цель, задачи исследования.

В первом разделе представлен процесс проектирования ГИС-проекта. Второй раздел содержит практическую разработку ГИС-проекта.

В заключении обобщены результаты исследования, изложены его краткие выводы.

Библиографический список содержит 17 источников. В приложении содержатся карты и диск с файлом проекта.

1. Анализ предметной области

Земельные ресурсы – земли, которые используются или могу быть использованы в разных отраслях народного хозяйства, включая пахотные земли и иные сельскохозяйственные угодья, а также территории под промышленной и жилой застройкой.

Изначально земельные ресурсы классифицируются по их назначению. Согласно этому параметру выделяют:

• сельскохозяйственные земли;

• земли для лесного и водного хозяйства;

• промышленные земли;

• земли жилого фонда городов и населенных пунктов;

• земли энергетики;

• земли связи, радиовещания;

• и другие земли особого назначения [2].

Земля — это средство первой необходимости и база для размещения жилого фонда, промышленных предприятий и сельскохозяйственных угодий. Во многих странах земельные ресурсы законодательно регулируются.

Разделение земельных ресурсов приносит рациональное зерно в распределении и использовании земли. Так, например, почвы с худшим плодородием или с отсутствием плодородия, отлично подходят для размещения промышленных предприятий. Почвы, с плодородными качествами отлично реализуют свой потенциал при размещении на них сельхозпредприятий [10].

Города в основном размещаются на плодородных почвах, так как ранее городские территории не включали в себя многоэтажные дома и в основном состояли из частных домов с приусадебной территорией. Выделение земли для энергетики, позволяет определить определенную территорию для производства электроэнергии, не загрязняя, таким образом, иные земельные ресурсы продуктами своей деятельности.

Понимая под «землей» важнейшую часть окружающей природной среды, характеризующуюся пространством, рельефом, почвенным покровом, недрами, водами, растительностью, являющуюся главным средством производства в сельском и лесном хозяйстве и пространственным базисом для размещения всех отраслей человеческой деятельности, приходим к выводу, что понятие «земля» включает в себя всю экологическую систему с конкретным земельным участком и всем комплексом факторов окружающей природной среды и естественных условий сельскохозяйственного производства, определяющих фактическое состояние земель и их изменений, которые и являются конечной целью мониторинга земель [6].

Основные задачи мониторинга земель заключаются в оперативном выявлении изменений в состоянии земель, их оценке, выработке рекомендаций и управленческих решений для предупреждения и устранения последствий негативных процессов, в информационном обеспечении государственного кадастра недвижимости, рационального землепользования, землеустройства и контроля за использованием и охраной земель, а также обеспечении граждан информацией о состоянии окружающей среды в части состояния земель.

Очевидно, что решение всего комплекса задач, стоящих перед мониторингом земель, возможно лишь в результате анализа многомерных временных рядов комплексных топографо-геодезических, почвенных, агрохимических, геоботанических и других наблюдений, отражающих изменения в состоянии всех составляющих сложного территориально природно-хозяйственного комплекса: почв, растительности, грунтовых и поверхностных вод, природных условий, влияющих на формирование и качество земель. Кроме того, должны быть отражены изменения, произошедшие в правовом и экономическом состоянии земель [14].

Ведение мониторинга земель представляет собой совокупность мероприятий по сбору, хранению, обработке и выдаче больших объемов разнообразной информации по каждой исследуемой территории (отдельное хозяйство, район и т.п.).

Результаты ведения подобного мониторинга должны содержать сведения о состоянии земельных ресурсов, необходимые и достаточные для принятия управленческих решений в сфере земельных отношений на уровне муниципальных районов и субъектов РФ.

Решение указанных задач мониторинга, на наш взгляд, весьма затруднительно без создания автоматизированной информационной системы мониторинга земель, содержащей в себе все указанные сведения, позволяющие принять правильные управленческие решения и провести их в жизнь.

Эффективным инструментом решения задач многофакторного мониторинга земель является геоинформационная система (ГИС), представляющая собой аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и предоставление информации и функционирующий на единой пространственно - координированной основе [13].

Такая ГИС, обеспечивающая получение системы знаний о территории в виде цифровых данных, объединенных в набор слоев, образующих информационную модель, способна стать основой для создания автоматизированной информационной системы мониторинга использования земельных ресурсов. С созданием такой ГИС связано основное содержание данной работы.

