Проектирование кадастровой информационной системы городской территории (на примере части Советского района г. Нижнего Новгорода)

Проектирование кадастровой информационной системы городской территории (на примере части Советского района г. Нижнего Новгорода)

Введение

Геоинформационные системы являются основой для формирования информационных систем, работающих с пространственно-распределенными данными, они объединяют картографические материалы в растровом и векторных видах, а также семантическую информацию по объектам картографирования в виде базы данных. Специализированные информационные системы - кадастровые информационные системы (КИС) создаются для учета объектов недвижимости и обработки кадастровых данных.

Достоверную оценку объектов недвижимости можно производить только на основе грамотно спроектированных кадастровых информационных систем, содержащих актуальные, надежные и полные сведения. Проектирование геоинформационной и кадастровой информационной систем обычно предусматривает последовательность логических шагов, каждый из которых основан на предыдущем. Можно выделить три этапа проектирования:

.        Разработка концепции проекта и сбор исходных данных.

.        Разработка логической модели проекта.

.        Реализация проекта

Целью создания кадастровых информационных систем является повышение эффективности управления объектами на основе автоматизации процесса, информационного обеспечения принятия решений и контроль их выполнения.

Целью курсового проекта является проектирование кадастровой информационной системы городской территории (на примере части Советского района города Нижнего Новгорода).

Исходными данными для реализации проекта были установлены - векторный слой зданий и сооружений, векторный слой улиц, векторный слой кадастрового деления, кадастровые паспорта территории (КПТ).

Исходя из поставленных целей, были сформулированы следующие задачи:

сбор информации об объекте;

разработка структуры проекта;

заполнение проекта (картографическая и семантическая информация);

анализ имеющейся кадастровой информации;

создание тематических карт на исследуемую территорию, предоставляющих информацию о:

) делении земельных участков по виду вещного права;

) доли земельных участков в границах каждого кадастрового квартала, поставленных на кадастровый учет;

) делении земельных участков по виду разрешенного использования.

1. Описание проекта

.1      Общие сведения об объекте исследования

земельный кадастровый квартал участок

Объектом исследования является юго-восточная часть территории Советского района г. Н. Новгорода.

Советский район является одним из 8 районов г. Нижнего Новгорода. В его состав входят также деревни Кузнечиха, Новопокровское и посёлок учхоза «Пригородный» с прилегающими окрестностями. По данным на 1 января 2009 года в состав Советского района входят 37 садоводческих товариществ, общая площадь которых 286,8 га.

Администрация района находится на Советской площади. Площадь района 3100 га, численность населения на 1 января 2004 года 151 700 человек.

Территориально Советский район расположен в нагорной части города и граничит с Нижегородским и Приокским районами. По занимаемой территории он самый компактный район - занимает всего лишь 6% площади г. Нижнего Новгорода, по численности населения - он четвертый, а по плотности населения занимает второе место в городе после Ленинского района. В районе 149 улиц, 246 магазинов, 25 тысяч больших и малых предприятий, 19 школ, 35 дошкольных учреждений, 10 лечебных учреждений, лечебные учреждения городского и областного подчинения, 5 высших учебных заведений, среди которых Нижегородский государственный университет, Волго-Вятская академия государственной службы, институт реабилитологии, Нижегородский институт менеджмента и бизнеса, Банковский институт, 5 техникумов, 6 ПТУ и училищ, 10 библиотек, школа искусств и хоровая школа «Жаворонок».

Основные транспортные магистрали Советского района - проспект Гагарина (бывшее Арзамасское шоссе), улицы Ванеева, Бекетова, Белинского. Вдоль речки Старки, параллельно улице Бекетова, тянется зона коллективных садов. Южную окраину района замыкает Кузнечихинский лес, переходящий в лесной массив Щелоковского хутора, где проходит граница Советского и Приокского районов.

В состав объекта исследования входят:

микрорайон Кузнечиха и Кузнечиха-2;

часть Щелоковского хутора;

деревня Кузнечиха;

деревня Новопокровское;

поселок учхоза «Пригорный»;

часть территории вдоль магистрали ул. Бекетова;

прилегающие окрестности.

