автореферат диссертации по геодезии, 05.24.04, диссертация на тему:Исследование способов алгоритмизации и разработка программно-аппаратного комплекса кадастровой оценки городских земель

' МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ £ ОЙ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ

- 8 ДЕК N9*

На правах рукописи

Мецгер Фёдор Евгеньевич

УДК 349.418;332.3

Исследование способов алгоритмизации и

разработка программно-аппаратного комплекса кадастровой оценки городских

земель

05.24.04 - Кадастр и мониторинг земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандида'га технических наук

Москва, 1998 г.

Работа выполнена на кафедре Экономики городского землепользования Московского Государственного университета геодезии и картографии.

Защита диссертации состоится 29 декабря 1998г. в 10:00 на заседании диссертационного Совета Д 063.01.02 по присуждению учёной степени кандидата технических наук в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 103064 Москва К-64, Гороховский пер., д.4, МИИГАиК (ауд.321).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИГАиК.

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук, с.н.с. Прорвич В.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Васютинский И.Ю. кандидат технических наук Бурцев A.A.

Ведущая организация:

Информационный Образовательный Центр Градостроительства и Предпринимательства "Нрвый город" Госстроя России.

Автореферат разослан «2J »Уи>д'S^J? 1998г.

f

Ученый секретарь специализированного совета,

д.т. н.,профессор

Верещака Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В условиях перехода на рыночные методы хозяйствования резко усложняется управление как социально-экономическим развитием отдельных территорий, так и городом в целом и все более возрастает значение соответствующих информационных систем по городской (земельной) недвижимости, степени обеспечения её воспроизводства и режимах использования.

Основное назначение информационных систем управления городом (ИСУГ) - информационная поддержка органов управления, руководителей, всех хозяйствующих субъектов, формирование информационной базы для выработки и оценки вариантов решений и возможных последствий их принятия на разных уровнях. »

Одной из важнейших составляющих информационных систем управления городом является автоматизированная система городского земельного кадастра (АИС ГЗК), создание которой вступило в практическую стадию на основе технического задания, утверждённого Мэром Москвы и председателем Госкомзема в 1996 г.

В составе АИС ГЗК Москвы предусмотрено создание подсистемы кадастровой оценки городских земель. Основной целью кадастровой оценки городских земель в настоящее время и в сложившихся конкретных условиях является анализ структуры и распределения затрат на создание и воспроизводство земельной недвижимости, всей системы улучшений городских земель, включая инженерную, транспортную, социальную и иные составляющие инфраструктуры.

Естественно, при этом важна не только общая оценка стоимости капитализированных в земельной недвижимости затрат из различных источников, и прежде всего городского бюджета и внебюджетных фондов, но и ее дифференциация по территории города, землям различного функционального назначения, административным образованиям и т.д., определение локальных балансов затрат и поступлений, характеристик эффективности использования городских земель и возможностей ее повышения.

Второй важнейшей целью кадастровой оценки является определение величины рентной составляющей стоимости городских земель, реальной или потенциальной прибыли от их использования, поиск и обоснование возможных управленческих решений для более эффективного использования городского потенциала, повышения отдачи от произведенных затрат как для городской экономики в целом, так и для наиболее важных для его жителей отдельных территорий, предприятий и организаций.

Таким образом, кадастровая оценка городских земель позволит лучше сбалансировать и более обоснованно и справедливо распределить бремя земельных платежей, создать ^истему экономических рычагов для изменения существующего землепользования в интересах оптимизации условий жизни, работы и отдыха жителей, более гармоничного развития города в целом.

Кадастровая оценка включает в себя детальный анализ правовых и финансово-экономических отношений города в целом и отдельных землепользователей на макро- и микроуровнях, формирование на этой основе адекватных моделей массовой и индивидуальной оценки, накопление, систематизация и актуализация массивов исходной информации для оценки, применение для ее обработки со-

временного математического аппарата и информационных технологий.

Для выполнения этих целей наиболее актуальным становится решение задач, связанных с разработкой и практической реализацией современной геоинформационной системы (ГИС) массовой экономической (кадастровой) оценки городской земельной недвижимости и индивидуальной оценки земельных участков для широкого спектра операций и сделок с землей в реальных условиях становления рыночных отношений и институтов, обеспечивающей повышение уровня управления городом.

ГИС кадастровой оценки должна содержать два типа связанных друг с другом систем: визуально-картографические и информационно-расчётные банки данных.

Ряд операций по оценке должен и может быть реализован только с помощью ГИС: исчисление оценочных площадей, территориальная привязка объектов оценки, послойное сопоставление (оверлей) пространственных распределений различных видов стои-

V

мости городских земель и многослойное зонирование, динамический учёт местоположения и связей ближнего и дальнего порядка отдельных территорий и объектов городской инфраструктуры по различным методам. Однако, как правило, любая ГИС работает с достаточно большим объёмом информации, подлежащей одновременной обработке и визуализации, и увеличение объёма этой информации, перегрузка системы могут не только значительно снизить её производительность, но и существенно ухудшить условия работы авторизованных пользователей в диалоговом режиме.