2. Сбор данных

По данным государственного учета земель, земельный фонд Белгородской области на 1 января 2015 года составил 2713,4 тыс. га. [17].

Большая часть территории области занята землями сельскохозяйственного назначения, которые составляют 2016,4 тыс. га (74,3%) от общей площади (рис.1., табл.1). В данную категорию входят в основном земли товаропроизводителей - предприятий с различными формами хозяйствования. В их состав входит 68 сельскохозяйственных производственных кооператива, включая колхозы, 430 акционерных обществ, обществ с ограниченной ответственностью, товариществ, агрофирм, холдингов, 33 государственных и муниципальных унитарных сельскохозяйственных предприятий, 12 подсобных хозяйств промышленных предприятий, 27 научно-исследовательских и учебных учреждений, 442 прочих сельскохозяйственных предприятий, 1650 крестьянских (фермерских) хозяйств.

Таблица 1.

Земельный фонд области по категориям и угодьям на 1 января 2015 года, тыс. га

Категория земель	Общая площадь	Сельскохозяйственные угодья		Земли, находящиеся в стадии мелиоративного строительства и восстановления плодородия	Лесные земли	Лесные насождения, не входящие в лесной фонд	Болота	Под водными объектами	Площади,улицы,переулки.проезды,парки,бульвары.	Земли застройки	Нарушенные земли	Прочие земли
		Всего	Пашни
Земли сельскохозяйственного назначения	2016,4	1831,3	1510,6	0,7	20,4	67,9	16,1	17,2	17,4	10,4	0,3	34,7
Земли населенных пунков	329,9	213,8	127,8	0,5	11,0	12,2	3,9	3,2	20,4	53,6	0,7	10,6
Земли промышленности,транспорта и иного специального назначения	35,2	3,1	0,6	0,2	0.1	4,0	-	0,7	12,7	5,2	5,1	4,1
Земли особо охраняемых территорий и объектов	2,4	0.7	0.1	-	1,4	0,1	-	-	-	0,1	-	0,1
Земли лесного фонда	215,0	2,7	1,0	-	206,5	-	0,9	0,2	1,8	0,1	-	2,8
Земли водного фонда	2,2	-	-	-	-	-	-	2,1	-	0,1	-	-
Земли запаса	112,3	89,8	11.8	-	2,4	6,1	1,5	1,6	1,6	0,5	0,3	8,5
Итого	2713,4	2141,4	1651,9	1,4	241,8	90,3	22,4	25,0	53,9	70,0	6,4	60,8

В ходе земельной реформы из общего числа собственников земельными паями (долями) выделилась отдельная группа землепользователей, владеющих 15.7 тыс. га. Это собственники земельных долей, использующие свои земли, не передав их предприятиям или фермерским хозяйствам в аренду, и не оформив документы на участок, предоставленный в счет земельной доли. Земельные участки, предоставленные в собственность гражданам в счет земельных долей для сельскохозяйственного использования без определения в документах формы хозяйствования, составило на начало 2015 года 25,2 тыс. га

К этой категории относятся также земли, используемые гражданами за пределами черты населенных пунктов для производства сельхозпродукции. Это земли коллективного садоводства и огородничества, земли, используемые гражданами для сенокошения и выпаса скота, а также земельные участки, предоставленные для расширения личных подсобных хозяйств до 1,2 га. [17].

Значительные площади земель заняты лесами и древесно-кустарниковыми насаждениями – 331,2 тыс. га (12,21 %). Под реками и водоемами находится 24,6 тыс. га (0,9 %), под болотами – 22,4 тыс. га (0,8 %). Дорогами и застроенными территориями занято 122,4 тыс. га – 4,51 % площади области.

Растительные ресурсы. Общая площадь всех лесов области составляет 248,2 тыс. га, в том числе покрытая лесом – 233,1 тыс. га, лесистость – 9,2 %.

Леса на территории области расположены неравномерно, большей частью представлены небольшими урочищами по оврагам, балкам, водоразделам или прибрежными лентами вдоль возвышенных правобережий рек в виде байрачных дубрав в лесостепной и степной зонах [17].

В составе лесов гослесфонда преобладают твердолиственные породы, которые занимают площадь 173,1 тыс. га или 85 % от покрытой лесом площади, из них: дуба черешчатого – 161,1 тыс. га – 79,1 % насаждения сосны обыкновенной занимают 19,1 тыс. га – 9,5 % и мягколиственных пород – 11,1 тыс. га – 5,5 %.

