Применение территориальных информационных систем и геоинформационных систем в ландшафтном планировании


Министерство образования Российской Федерации
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение
Высшего Образования
Воронежский Государственный Технический Университет
Факультет Архитектуры и Градостроительства
Кафедра Градостроительства
Курсовая работа
по дисциплине «Территориальные информационные системы»
на тему «Применение территориальных информационных систем и геоинформационных систем в ландшафтном планировании»
Выполнила студентка гр. Б3442
Трегубова Е.А.
Приняла:
Доц. Колупаев А.В.
г. Воронеж 2017
Содержание
Введение 3
Теоретическая часть 7
Практическая часть 10
Анализ территории 10
Ситуационная схема участка проектирования 11
Карта дифференциации территории 11
Карт конфликтных ситуаций 12
Функциональное зонирование 14
Формирование генерального плана 15
2.7. 3D-визуализация 15
Заключение 16
Список использованной литературы 17
Введение
Территориальные информационные системы
Территориальная информационная система (ТИС) представляет собой комплексную интегрированную автоматизированную информационную систему, предназначенную для информационно-аналитической поддержки органов государственного и муниципального управления. И в зависимости от охватываемой территории выделяют следующие ТИС:
♦ местные (в пределах города, городского района);
♦ региональные (в пределах области, края, республики, автономного округа);
♦ государственные.
При создании ТИС очень важным является проведение мероприятий, которые включают исследование состава и основных характеристик объекта информатизации, целей каждого ею элемента, взаимосвязей между ними, связей с внешней средой.
Территориальные информационные системы — это достаточно представительный класс информационных систем. Их объединяет одно общее свойство — все они работают с территориально-распределенными объектами и, следовательно, должны иметь картографическую функциональность. Эта функциональность обеспечивается использованием ГИС-технологий.
Геоинформационные системы
Геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система) — системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.
Задачи ГИС
Ввод данных. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат (оцифрованы). В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, либо, при небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью дигитайзера.
Манипулирование данными (например, масштабирование).
Управление данными. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов, а при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными применяются СУБД.
Запрос и анализ данных — получение ответов на различные вопросы (например, кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промышленная зона? Где есть места для строительства нового дома? Каков основный тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?).
Визуализация данных. Например, представление данных в виде карты или графика.
Возможности ГИС
ГИС включают в себя возможности СУБД, редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне. ГИС позволяют решать широкий спектр задач — будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.
ГИС-система позволяет:
определить какие объекты располагаются на заданной территории;
определить местоположение объекта (пространственный анализ);
дать анализ плотности распределения по территории како-то явления(например плотность расселения);
определить временные изменения на определенной площади);
смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).
Территориальные информационные системы и геоинформационные системы
Геоинформационные системы (ГИС) - это набор технологий и программных средств, обеспечивающих общие методы организации, хранения, обработки, анализа и вывода пространственной и связанной с ней описательной информации, а территориальные информационные (информационно-аналитические) системы (ТИС /ТИАС) - это интегрированные информационные системы по территориально-распределенным объектам, основной функциональностью которых является предметно-ориентированная обработка данных, в том числе и пространственных. Как интегрированные системы, ТИС используют различные технологии. В частности, в состав ТИС, имеющей картографический интерфейс, должен входить блок обработки пространственных данных, построенный на базе геоинформационных технологий. И в этом смысле территориальные информационные системы являются прикладными ГИС или ГИС-приложениями.
