Значение и приложение на ГИС технологии

Географските Информационни Системи (ГИС) са модерни, многофункционални, компютърно базирани технологии, които не само визуализират обекти от географското пространство чрез цифрово картографиране, но и позволяват интегриране и анализ на интердисциплинарни атрибутни данни в географски контекст. Така се превръщат в мощен инструмент при планиране, проектиране и вземане на управленски решения във всички обществени сфери и бизнес с различен характер и мащаб. Докато първоначалните приложения на ГИС, използвани преди около 50 години в САЩ и Канада, са свързани с горско стопанство и кадастър, то днес се предлагат приложения за градоустройствено управление, ВиК, енергетика, телекомуникации, транспорт, действия при бедствия и аварии, управление на отпадъци и ресурси и много други, като търсенето им навсякъде по света нараства.

В контекста на общоизвестната истина, че „всичко се случва някъде“, специалисти по ГИС (Географски Информационни Системи) обясняват, че ако се концентрираме върху „къде“, можем да оптимизираме много икономически и социални дейности. В публичния сектор можем да анализираме, къде се намират хората, които се нуждаят от определени обществени услуги. По този начин се получава по-добро обслужване като се спестяват пари, т.е. можем да постигнем повече за по-малко. Чрез анализиране например на местоживеенето на децата в дадено населено място и разпределението им спрямо локациите на училищата, могат да се планират по-ефективни автобусни линии. След като Общинският съвет Ийст Райдинг, Великобритания, е направил това за две училища, започва да спестява £300 000 годишно, като използва по-малко автобуси с оптимизирани линии.

Ако използваме това просто, но ефективно решение в частния сектор, резултатите ще са аналогични – всеки бизнес може да подобри дейностите си, да направи клиентите си по-доволни и да намали разходите и въглеродния си отпечатък като използва планиране на принципа „къде какво се случва“. Как обаче на практика да използваме този принцип? Отговорът е в ГИС.

Какво представлява работата на ГИС и как ни помага?
Всички видове географски данни, т.е. с точни пространствени координати и друг вид описателна информация за тях, могат да се събират, съхраняват, обработват, анализират, управляват и представят чрез географска информационна система. Това е революционна технология за създаване на карти и боравене с информацията от тях. Системата включва хардуер, софтуер, данни и хората (оператори, администратори и потребители), които са обучени в използването на ГИС. Технологията позволява на потребителите да визуализират, да търсят, да тълкуват и разбират пространствени данни, за да се установят връзките между тях и да се покажат тенденциите на различни процеси.

Данните, с които борави ГИС, предоставят информация за пространственото положение. Те са позиционни (географски) – показващи местоположението на обекта върху земната повърхност с неговите координати в избраната координатна система и непозиционни (атрибути или метаданни) - описателни текстове, адреси, пощенски кодове, имена на улици, електронни документи, фотографии на обекти, техни триизмерни изображения, видео и други. С всяка карта са свързани таблици с атрибутни данни, които се отнасят до обекти от картата – точки, линии, региони. За да се подпомогне работата, анализа и визуализацията на географските обекти, картите се подреждат в слоеве, съдържащи отделни типове информация. Слоевете могат да се пренареждат, редактират, добавят, отстраняват, обединяват и разделят. Пространствените обекти от географските карти могат да се групират като се изчисляват сумарни стойности на свързаните с тях атрибути. Това е процес на групиране на обектите и създаване на временни таблици, които служат за генериране на тематични карти.

Типичният набор от ГИС функции включва: въвеждане на данни в системата от съществуващите масиви цифрови данни или чрез цифровизация на карти (сканиране, дигитализиране); преобразуване или трансформиране на данни, включително преобразуване на данни от един формат в друг, трансформация на картографски проекции, промяна на координатни системи; съхранение, манипулиране и управление на данни във вътрешни и външни бази данни; картометрични операции и геодезически измервания; аритметична обработка на растерни слоеве; пространствен анализ; създаване и обработка на цифрови модели; пространствено моделиране или гео-моделиране; визуализация на получени или обобщени данни и обработване на резултатите, включително картографска визуализация, проектиране и създаване на карти и други пространствени изображения, в това число и триизмерни; извеждане на данни в графични, таблични и текстови документи, извеждане на документация и генериране на доклади.