Поэтому необходимо исследовать возможности ограничения объёма информации, выводимой в графическом виде и его опти-

мальпого совмещения со связанной атрибутивной информационной базой (банком) данных. Кроме того, массовая обработка информации (статистическая, расчётная) в графической системе обычно крайне замедлена, в отличие от банков данных, работающих только с семантической информацией, а промежуточные расчётные данные, как правило, не нуждаются в визуализации. Поэтому важной задачей становится разработка иерархической системы динамических связей семантической и визуально-графической информации и минимизация комплекса программных и технических средств при практической реализации соответствующей проблемно-ориентированной ГИС кадастровой оценки городских земель.

Целью диссертационной работы является разработка оптимальной архитектуры и пракгическая реализации проблемно-ориентированного программно-аппаратного комплекса кадастровой оценки городских земель на основе исследования и оптимизации алгоритмов оценки земельных участков, иных объектов недвижимости и общих принципов построения ГИС.

Задачи, решённые в данной работе:

1. Формирование требований к иерархи» алгоритмов функционирования проблемно-ориентированной ГИС поквартальной кадастровой оценки.

2. Формирование требований к составу и стандартизации форматов представления исходных данных, необходимых для проведения кадастровой оценки, а так же разработка способов их верификации и коррекции.

3. Определение оптимальной архитектуры программно-аппаратного комплекса по критериям повышения произво-

дительности, минимизации временных, финансовых и трудовых затрат.

4. Разработка оптимальной архитектуры программно-аппаратного комплекса с точки зрения обеспечения возможностей независимой модификации отдельных подсистем и расширяемости состава и структуры исходных данных для оценки.

5. Разработка оптимальной векторизованной картографической основы для кадастровой оценки городских земель.

6. Практическая реализация проблемно-ориентированной ГИС и проведение кадастровой оценки г. Москвы с её использованием.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Иерархия алгоритмов, описывающих функционирование отдельных подсистем проблемно-ориентированной ГИС и всего комплекса поквартальной кадастровой оценки в целом.

2. Оптимизированная структура, результаты макетных исследований и практически реализованный программно-аппаратный комплекс поквартальной кадастровой оценки, включающий оригинальные базы данных и СУБД с помо-дульным делением основных функций и оригинальную схему распределения потоков кадастровой информации.

3. Результаты многослойной кадастровой оценки (по 12 тематическим слоям) более 2000 кадастровых кварталов г.Москвы, полученные с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса.

Научная новизна состоит в следующем:

]. На основе анализа алгоритмов индивидуальной оценки различных видов стоимости земельных участков сформулированы требования к общему алгоритму функционирования ГИС, реализующему общий подход к проведению многослойной, поквартальной кадастровой оценки в режиме последовательных приближений.

2. На основе исследования полноты и достоверности определены требования к составу и форматам представления исходных данных, необходимых для проведения кадастровой оценки. При этом разработаны стандартизованные форматы данных, поступающих из различных источников, -а также способы их взаимного дополнения и корректировки.

3. Разработаны требования к процедурам верификации исходных данных, а также промежуточных и конечных результатов оценки, позволяющие выявлять противоречия и неполноту полученной информации и проводить необходимые корректировки.

4. На основе моделирования информацибнных потоков и макетирования основных узлов и модулей сформулированы требования к архитектуре программно-аппаратного комплекса по критериям повышения производительности, минимизации временных, финансовых и трудовых затрат.

5. На основе анализа специфики алгоритмов поквартальной кадастровой оценки и требований к представлению конечных и промежуточных результатов кадастровой оценки

разработаны требования по оптимизации векторизованной картографической основы, реализованные практически.

6. На основе анализа общего состояния и динамики развития основных подходов и методов кадастровой оценки разработаны принципы многоуровневого построения соответствующей проблемно-ориентированной ГИС, обеспечивающие возможность модернизации как комплекса в целом, так и независимой модификации отдельных подсистем и программных средств. 4

7. На основе исследования специфики работы пользователей различного уровня в диалоговом и сетевом режиме разработаны требования к иерархии доступа к отдельным блокам информации и подсистемам программно-аппаратного комплекса.

Практическая ценность работы

1. Результаты исследований использованы при создании программно-аппаратного комплекса кадастровой оценки городских земель.

2. Разработанный программно-аппаратный комплекс использован для проведения работ по кадастровой оценке городских земель г.Москвы и создания соответствующего Атласа.

3. Результаты работы используются в ряде городских профильных организаций и в учебном процессе в МИИГАиК.

4. Разработанная система может найти применение при кадастровой оценке всех городов России.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в семи печатных работах и докладывались на ряде ведомственных совещаний, Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны" и I Национальном конгрессе по недвижимости.

Объём работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 138 страницах машинописного текста и включает 54 рисунка и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается состояние вопроса, обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель исследований, основные задачи.