Совокупность программных модулей, реализующих картографическую функциональность в ТИС, будем называть геоинформационным компонентом территориальной информационной системы.
Таким образом, не ГИС непосредственно обеспечивает функции поддержки принятия решений - делают это специализированные информационно-аналитические территориальные системы - в частности, средствами ГИС-технологий.
Ландшафтное планирование
Ландшафтное планирование – это теория и практика реализации заложенных в ландшафтных особенностях регионов экологических предпосылок и ограничений развития и размещения производительных сил.
Цель ландшафтного планирования – обеспечение устойчивого и рационального природопользования при сохранении основных функций природных ландшафтов и их компонентов как систем биосферы и человечества в целом.
Задачи ландшафтного планирования:
1) выявлять и описывать по результатам изучения компонентов природы ее способность переносить нагрузки; исследовать взаимосвязи между почвами, водами, воздухом и климатом, растительностью и животным миром; представлять природу и ландшафт как целостную динамическую систему;
2) устанавливать влияние на эту систему существующих и планируемых форм природопользования, равно как и обратное влияние системы на деятельность людей; при этом ландшафтное планирование должно быть нацеленным на решение задач сохранения благ природы, оно должно быть также "сквозным" и всеохватным;
3) при формировании концепций развития территорий определять конкретные критерии качества природы и ландшафта, к которым следует стремиться, чтобы обеспечить долгосрочное сохранение основ жизни людей; при этом должны предусматриваться меры, обеспечивающие выполнение как общих природоохранных задач, так и требований отраслевых планов и нужд природопользователей;
4) ландшафтные планы должны выдвигать критерии качества окружающей среды, которые служат ориентирами для планов территориального развития и строительства и других планов, а также для мер по регулированию воздействий на окружающую среду и экологической экспертизы проектов;
5) ландшафтное планирование должно обобщать и синтезировать природоохранные требования, меры по уходу за ландшафтом и обеспечивать определение баланса между этими требованиями и предложениями различных планов по использованию территории; должно создавать базу для принятия решений о допустимости различных намерений природопользователей.
1. Теоретическая часть
Ландшафтное планирование – это научно-прикладное направление, находящееся на стыке географии, районной планировки, землеустройства, градостроительства и ландшафтной архитектуры.
Основная цель ландшафтного планирования – разработка интегральной концепции сбалансированного устойчивого развития территории, ориентированного на восстановление и сохранение ее природного потенциала и создание гарантий прав местного населения на достойную жизнь.
На первоначальном этапе проектирования проводится анализ существующей ситуации.
Геоинформационный и пространственный анализ территорий
Геоинформационный анализ – анализ размещения, структуры, взаимосвязей объектов и явлений с использованием методов пространственного анализа и геомоделирования.
Пространственный анализ – группа функций, обеспечивающих анализ размещения, связей и иных пространственных отношений пространственных объектов, включая анализ зон видимости, анализ соседства, анализ сетей, создание и обработку цифровых моделей рельефа, пространственный анализ объектов в пределах буферных зон и др.
Виды геоинформационного анализа:
Функции работы с базами пространственных и атрибутивных данных.
Геокодирование – метод и процесс позиционирования пространственных объектов относительно некоторой системы координат и их атрибутов, осуществляемый путем установления связей между непространственными базами данных и позиционной частью БД ГИС.
Картометрические функции - расчет площадей, длин, периметров, поверхностей, объемов, углов наклона, экспозиции склонов, зон видимости. Картометрические функции реализуются с помощью алгоритмического и математического аппарата, внедренного в ГИС.
Виды геоинформационного анализа
Создание моделей поверхностей.

