Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Разработка информационно-функциональной структуры и организации геопространственных данных для региональной ИПД Алтайского края

Отношение к критическим технологиям:
Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации


Контактная информация

Название организации
ФГБОУ ВПО "Алтайский государственный университет"


ФИО руководителя организации
Землюков Сергей Валентинович


Юридический адрес
656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61


Почтовый адрес
656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61


ФИО руководителя проекта:
Ротанова Ирина Николаевна


Аннотация проекта

Постановка и описание научной или научно-технической проблемы, решаемой в рамках Проекта
Проект направлен на решение одной из фундаментальных проблем, связанных с созданием и практической реализацией новых геоинформационных продуктов на основе развития геоинформационных технологий и совершенствования методов систематизации и интеграции геоданных путем создания инфраструктур пространственных данных (ИПД) – среды для обеспечения доступа к информационным ресурсам и обмена географической информацией, включая данные дистанционного зондирования и компьютерное картографирование. Алтайский край вошел в 9 регионов России, где, согласно распоряжению Правительства РФ, запланировано создание пилотных проектов региональной инфраструктуры пространственных данных. Конкретной задачей данного проекта является разработка концепции региональной ИПД Алтайского края, включающей определение информационно-функциональной структуры, организацию геопространственных данных, модели представления пространственных объектов, использование методов интеграции пространственных междисциплинарных данных, технологию обработки пространственных данных для решения практических задач. Разработка ИПД относится к приоритетным направлениям развития мировой геоинформационной индустрии на ближайшие 5–10 лет. Предпосылки интеграции технологий и информационных ресурсов на региональном, национальном и глобальном уровнях в форме ИПД были обусловлены к середине 90-х годов развитием сети Интернет. В основном ИПД решают три масштабные задачи: - объединение информационных ресурсов производителей и пользователей пространственных данных на всех уровнях интеграции: от глобального до территориального, локального и специального; - обеспечение поиска/доступа к необходимой информации простыми средствами, не требующими специализированного программного обеспечения и подготовки; - упорядочение пространственной информации в общедоступные каталоги, пригодные для автоматизированного формирования и исследования. Создание ИПД непосредственно связано с внедрением стандартов обмена геоданными и созданием общедоступного каталога геоинформационных ресурсов и служб. За рубежом существует опыт создания инфраструктур пространственных данных как национальных, так и локальных (региональных). В России работы по созданию ИПД находятся в начальной стадии. В вопросе разработки ИПД Россия и ее регионы в настоящее время лишь стремятся догнать другие страны. Имеющийся опыт ориентирован на крупные региональные ИПД. Проблема заключается в преодолении ведомственных запретов и ограничений, создании нормативной правовой базы информационного взаимодействия и предоставления информационных ресурсов – пространственных данных. Практически во всех регионах при наличии значительного объема пространственных данных, не создана организационная структура ИПД, отсутствует необходимое для ИПД нормативно-правовое обеспечение, не проработаны вопросы создания метаданных, структуры технических средств и технологии организации работ. Развитие методологических положений создания ИПД, их новых видов, таких как региональные ИПД, базируется на накопленном к настоящему времени объеме информации, невозможно без применения современных технологий в области сбора, обработки, моделирования и представления пространственно-временных данных. Актуальность проекта обусловлена необходимостью более глубокого внедрения инфраструктуры пространственных данных для использования в практической деятельности, а также недостаточной разработанностью методологических принципов и положений формирования региональных ИПД. При этом, имея уровень, сопоставимый с передовыми научно-практическими школами в мире, результаты проекта будут соответствовать современным тенденциям развития науки в данной области. Кроме того, проект даст стимул расширению, углублению и систематизации имеющихся научных знаний на примере решения конкретной задачи создания региональной ИПД Алтайского края.


Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым
Проекты создания международных, национальных и региональных инфраструктур пространственных данных (ИПД) принадлежат к принципиально новому классу информационно-коммуникационных проектов, начало разработки которых датируется серединой 90-х годов. Главная цель создания ИПД – систематизация, интеграция и доступ к информации со стороны потребителей, удобство информационного взаимодействия держателей и потребителей данных, устранение ведомственных информационных барьеров, снятие дублирования сбора пространственных данных, их эффективное использование. ИПД рассматривается не как система или проект. ИПД – это, прежде всего, принципы, на основе которых строятся конкретные системы, среда, в которой реализуются конкретные проекты. Разработка ИПД относится к приоритетным направлениям развития мировой геоинформационной индустрии на ближайшее десятилетие. Предпосылки интеграции технологий и информационных ресурсов на региональном, национальном и глобальном уровнях в форме ИПД были обусловлены к середине 90-х годов развитием сети Интернет. Начало работ по созданию ИПД связывают с инициативой США по разработке национальной ИПД NSDI.В основном ИПД имеют решают три масштабные задачи:- объединение информационных ресурсов производителей и пользователей пространственных данных на всех уровнях интеграции: от глобального до территориального или локального; - обеспечение поиска/доступа к необходимой информации простыми средствами, не требующими специализированного программного обеспечения и подготовки; - упорядочение пространственной информации в общедоступные каталоги, пригодные для автоматизированного формирования и исследования. Создание ИПД непосредственно связано с внедрением стандартов обмена геоданными и созданием общедоступного каталога геоинформационных ресурсов и служб. В России работы по созданию ИПД находятся в начальной стадии. Ряд государств мира к настоящему времени имеют значительный опыт и достижения в создании национальных ИПД. Национальная ИПД CША (NSDI) создана в 2000 г. Ее развитие определено в докладе Национальной академии общественного управления (NAPA) «Географическая информация в XXI веке». Сеть национальных центров информационного обмена («клиринговых центров), объединяет сотни серверов на территории США и более 200 зарубежных серверов. «Архитектура» NSDI как «Система Систем» представляет собой объединение комитета FGDC как координирующего органа, программ «Национальная карта» и «Национальный атлас», а также геопортала GOS(Geospatial One-Stop) как части президентской программы «Электронной администрации» (Е-Government) в качестве одной из 24 ее инициатив. Канадская инфраструктура геопространственных данных (CGDI – Canadian Geospatial Data Infrastructure) существует с 1996 г. по инициативе Межведомственного комитета по геоматике и Канадского совета по геоматике. Одна из главных программ поддержки и координации работ над CGDI – программа GeoConnections, выполняющая такую же функцию, как Geospatial One-Stop в составе NSDI США. CGDI - источник огромного числа наборов данных на территорию Канады в разнообразных форматах. ИПД Австралии (ASDI) реализуется Национальным агентством по геоинформационным исследованиям и пространственным данным при правительстве Австралии и координируются советом ANZLIC. Механизм обмена данными ASDI включает метаданные и Австралийский каталог пространственных данных ASDD. В настоящее время 24 узла ASDD обеспечивает доступ более чем к 30 тыс. наборам данных разного территориального уровня. Инфраструктура пространственных данных ФРГ (GDI-DE) создана и координируется Национальным центром геоданных GDC в составе Федеральной службы геодезии и картографии и Межведомственным комитетом по географической информации. Особенность ИПД ФРГ, отличающая ее от большинства европейских ИПД, в том, что она образована фрагментами региональных ИПД (Земли Бранденбург, Берлина и т.п.). ИПД Великобритании (DNF) создается с 1995 г. Ее ядро составляет система OS MasterMap. Среди нескольких десятков ее цифровых продуктов – четыре слоя БПД, включая слой топографических объектов, реестр адресов, интегральную транспортную сеть и слой ортоизображений высокого разрешения. ИПД Великобритании отличает ее базовый принцип – объединение индустрии пространственных данных с инструментами электронной коммерции. ИПД Швеции (NSDI). Ведущей организацией в разработке ИПД является топографо-картографическая и земельно-кадастровая служба Швеции Lantmateriet (National Land Survey, NLS), ответственная за создание БПД и координирующая производство пространственных данных в целом. Отличительные особенности постановки работ над ИПД – важная роль муниципалитетов в части обновления БПД. размещение заказов на производство пространственных данных среди 17 бизнес–партнеров данной службы. ИПД Франции (IFDG – Linfrastructure franciase de donnees geographiques) стала широко известной после торжественного открытия в 2006 г. ее геопортала «Geoportail». Его примечательной особенностью является сбалансированное сочетание поисковых и визуализационных функций на основе высокодетальных мозаик снимков, топографической и иной информации, в основе которой лежат четыре набора базовых пространственных данных на всю территорию страны и ее заморские территории, включая аэроортофотомозаику, адресные и кадастровые данные, набор крупномасштабных топографических данных. ИПД Финляндии (NSDI) соответствует Национальной стратегии создания и использования географической информации на период 2005 – 2010 гг. в рамках обшей национальной программы формирования информационного общества. Важная особенность ИПД Финляндии — ее тесная связь с Национальной земельной системой и кадастровыми данными в ее составе. ИПД Испании (IDEE — Infraestructura de Datos Espaciales de Espana) создается с 2003 г. Национальным географическим институтом IGN-(E), топографо-картографическим ведомством. Национальный геопортал «Geo-Portal» открыт в июне 2004 г. Содержание и интерфейс поддерживаются на испанском, каталонском, баскском, галисийском, португальском, французском и английском языках. Наряду с ним, согласно трехуровнему устройству ИПД Испании, включающему