В первой главе исследованы общие алгоритмы кадастровой оценки и конкретные алгоритмы расчётов по различным методикам кадастровой оценки, разработаны частные алгоритмы свода, верификации, и коррекции информации, используемой для кадастровой оценки. Описана разработанная иерархия алгоритмов всех уровней проблемно-ориентированной ГИС.

Подробно проанализированы состав входных и выходных данных кадастровой оценки, основные потоки информации.

В выводах по данной главе сформулированы общие требования к архитектуре и программно-аппаратным средствам системы по производительности, расширяемости, открытости и адаптируемости.

Отдельным пунктом выделены требования по разграничению доступа к информации и контролю за сё использованием.

и

Во второй главе дан обзор и анализ существующих разработок по автоматизации городского земельного кадастра.

Затем рассмотрено проектирование структуры проблемно-ориентированной ГИС. Описаны подходы к оптимизации компонентов на основе многокритериальных задач, а так же рассмотрены результаты макетирования системы.

На основе проведённой оптимизации и результатов исследований функционирования разработанных макетов уточнены и конкретизированы общие требования к архитектуре проектируемой проблемно-ориентированной ГИС.

В третьей главе подробно рассмотрены особенности архитектуры разработанной с учётом полученных результатов исследований системы.

В начале главы рассматривается общая схема построения разработанной проблемно ориентированной ГИС (Рис. 1).

АРМ Л1'М

Рис. Т. Схема программно-аппаратного комплекса для проведения экономической оценки городской (земельной) недвижимости и территориально-экономического зонирования города

Особенности её построения:

1. Открытость для обеспечения быстрого развития и наращивания возможностей по мере подготовки к реализации соответствующих этапов кадастровой оценки.

2. Сетевая структура, позволяющая разнести различные функции программного обеспечения по раздельным компьютерам, связанным локальной сетью, что обеспечивает возможности подбора необходимых аппаратных и программных компонент комплекса с целыо повышения общей производительности в соответствии с решаемыми задачами. Например, при необходимости увеличить количество

АРМов оценщика или при повышении требований к производительности тематической базы данных.

3. Изначальная направленность на взаимозаменяемость отдельных компонент комплекса. Например, для резкого увеличения объёмов обрабатываемой информации необходима возможность замены не только СУБД, но и аппаратной платформы, на которой она размещена.

Далее рассмотрены особенности реализации отдельных частей программно-аппаратного комплекса. По каждой из частей указаны основные требования и пути их выполнения. Такими частями являются база данных и ГИС-подсистема.

Основные особенности БД:

• Структура БД позволяет полностью охватывать всю информацию, используемую для проведения кадастровой оценки;

• БД обеспечивает целостность данных;

• Введенные данные разграничиваются по дате ввода и источнику информации;

• Программное обеспечение ведения базы данных обеспечивает необходимый контроль за семантикой вводимой информации (вводный контроль).

• БД обеспечивает хранение всех последовательных изменений и уточнений введенной информации;

• БД обеспечивает контроль за доступом к информации для уменьшения возможностей непреднамеренного разрушения

информации со стороны неавторизированного пользователя.

• БД обеспечивает возможность расширения и развития;

• БД обеспечивает возможность универсального доступа к информации, полученной из разных источников;

• БД обеспечивает приемлемые временные характеристики доступа к информации.

• БД обладает возможностью быстрого изменения структуры данных, для предоставления возможности расширения, при дополнении и изменении алгоритмов кадастровой оценки, а так же при появлении новых источников земельной информации.

• БД обеспечивает возможность резервного копирования и архивирования информации, а так же выделения последней, самой актуальной версии данных.

База данных построена таким образом, что обеспечивается возможность одновременного ее использования несколькими пользователями. Это особенно полезно в условия^ распараллеливания обработки большого количества информации.

База обеспечивает доступ по сети для обеспечения возможности работы на нескольких компьютерах в локальной сети. Данная возможность позволяет организовывать автоматизированные рабочие места коллектива авторизованных оценщиков.

Особенностью базы данных (реляционной) является возможность быстрого и не требующего больших трудовых вложений изменения её структуры. Это достигается путём внесения в программное обеспечение уровней абстракции от конкретных особенностей

СУБД и от конкретных структур таблиц базы данных и связей между ними (Рис. 2).

Рис. 2. Схема обращения конечных программ кадастровой оценки к данным.

Далее в главе рассмотрены подсистемы пространственной аппроксимации результатов кадастровой оценки, построения по её результатам векторизованных слоёв, проведения многослойного оверлея и визуализации полученных результатов.

Поскольку при усреднении оценок по кадастровому кварталу нет никакой необходимости работать с растровыми системами, графические данные строились по принципу пообъектного представления информации на векторизованной картографической подложке М1Л0 000.

При формировании тематических слоев карты-схсмы по результатам кадастровой оценки основными элементами являлись векторы контуров кадастровых кварталов, структура которых дополня-

лась лля визуализации полученных тематических слоев, проведения пространственного оверлея для верификации результатов оценки и кластеризации кадастровых кварталов на стадии многослойного территориально-экономического зонирования.

