Геоинформационные системы и транспорт

Геоинформационные системы и транспорт

ГИС являются оптимальной  платформой для комплексных решений  в сфере транспорта. Территориальная распределенность транспортных систем делает их идеальным объектом автоматизации посредством ГИС-технологий. Пространственная составляющая является естественной основой интеграции задач управления транспортной инфраструктурой, задач оперативного управления, навигации, расчетных задач. Однако комплексных решений в России пока не видно. Это может быть обусловлено и инерцией мышления управленцев, и позицией участников, каждого из которых интересует только своя задача. Поэтому внедрение ГИС-технологий происходит не по всему «фронту» транспортных и смежных с ними задач, что обеспечило бы наиболее эффективные решения и наибольшую отдачу от их внедрения, а по отдельным целевым направлениям. 
Рассмотрим некоторые из этих направлений, учитывая накопленный опыт. 
Современные ГИС позволяют создавать цифровые модели предприятий, по своим возможностям намного превосходящие традиционные бумажные планы. Например, управление имуществом терминальных комплексов. Это, прежде всего, морские комплексы и аэропорты. «Имущество» здесь рассматривается не только как объект учета основных фондов, а в широком смысле. Это направление использования ГИС не очень сильно отличается от управления имуществом других компаний и предприятий. ГИС здесь можно рассматривать как логическое продолжение традиционных баз данных и учетных систем, добавляя к ним способность всесторонне моделировать территориально распределенную инфраструктуру предприятия: размещение объектов, коммуникации, земельные участки. Для транспортных предприятий особенно ценно сочетание графики и табличной информации, потому что появляется возможность наглядно представить взаимное расположение различных объектов. Если специалисты хорошо информированы, они смогут управлять более эффективно. 
Такую модель целесообразно создавать с помощью современных средств геодезических измерений и, прежде всего, спутникового позиционирования. Использование собственной базовой станции и дифференциальных приемников Глобальных навигационных систем даёт возможность построить модель предприятия с максимальной точностью. Поскольку для навигации транспортных средств также используются ГНС и поправки базовой станции, создаётся единая геодезическая основа для решения различных задач предприятия. Такая модель вписана в окружающую географическую реальность с ее экологией, топографией, дорожной сетью и т. д. База геоданных позволяет явно прописывать пространственные и функциональные связи между объектами, моделировать их поведение. А трехмерная интерактивная визуализация облегчает восприятие плана, вернее, уже трехмерной модели транспортного предприятия. Кроме того, предоставляется возможность совмещения в трехмерной сцене информации об объектах порта, морского или речного, с общей топографией, батиметрией и траекториями движения судов. Для аэропортов возможно отображение их территории и объектов, совмещенное с трехмерными изображениями воздушных коридоров, траекторий взлета и посадки. 
Управление площадями, сдаваемыми в аренду туроператорам, предприятиям торговли и обслуживания пассажиров — актуальная задача для аэропортов. 
ГИС позволяет наглядно отображать эту информацию на электронных поэтажных планах, связанных с базами данных объектов аренды и арендаторов. Грамотное картографическое представление позволяет находить недоиспользованные ресурсы, ошибки в размещении, которые создают угрозу безопасности пассажиров или какие-либо неудобства. Это хорошее подспорье руководителям, работающим в данной области. 
Следовательно, геоинформационные системы ведут к повышению качества обслуживания и конкурентоспособности. Появляется возможность хранить различные представления терминального комплекса, сочетать в единой среде общий трехмерный план территории предприятия, поэтажные планы входящих в него зданий, схемы коммуникаций и другую информацию. Можно по заданному шаблону сгенерировать из базы геоданных схему сети связи, системы электропитания, водопровода — тех или иных коммуникаций. 
Важно, что база геоданных позволяет хранить комплексное представление любого объекта, который может играть роль имущественного элемента в учетной системе, объемной модели в системе трехмерной визуализации или элемента схемы в системе управления коммуникациями. Конечно, создание такого комплексного представления — сложная задача. Её можно ставить только после «обкатки» пилотного проекта или первой очереди геоинформационной системы, в которых используются более простые средства, понятные специалистам без специальной подготовки. 
Геоинформационные системы можно применяться для составления моделей не только терминальных комплексов, но и территорий, которые прилегают к железным и автомобильным дорогам. Полоса отвода также требует постоянного мониторинга ее использования как с точки зрения соблюдения норм безопасности, так и для того, чтобы эффективно управлять имуществом, включая земельные участки для обслуживающих предприятий. ГИС-технология позволяет интегрировать данные воздушного лазерного сканирования, трехмерные модели объектов, аэрофотосъемку, информацию о функциональных зонах и технических средствах регулирования движения в единую геоинформационную систему генерального плана дороги. Выполняя измерения с помощью современных геодезических инструментов, можно создать комплексную модель дороги в реальных географических координатах и в дальнейшем связывать модели отдельных дорог и участков в общую систему. 
Перед сетевыми торговыми компаниями, сбытовыми подразделениями компаний, а также компаниями, торгующими по каталогам и через интернет-магазины, перед коммерческими перевозчиками, осуществляющими заказную транспортировку грузов и пассажиров, стоит задача управления парком транспортных средств. 
Кроме планирования движения транспортных средств, очень важна задача оперативного мониторинга транспортных средств и грузов. Сейчас для ее решения предлагается несколько технологий и готовые комплекты для установки на подвижные объекты и в центры мониторинга. Любая такая система состоит из бортовых устройств, сервера сообщений и программного обеспечения оператора. 
Простейшие бортовые устройства определяют свое положение в пространстве и передают цифровые сообщения с координатами по общедоступным каналам связи. Более совершенные могут передавать также параметры состояния транспортных средств или груза, вести автономную запись на встроенный носитель данных, а также обеспечивать диалог водителя и диспетчера. 
Транспортные предприятия, которые хотят создать систему оперативного мониторинга парка транспортных средств или грузов, сейчас могут выбирать оборудование среди уже довольно широкого спектра предложений зарубежных и российских производителей. Передаваемые бортовыми устройствами координаты в конечном итоге поступают на сервер сообщений, ведущий оперативную базу данных. Входящие сообщения сортируются и обрабатываются для построения индивидуальных журналов движения и параметров объектов мониторинга. Эти журналы просматриваются операторами центра мониторинга, а хранящиеся в них траектории отображаются на картах. 
Важно снизить общие расходы на транспортировку и ускорить выполнение заказов. Это классическая задача транспортной логистики, решить которую помогают ГИС-технологии. 
Построение и оптимизация маршрутов на существующей дорожной сети в больших городах — одна из важных задач. В Москве, например, больше тысячи маршрутов общественного транспорта, не считая «маршруток». Проанализировать такую ситуацию сложно. К тому же, оптимизировать нужно не один вид транспорта, а всех их в комплексе — метро, автобусы, трамваи, троллейбусы, электрички. 
Эта задача требует координации большого количества управляющих организаций. Она сложна и технически, так как требует сбора, систематизации и анализа большого объема исходных данных. 
ГИС могут предложить целый ряд инструментов для решения этой задачи. Прежде всего, нужно выполнить транспортное районирование города на основе анализа застройки и естественных препятствий для передвижения. Эта работа сложна для автоматизации, но и выполняется не так часто. Поэтому обычно она делается вручную, и геоинформационные системы — самый подходящий для нее инструмент. Делается это все равно на карте. И чем более удобный инструмент будет в руках специалиста, тем более качественный результат получится. 
Средства пространственного анализа позволяют определить транспортную потребность районов города на основе анализа различных факторов: уровня автомобилизации, плотности населения, размещения вокзалов, рынков, крупных торговых центров, развлекательных комплексов — одним словом, центров притяжения. Естественно, выполнять такой анализ удобно на основе цифровой карты и районирования, также подготовленных в ГИС. 
Средства анализа сетей позволяют строить оптимальные маршруты на реальной улично-дорожной сети с ее возможностями и ограничениями (пропускная способность улиц, разрешенные направления движения, повороты). Наконец, база данных маршрутов пассажирского транспорта с неотъемлемой (гео)графической составляющей — прекрасная основа для того, чтобы подготовить традиционные карты транспорта, чтобы создать интерактивные информационные системы для населения. Например, для Интернет-сервиса, позволяющего любому желающему найти свой путь из одной точки в другую по действующим маршрутам пассажирского транспорта. 