Граница исследуемой территории представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - граница исследуемой территории.

1.2 Анализ исходной информации

Среди исходной информации можно выделить графическую и семантическую (текстовую). В качестве исходных данных для выполнения проекта использовались следующие сведения и материалы:

.        Векторный слой зданий и сооружений части Советского района г.Н. Новгорода, взятый из адресного плана у администрации города.

.        Векторный слой улиц части территории Советского района г. Н. Новгорода, взятый также из адресного плана.

.        Векторный слой кадастрового деления части Советского района г. Н. Новгорода по данным ФГУ «Нижегородская кадастровая палата».

.        Кадастровые паспорта на территорию Советского района г. Н. Новгорода, хранящиеся в ФГУ «Нижегородская кадастровая палата» от 24.07.2009 года.

1.3    Анализ нормативно-правовой информации

Основным нормативно-правовым документом является Федеральный закон от 24.07.2007 №221-ФЗ (ред. от 27.12.2009) «О государственном кадастре недвижимости», на основании которого проводится кадастровый учет и регистрация прав на земельные участки.

1.4    Послойное представление данных

Данные проекта представляются многослойно. Существуют различные объекты, которые можно объединить в слои. Многослойное представление данных заключаются в том, что на разных слоях одной и той же математической основы хранятся раздельные по тематике карты либо отдельные их элементы.

Слоем является совокупность географически определенных объектов, имеющих свои уникальные количественные и качественные характеристики, т.е. атрибуты.

На этапе решения задачи группировки данных по слоям в работе определяются группы объектов отличительных по своему содержанию в соответствие с задачами проекта, каждый из которых имеет свое самостоятельное значение.

В данной работе выделены следующие группы объектов, объединенных в отдельные слои, а именно:

слой улиц, с их названием и определением их расположения;

слой зданий и сооружений, расположенных на исследуемой территории;

слой кадастровой информации, с границами кадастровых кварталов и подписями кадастровых номеров;

слой земельных участков, с информацией о местоположении, площади, кадастровой стоимости, сведениях о вещных правах, обременениях и кадастровом номере.

В процессе работы предусмотрено выполнение различных операций с данными объектами. Например, проведение процедур по определению площадей земельных участков, анализа имеющейся кадастровой информации.

2. Логическая модель проекта

.1 Организация графических данных

Организация графической информации подразумевает послойное представление данных в проекте. Для каждого слоя выбирается тип представления: точечный, линейный или площадной.

Для каждого слоя и типа объекта выбираются условные знаки, включающие такие характеристики как: толщина границы / линии, цвет и тип заполнения и т.д. Из выбранных условных знаков составляются таблицы.

Таблица 2.1 - Организация графических данных для линейных объектов

Таблица 2.2 - Организация графических данных для площадных объектов

Таблица 2.3 - Организация графических данных для текстовых объектов

2.2 Организация атрибутивных данных

В зависимости от функциональных возможностей выбранной инструментальной ГИС могут быть использованы различные формы организации взаимосвязи между данными проекта. Например, если предполагается строить запросы SQL, в рамках которых через связанные поля одновременно будет выбираться информация из нескольких таблиц, то может быть использован вариант организации данных, при котором каждому слою соответствует одна или несколько таблиц, отражающих тематическую направленность слоя.

На данном этапе прорабатывается структура каждой таблицы данных: имена полей, типы полей, описания связи и т.д. Описываются таблицы, запросы, ключи.

В данном проекте каждому слою соответствует одна таблица базы данных, отражающая тематическую направленность слоя. Структура каждой таблицы представлена в таблице 2.5.

Таблице 2.4 - Структура таблиц базы данных

2.3 Связь между графической и атрибутивной информацией

Все операции над графической и атрибутивной информацией должны быть синхронизированы, что обеспечивает однозначное взаимодействие между объектами в векторном виде и соответствующими ему характеристиками в таблицах БД и снабжены необходимыми уровнями защиты (также может обеспечить функция присоединения географических объектов).