В состав цифровых картографических данных входят и несколько вспомогательных слоев, используемых на этапе верификации и для улучшения визуального восприятия результатов оценки.

Основная работа по формированию тематических векторизи-рованных слоев карт-схем кадастровой оценки и территориально-экономического зонирования города проводится на базе нейросете-вых алгоритмов. Графические данные используются для территориальной привязки объектов и обеспечивают визуализацию результатов вычислений с укрупнением их до уровня кадастровых кварталов.

Использование сравнительно крупных естественных элементов территории города (кадастровых кварталов, структуры элементов улично-дорожной сети, контуров водных бассейнов) с характерными размерами объектов в десятки - сотни метров, и ограниченным количеством (порядка 10 тыс. - 100 тыс. на слой) позволило свести к минимуму трудоемкую ручную и вычислительную работу с графическими файлами.

Модуль визуализации результатов кадастровой оценки построена с использованием графического ядра ГИС Мартйэ. Такое решение позволяет отказаться от необходимости разработки собственного графического ядра.

Графическое ядро ГИС МартАэ отличается компактностью, досгаточным количеством функций, а также высокой производи-

телыюстыо. Так, на компьютере Pentium 166, оборудованном 64Мб оперативной памяти и работающим под управлением Windows NT, оно позволяет одновременно выводить на экран изображения кварталов всей Москвы с несколькими вспомогательными слоями (реки, озеленения, улицы, транспорт), менять его масштаб, перемещать изображение практически без видимого замедления реакции. Количество изображаемых при этом объектов составляет примерно 10000 штук.

Заметное увеличение времени реакции начинается только 'при выводе на экран слоев с количеством объектов порядка 100000 штук. К таким слоям можно отнести к примеру слой с изображением всех строений города Москвы.

Кроме того, графическое ядро Maplnfo позволяет обеспечить совместимость с распространёнными форматами векторизованной графики.

Необходимые для оптимальной работы ГИС-овских подсистем векторизованные слои, их состав и структура, так же были разработаны в ходе выполнения данной работы. Ниже даны их краткие описания.

Название Количество объектов Описание

Кварталы Порядка 10000 Слой содержит границы (по улицам) кварталов, доступных для обследования (в основном).

Озеленение Порядка 3000 Слой содержит границы территорий с преобладающими зелёными насаждениями (парки, скверы, сады и т.д.).

Строения Порядка 100000 Слой содержит очертания строений

Дорожно- Порядка На слое представлены изобра-

транспортная сеть 4000 жения улиц, имеющих название

Инженерная инфраструктура^ Порядка 200 Головные сооружения и магистральные коммуникации

Водные объекты Порядка 300 На слое представлены изображения открытых водоёмов (реки, каналы)

В четвертой главе описана практическая реализация системы.

Для каждой части системы описаны модули, выполняющие относящиеся к ней функции. Для всех подсистем указаны форматы файлов, с которыми ведётся работа, алгоритмы работы и последовательность действий. Так же рассмотрены особенности интерфейса юго или иного модуля или подсистемы, приведены примеры окон управления ГИС при практическом проведении кадастровой оценки.

В окончании данной главы описаны сервисные модули, разработанные для обеспечения макетирования, исследования промежуточных результатов работы по построению системы, а так же облегчающие настройку и эксплуатацию системы в целом.

Кроме того в главу включены примеры'' использования описанного программного обеспечения, файлы конфигурации и структуры данных.

При реализации комплекса автором были написаны программные модули общим объёмом свыше 50000 строк, на что было затрачено свыше 3000 часов программистской работы.

В заключении приведены основные выводы по диссертационной работе:

1. 11а основе анализа алгоритмов индивидуальной оценки различных видов стоимости земельных участков, разработаны основные требования к иерархии всей системы алгоритмов кадастровой оценки, реализованные в основных подсистемах программно-аппаратного комплекса.

2. В связи с тем, что система кадастровой оценки находится в развитии, разработаны основные способы модернизации как соответствующей ГИС в целом, так и на уровне автономной модификации отдельных подсистем, апробированные и реализованные практически.

3. На основании проведённого исследования особенностей функционирования системы на нескольких её макетах архитектура БД разделена на несколько уровней, что позволило обеспечить автономную модифицируемость и расширяемость структуры и состава данных.

4. На основе исследования проблем обеспечения полноты и достоверности исходных данных, разработана и реализована практически система верификации с перекрёстным контролем, взаимным дополнением и агрегированием данных в стандартизированные форматы.

5. Для обеспечения корректного свода информации из различных источников разработана и включена в проблемно-ориентированную ГИС система перенумерации кадастровых кварталов из различных ведомственных систем в единую, опирающуюся на векторизованные картографические данные.

6. Для обеспечения функций ГИС-овской части комплекса она опирается на промышленно апробированное ядро, обеспечивающее должный уровень производительности, расширяемости и совместимости с распространёнными форматами данных.