Видовой состав и численность диких животных в основном зависит от размеров и качества среды их обитания. Охотничьи угодья (земельные и лесные участки и могут быть использованы для ведения охотничьего хозяйства) занимают в области 2211 тыс. га – 81,5 % территории области. На 63 тыс. га (2,8 %) охотугодий охотничьи животные переданы (закреплены) в долгосрочное пользование.

По состоянию на 1 января 2015 года площадь земель, отнесенных к категории населенных пунктов области, составила 341,9 тыс. га. Площадь городских населенных пунктов составила 82,8 тыс. га, сельских населенных пунктов – 259,1 тыс. га. В состав области входит 3 городских округа, 19муниципальных районов, 28 городских поселений, 287 сельских поселений.

Населенные пункты области включают в себя застроенные территории, находящиеся под площадями, улицами, переулками, проездами, промышленными зонами, коммуникациями, лесами, парками, скверами, бульварами, водоемами, а также земли, используемые для сельскохозяйственного производства и иных целей.

Общая площадь земель в границах населенных пунктов на территории области на 1 января 2015 года составляет 341,9 тыс. га, в том числе площадь земель городов и поселков городского типа - 82,8 тыс. га, площадь земель сельских населенных пунктов составляет 259,1 тыс. га [17].

В структуре земельных угодий в населенных пунктах наибольший удельный вес приходится на сельскохозяйственные угодья и земли в стадии мелиоративного строительства – 225,5 тыс. га (66,0%), застроенные территории, площади, улицы, дороги составляют 74,2 тыс. га (21,7%), городские леса, земли лесничеств, лесопарков, земли лесных насаждений, не входящих в лесной фонд занимают 23,3 тыс. га (6,8%), водные объекты (болота, реки, водоемы) - 7,5 тыс. га (2,2%), прочие земли (овраги, карьеры, рытвины, развалины) – 10,7 тыс. га (3,1%), нарушенные земли составляют 0,7 тыс. га (0,2%).

В составе земель населенных пунктов имеются земли различного назначения. Так, земли жилой и общественно-деловой застройки составляют 66,3 тыс. га – 19,4% от их общей площади, земли промышленности – 11,4 тыс. га – 3,3%, земли общего пользования – 22,2 тыс. га – 6,5%, земли транспорта, связи, инженерных коммуникаций – 6,7 тыс. га – 2,0%, земли сельскохозяйственного использования – 156,2 тыс. га – 45,7%, земли лесничеств и лесопарков – 8,0 тыс. га – 2,4%, земли особо охраняемых территорий и объектов – 2,5 тыс. га – 0,7%, земли под водными объектами – 2,9 тыс. га – 0,8%, под военными и иными режимными объектами и объектами иного специального назначения – 1,4 тыс. га - 0,4% земли, не вовлеченные в градостроительную или иную деятельность, составляют 64,3 тыс. га – 18,8%.

Наиболее привлекательны в части осуществления мониторинга поступления земельного налога иарендной платы за использование земель населенных пунктов являются земли промышленности, земли транспорта, связи, инженерных коммуникаций и общественно-деловой застройки. Эти земли в составе населенных пунктов занимают 40,7 тыс. га (11,9%).

Земли промышленности, энергетики, транспорта, связи, радиовещания, телевидения, информатики, земли для обеспечения космической деятельности, земли обороны, безопасности и земли иного специального назначения. Земли этой категории на 1 января 2015 года занимают 36,0 тыс. га или 1,3% от общей площади области. К ним относятся земли промышленных предприятий, автомобильного транспорта, связи, радиовещания, телевидения, информатики, земли для обеспечения космической деятельности, земли обороны, безопасности и иного специального назначения[13].

В структуре земель данной категории преобладают земли транспорта 18,9 тыс. га (52,5 %) и промышленности 15,3 тыс. га (42,5%), земли энергетики занимают 0,2 тыс. га (0,6%), земли иного специального назначения – 1,6 тыс. га (4,6%).

К землям транспорта относятся земли, предоставленные предприятиям и организациям автомобильного, железнодорожного, воздушного транспорта для осуществления возложенных на них специальных задач по эксплуатации, строительству, содержанию, реконструкции, ремонту, устройству сооружений и объектов транспорта. Из всех земель транспорта – 84,6% находится под дорогами (12,2 тыс. га) и лесными насаждениями, не входящими в лесной фонд (3,8 тыс. га) [10].

