В. Г. Иванов

ГИС в сфере транспорта

     ГИС являются оптимальной платформой для комплексных решений в сфере транспорта. Транспортные системы с их территориальной распределенностью — идеальный объект автоматизации посредством геоинформационных систем. Пространственная составляющая является естественной основой интеграции задач управления транспортной инфраструктурой, расчетных задач, задач оперативного управления, навигации и т. д. Тем не менее, по настоящему комплексных решений в России пока не видно. Быть может, из-за инерции мышления управленцев и большого количества несоорганизованных участников, каждого из которых интересует только своя задача. Вот почему внедрение ГИС-технологии у нас 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 опыт, накопленный как у нас, так и в мире. Управление имуществом терминальных комплексов. Это, прежде всего, морские и аэропорты. Здесь «имущество» рассматривается в широком смысле, а не только как объект учета основных фондов. Следует отметить, что это направление использования географических информационных систем не так уж сильно отличается от управления имуществом других предприятий и компаний. Здесь ГИС — логическое продолжение традиционных баз данных и учетных систем. К ним лишь добавляется способность всесторонне моделировать территориально распределенную инфраструктуру предприятия — земельные участки, коммуникации, размещение объектов и т. д. Сочетание табличной информации и графики для транспортных предприятий особенно ценно, поскольку позволяет наглядно представлять взаимное расположение различных объектов. Чем лучше информированы специалисты, тем более эффективно они могут управлять. Такую модель лучше создавать с помощью современных средств геодезических измерений и, прежде всего, спутникового позиционирования.

Использование собственной базовой станции и дифференциальных приемников Глобальных навигационных систем (ГНС) позволяет построить модель предприятия с субсантиметровой точностью. Поскольку для навигации транспортных средств также используются ГНС и поправки базовой станции, образуется единая геодезическая основа для решения различных задач предприятия. Такая модель вписана в окружающую географическую реальность с ее топографией, экологией, дорожной сетью и т. д.

Современные географические информационные системы позволяют создавать цифровые модели предприятий, по своим возможностям намного превосходящие традиционные бумажные планы. База геоданных позволяет прописывать пространственные и функциональные связи между объектами, моделировать их поведение. А трехмерная интерактивная визуализация существенно облегчает восприятие плана, вернее, уже трехмерной модели транспортного предприятия. Важно отметить возможность совмещения в трехмерной сцене информации об объектах морского или речного порта с общей топографией, батиметрией и траекториями движения судов. Для аэропортов также 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. Географические информационные системы позволяют наглядно отображать эту информацию на электронных поэтажных планах, связанных с базами данных объектов аренды и арендаторов. Грамотное картографическое представление позволяет одним взглядом находить недоиспользованные ресурсы, ошибки в размещении, создающие неудобства или угрозу безопасности пассажиров. Это, конечно, хорошее подспорье руководителям, принимающим решения в этой области, ведущее, в конечном итоге, к повышению качества обслуживания и конкурентоспособности.

       Важно отметить, что далеко не каждый ГИС-пакет позволяет сочетать в единой среде общий трехмерный план территории предприятия, поэтажные планы входящих в него зданий, схемы коммуникаций и другую информацию. Нужен такой, который позволяет хранить различные представления терминального комплекса, может по заданному шаблону сгенерировать из базы геоданных схему коммуникаций: систему электропитания, сеть связи или водопровод. 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. Здесь, правда, нужно отметить, что создание такого комплексного представления — задача не простая, и она, как правило, ставится уже после «обкатки» пилотного проекта или первой очереди геоинформационной системы, в которой используются более простые средства, понятные прикладным специалистам без специальной подготовки.

Геоинформационные системы могут применяться для составления моделей не только терминальных комплексов, но и территорий, прилегающих к автомобильным и железным дорогам. Полоса отвода также требует постоянного мониторинга ее использования как с точки зрения соблюдения норм безопасности, так и для эффективного управления имуществом, включая земельные участки для обслуживающих предприятий. ГИС-технология позволяет интегрировать данные воздушного лазерного сканирования, аэрофотосъемку, трехмерные модели объектов, информацию о функциональных зонах и технических средствах регулирования движения в единую геоинформационную систему генерального плана дороги. Выполнение измерений с помощью современных геодезических инструментов позволяет, опять же, создавать комплексную модель дороги в реальных географических координатах и в дальнейшем связывать модели отдельных дорог и участков в общую систему.

Рассмотрим управление парком транспортных средств. Эта задача стоит перед коммерческими перевозчиками, которые осуществляют заказную транспортировку грузов и пассажиров (такси), перед сетевыми торговыми компаниями, сбытовыми подразделениями нефтяных компаний, а также компаниями, торгующими по каталогам и через интернет-магазины. Цель — снизить общие расходы на транспортировку и ускорить выполнение заказов.

Помимо планирования движения транспортных средств, очень востребована задача оперативного (в реальном времени) мониторинга транспортных средств и грузов. Сейчас для решения этой задачи 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 телеметрию (параметры состояния транспортных средств или груза), вести автономную запись на встроенный носитель данных, а также обеспечивать диалог водителя и диспетчера. Транспортные предприятия, желающие создать систему оперативного мониторинга парка транспортных средств или грузов, сейчас могут выбирать оборудование среди уже довольно широкого спектра предложений различных производителей — как зарубежных, так и российских.