7. Для оптимизации функционирования программного комплекса в реальном многопользовательском режиме, проведено моделирование взаимодействия основных алгоритмов и макетирование отдельных модулей в диалоговом режиме реальной работы с авторизованными оценщиками.

8. Разработанная векторизованная картографическая основа содержит многослойную информацию о необходимых для оценки характеристиках кадастровых кварталов, транспортной сети, основных районах расположения промышленности и водных ресурсов, строениях, зелёных массивах, аппроксимированных результатах оценки различных видов стоимости городских земель и вариантах территориально-экономического зонирования.

9. В связи со спецификой работы пользователей различного уровня в диалоговом и сетевом режиме система поддерживает иерархию доступа к отдельным блокам информации и подсистемам программно-аппаратного комплекса.

На основе выводов в ходе выполнения работы было получены следующие результаты:

• Иерархия алгоритмов, описывающих функционирование отдельных подсистем и всего комплекса в целом.

• Структура программно-аппаратного комплекса, включающая сетевое и помодулыюе деление и отражающая движение информации при проведении кадастровой оценки.

• Программно-аппаратный комплекс для кадастровой оценки городских земель в многопользовательском режиме был реализован на практике.

С использованием созданного программно-аппаратного комплекса проведена кадастровая оценка более 2000 кварталов г.Москвы и получены конкретные результаты в виде Атласа. Пример построенного картографического слоя приведён на Рис. 3.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в статьях и доложены на ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны" и на I Национальном конгрессе по недвижимости, Москва, 25-26 июня 1998г.

1. Прорвич В.А., Мецгер Ф.Е, Арсеньев C.B., Лукьяница A.A. Краткое описание математической постановки задачи экономической оценки. В сборнике материалов ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны", май 1998г.

2. Прорвич В.А., Мецгер Ф.Е, Арсеньев C.B., Лукьяница A.A. Алгоритмы экономической оценки городских земель и территориально-экономического зонирования. В сборнике материалов ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны", май 1998г.

t,1 ¡i я ^«иедащ

flpvcwf' 'Параметры ( i лОгтро» * о ^ Ра yjA ьт ат ц Лросмоф Or-мо Пимоцч • ..•....■"•., • ■ .4

ли -il i

s t - л " \

j \\ X

wrnxr-mkjm^ 'LjuTÄ ^тт^1

/ ff i-^Mfeä1 v

в

V/////////A

XX S'УХ

200 тыс. долл. США за га

400 тыс. долл. США за га

600 тыс. долл. США за га

800 тыс. долл. США за га

1 000 тыс. долл. США за га

1 200 тыс. долл. США за га i

1 400 тыс. долл. США за га

1 600 тыс. долл. США за га

1 800 тыс. долл. США за га

2 000 тыс. долл. США за га

Рис. 3. Пример распределения рыночной стоимости городских земель для фрагмента территории СЗАО г. Москвы.

3. Прорвич В.А., Мецгер Ф.Е, Лукьяница A.A., Арсеньев C.B. Программно-аппаратный комплекс для проведения экономической оценки и зонирования городских земель в диалоговом режиме. В сборнике материалов ежегодной Всерос-

сийской конференции "Оценка национального богатства страны", май 1998г.

4. Прорвич В.А., Мецгер Ф.Е, Арсеньев C.B., Лукьяница A.A.. Основные подходы и предварительные результаты кадастровой оценки городских земель г. Москвы. В сборнике материалов ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны", май 1998г.

5. Прорвич В.А., Мецгер Ф.Е. Кадастровая оценка городских земель в системе формирования земельных фондовых активов. Доклад на I Национальном конгрессе по недвижимости, Москва, 25-26 июня 1998г.

6. Цыпкин. Ю.А., Цуканов И.Л., Прорвич В.А., Филатов A.B., Арсеньев C.B., Мецгер Ф.Е., Демченко A.A. Методика, алгоритмы и практика кадастровой и индивидуальной оценки городских земель в г. Москве. (Выпуск №3).- М.: "Блок", 1998,- 89с.

7. В.А. Прорвич, Ф.Е. Мецгер, C.B. Арсеньев, A.A. Лукьяница. Сетевая версия программно-аппаратного комплекса для проведения экономической оценки и зонирования городских земель. // В сб. "Математическое моделирование". Под редакцией Кондратьева C.B. Вып. 1. "Программно-инструментальные системы". - М., ГАИН,

1998г.

Поди, к печати 25.11.98 Формат60х90 Бумага офсетная Печ.л. 1,5 Уч.-изд. л. 1,5 Тираж 80 экз. Заказ № 269 Цена договорная

МосГУГиК 103064, Москва К-64, Гороховский пер., 4

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.ИЕРАРХИЯ АЛГОРИТМОВ КАДАСТРОВОЙ ОЦЕНКИ ГОРОДСКИХ ЗЕМЕЛЬ.

1.1. Основные подходы к алгоритмизации поквартальной кадастровой оценки.

1.1.1. Общий алгоритм проведения кадастровой оценки.

1.1.2. Алгоритмы проведения поквартальной оценки различных видов стоимости земель в кадастровом квартале по всем используемым методикам.