Рис. 1
Построение буферных зон - одна из функций анализа окрестности, заключается в создании полигонов, границы которых отстоят на определенное расстояние от границ исходных объектов.

Рис. 2
Сетевой анализ - решение различных задач на пространственных сетях связанных линейных объектов (реки, дороги, трубопроводы, линии электропередач и т. п.).
Агрегирование данных - переход к собирательным, обобщенным характеристикам объектов, сгруппированным по различным критериям.
Зонирование заключается в построении зон – участков, однородных по выбранному критерию или группе критериев;
Специализированный анализ – проведение специализированного геоинформационного анализа, в частности, геологического, геофизического, гидрогеологического, экологического и т. п., осуществляемого на основе специализированных программных модулей.
Информационная система обеспечения градостроительной деятельности (ИСОГД)
Систематизированный свод документированных сведений о развитии территории, об их застройке, о земельных участках, об объектах капитального строительства и иных необходимых для осуществления градостроительной деятельности сведениях (Градостроительный кодекс РФ, ст. 6). В современном понимании ИСОГД включает: муниципальную ГИС, хранилище архивных документов, систему сбора и представления информации, систему автоматизации документооборота, инструментарий планирования развития территории, систему мониторинга использования территории.
Практическая часть
Применение ТИС и ГИС в ЛП
Одним из перспективных альтернативных направлений развития ландшафтного планирования является развитие рекреации и туризма. Каналами «интеграции» методологии ландшафтного планирования в процедуру территориального планирования служат составные части раздела «охрана окружающей среды» (ООС) генеральных планов городов и сельских поселений, а также схем территориального планирования (ГП и СТП). В составе раздела ООС традиционно базовые позиции занимают: схема комплексной оценки состояния окружающей среды, схема градостроительных ограничений и территорий с особыми условиями использования, схема мероприятий по оптимизации и охране окружающей среды. Основным инструментом ландшафтного планирования является ландшафтный план.
Анализ территории
На этапе инвентаризации ГИС дает возможность ведения актуальной базы данных. Но еще более широкий спектр возможностей открывает геоинформационное моделирование и пространственный анализ, позволяя выявлять закономерности в структуре или особенностях распределения объектов, взаимосвязи в пространственное распределение объектов, тенденции развития явлений в пространстве и во времени. Как указывалось выше, ландшафтное планирование является одним из инструментов оптимизации природопользования, учитывает особенности природных сред и социально-экономические условия территорий. Сочетание разных по генезису комплексов на территории исследования предопределяет использование и анализ в ландшафтном планировании в качестве источников информации карт различной тематики, что наиболее целесообразно осуществлять при помощи ГИС. Результаты исследований и их обсуждение. На примере проектирования и развития туристско- рекреационных зон рассмотрим этапы ландшафтного планирования. Этап инвентаризации включает сбор и в ряде случаев создание следующих карт: топографическая, ландшафтов, геоморфологическая, почвенная, растительности, состояния лесов, места обитания редких видов, план застройки и транспортная инфраструктура и т.п. Для оценки ландшафтов и возможностей развития туризма целесообразно проводить дополнительное обследование мест отдыха с картографированием угодий и социологические опросы местного населения посредством специально разработанных анкет.
Основной задачей этапа анализа является выявление интересов природопользователей, а также анализ проблем и конфликтов в этой сфере. Соответственно, на картах отражаются состояние компонентов экосистем, влияние селитебного, транспортного, промышленного, сельскохозяйственного природопользования и т.п. На этапе оценки проводятся оценка устойчивости современных природных условий рекреационной территории, ее пригодность для рекреации. Конечным результатом этого этапа является комплект отраслевых карт, на которых проведено зонирование территории по типам целей ее использования. Всего выделяют три основных типа целей: сохранение, развитие, улучшение. На этапе определение целей развития и мероприятий составляется карта интегральной целевой концепции развития рекомендуется создавать путем совмещения целей использования отдельных природных компонентов.
Ситуационная схема участка проектирования
Электронные кадастровые карты
Необходимо использовать единую кадастровую систему координат, четко увязанную с системами координат СК-95 и WGS-84; В качестве растровой подложки для существующих цифровых карт использовать космоснимки.
Кадастровая карта (план)
Кадастровая карта (план) представляет собой карту (план), на которой в графической и текстовой формах воспроизводятся сведения, содержащиеся в государственном кадастре недвижимости.
Географическое представление
Набор данных ГИС дает пространственное представление какого-то аспекта окружающего мира, включая: - Упорядоченные наборы векторных объектов (наборы точек, линий и полигонов)
- Наборы растровых данных, такие как цифровые модели рельефа или изображения
- Пространственные сети
- Топография местности и другие поверхности
- Наборы данных геодезической съемки
- Прочие типы данных, такие как адреса, названия мест, картографическая информация
2.3. Карта дифференциации территории
Сформулированные цели территориального развития реализуются в карте дифференциации территории по типам мероприятий: общие для всей территории планирования, направленные на реализацию концепции ее развития; по сохранению современного состояния использования территорий; по развитию существующего или планируемого использования; по улучшению состояния природных компонентов. Наиболее актуальными направлениями картографического обеспечения ландшафтного планирования для рекреации и туризма являются картографирование конфликтов природопользования и разработка карт природно-экологического каркаса. Выявление планировочных ограничений территории и гидрологический анализ
Тематические слои и наборы данных
Тематические слои и наборы данных в ГИС и ТИС позволяют выявить достоинства и недостатки участка проектирования и составить схему планировочных ограничений.
Наборы данных могут представлять:
Первичные “сырые” измерения (например, спутниковые изображения)
Скомпилированную и интерпретированную информацию
Данные, полученные в ходе выполнения операций геообработки с целью их анализа и моделирования
Многие пространственные отношения между слоями легко определяются, исходя из их общего географического положения.