Поддержка указанных операций должна осуществляться автоматически средствами используемого пакета. Исходная информация была проанализирована и продумана структура базы атрибутивных данных.

На основе пространственных объектов и атрибутивной информации о них должны быть сформированы запросы. По результатам запросов будут созданы тематические карты и сформированы отчеты.

Все операции над графической и атрибутивной информацией связаны, а именно:

при удалении графического объекта одновременно удаляются соответствующие ему записи в базе данных;

при изменении границ контура площадного объекта одновременно изменяется его площадь в базе данных;

при слиянии некоторых контуров в один объект или разделении одного на несколько объектов также происходят изменения в базе данных;

Необходимым условием является однозначное соответствие графической информации в векторном виде и соответствующей ей записи в базе данных.

Схема логической модели проекта представлена в приложении А.

2.4 Схема решения задач проекта

На данном этапе формируется схема решения задач проекта. Она представляет собой поэтапное представление решение задач проекта и взаимосвязь между ними.

По данному проекту была собрана, проанализирована и систематизирована исходная информация:

кадастровая информация на территорию части Советского района г. Н. Новгорода;

космические снимки на исследуемую территорию;

графическая информация, представленная в векторном виде (адресный план, план зданий и сооружений).

Были поставлены следующие задачи:

)        проанализировать количество земельных участков, поставленных на кадастровый учет и количество до сих пор неучтенных объектов в границах исследуемой территории г. Н. Новгорода;

)        проанализировать количество земельных участков с разными видами вещного права;

)        проанализировать количество земельных участков с разными видами разрешенного использования.

После формирования логической модели следует приступить к редактированию исходных данных, привязке растров и векторизации объектов карты с одновременным заполнением полей таблиц атрибутивной информацией из кадастровых паспортов территории.

Операции над графической и атрибутивной информацией осуществляется автоматически средствами используемого программного продукта.

На заключительном этапе следует создать тематические карты, с формированием необходимых запросов и анализа данных.

2.5 Оценка эффективности применения ГИС - технологий в проекте

Целью создания кадастровой информационной системы является повышение эффективности кадастровых работ на основе автоматизации процесса ведения государственного кадастра недвижимости.

Кадастровая информационная система позволяют облегчить и ускорить процесс считывания необходимой кадастровой информации о зарегистрированных земельных участках и просматривать их характеристики. Также при помощи проектируемой кадастровой информационной системы можно производить сложный анализ информации для целей наиболее эффективной работы кадастровых служб. Создаваемая кадастровая информационная система позволит оценить количество земельных участков, нуждающихся в постановке на кадастровый учет, а также выявить неучтенные площади. При необходимости на проектируемую кадастровую информационную систему можно накладывать дополнительные задачи, которые должны решаться при рациональном функционировании земельных ресурсов города.

Из всего вышеперечисленного можно сказать, что проектируемая кадастровая информационная система даст положительный эффект и обеспечить оперативное информирование, визуальный прогноз, развитие того или иного процесса.

Таким образом, проектируемая кадастровая информационная система позволяет не только хранить значительные массивы информации, но и прогнозировать развитие ситуации в будущем.

3. Реализация проекта

.1 Выбор ГИС

Реализация проекта является третьим этапом в процессе проектирования кадастровых информационных систем. Первым шагом в реализации ставится выбор геонформационной системы для создания проекта.

Выбор ГИС имеет два уровня решения (рисунок 3.1):

1. Выбор совокупности ГИС, обладающих примерно равными возможностями;

2. Выбор конкретной ГИС в заданной совокупности на основе использования различных критериев.