1.1.3. Алгоритмы верификации, свода и коррекции результатов поквартальной оценки.

1.1.4. Алгоритмы пространственной аппроксимации результатов кадастровой оценки.

1.1.5. Алгоритм территориально-экономического зонирования.

1.2. Особенности структуры и форматов исходных данных.

1.3. Существующие решения.

1.3.1. Автоматизированная информационная система Государственного земельного кадастра.

1.3.2. Система кадастра недвижимости Санкт-Петербурга.

1.4. Общие требования к проблемно-ориентированной ГИС поквартальной кадастровой оценки городских земель.

1.4.1 .Производительность.

1.4.2. Контроль доступа.

1.4.3. Адаптируемость и масштабируемость.

ГЛАВА 2.0ПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ГИС КАДАСТРОВОЙ ОЦЕНКИ ГОРОДСКИХ ЗЕМЕЛЬ.

2.1. Оптимизация алгоритмов проведения поквартальной кадастровой оценки.

2.2. Оптимизационные исследования структуры программно-аппаратного комплекса.

2.2.1. Обзор кадастровых ГИС.

Геоинформационная система Sinteks ABRIS.

Назначение геоинформационной системы Sinteks ABRIS.

Требования к аппаратуре и операционным системам.

Средства ввода картографической информации.

Редактор изобразительных элементов.

Средства обработки, анализа и синтеза данных.

Обмен данными с другими системами.

Уровни программирования для создания приложений в среде Sinteks ABRIS.

Система управления базами данных Sinteks/Tri.

GeoCad System 3.1/3.2.

АИС государственного земельного кадастра на базе Geocad System 3.1/3.2.

Земельный кадастр для Windows, версия 1.2.

Назначение системы.

Основные функции.

Требования к рабочим местам операторов.

Опытный образец, разработанный в процессе макетирования действия основных подсистем.

Обобщение.

2.2.2. Уточнение требований.

2.2.3. Оптимизационные исследования основных компонент программно-аппаратного комплекса.

2.3. Выбор ГИС-ядра.

2.3.1. Виды архитектуры ГИС.

Закрытые системы.

Открытые системы.

2.3.2. Обзор распространённых ГИС.

ГИС профессионального уровня.

Программные продукты фирмы Intergraph.

ARC/INFO ver.7.1.1. для UNIX рабочих станций и ARC/INFO ver.7.1 для

Windows NT.

ГИС настольного типа.

Atlas GIS 3.03.

Arc View 3.0 GIS.

MicroStation Geographies.

Mapinfo.

GIS IL WIS (ГИС ИЛВИС).

2.3.3. Оптимизационные исследования ГИС-компоненты.

В условиях перехода на рыночные методы хозяйствования резко усложняется управление как социально-экономическим развитием отдельных территорий, так и городом в целом и все более возрастает значение соответствующих информационных систем по городской (земельной) недвижимости, степени обеспечения её воспроизводства и режимах использования.

Основное назначение информационных систем управления городом (ИСУГ) - информационная поддержка органов управления, руководителей, всех хозяйствующих субъектов, формирование информационной базы для выработки и оценки вариантов решений и возможных последствий их принятия на разных уровнях.

Одной из важнейших составляющих информационных систем управления городом является автоматизированная система городского земельного кадастра (АИС ГЗК), создание которой вступило в практическую стадию на основе технического задания, утверждённого Мэром Москвы и председателем Госкомзема в 1996 г.

В составе АИС ГЗК Москвы предусмотрено создание подсистемы кадастровой оценки городских земель. Основной целью кадастровой оценки городских земель в настоящее время и в сложившихся конкретных условиях является анализ структуры и распределения затрат на создание и воспроизводство земельной недвижимости, всей системы улучшений городских земель, включая инженерную, транспортную, социальную и иные составляющие инфраструктуры.

Естественно, при этом важна не только общая оценка стоимости капитализированных в земельной недвижимости затрат из различных источников, и прежде всего городского бюджета и внебюджетных фондов, но и ее дифференциация по территории города, землям различного функционального назначения, административным образованиям и т.д., определение локальных балансов затрат и поступлений, характеристик эффективности использования городских земель и возможностей ее повышения.

Второй важнейшей целью кадастровой оценки является определение величины рентной составляющей стоимости городских земель, реальной или потенциальной прибыли от их использования, поиск и обоснование возможных управленческих решений для более эффективного использования городского потенциала, повышения отдачи от произведенных затрат как для городской экономики в целом, так и для наиболее важных для его жителей отдельных территорий, предприятий и организаций.

Таким образом, кадастровая оценка городских земель позволит лучше сбалансировать и более обоснованно и справедливо распределить бремя земельных платежей, создать систему экономических рычагов для изменения существующего землепользования в интересах оптимизации условий жизни, работы и отдыха жителей, более гармоничного развития города в целом.