национальный, региональный и муниципальный уровни, разрабатывается или реализовано 17 региональных и несколько десятков муниципальных ИПД. В систему управления метаданными Испании входит национальный стандарт на содержание метаданных NEM (Nucleo Espacol de Meta-datos). Наиболее яркий пример многостороннего и всеохватывающего сотрудничества – европейская программа Европейского союза INSPIRE по созданию европейской ИПД. Объединение и гармонизация ресурсов пространственных данных в более широком европейском контексте осуществляет совет национальных топографо-картографических и кадастровых служб EuroGeographics, реализовавший или планирующий завершение ряда проектов, включая бесшовные наборы политико-административных границ Евросоюза (SABE) и автодорожной сети (EuroRoadS), проект многоязычного банка данных географических названий (EuroGeoNames) и многие другие. Аналогичные процессы характерны для группы стран Азии и Океании, объединенных Постоянным комитетом по ГИС-инфраструктуре стран Азии и Тихоокеанского региона (PCGIAP), латиноамериканских стран, представленных в комитете PC IDEA, центрально-американских стран, объединенных проектом PROCIG, и стран Африки. Существует всемирный координирующий орган – Ассоциация Глобальной инфраструктуры пространственных данных GSDI, цель которой – не создание глобальной ИПД, а анализ и обобщение опыта и разработка рекомендаций по его внедрению в практику деятельности национальных органов, в первую очередь развивающихся стран и стран с экономикой переходного типа. Одним из примеров является технология картографических систем, работающих в составе ИПД Германии - Система AFIS-ALKIS-ATKIS. Единая система AFIS-ALKIS-ATKIS (AAA), объединяет данные трех систем: официальной информационной системы недвижимого имущества ALKIS, официальной информационной системы опорных пунктов AFIS и официальной топографо-картографической информационной системы ATKIS.Концептуальная модель AFIS-ALKIS-ATKIS имеет задачу объединить данные трех разрозненных систем ALKIS, AFIS и ATKIS, и показать описанные в ведомственной документации взаимосвязи между пространственными объектами и таким образом обеспечить комплексный подход при работе с пространственной информацией. Базовая схема универсально построена, так что и другие ГИС-применения могут использовать эту схему как основу. Накопленный международный опыт существенно упрощает решение национальных задач, а национальные инициативы получают возможности дальнейшего развития. Его основные направления видятся в углублении и совершенствовании механизмов межведомственного взаимодействия, в расширении партнерства и интеграции с бизнес–сообществом, в воспроизведении национальных информационных инфраструктур на региональном уровнях. Опыт России в создании ИПД не велик. В 2006 г. распоряжением Правительства РФ от 21 августа 2006 г. № 1157–р одобрена Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации (РИПД), учреждена Межведомственная комиссия (МВК) по пространственным данным, определена разработка 9 региональных пилотных проектов, в число которых входит Алтайский край. С 2007 г. введен в действие Государственный стандарт на содержание пространственных данных ГОСТ Р 52573–2006 «Географическая информация. Метаданные». Он представляет собой национальный профиль одноименного международного стандарта ISO 19115:2003. В вопросе разработки ИПД Россия и ее регионы в настоящее время лишь стремятся догнать другие страны. Проблема заключается в преодолении ведомственных запретов и ограничений, создании нормативной правовой базы информационного взаимодействия и предоставления информационных ресурсов – пространственных данных. Практически во всех регионах при наличии значительного объема пространственных данных, не создана организационная структура ИПД, отсутствует необходимое для ИПД нормативно-правовое обеспечение, не проработаны вопросы создания метаданных, структуры технических средств и технологии организации работ. Из региональных инициатив по созданию ИПД на территории России можно назвать проект «Концепции развития отрасли геодезии и картографии в республике Татарстан до 2020 г.», предложения по созданию ИПД республики Башкортостан, в частности, монографию с научным обоснованием ее архитектуры и функций. ИПД-подобные подходы положены в основу региональных ГИС, например, региональной ИС системы «Геоинформационная система Санкт-Петербурга» (http://www.gisa.ru/60797.html). Постановлением Правительства Москвы в феврале 2010 г. утверждена концепция единого геоинформационного пространства Москвы, она тоже может рассматриваться как ИПД, относясь к типу ИПД мегаполисов, примеры реализации которых уже известны за рубежом. Планы создания ИПД и/или ее компонентов строятся или уже реализуются в Уральском Федеральном округе на базе ФГУП Уралгеоинформ, г. Екатеринбург, Калужской, Кировской, Самарской, Тверской, Ярославской областях и некоторых других регионах России. «Геоинфраструктурная самоорганизация» на различных уровнях и для различных целей – естественный процесс развития геоинформационного сообщества, направленный на коренные сдвиги в отечественной геоинформатике, геоинформационном картографировании, электронном атласном картографировании, заключающийся в переносе накопленных геоинформационных ресурсов в среду Интернета. Имеющийся опыт ориентирован на крупные региональные ИПД. Развитие методологических положений создания ИПД, их новых видов, таких как специальные ИПД для научно-практических проектов, базируется на накопленном к настоящему времени объеме информации, невозможно без применения современных технологий в области сбора, обработки, моделирования и представления пространственно-временных данных. Планируемый проект будет основываться на известных принципах и положениях, при этом, имея уровень, сопоставимый с передовыми научно-практическими школами в мире, его результаты будут соответствовать современным тенденциям развития науки в данной области. Кроме того, проект даст стимул расширению, углублению и систематизации имеющихся научных знаний на примере решения конкретной задачи создания региональной ИПД с применением ранее разработанных подходов и методов для конкретной территории – Алтайского края.