Рисунок 3.1 - Решение выбора ГИС

1 уровень. Выбираются известные и возможные для использования прикладные пакеты и делятся на группы, например:

группа - программные средства, имеющие полный набор ГИС-функций. Это ГИС, ориентированные на рабочие станции или мощные ПК и сетевую эксплуатацию системы, обрабатывающие большие объемы информации, имеющие разнообразные средства ввода и вывода информации. Яркими представителями этой группы являются универсальные ГИС фирм INTERGRAPH, CDS, ESRI, которые с одинаковым успехом применяются в различных отраслях;

группа - программные средства, имеющие широкий набор специализированных ГИС-функций. Эта группа программных средств обладает несколько меньшими возможностями, чем 1 группа. Они предназначены для решения в первую очередь научных задач. В этих системах не ставится столь жестких требований к качеству и разнообразию средств визуализации, объемам обрабатываемой информации, защите информации и ее сохранности. Типичные представители таких систем - MaрInfo, Atlas GIS;

группа - программные средства, имеющие функции для векторизации. Такие программные продукты как Easy Trace, MapEdit, ProVec.

Из составленного списка групп выбирается совокупность, обладающая возможностями решения задачи.

На 2 уровне выбирают ГИС в заданной совокупности по различным показателям с использованием различных подходов.

Наиболее простым и широко используемым критерием является критерий, в основу которого положено отношение стоимости к некоторой интегральной величине, выражающей технические характеристики, функциональные возможности и удобство работы с системой (C/V).

Обозначим 3 возможных метода определения величины V:

Бальная система - основана на экспертной оценке в баллах наличия и полноты необходимых функций;

Метод сопоставления - основан на применении аппарата теории принятия решения и исчисления оценки полезности при определении наилучшего альтернативного варианта;

Метод сравнительной оценки - основан на решении многокритериальной задачи с использованием сравнительных оценок по каждой характеристике и выделением приоритетности.

Для решения задач проекта был выбран программный пакет MapInfo, имеющий функции векторизации, разнообразные средства ввода и вывода информации, способный довольно быстро и качественно обрабатывать информацию сравнительно небольших размеров.

3.2 Настройка проекта

выбор проекции;

задание единиц измерения;

настройка стилей оформления;

настройка системы хранения.

Выбор проекции. Необходимую проекцию (План-схема (метры)) можно задать двумя способами:

- при задании общих настроек проекта «Настройки - Режимы - Окно карты - Проекция» (Рисунок 3.2). Там же задаются единицы измерения.

Рисунок 3.2 - Выбор проекции (вариант 1)

- непосредственно при создании новой таблицы (Рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Выбор проекции (вариант 2)

Задание единиц измерения. Параметры задаются через меню Настройки - Режимы - Системные режимы (Рисунок 3.4). Выбираем необходимые единицы измерений расстояний (км) и площади (км²)

Рисунок 3.4 - Настройка единиц измерения

Настройка стилей оформления осуществляется так же в общих настройках проекта (Настройки - Режимы) - рисунок 3.5.

Рисунок 3.5 - Настройка стилей оформления

Настройка системы хранения. Выбирается место сохранения проекта.

MapInfo: через выполнение команды Файл - Сохранить программа откроет диалог, в котором будет предложено настроить путь и задать имя сохраняемого файла.

.3 Наполнение проекта

На данном этапе проектирования выполняется создание слоев и таблиц в соответствии с разработанной ранее структурой.

Слой создается через Файл - Новая таблица - Создать структуру таблицы. Создаются поля таблицы, задается их тип, сохраняется (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 - Создание таблицы

Управлять всеми режимами слоев можно через меню «Управление слоями». Выбрав один слой из списка, можно регулировать его положение, изменяемость и доступность, а так же режимы показа на экране. Этот диалог показывает все слои, образующих карты и состояние этих слоев. В этом диалоге можно перемещать и удалять как отдельные слои, так и группы слоев, а так же менять атрибуты сразу для нескольких слоев. Из этого диалога также доступны диалоги оформления и подписи слоев.

Результат данного этапа - созданные пустые графические слои.

Создаются пустые таблицы баз данных в соответствии со структурой, разработанной на втором этапе, или добавляются уже имеющиеся таблицы. При этом учитываются особенности выбранной ГИС, а также выполняется необходимая доработка атрибутивной базы данных.

Таблицы базы данных создаются одновременно с созданием соответствующего слоя (рисунок 3.7). При создании проекта было оцифровано 168 кадастровых кварталов и заполнена таблица «Земельные участки», содержащая в себе 2249 записей.