Кадастровая оценка включает в себя детальный анализ правовых и финансово-экономических отношений города в целом и отдельных землепользователей на макро- и микроуровнях, формирование на этой основе адекватных моделей массовой и индивидуальной оценки, накопление, систематизация и актуализация массивов исходной информации для оценки, применение для ее обработки современного математического аппарата и информационных технологий.

Для выполнения этих целей наиболее актуальным становится решение задач, связанных с разработкой и практической реализацией современной геоинформационной системы (ГИС) массовой экономической (кадастровой) оценки городской земельной недвижимости и индивидуальной оценки земельных участков для широкого спектра операций и сделок с землей в реальных условиях становления рыночных отношений и институтов, обеспечивающей повышение уровня управления городом.

ГИС кадастровой оценки должна содержать два типа связанных друг с другом систем: визуально-картографические и информационно-расчётные банки данных.

Ряд операций по оценке должен и может быть реализован только с помощью ГИС: исчисление оценочных площадей, территориальная привязка объектов сменки, послойное сопоставление (оверлей) пространственных распределений различных видов стоимости городских земель и многослойное зонирование, динамический учёт местоположения и связей ближнего и дальнего порядка отдельных территорий и объектов городской инфраструктуры по различным методам. Однако, как правило, любая ГИС работает с достаточно большим объёмом информации, подлежащей одновременной обработке и визуализации, и увеличение объёма этой информации, перегрузка системы могут не только значительно снизить её производительность, но и существенно ухудшить условия работы авторизованных пользователей в диалоговом режиме.

Поэтому необходимо исследовать возможности ограничения объёма информации, выводимой в графическом виде и его оптимального совмещения со связанной атрибутивной информационной базой (банком) данных. Кроме того, массовая обработка информации (статистическая, расчётная) в графической системе обычно крайне замедлена, в отличие от банков данных, работающих только с семантической информацией, а промежуточные расчётные данные, как правило, не нуждаются в визуализации. Поэтому важной задачей становится разработка иерархической системы динамических связей семантической и визуально-графической информации и минимизация комплекса программных и технических средств при практической реализации соответствующей проблемно-ориентированной ГИС кадастровой оценки городских земель.

На основании этого можно сформулировать основную цель работы: разработка оптимальной архитектуры и практическая реализации проблемно-ориентированного программно-аппаратного комплекса кадастровой оценки городских земель на основе исследования и оптимизации алгоритмов оценки земельных участков, иных объектов недвижимости и общих принципов построения ГИС.

В ходе достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Формирование требований к иерархии алгоритмов функционирования проблемно-ориентированной ГИС поквартальной кадастровой оценки.

2. Формирование требований к составу и стандартизации форматов представления исходных данных, необходимых для проведения кадастровой оценки, а так же разработка способов их верификации и коррекции.

3. Определение оптимальной архитектуры программно-аппаратного комплекса по критериям повышения производительности, минимизации временных, финансовых и трудовых затрат.

4. Разработка оптимальной архитектуры программно-аппаратного комплекса с точки зрения обеспечения возможностей независимой модификации отдельных подсистем и расширяемости состава и структуры исходных данных для оценки.

5. Разработка оптимальной векторизованной картографической основы для кадастровой оценки городских земель.

6. Практическая реализация проблемно-ориентированной ГИС и проведение кадастровой оценки г. Москвы с её использованием.

Основные выводы по диссертационной работе:

На основе анализа алгоритмов индивидуальной оценки различных видов стоимости земельных участков, разработаны основные требования к иерархии всей системы алгоритмов кадастровой оценки, реализованные в основных подсистемах программно-аппаратного комплекса.

В связи с тем, что система кадастровой оценки находится в развитии, разработаны основные способы модернизации как соответствующей ГИС в целом, так и на уровне автономной модификации отдельных подсистем, апробированные и реализованные практически.

На основании проведённого исследования особенностей функционирования системы на нескольких её макетах архитектура БД разделена на несколько уровней, что позволило обеспечить автономную модифицируемость и расширяемость структуры и состава данных.

На основе исследования проблем обеспечения полноты и достоверности исходных данных, разработана и реализована практически система верификации с перекрёстным контролем, взаимным дополнением и агрегированием данных в стандартизированные форматы.

Для обеспечения корректного свода информации из различных источников разработана и включена в проблемно-ориентированную ГИС система перенумерации кадастровых кварталов из различных ведомственных систем в единую, опирающуюся на векторизованные картографические данные.

Для обеспечения функций ГИС-овской части комплекса она опирается на промышленно апробированное ядро, обеспечивающее должный уровень производительности, расширяемости и совместимости с распространёнными форматами данных.

Для оптимизации функционирования программного комплекса в реальном многопользовательском режиме, проведено моделирование взаимодействия основных алгоритмов и макетирование отдельных модулей в диалоговом режиме реальной работы с авторизованными оценщиками.

Разработанная векторизованная картографическая основа содержит многослойную информацию о необходимых для оценки характеристиках кадастровых кварталов, транспортной сети, основных районах расположения промышленности и водных ресурсов, строениях, зелёных массивах, аппроксимированных результатах оценки различных видов стоимости городских земель и вариантах территориально-экономического зонирования.