Рис. 3
2.4. Карт конфликтных ситуаций
В системе ландшафтного планирования карты конфликтов природопользования должны отражать все их наиболее существенные свойства: происхождение (источник), меру проявления (скрытый, явный, потенциальный конфликты), объекты и характер экологически значимых нарушений, сложность, интенсивность, динамику, форму ареала, характер границ. Актуальны разработка принципов составления карт конфликтных ситуаций, их типовых легенд, системы условных обозначений и т.д.
Без учёта природно-экологических территориальных систем в процессе планирования развития территории невозможно достичь главной цели территориального планирования – формирования комфортной и благоприятной среды жизнедеятельности населения. Природно-экологический каркас – это сложная соподчинённая система взаимоувязанных природных компонентов, дающих систематизированную аналитическую информацию о качестве и значимости природных и природоподобных территориальных комплексов.
Градостроительный анализ
Две группы факторов, по которым производится выбор территории: природные: климат, рельеф, гидрогеологические условия.
Антропогенные: историко-культурные объекты, территории жесткого ведомственного закрепления, наличие объектов, требующих значительных санитарно-защитных зон или полос отвода, и т.д.
Все территории с точки зрения возможности их использования для целей градостроительства могут быть разделены:
на непригодные территории;
на территории, ограниченного использования;
на территории широкого спектра использования.
Градостроительное прогнозирование
Принципы формирования градостроительного прогноза развития городских и сельских населенных мест: их следует проектировать «как элементы системы расселения РФ и других административных образований. Объект прогноза – город с учетом внешнего воздействия.
Стадии градостроительного прогноза: I –развитие территории; II – планирование застройки.
Генеральный план является основным градостроительным документом, определяющим формирование среды жизнедеятельности населения и границы развития поселения
Классификация городских территорий
Градостроительным кодексом РФ определен следующий состав земель, включаемых в городскую черту:
жилые зоны;
общественно-деловые зоны;
производственные зоны;
зоны инженерной и транспортной инфраструктур;
рекреационные зоны;
зоны сельскохозяйственного использования;
зоны специального назначения;
зоны военных объектов и иные зоны режимных территорий.
Градостроительная оценка городских территорий. Автоматизация
Исходные данные для расчетов:
Опорный план.
Картографические и иные данные по инженерно-геологическим характеристикам территории.
Данные по промышленным предприятиям и другим местам приложения труда.
Данные по городской экологии.
Данные по состоянию жилья.
Данные по системе обслуживания населения.
Данные по системе озеленения и мест отдыха.
Данные по историко-архитектурным памятникам и зонам.
Данные по системе городского транспорта.
Структура занятости и структура подвижности населения.
Задание на проектирование генерального плана.
Комплекс работ, выполняемых на основе программно-аппаратных комплексов:
предплановая градостроительная и земельно-кадастровая оценка территории;
оценка рассматриваемого проектного варианта функционального зонирования территории;
постплановая градостроительная и земельно-кадастровая оценка территории;
оптимизация плана функционального зонирования территории;
оценка оптимального плана функционального зонирования территории;
постплановая градостроительная и земельно-кадастровая оценка территории для оптимального плана функционального зонирования территории.
2.5.Функциональное зонирование
Функциональное использование территории – осуществление на ней определенных видов деятельности (проживание, хозяйственная деятельность, отдых, охрана окружающей среды и др.). Функциональное зонирование территории – распределение территории по ее назначению и связанными с ним ограничениями по освоению застройкой, транспортной и инженерно-технической инфраструктурой, по использованию территории для различных видов хозяйственной деятельности, проживания и отдыха населения, охраны окружающей среды.