Рисунок 3.7 - Создание таблиц баз данных

Типы полей таблицы (наиболее часто используемые):

Integer - содержит целочисленные значения;

Float - содержит любые числа (дробные, десятичные);

Character - символьный (содержит любую текстовую информацию);

Date - содержит дату или время;

Logical - логический.

После завершения векторизации объекта необходимо ввести информацию о данном объекте в предварительно созданную таблицу для данного слоя.

Выполняется ввод данных, оцифровка слоев, заполнение таблиц. Перед оцифровкой выполняется привязка растров и преобразование системы координат.

На данном этапе выполняется также импорт данных из других источников.

Регистрация растра: дается схема точек и таблица координат

Ввод графической части

Ввод атрибутивной части

)        Регистрация растра

После задания системы координат документа и хранилища производим вставку растрового изображения.

Затем необходимо зарегистрировать растр в заданной проекционной системе координат (рисунок 3.8). Для этого выбираем характерные точки с карты и дублируем их на растре (минимум 3 точки). В последнем столбце таблицы появляются невязки, которые должны быть меньше двойной точности масштаба карты или двойной точности размера пикселя на растре, на котором происходит векторизация.

Рисунок 3.8 - Регистрация растра

2)      Ввод графической части (векторизация)

После того как растр подготовлен можно производить оцифровку. Суть векторизации - перевод информации из растровой формы в векторную. На этапе векторизации программа различает геометрические примитивы.

Геометрический примитив - это фигура, имеющая определенную форму, размер и координаты. Они могут быть трех видов:

·   точки (внемасштабные объекты, имеют только координаты);

·   полилинии (линейные объекты);

·   полигоны (площадные объекты).

Необходимо произвести векторизацию всех объектов, необходимых для работы с проектом и для выполнения поставленных задач.

В процессе оцифровки необходимо использовать режимы стыковки:

к узлу;

трассировку;

поток.

) Ввод атрибутивной информации

После завершения векторизации объектов проводится этап заполнения базы данных атрибутивной информацией. Вводить атрибутивной и геометрической информации об объектах может производиться в произвольном порядке: вначале может быть введена геометрия объектов, затем для каждого выбранного объекта может быть введена атрибутивная информация; геометрическая и атрибутивная информация могут быть введены раздельно, а затем связаны между собой; атрибутивная информация может вводиться в процессе оцифровки одновременно с геометрической информацией.

Ввод атрибутивной информации может осуществляться двумя способами:

ввод через окно информации (рисунок 3.9). На панели инструментов нажимается значок «i» и в появившееся окно заносится информация по конкретному объекту.

Рисунок 3.9 - Ввод информации через окно информации

- ввод через таблицу (рисунок 3.10). На панели информации наживается кнопка «Новый список», выбирается таблица, в которую будут заноситься данные.

Рисунок 3.10 - Ввод информации через таблицу

3.4 Решение задач проекта

К решению задач проекта относятся:

)        создание тематической карты земельных участков в границах исследуемой территории с указанием в каждом кадастровой квартале процента учтенных площадей земельных участков от общей площади кадастрового квартала;

)        создание тематической карты земельных участков в границах исследуемой территории, разделяя по цветам поставленные на кадастровый учет участки по основным видам разрешенного использования с указанием в виде круговой диаграммы основных площадей видов разрешенного использования.

1.       Для решения первой задачи проекта необходимо выполнить следующие шаги:

- выполнить запросы по выборке из таблицы «ЗУ» по каждому виду вещного права;

экспортировать данные из таблицы каждого из таких запросов в Microsoft Office Excel;

посчитать сумму площадей всех земельных участков по каждому виду вещного права;

создать сводную таблицу баланса территории (рисунок 3.11)

Рисунок 3.11 - Создание баланса территории

создание тематической карты через меню Карта - Создать тематическую карту (рисунок 3.12).

Рисунок 3.12 - Создание тематической карты

2.       Для решения второй задачи проекта необходимо:

- посчитать площади каждого кадастрового квартала путем обновления колонки и значения «Area» через меню Таблица - Обновить колонку (рисунок 3.13);

Рисунок 3.13 - Обновление колонки площади кадастровых кварталов

посчитать сумму площадей земельных участков в каждом кадастровом квартале, поставленных на кадастровый учет путем создания SQL-запроса (рисунок 3.14).