Новизна подхода в решении обозначенной проблемы
При выполнении проекта планируется применение комплекса методов и подходов, среди которых геоинформационный и картографический, в приложении к созданию специальных информационно-телекоммуникационных систем, ориентированных на информационное обеспечение решения практических задач и задач управления. В рамках проекта развитие получат информационные технологии, включая ГИС-технологии, метод картографического моделирования.Формирование концепции региональной ИПД для научно-практического проекта требует новой методологической и практической проработки в связи с совершенствованием современных технологий в области сбора, обработки, моделирования и представления пространственно-временных данных, организации функционирования и сервисов.


Описание области применения результатов научно-исследовательской работы
Создаваемая инфраструктура пространственных данных Алтайского края – территориально распределенная система сбора, обработки, хранения и предоставления пространственных данных, создаваемая с учетом объективных потребностей органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций и граждан в информационном обеспечении, задач социально-экономического и пространственного развития региона, является неотъемлемым компонентом инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации. Вопросы, рассмотренные в статье, имеют практико-ориентированную направленность и отражают проблемные элементы организации и координации в сфере информатизации. Построение и наполнение единого краевого информационного пространства должно отвечать принципам общего информационного пространства России, что является предпосылкой эффективного использования информационных ресурсов для экономического и социального развития региона. Это создаст условия для обеспечения уровня информированности органов государственной власти, органов местного самоуправления, всех заинтересованных пользователей. Социально-экономическое развитие Алтайского края во многом будет определяться тем, насколько эффективно будет использоваться информация как ресурс и как инструмент в сфере государственного управления.