На землях промышленности расположено более 1000 различных предприятий - это заводы, линейные объекты, перерабатывающие и горнодобывающие предприятия, расположенные вне границ населенных пунктов.

В структуре земель промышленности и иного специального назначения 5,1 тыс. га или 14,2% составляют нарушенные земли (карьеры предприятий черной металлургии, производства строительных материалов), 14,7% - застроенные территории, под дорогами –35,3%, под лесными насаждениями и лесами – 11,7%, прочие земли занимают 11,7%, сельскохозяйственные угодья занимают 3,6 тыс., что составляет 10,0%, оставшиеся угодья составляют 2,4%.

Земли особо охраняемых территорий и объектов. На 1 января 2015 года земли особо охраняемых территорий занимают 2,4 тыс. га, или 0,1% от общей площади области и остались без изменений. А также спортивно-оздоровительные комплексы, детские оздоровительные и спортивные лагеря, пансионаты, базы отдыха.

Наибольший удельный вес в указанной категории земель занимают лесные площади и древесно-кустарниковая растительность - 1,5 тыс. га (62,5%), сельскохозяйственные угодья – 0,7 тыс. га (29,2%). Застроенные и прочие угодья занимают 0,2 тыс. га (8,3%).

Земли лесного фонда. По данным статистического наблюдения в Белгородской области площадь земель лесного фонда не изменилась и составляет 227,7 тыс. га или (8,4%) от общей площади Белгородской области[11].

Основную долю земель категории лесного фонда занимают: территории покрытые лесом на площади 217,1 тыс. гектаров, что составляет – 95,3%, непокрытые лесами - 2,0 тыс. га (0,9%), сельскохозяйственные угодья – 2,7 тыс. га (1,2%), лесные насаждения, не входящие в лесной фонд, площади, улицы, дороги, под болотами, под водой и прочие земли –5,9 тыс. га (2,6%).

В состав земель лесного фонда не включены земельные участки с расположенными на них лесами и учтенные в других категориях земель. В целом, лесопокрытыми землями, включенными в состав других категорий земель, занято 22,8 тыс. га. Всего лесные земли по всем категориям земель составляют 241,9 тыс. га или 8,9%.

Земли водного фонда занимают 2,2 тыс. га, или 0,1% от общей площади земель области. К землям водного фонда относятся земли Белгородского водохранилища площадью 0,9 тыс. га, находящегося на территории Белгородского района и площадью 1,3 тыс. га.

За отчетный период площадь водного фонда не изменилась. Наибольший удельный вес земель этой категории занимают земли под водой - 2,1 тыс. га, или 95,5%, остальная площадь - 0,1 тыс. га, или 4,5% занято под плотинами, дорогами, постройками и другими землями.

Земли запаса на территории области по состоянию на 1 января 2015 года составляют 7,3 тыс. га (0,3%). В эту категорию включены земли, не предоставленные юридическим или физическим лицам в собственность, владение, пользование или аренду, а также земли, право собственности, владения и пользования которыми прекращено в соответствии с законодательством [16].

В целом, площадь категории земель запаса уменьшилась на 0,3 тыс. га в результате перевода земель в категорию земель населенных пунктов.

3. Обоснование выбора ГИС для разработки

Картам в ГИС отведено особое место. Процесс создания карт в ГИС намного более прост и гибок, чем в традиционных методах ручного или автоматического картографирования. В качестве источника данных пользуются бумажными картами, данными дистанционного зондирования, съемкой на местности, космо- и аэро- снимками и т.д. Переведенные в цифровую форму эти данные становятся материалом для моделирования геопространства.

Гибкость процесса создания карт в ГИС реализуется: удобством ввода и редактирования координированных данных; возможностью внесения нужного количества разнообразной атрибутивной и геометрической информации. На бумажной карте количество информации приходится ограничивать, во избежание перегруженности. Возможностью внесения и коррекции данных по мере их поступления – в ручных методах картографирования исправление ошибки – процесс много более проблематичный, а порой и вовсе неосуществимый; масштабируемостью: можно вывести на печать любой участок карты без потери качества (строго говоря, это преимущество всех электронных карт); совместным и многократным использованием данных: созданная в одной организации топографическая основа (цифровая карта) может использоваться в качестве основы другими отделами и организациями. Возможно быстрое копирование данных и их пересылка по локальным и глобальным сетям.