Рис. 4
2.6.Формирование генерального плана
Применение ГИС-технологий при разработке градостроительной документации
ГИС в управлении территориальным развитием
Развитие ГИС как базиса для внедрения геотехнологий в управление территориальным развитием.
Информационная система поддержки принятия управленческих решений на основе ГИС и Web-технологий:
Цели создания:
представить достаточно полное картографическое описание объекта управления для использования при принятии управленческих решений;
создать в сети Интернет геоинформационный сайт, обеспечивающий совместно с ГИС возможность оперативного отображения и обработки информации, а также поддержки принятия решений.
2.7.3D-визуализация
Моделирование территории в ГИС позволяет:
выполнить фотореалистичное отображение исследуемой территории и виртуальное перемещение по и над моделью местности;
оценить возможности существующей и варианты проектируемой городской застройки и городского ландшафта;
провести анализ проектных решений, в том числе на соответствие генеральному плану развития города;
компилировать необходимые тематические слои с внедренными 3D объектами;
развивать методы подготовки перспективных трехмерных топологических ГИС-данных и моделей и совмещения их с данными САПР.
Виды геовизуализацииГеовизуализация – работа с картами и другими видами географической информации, в том числе с интерактивными картами, 3D сценами, итоговыми диаграммами и таблицами, видами с показателями времени, схематическими видами сетевых отношений.
Интерактивная карта. Виды, отображающие обстановку в разные моменты

Рис. 5
Заключение
Таким образом, территориальные информационные системы (ТИС) и геоинформационные системы (ГИС) обладают тесной взаимосвязью. Они находят свое применение практически на каждом этапе проектирования ландшафтного объекта. Системы позволяют осуществить комплексный предпроектный анализ территории с выявлением особенностей участка проектирования, его преимуществ и недостатков. Также системы ГИС и ТИС, играют существенную роль в дальнейшем формировании проекта. С их помощью разрабатывается проектная документация. На завершающем этапе проектирования при помощи ГИС выполняется 3D-визуализация проекта.
Список использованной литературы
Горохов, В.А. Городское зеленое строительство. - М.: Стройиздат, 1991. - 402 с.
Е.И. Голубева, Т.О. Король, Н.И. Тульская. Гис в системе ландшафтно-экологического планирования. Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова Москва, Россия. – URL: https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&ved=0ahUKEwjcnam1scPXAhWDE5oKHTL5B58QFgg3MAM&url=http%3A%2F%2Fintercarto.msu.ru%2Fjour%2Farticle%2Fdownload%2F194%2F192&usg=AOvVaw3mg-Oii4ATHZWROzuwos1a (дата посещения 16.11.17.)
Геоинформационные системы территориального управления. – URL: https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwjk2uCotczXAhUEmBoKHUD4CvQQFgguMAE&url=http%3A%2F%2Fopen.ifmo.ru%2Fimages%2F2%2F24%2F130241_section1.ppt&usg=AOvVaw28VOEOK3U5XNHJdj5jWgWD (дата посещения 16.11.17.)
Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat. Ирина Михайловна Михаилиди. Создание территориальных информационных систем на базе сервера прикладных ГИС-служб. – URL: http://www.dissercat.com/content/sozdanie-territorialnykh-informatsionnykh-sistem-na-baze-servera-prikladnykh-gis-sluzhb#ixzz4ybiHpx8F (дата посещения 16.11.17.)
Понятие территориальной информационной системы. – URL: http://xn--80aaak0bfyj3e.com/tehnologii-menedjmente-informatsionnyie/ponyatie-territorialnoy-informatsionnoy-156412.html (дата посещения 16.11.17.)
Рис. 1. Кадастровая карта на единой электронной картографической основе.
 Рис. 2. Кадастровая карта с космическими снимками ArcGIS Online в качестве подложки.

Рис. 3. Кадастровый план территории

Рис. 4. Карта ландшафтной дифференциации Вологодской области

Рис. 5. Фрагмент легенды ландшафтной карты Вологодской области масштаба 1:500 000

Рис. 6. Карта ландшафтной дифференциации Шекснинского района (Вологодская область)

Рис.7. Схема ландшафтно-рекреационного потенциала Шекснинского района

Рис.8 Карта-схема конфликтов природопользования

Рис.9 Градостроительное зонирование

Рис. 10. Функциональное зонирование территории (схема размещения земель)

Рис. 11. Природно-экологический каркас территории

Приложенные файлы

  • docx 4980562
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий