Цифровым картографическим банком данных (ЦКБД) называется структурированное хранилище цифровой картографической информации (цифровых карт) в котором информация представлена в виде, пригодном для решения природоохранных задач с использованием методов геоинформатики: геомоделирования, автоматизированного и интерактивного дешифрирования ДДЗЗ, картографической визуализации (построения «электронных карт»), ввода и обновления данных в цифровой форме.
Первым этапом на пути проектирования структуры ЦКБД является систематизация информации, подлежащей хранению и обработке. Необходимо выяснить следующее: какую информацию необходимо хранить (перечень данных); в какой форме ее необходимо хранить (текстовой, картографической, текстовой с картографической привязкой - геокодированием); какие источники получения информации предполагается использовать; как часто информацию необходимо обновлять; каким образом необходимо контролировать корректность информации (полноту, достоверность, точность, согласованность и т.п.).
После выполнения систематизации или одновременно с ней необходимо выполнить проектирование логической структуры ЦКБД, создаваемая в рамках определенной модели данных [38]. С использованием современных геоинформационных программ (ARC/INFO, MapInfo, Географ и др.) применяется геореляционная модель данных, суть которой состоит в том, что информация организуется в виде т.н. «информационных слоев». В каждом таком слое объекты характеризуются одинаковыми типами семантических сведений и однотипностью вычислительных операций выполняемых над семантическими и геометрическими (картографическими) данными.
Методика проектирования ЦКБД строиться на основе методик проектирования атласов комплексного картографирования территории [39] и комплексных природоохранных карт [34]. Упрощенно такую методику можно представить как «группировка» типов объектов в рамках одного «тематического слоя» исходя из необходимости совместного анализа данных типов объектов (или отображения каких либо закономерностей в из взаимном положении) [40, 41]. В основе анализа лежит исследование системной структуры, образуемой данными объектами. Поясним сказанное примером. Пусть у нас имеется карта санитарных зон (ЗСО) водозаборов и карта различных промышленных площадок. Из анализа законодательства известно, что в ЗСО 1-ого и 2-ого пояса запрещено размещение производств определенного типа (т.е. между ЗСО и ними существует связь типа «запрещение совмещения»). Показав данные типы объектов в рамках одной карты мы можем путем анализа их совмещения определить те предприятия, которые располагаются в ЗСО. Для того, чтобы данную операцию можно было выполнить путем геомоделирования с использованием цифровых карт необходимо чтобы объекты указанных типов располагались на различных слоях и кроме того, для предприятий был указан характер производства.
Таким образом, связи между объектами отображаются на традиционных и цифровых картах «косвенным образом». Их наличие определяется двумя факторами: сочетанием определенных объектов в одном участке местности и знанием человека, читающего карту, о всех типах связей или взаимных влияний, которые могут между данными объектами возникнуть [42]. Правильное деление объектов на слои в рамках геореляционной модели может сделать создаваемые цифровые карты значительно более универсальными. Но простое, механическое деление «по типам» может скорее усложнить ситуацию из-за появления большого числа слоев. Основная роль системного моделирования будет сводится к установлению оптимального сочетания объектов на одном «слое» геореляционной модели, путем анализа объектов и объединяющих их связей.
Следующим этапом проектирования является определение источников информации (цифровые карты, бумажные карты, выкопировки, текстовые документы, ДДЗЗ), форм ее представления в этих источниках (картографическая, текстовая, данные со «словесной» привязкой, «сырая» информация требующая обработки). Знание об этом необходимо для того, чтобы спроектировать способы которыми данная информация будет вводится в систему и оценить трудозатраты. Кроме того, необходимо так же определить периодичность обновления информации. Возможны два случая: порядок обновления документов, наличие которых определяется законодательством, определяется в законодательстве; порядок обновления дополнительной, служебной или контрольной информации необходимо в каждом отдельном случае определять исходя из выполняемых ею функций.
Общая схема обновления информации с использованием ДДЗЗ, проверенная на практике в результате создания примеров дешифрирования ДДЗЗ, приведенных выше, выглядит следующим образом:
1. Создание, путем визуального дешифрирования, инвентаризационных цифровых карт [2] отражающих состояние окружающей среды и проводимые (в соответствие с законом или экстренные) природоохранные мероприятия. Для решения этой задачи применяются снимки двух видов: панхроматические - высокого разрешения (для создания картографической основы объектов системы), и спектрозональные – среднего разрешения (для получения информации о состоянии объектов системы)
2. Анализ объектов, с точки зрения соблюдения природоохранного законодательства и использование цифровых карт в качестве оперативных, в процессе регулирования природопользования и охраны природы. В процессе использования специалисты соответствующих органов заносят на карты оперативную информацию.
3. Обновление цифрового картографического банка данных по, по мере получения очередных ДДЗЗ среднего разрешения (обновление состояния объектов системы с использованием ДДЗЗ и оперативной информации).
4. После повторения нескольких циклов 2-3, возможно проведение обновления картографической основы.
На основании этой схемы, с определением необходимого периода обновления, пространственного разрешения снимков и их спектральных характеристик, будет построен процесс использования ДДЗЗ в рамках ЦКБД.
Таким образом, общая схема проектирования ЦКБД будет следующая (каждый этап представлен в виде отдельной главы):
1. Выделение необходимых для исполнения природоохранного законодательства «системообразующих» связей между объектами на основе анализа текущего природоохранного законодательства, подзаконных актов, нормативных и инструктивных документов.
2. Формирование перечня объектов «включенных» в выделенные на предыдущем этапе связи, с указанием источников информации, периодичности ее обновления, возможности ее дешифрирования по ДДЗЗ.
3. Формирование структуры слоев ЦКБД.