ArcGIS — семейство геоинформационных программных продуктов американской компании ESRI. Применяются для земельных кадастров, в задачах землеустройства, учёта объектов недвижимости, систем инженерных коммуникаций, геодезии и недропользования и других областях [11].

ArcGIS используются для улучшения рабочих процессов организации и решения разнообразных задач:

• управление активами и данными, включая интеграцию различных систем, управление территориями и услугами, управление филиалами и клиентской базой;

• планирование и анализ, например, прогнозирование и оценка рисков;

• бизнес-приложения для мониторинга и слежения, сбора данных в поле, обходов, обслуживания и эксплуатации оборудования, маршрутизации;

• ситуационные центры для поддержи принятия решений и предоставления доступа к информации заказчиков и общественности.

Основными преимуществами ArcGIS являются:

• быстрое и эффективное преобразование растров в векторные данные;

• упрощение процесса управления картографическим производством;

• возможность распространять карты и данные среди широкого круга пользователей бесплатно;

• автоматизация, упрощение и улучшение контроля качества данных;

• использование и распространение пространственных данных любых форматов и стандартов;

• решение задач сложной маршрутизации, анализ зон обслуживания, выбор местоположений торговых точек;

• расширенный пространственный анализ данных.

ArcGIS – это система для людей, принимающих решения и имеющих дело с точной географической информацией. В ArcGIS удобно работать над совместными проектами. ArcGIS дает возможность быстро создавать данные, карты, глобусы и модели в настольных программных продуктах, затем публиковать их и использовать в настольных приложениях, в веб-браузерах и в поле, через мобильные устройства [11].

ArcGIS применяется в следующих областях:

•  

  • земельный кадастр, землеустройство;

  • учёт объектов недвижимости;

  • экология;

  • геодезия, картография, география;

  • бизнес;

  • сельское хозяйство;

  • образование и т.д.

Таким образом, исходя из выше изложенных преимуществ, программное приложение ArcGIS позволит создать карту, которая будет соответствовать всем современным требованиям и стандартам. А собранные данные послужат основой для разработки данного ГИС-проекта.

4. Описание проекта

Для начала работы создали рабочую папку для ГИС-проекта, в которой сохранили все создаваемые файлы, затем скопировали в рабочую папку исходные файлы (растровое изображение Белгородской области)

Запустили приложение ArcCatalog. В нем сделали подключение к нашей папке. В данной папке мы создали персональную базу геоданных.

Рис. 1 – Создание персональной базы данных в ArcCatalog

Внутри геобазы создали новый набор классов пространственных объектов. При создании наборов классов объектов мы использовали систему координат WGS 1984 из группы Projected Coordinate Systems – UTM - WGS 1984.

Чтобы нанести на карту Белгородской области объекты мониторинга и места их положения мы создали классы полигональных объектов: земли лесов, растениеводство, животноводство, область.

Класс «Земли лесов» содержит информацию, какой объем площади занимают леса и где они расположены. Классы «Животноводство» и «Растениеводство» показывают, какие земли заняты под разведение животных и выращивание сельскохозяйственных культур в определенных регионах области.

А также класс точечных объектов: населенные пункты. Этот класс объектов показывает расположение населенных пунктов области.

Рис. 2 – Создание нового класса пространственных объектов

Таким образом, структура персональной геобазы получила вид, представленный на рис. 2.3

Рис. 3 – Персональная геобаза

После создания персональной геобазы мы перешли в программу ArcMap с пустым проектом и добавили из папки Мониторинг использования земель наш растр Белгородской области и классы пространственных объектов.

На карте необходимо не только нанести объекты, но и показать надписи. Поэтому в атрибутивных таблицах слоев мы добавили новое поле Name.

Рис. 4 – Добавление поля

Рис. 5 – Характеристика поля

Затем произвели оцифровку слоев: Белгородской области, земли лесов, растениеводство, животноводство, земли сельхоз. назначения, населенные пункты, виды растений, виды животных. Для этого мы использовали растровое изображение. С помощью редактора нанесли объекты на карту, выделяя необходимые слои.

Рис. 6 – Панель инструментов Редактора

Для прорисовки Белгородской области ми с помощью редактора добавляли вдоль границ области вершины.

Рис. 7 – Прорисовка области

Таким образом, мы отвекторизовали оставшиеся слои: животноводство, растениеводство, земли лесов.

Рис. 8 – Атрибутивная таблица слоя «Земли лесов»

Аналогично, нанесли точечные объекты с помощью редактора.