Важно знать, что средства анализа, имеющиеся в ГИС, позволяют не только прокладывать маршруты по существующей улично-дорожной сети, но и планировать развитие этой сети, вычислять её узкие места — одним словом, оценивать эффективность самой этой сети. В любом городе можно найти примеры, когда длина даже самого оптимального маршрута по имеющейся улично-дорожной сети во много раз превышает геометрически кратчайшее расстояние между пунктами отправления и назначения, а на идеальной сети превышение не может быть больше 40%. Причины этого — неудачная организация движения, низкая связность сети, обусловленная наличием железных дорог, рек, магистралей непрерывного движения при хронической недостаточности развязок, т. е. наличием препятствий. Результат — значительный перепробег для общественного транспорта, коммерческого, личного — всех участников дорожного движения. 
Миллионы и миллиарды тратятся на проекты дорожного строительства, дающие копеечный результат только потому, что при их обосновании и отборе не проводится анализ изменения свойств улично-дорожной сети в целом и транспортных потоков на ней. Ведь инструменты для такого анализа уже есть и доступны за существенно меньшие деньги. 
Одно из наиболее популярных направлений применения геоинформационных систем в дорожных администрациях — мониторинг состояния дорожного полотна и планирование ремонтов. Часто одного лишь цветового кодирования участков дорог по срокам ремонта бывает достаточно, чтобы существенно оптимизировать процесс и повысить качество дорожного покрытия в целом. Если же использовать ГИС для интеграции разносторонней информации по дорожной сети (транспортная нагрузка, даты ремонтов, виды, качество покрытия), на ее основе можно построить динамическую модель износа и автоматизировать планирование ремонтов. Так давно уже делают на Западе. В базе геоданных удобно хранить и сведения о дорожных знаках, и другую «придорожную» информацию, привязанную к географическим или линейным координатам. 
Мониторинг покрытия нужен не только автодорогам, но и аэропортам. Аналогичная задача в отношении рельсового пути стоит и перед железными дорогами. Во всех этих областях транспорта ГИС могут заметно повысить эффективность расходования средств на поддержание покрытия или пути в надлежащем состоянии. 
Навигация

Хотя навигация  основывается на пространственной информации и, по сути, неотъемлема от транспорта, применение универсальных ГИС-пакетов  здесь довольно ограничено, поскольку  для навигации необходим лишь небольшой набор специфических  функций. Тем не менее, навигационные  функции поддерживаются: по имеющимся  данным отображается положение на карте, записывается траектория, делается дальнейший анализ движения объектов, производится построение маршрутов. Это программное  обеспечение можно использовать для навигации, имея в виду то, что  оно, в отличие от замкнутых бортовых навигационных систем, открыто для  взаимодействия с другими приложениями, а также может решать множество  сопутствующих задач. Вернее, сами навигационные  функции будут полезным дополнением  в подвижной системе сбора  данных. 
ГИС-технологии важны для предоставления информационных услуг населению. 
Информация о дорогах, маршрутах, расписаниях нужна всем. Средства для ее картографического представления в Интернете существуют уже 10 лет. И при этом сложилась парадоксальная ситуация практического отсутствия информационных услуг для массового потребителя. Инвесторы и коммерческие компании заинтересованы в предоставлении сервисов на основе пространственной информации. Этот рынок им очень интересен, но он не развивается из-за неопределенности правового поля, невозможности просчитать риски. Секретность координатных определений с необходимой точностью до сих пор остается принципиальным препятствием. 
Только в последнее время ситуация начала меняться под давлением популярности зарубежных проектов. Стали развиваться аналогичные отечественные сервисы. Но пока они далеки от того, что нужно потребителям. А нужны актуальные карты дорог для планирования поездок, планы улично-дорожной сети, маршрутов общественного транспорта, схемы организации движения, информация о ремонтах и закрытых участках дорог, о пробках. 
Интернет — идеальная среда для предоставления информационных услуг на основе этих данных пространственной информации: от простого отображения карт до поиска оптимального маршрута с учетом различных факторов. Серверная технология позволяет легко создавать такие информационные системы и транспортные порталы в Интернете. Пройдёт время — и связанные с транспортом интерактивные услуги станут одними из основных, наиболее востребованных на геоинформационном рынке. Ситуация с пространственными данными придет в цивилизованное правовое состояние. Вернее, сами навигационные функции будут полезным дополнением в подвижной системе сбора данных.