Всички тези функции са в полза на процесите на управление и вземане на решения, обосновани на достатъчна, достоверна и навременна информация, обработена според нуждите на конкретната дейност. Предимствата, които осигурява този обширен пакет от функции, са много. Персоналът на държавната администрация или бизнесът, използващи ГИС, разполагат с точна и актуална информация за параметрите, които ги интересуват, връзките между тях и случващите се процеси. Задачите могат да бъдат извършени по-бързо чрез споделяне и обработка на карти и свързаните с тях атрибутни данни, като досадното търсене на информация в различни отдели и офиси може да бъде избегнато. Подобрява се начина на работа между отделите в една организация. Освен това ГИС е решение, гарантиращо подобрения в качеството на данните (пълнота, позиционна и атрибутна точност, навременност). Това води до по-висока степен на актуалност. За потребителите ГИС е гъвкава технология за генериране на тематични карти, по-бързо съставяне на технически доклади, статистическа и логическа оценка въз основа на избор на географски свързани данни, проследяване на различни сценарии и визуализиране на описателни данни на базата на пространствени явления.

Има толкова много неща, които можете да направите с ГИС технологии. ГИС съхранява информацията за пространствените обекти под формата на набор от тематични слоеве, които са комбинирани въз основа на географско местоположение. Този прост, но много гъвкав подход, е доказал ефективността си при решаване на голямо разнообразие реални проблеми. Примерни слоеве могат да са населени места, магистрали, жп линии, реки, канали, помпени станции, язовири, мостове, тръбопроводи, електропроводи, телекомуникационни линии, защитени територии, земеделски земи, растителна покривка, релеф, административни граници, разпределение на населението по гъстота, възраст, образование, социален статус, климатични явления, разпределение на ресурси, услуги и много други. ГИС може да помогне във вземане на информирани решения и устойчиво управление на във всяка една от тези области, както и в доста други.

Градско планиране и управление на урбанизирани територии с ГИС
Интегрирането на спътникови и наземни изображения с други слоеве в ГИС позволява актуализиране и синхронизиране на информацията. ГИС технологията дават възможност за регистриране на растерни изображения като карти и спътникови снимки във векторни географски карти. При това мрежата от пиксели на растерното изображение се преобразува математически в географска координатна система. За целта се установяват еднакви контролни точки в изображението и географската карта и се въвеждат стойностите на координатите на контролните точки. Така сателитните снимки на градската среда се използват за събиране на информация, нужна за стратегическото планиране на квартали, градове, промишлени зони, транспортни линии, депа за отпадъци и други. Включването на технологии като LiDAR, CAD и спътникова информация в ГИС среда е придобило популярност сред проектанти и инженери при картиране на всякакви региони и вземане на решения относно строителство, услуги, екология. Чрез тези методи може да се подпомогне оценката на въздействие върху околната среда на алтернативни маршрути за комунални и транспортни коридори, например, идентифицират се рисковете и се набелязват действия за предотвратяване и ограничаване на опасности по време на развитие на проектите.

Esri City Engine е типично решение в тази област - иновативен софтуер за бързо и лесно създаване на 3D градска среда за нуждите на градското планиране и архитектурата. Продуктът предоставя пълен комплект от водещи в индустрията инструменти за агрегиране на пространствени данни, позволяващи 3D моделиране на сгради, фасади, улични мрежи и публични пространства. Разполага с цялостен набор от функции за създаване на динамични градски модели - автоматично генериране съдържание по зададени параметри и интуитивни инструменти за редактиране уличната мрежа, кварталната и имотната структура. Всички елементи могат да бъдат моделирани чрез набор от параметри, като едновременно се визуализират и съответните промени. 3D моделирането с този продукт позволява само с един клик да се провери дали даден проект отговаря на всички изисквания по ЗУТ и какво трябва да се промени. В същото време се показва и влиянието върху околната среда. Можете да направите различни модификации и да видите различните сценарии. Това ще спести много грешки, пари и време.