При нанесении объектов одновременно мы редактировали атрибутивные таблицы, добавляя сведения об объектах.

Полученная карта представлена в приложении 1.

5. Рекомендации по использованию

Любая современная ГИС содержит в себе набор средств, для анализа пространственно–атрибутивной информации и имеет возможность геообработки.

Геообработка включает в себя большое количество инструментов для решения ГИС-задач, начиная от простого построения буфера и наложения полигонов до комплексного регрессионного анализа и классификации изображений. Многие из задач, которые необходимо автоматизировать, могут быть обычными, например, преобразовать группы данных из одного формата в другой. Или задачи, которые могут быть очень креативными, решение которых требует последовательности операций моделирования и анализа комплексных пространственных отношений, например, расчет оптимальных маршрутов через транспортную сеть, прогнозирование распространения природных пожаров, анализ и нахождение закономерностей в расположении мест совершения преступлений, определение территорий, подверженных оползням, или прогноз наводнения вследствие ливней.

Геообработка базируется на общей среде преобразования данных. Стандартный инструмент геообработки осуществляет операции с набором данных ArcGIS (таких как класс пространственных объектов, растр или таблица) и создает новый набор данных как результат работы инструмента. Каждый инструмент геообработки выполняет небольшую, но важную операцию с географическими данными.

В данном проекте мы произвели следующие виды анализа данных: оверлейные операции (пересечение) и объединение объектов.

1) Оверлейная операция, оверлей (overlay) – представляет из себя операцию наложения друг на друга двух или более слоев, результатом которой является графическая композиция (графический оверлей) используемых слоев, либо единственный результирующий слой, несущий в себе набор пространственных объектов исходных слоев, топологию этого набора и атрибуты, которые являются производными от значений атрибутов исходных объектов в топологическом оверлее векторной модели представлений пространственных объектов.

К оверлейным относятся операции:

• определения принадлежности точки полигону;

• определения принадлежности линии полигону;

• определения принадлежности полигона полигону;

• наложения двух полигональных слоев;

• уничтожения границ одноименных классов полигонального слоя с порождением нового слоя;

• определения линий пересечения объектов;

• объединения (комбинирования) объектов одного типа;

• определения точки касания линейного объекта и т.д.

Этот анализ является наиболее распространенным, наиболее технологически разработанным для всех ГИС.

Для проведения анализа пересечения двух объектов, мы воспользовались функцией ArcToolbox.

Для того чтобы выяснить, какие населенные пункты находятся в зоне лесов, мы выполнили оверлейную операцию – принадлежность точки к полигону. Мы выбрали слой «населенные пункты» и «земли лесов», открыв их атрибутивные таблицы. В итоге у нас получилось, что в зоне лесов находятся 5 населенных пунктов: Вейделевка, Грайворон, Борисовка, Красное, Похоровка. На карте их обозначили красными точками.

Рис. 9 – Анализ пересечения населенных пунктов с зоной лесов.

Рис. 10 – Атрибутивная таблица анализа пересечения

Затем таким же образом произвели анализ принадлежности населенных пунктов к территориям растениеводства и животноводства.

Рис. 11 – Результаты анализа принадлежности населенных пунктов территориям растениеводства (вверху) и животноводства (внизу)

2) Так же провели операцию объединения объектов. Мы объединили земли растениеводства и животноводства. В результате получили новый слой, который показывает общую территорию области, отведенную под сельское хозяйство.

Таким образом, с помощью всех этих функций был проведён анализ и отражён конечный результат проделанной работы.

Рис. 12 – Общая площадь земель области, отведенная

под сельское хозяйство.

Используя приложения ArcGIS, мы можем выполнять любые задачи ГИС от простых до продвинутых, включая отображение, организацию данных, географический анализ, редактирование данных и обработку геоданных.

Заключение

На сегодняшний день существуют множество программ, которые позволяют значительно упростить и формализовать целый ряд приемов выполнения графических работ. Геоинформационные системы совсем недавно стали доступными широкому кругу пользователей, но их роль в развитии подходов к построению информационных систем и решении прикладных задач сегодня нельзя недооценивать.

Для достижения поставленной цели курсового проекта была проанализирована предметная область, выполнен сбор данных, а также был разработан ГИС-проект для мониторинга использования земель Белгородской области с использование средств ARCGIS и произведен анализ данных.