Рисунок 3.14 - Создание SQL-запроса

свести данные по двум вышеизложенным пунктам в одну сводную таблицу и посчитать процентное соотношение площадей земельных участков, поставленных на кадастровый учет от общей площади кадастрового квартала (рисунок 3.15);

Рисунок 3.15 - Промежуточные расчеты

3.       Для решения третьей задачи проекта необходимо выполнить следующие шаги:

- выполнить запросы по выборке из таблицы «ЗУ» по основным видам разрешенного использования;

экспортировать данные из таблицы каждого из таких запросов в Microsoft Office Excel;

посчитать сумму площадей всех земельных участков по каждому из основных видов разрешенного использования;

создать сводную таблицу баланса территории (рисунок 3.17)

создать тематическую карту через меню Карта - Создать тематическую карту (рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 - Создание баланса территории

создание тематической карты через меню Карта - Создать тематическую карту (рисунок 3.17).

Рисунок 3.17 - Создание тематической карты

3.5 Создание макета печати

Итогом выполнения курсовой работы является подготовка макета печати подготовленных тематических карт и вывод их на печать.

Порядок формирования макета печати карты следующий:

) Подготавливаем окно карты (расположить слои в нужном порядке).

2) Для создания распечаток карт используются окна Отчетов. Нужно выполнить команду Окно / Новый отчет, либо при помощи кнопки F5, чтобы открыть окно Отчета и разместить в нем карты, списки, графики, легенды, заголовки и т.п., появляется диалоговое окно Новое окно отчета.

3) Затем необходимо настроить параметры страницы печати. В диалоговом окне «Настройка печати» (Файл / Настройка печати) нужно указать формат страницы, ее ориентацию.

Заключение

В ходе работы были собрана исходная информация, проанализирована нормативно-правовая база, созданы различные запросы на выборку объектов, SQL-запросы, а также созданы три тематические карты:

) кадастровая карта деления земельных участков по видам вещного права. В результате выполнения этой задачи было установлено, что на исследуемой территории, площадью 1559,56 га в государственной собственности 2,25%, в собственности 6,41%, в общей долевой собственности 2,84%, сведения о 3,85% земельных участках носят временный характер, в постоянном (бессрочном) пользовании 4,59%, в пожизненном наследуемом владении 0,02%, в муниципальной собственности 0,21%, нет информации о 15,60% земельных участков.

) кадастровая карта доли учтенных земельных участков в каждом кадастровом квартале показала, что не поставлено на кадастровый учет в границах исследуемой территории 64,23% земель.

) кадастровая карта деления земельных участков по основным видам разрешенного использования. В результате выполнения этой задачи было установлено, что на исследуемой территории, площадью 1559,56 га 4,75% предназначены под индивидуальное жилищное строительство, 1,16% - под личное подсобное хозяйство, 2,27% - под многоквартирный жилой дом, 0,87% - под индивидуальный жилой дом с прилегающей территорией, 1,07% - под садоводство, 13,81% - под строительство объектов Нижегородского технопарка. Остальные 76,06% земель относятся к другим видам разрешенного использования.

По данным тематическим картам можно анализировать кадастровую информацию на исследуемом участке, их состав, состояние, количество.

Созданная кадастровая информационная система обладают высокой оперативностью, визуальным прогнозом развития какого-либо процесса или явления, а также отвечает задачам, поставленным в работе, кроме того она в дальнейшем может быть усовершенствована и дополнена новой информацией.

Библиографический список

1.   MapInfo Professional: рук. пользователя / Пер. с англ. фирмы «ЭСТИ М»; MapInfo Corporation. - New York, 2000. - 760 с.

2. Проектирование кадастровых информационных систем: методические указания/ Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет; кафедра геоинформатики и кадастра; сост. А.М. Тарарин; под ред. проф. Е.К. Никольского. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2008.-34 с.