Координаты, передаваемые бортовыми устройствами, 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 могут просматриваться операторами центра мониторинга, а хранящиеся в них траектории — отображаться на картах.

Что можно сказать о построении и оптимизации маршрутов на существующей дорожной сети? В больших городах это очень важная задача. В Москве, например, больше тысячи маршрутов общественного транспорта, не считая «маршруток». Удержать их в памяти и проанализировать просто невозможно. К тому же оптимизировать нужно не один вид транспорта, а всех их в комплексе: метро, автобусы, трамваи, троллейбусы, электрички. Эта задача — сложная организационно, потому что требует координации большого количества управляющих организаций. Она сложна также и технически, так как требует сбора, систематизации и анализа большого объема исходных данных.

Существует целый ряд инструментов для решения задач, которые могут предложить геоинформационные системы. 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 ГИС — самый подходящий для нее инструмент. Делается это все равно на карте. Чем более удобный инструмент будет в руках эксперта, тем более качественный результат получится.

Далее, средства пространственного анализа позволяют определить транспортную потребность районов города на основе анализа различных факторов — плотности населения, уровня автомобилизации, размещения центров притяжения (вокзалы, рынки, крупные торговые центры, развлекательные комплексы) и т. д. Конечно же, 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 (разрешенные направления движения, повороты, пропускная способность улиц и т. д.).

База данных маршрутов пассажирского транспорта с неотъемлемой географической составляющей — прекрасная основа и для подготовки традиционных карт транспорта, и для создания интерактивных информационных систем для населения. Например, для Интернет-сервиса, позволяющего любому желающему найти свой путь из точки, А в точку Б по действующим маршрутам пассажирского транспорта.

Важно отметить, что средства анализа, имеющиеся в ГИС, позволяют не только прокладывать маршруты по существующей улично-дорожной сети, но и оценивать эффективность самой этой сети, вычислять узкие места, планировать развитие. Практически в любом городе можно найти примеры, когда длина даже самого оптимального маршрута во много раз превышает геометрически кратчайшее расстояние между пунктами отправления и назначения. А на идеальной сети превышение не может быть больше 40%. Причины этого — низкая связность сети, обусловленная препятствиями (железные дороги, реки и, как ни парадоксально, магистрали непрерывного движения при нашей хронической недостаточности развязок), а также неудачная организация движения. Результат — значительный перепробег для всех участников дорожного движения: и общественного транспорта, и коммерческого, и личного. Ну, а последствия известны — пробки, шум, загазованность, ускорение износа дорожного полотна. Жаль, что у нас 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. Жалко, что инструменты для такого анализа уже есть и доступны за существенно меньшие деньги.

Одно из наиболее популярных направлений применения ГИС в дорожных администрациях — мониторинг состояния дорожного полотна и планирование ремонтов. Часто одного лишь цветового кодирования участков дорог по срокам ремонта бывает достаточно, чтобы повысить качество дорожного покрытия в целом, существенно оптимизировать процесс. Если же использовать ГИС для интеграции разносторонней информации по дорожной сети (виды, качество покрытия, транспортная нагрузка, даты ремонтов), на ее основе можно построить динамическую модель износа и автоматизировать планирование ремонтов. На Западе уже давно так делают. 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.

Несколько слов о навигации. 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. Например, отображение текущего положения на карте по данным ГНС-приемника, запись траектории, дальнейший анализ движения объектов и построение маршрутов. Это программное обеспечение можно использовать для навигации, имея в виду то, что оно открыто для взаимодействия с другими приложениями, в отличие от замкнутых бортовых навигационных систем. Программное обеспечение может решать множество сопутствующих задач. Вернее, сами навигационные функции будут полезным дополнением в подвижной системе мониторинга сбора данных.

Информационные услуги населению, информация о дорогах, маршрутах, расписаниях нужна всем. Десять лет существуют уже средства для ее картографического представления в Интернете. При этом сложилась парадоксальная ситуация практического отсутствия информационных услуг для массового потребителя. Причины известны — конституированный монополизм государства на пространственную информацию при его фактической незаинтересованности в предоставлении сервисов на ее основе. Секретность координатных определений с необходимой точностью до сих пор остается принципиальным препятствием. Для инвесторов и коммерческих компаний этот рынок очень интересен, но неопределенность правового поля и, соответственно, невозможность просчитать риски мешает их вложениям в это направление.

Только в последние месяцы, даже не годы, ситуация начала меняться под давлением популярности зарубежных проектов, стали развиваться аналогичные отечественные сервисы. Но пока они далеки от того, что необходимо всем как потребителям. А нужны актуальные карты дорог для планирования поездок, планы УДС и 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: 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. И как только ситуация с пространственными данными придет в цивилизованное правовое состояние, связанные с транспортом интерактивные услуги станут одними из фаворитов геоинформационного рынка. Причём, это случится в недалеком будущем.