Имеющийся у коллектива научный задел по предлагаемому проекту, полученные ранее результаты, разработ
К числу важнейших результатов проведенных исследований в области геоинформатики, картографирования, создания баз данных, планируемых для использования в работе по проекту, относятся: -база метаданных «Геоинформационные ресурсы Алтайского экорегиона как основа для мониторинга, моделирования и прогнозирования динамики взаимодействия «человек - окружающая среда»; -технологии создания цифровых моделей рельефа на основе совместного использования данных дистанционного зондирования и крупномасштабных топографических карт;-картографические цифровые базы данных для проведения ландшафтно-индикационных исследований;полученные ранее результаты: по Программе 7.10.1. Интегрированные исследования природно-климатических изменений и связанных с ними рисков природопользования в Сибири; Проекту 7.10.1.4. Ландшафтно-водноэкологические исследования, оценка и прогноз рисков в природопользовании Сибири; по Программе 4.5.2. Разработка научных основ распределенной информационно-аналитической системы на основе ГИС и Веб–технологий для междисциплинарных исследований, Проекту 4.5.2.8. Информационно-аналитическая система «Вода и экология Сибири», а также Целевой комплексной программе (ЦКП) "Экология и природные ресурсы Алтайского края (2003-2010 годы)». Можно выделить следующие наиболее важные результаты работ коллектива, которые будут применяться в заявленном проекте: базы аналитических данных, включающие материалы многолетних исследований по метеорологии, гидрохимии, биогеохимии, гидробиологии, ландшафтоведению, почвоведению, природопользованию, а также цифровые топографические и тематические карты на территорию исследования, созданные тематические ГИС-проекты; разработанные и составленные авторские оригиналы мелко- и среднемасштабных (1:100 000 – 1:2 500 000) ландшафтных карт и карт физико-географического районирования на территорию юго-востока Западной Сибири в целом и отдельных ее частей. Коллектив имеет опыт разработки территориальной комплексной системы охраны и воспроизводства водных ресурсов бассейнов рек Иртыш и Обь, включая бессточную область Обь-Иртышского междуречья


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Перечень международных, федеральных, региональных и муниципальных конкурсов, в которых проект был признан победителем
-


Текущая стадия разработки проекта
Научно-исследовательская работа


Патентная чистота научно-технического задела, его защищенность
Данный вопрос не рассматривался


Тип научно-исследовательской работы
Поисковые проблемно-ориентированные исследования


Описание основных ожидаемых научных результатов
Описание специфики и требований к региональной ИПД;- обоснование вида инфраструктуры пространственных данных – региональной ИПД Алтайского края;- описание методов формирования основных компонентов ИПД, наборов базовых пространственных данных, профиля и состава объектных метаданных


Ожидаемая научная, научно-техническая продукция
Проект концепции региональной инфраструктуры пространственных данных (ИПД) Алтайского края.


Срок реализации Проекта (месяцев)
24 месяца


Необходимый объем финансирования (тыс. руб.)
400


Ключевые слова

GIS Географические информационные системы, ICM – Управление Интернет-контентом, Teлекоммуникации, сети, Базы данных, управление базами данных, информационная проходка, Защита данных, технология хранения, криптография, безопасность данных, Интернет-технологии /коммуникация (Wireless, Wi-Fi, Bluetooth), Информационные технологии/информатика, Исследовательские сети, GRID, Обработка данных / обмен данными, промежуточное программное обеспечение, Обработка информации, информационные системы, управление технологическим потоком, Применение информационных технологий и телематики, Применения в сфере транспорта и логистики, Применения в сфере туризма, Протоколы коммуникации, взаимодействие сетей, Сетевые технологии, сетевая безопасность, Системы управления техническим обслуживанием, Системы экологического менеджмента, Спутниковые технологии / системы / позиционирование / коммуникации в GPS – Системе Глобального Позиционирования, Управление анализом рисков, Управление знаниями, управление процессами, Электронное правительство


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-