Друго предложение е Акстър-ГИС Офис за общини. Това е програмен комплекс от фамилията Акстър, чиято цел е да се автоматизират различни задачи на общинската администрация, свързани с устройство на територията, инфраструктура, екология и други. Тя също предлага удобен интерфейс за автоматично генериране на 3D повърхнини. Системата Акстър за улично осветление например е предназначена за създаване и поддържане на цифров план на инженерната инфраструктура на улично осветление. Върху съществуващ цифров модел (векторен или растерен) системата изгражда векторен модел на проводите и съоръженията, свързани с електропреносната мрежа и уличното осветление. Системата позволява към отделните съоръжения за улично осветление (в цифровия модел) да се прикрепят богат набор от семантични данни, като видове и височини на стълбове, брой осветители и дата на последната им смяна, видове кабели и тяхното състояние, касетки с електромери както и техните показания. От въведените данни е възможно да се правят множество справки и отчети.

ГИС базирани решения за транспорт и ютилитис
Решенията на база ГИС за транспорт, ВиК, електроснабдяване и телекомуникации осигуряват интегриран поглед върху общата картина, в която ще се планира и извършва дейността. И тук са възможни проиграване, симулиране и анализиране на различни сценарии, за да се установи най-целесъобразния. ГИС дори анализира пътно-транспортните произшествия във връзката им с настилка, трафик, знаци, климатични условия и показва връзки, които биха останали неизяснени. ArcGIS for Transportation Analytics е пакет от софтуерни продукти, който комбинира ArcGIS базовата технология с продукти, специално създадени за целите на маршрутизацията и решаването на транспортно-оптимизационни задачи.

По отношение на енергетиката ГИС решенията подпомагат управление на активи и съоръжения, мрежово планиране и прогнозиране, управление при аварии, подпомагане проектирането на електропреносни и газопреносни разпределителни мрежи, автоматично генериране на схеми на комплексни ютилити мрежи, проверка на мрежова свързаност, оптимизиране на инфраструктурна архитектура, отговаряне на регулаторни изисквания и други. Във ВиК сектора дава решения отново за управление на мрежите и съоръженията, за качествено обслужване на клиентите, качествен технически контрол и отговаряне на изискваният. При телекомуникациите част от приложенията са за паспортизация на цялата инфраструктура, оптимизиране и подобряване процеса на планиране на телекомуникационни мрежи и др.

Мониторинг на околната среда и ресурсите с ГИС
Задачи на държавната администрация и различни производства за оценка и планиране на околната среда, опазване и управление на ресурсите, информиране на населението и докладване пред контролни и регулаторни органи също могат да се решават с ГИС. Община Бургас например още преди 15 години е осигурила ГИС система за градско планиране и мониторинг на околната среда. Използва се информация за състоянието на въздуха, нивото на шума, вятъра, улиците, жителите на територията на града, като продуктът с който се работи е ArcView 3.0. Разработени са варианти на изгледи при сумарна концентрация на замърсителите за основните посоки на вятъра, за опасна и зададена скорост на вятъра, както и за измерени емисии над ПДК. На основа на зададени запитвания могат да се извеждат различни справки и да се разглеждат възможни ситуации. Данните са достъпни на уеб-страница за околната среда. На нея са показани точките на измерване, замърсители на въздуха и техните стойности, киселинност на водата и разлика от установените норми. Започнала е работа и по ГИС за управление на твърди битови отпадъци. В нея ще се обработват данни за контейнерите, тяхното разположение и маршрутите на извозващите ги транспортни средства.

Едно ново решение на Европейската Агенция за околна среда (ЕЕА) за мониторинг на замърсяване на морските брегове и води е гражданите да могат да участват в събирането и докладването на информация за вида, количеството и местонахождението на замърсяването. Това става чрез новото приложение за мобилни устройства Marine Litter Watch app за Android, разработено от ЕЕА, други европейски екологични институции и изследователския проект Perseus. Събраната информация се обработва в Arc GIS среда. Тя ще служи за изясняване на проблемите с произхода, състава, количествата, движението и влиянието на отпадъците върху крайбрежните и морски системи. Идеята е гражданите заедно с държавните органи и индустрията да вземат пряко участие в процесите на ГИС базирани решения за околната среда. Кампанията Perseus стартира на 1 май 2014г. с докладване от 41 плажа – в Тунис, Мароко, Франция, Италия, Малта, Израел, Испания, Турция, Гърция, Кипър, България и Румъния.

ГИС за оценка на риска и адекватни действия при наводнения, други бедствия и аварии