В ходе работы выяснили, что создаваемые в ГИС цифровые карты обладают рядом преимуществ перед картами, созданными традиционными методами:

• автоматизацией получения географической информации (положение на местности, метрические характеристики и др.)

• о пространственных объектах, возможность её экспорта в другие программы для последующего анализа;

• возможностью быстрой корректировки и обновления содержимого;

• занимают мало места, возможно распространение через Internet;

• возможностью пространственного анализа в ГИС (например, определить кратчайший путь между объектами);

• наглядностью (с помощью стандартного монитора можно детально рассмотреть содержимое плана занимающего целую комнату);

• цифровая карта может быть напечатана на бумажном носителе, а вот процесс преобразования содержимого бумажной карты в цифровой вид, требует значительных трудозатрат и последовательного выполнения ряда операций.

На первом этапе исследования было проведено проектирование базы данных. Были даны описания первичных данных, так же обоснован выбор геоинформационных технологий – ArcGis.

На втором этапе исследования была проведена практическая разработка ГИС-проекта, рассмотрены основные данные, которые выделены на картах, созданных в ArcGis, расписаны этапы работы в ГИС.

С помощью программного приложения ArcGis была создана топографическая карта, отвечающая современным требованиям и стандартам цифровых карт.

Данная карта может быть полезна специалистам в области земельного кадастра и землеустройства.

Библиографический список

1.  

   1. Берлянт, А. М. Картография [Текст]/ А. М. Берлянт. – М.: УКД, 2013. – 322 с.

   2. Берлянт, A. M. Картоведение [Текст] / A. M. Берлянт – М.: Аспект Пресс, 2012.-476 с.

   3. Бугаевский, Л. М. Геоинформационные системы: учебное пособие для вузов [Текст] / Л. М. Бугаевский – М.: Златоуст, 2011. – 222 с.

   4. Варламов, А. А. Географические и земельные информационные системы: учебное пособие [Текст] / А. А. Врламов. С. А. Гальченко. – М.: КолосС, 2012. - 400 с.

   5. Варламов, А. А. Мониторинг земель: учебное пособие [Текст] / А. А. Врламов. С.Н. Захарова. – М.: ГУЗ, 2012. - 158 с.

   6. Воробьева, А. А. Геоинформационные системы территориального управления: учебное пособие [Текст] / А. А. Воробьева. – СПб: Университет ИТМО, 2012. – 130 с.

   7. Гиниятов, И. А. Геоинформационное обеспечение мониторинга земель сельскохозяйственного назначения [Текст] / И. А. Гиниятов, A. JI. Ильиных. - М.: ГУЗ, 2012. - 246 с.

   8. Жуковский, О. И. Геоинформационные системы: учебное пособие [Текст] / О. И. Жуковский. — Томск: Эль Контент, 2014. — 130 с.

   9. Ковальчук, С.В. Основы геоинформационных систем: учебное пособие [Текст] / А. К. Ковальчук, С. В. Шайтура. - М.: Изд-во МГПУ, 2012. - 127 с.

   10. Ковин, Р. В. Геоинформационные системы [Текст]/ Р.В. Ковин, Н.Г. Марков. – Томск: ТПУ, 2012. – 175 с.

   11. Кузнецов, С.Д. Базы данных: учебник для вузов [Текст] / С.Д. Кузнецов. – М.:Изд-во МГПУ, 2012. - 720 с.

   12. Лайкин, В. И. Геоинформатика: учебное пособие[Текст] / В. И. Лайкин, Г. А. Упоров. – Комсомольск-на-Амуре: АмГПГУ, 2010. – 162 с.

   13. Лурье, И. К. Основы геоинформационного картографирования: учеб. пособие [Текст] / И. К.Лурье. - М.: Юнити-Дана, 2011. - 143 с.

   14. Мещанинова, Е. Г. Управление земельными ресурсами с применением ГИС-технологий: учебное пособие [Текст] / Е. Г. Мещанинова. – Ставрополь: АГРУС, 2011. – 551 с.

   15. Салищев, К. А. Проектирование и составление карт [Текст]/ К.А. Салищев – М.: МГУ, 2012. – 240 с.

   16. Цветков, В. Я. Мониторинг земель [Текст] / В. Я. Цветков – М.: Лаборатория книги 2013. – 150 с.

   17. Сайт Белгородстат: [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.belg.gks.ru (Дата обращения: 20.04.2016).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Код для цитирования: Скопировать