В связи со спецификой работы пользователей различного уровня в диалоговом и сетевом режиме система поддерживает иерархию доступа к отдельным блокам информации и подсистемам программно-аппаратного комплекса.

На основе выводов в ходе выполнения работы было получены следующие результаты: Иерархия алгоритмов, описывающих функционирование отдельных подсистем и всего комплекса в целом. Структура программно-аппаратного комплекса, включающая сетевое и помодульное деление и отражающая движение информации при проведении кадастровой оценки. Программно-аппаратный комплекс для кадастровой оценки городских земель в многопользовательском режиме был реализован на практике.

В ходе выполнения поставленных задач была проведена кадастровая оценка нескольких административных округов г.Москвы. Центральный административный округ (-1000 кадастровых кварталов) был оценен в период январь-август 1997 года. Оценка проводилась с использованием действующего макета программного обеспечения (описанного выше).

В результате внесённых изменений и дополнений в состав и структуру комплекса последний этап, включающий в себя оценку пяти административных округов (Северного, Северо-Восточного, Восточного, Южного, Юго-Западного) (-2000 кадастровых кварталов) был проведён в период сентябрь-ноябрь 1998 года, что составляет 3 месяца.

Примерный расчёт позволяет предположить, что для проведения кадастровой оценки любого города Московской области или России с населением до 500 тысяч человек (средний размер 200-300 кварталов) с применением разработанного программно-аппаратного комплекса потребуется срок от двух недель до одного месяца.

Полученные результаты готовятся к изданию в виде Атласа кадастровой оценки. Примеры полученных слоёв изображены на Рис. 53, Рис. а-в.

2 тыс. кв. м в га

4 тыс. кв. м в га

6 тыс кв. м в га

8 тыс. кв. м в га

10 тыс кв. м в га.

12 тыс. в га. кв. м

14 тыс кв. м в га.

16 тыс. кв. м в га

18 тыс кв. м в га.

20 тыс. кв. м в га.

Рис. 53. Распределение плотности жилой застройки для фрагментов тер ритории СЗАО г. Москвы. щшш

Проект Параметры Настройка Результаты Просмотр Редактор Окно Помощь

- ^^ЯЯЯЯШЯЯШШЯ

1 млн. долл США зага.

2 млн. долл США зага.

3 млн. долл США зага.

4 млн долл. США зага.

5 млн. долл. США зага.

6 млн. долл. США зага.

7 млн. долл. США зага.

8 млн. долл. США зага.

9 млн. долл. США зага.

10 млн долл. США зага.

Рис. 54а. Пример аппроксимации оценки потенциальной рыночной стоимости по методике инвестиционных контрактов для фрагмента территории ЮВАО г. Москвы.

РГШ

Оценка земли - [5?ао.рг|:21

31 Проект Параметры Настройка Результаты Просмотр Редактор Оюю Помощь

США заа.

США заа. США заа. США за-а.

США за-а. США за-а.

МмМШЬИВЩ^ЦкИ*

IIIIIIIIIII11ШШ1111IIIIIIIII11Ш1111111 <—^ —

США заа. США заа.

США заа.

США заа.

200 тыс. долл.

400 тыс. долл.

600 тыс. долл.

800 тыс. долл.

1 000 тыс. долл.

1 200 тыс. долл.

1 400 тыс. долл.

1 600 тыс. долл.

1 800 тыс. долл.

2 000 тыс. долл.

Рис.54б. Пример распределения рыночной стоимости для фрагментов территории СЗАО г. Москвы. эметры Настройка Результаты Просмотр ""Редактор Окно Помощь

•оии

V Оценка земли - |Бгаопос1а1арг|:2|

0.2 - 2 тыс. кв. м в га 0.3 - 3 тыс. кв. м в га 0.4 - 4 тыс. кв. м в га

Рис.54в. Распределение плотности нежилой застройки для фрагментов территории СЗАО г. Москвы. Изображено с использованием системы аппроксимации изолиниями одинакового уровня.

Заключение

1. Антонов А., Кудрявцев Ф., Шафров А. Программные средства ГИС под MS Windows. //ГИС-обозрение. 1996г. Весна.

2. Антонов А., Кудрявцев Ф., Шафров А. Программные средства ГИС под MS Windows. //ГИС-обозрение. 1996г. Лето.

3. Бурмакина Н.И., Прорвич В.А., Филатов A.B. Создание системы земельных фондовых активов г.Москвы. В сб. материалов 1-ой Всероссийской конференции «Оценка национального богатства страны», том 1, М., 1997г., с. 55 -57.

4. Бурмакина Н.И., Прорвич В.А. Особенности ценообразования городских земель и их кадастровой оценки. В сборнике материалов Пятой международной конференции "Оценка земли и природных ресурсов", М., 1997г. с. 25-26.

5. Бурмакина Н.И., Прорвич В.А., Филатов A.B. Основные подходы и предварительные результаты кадастровой оценки городских земель. // Вопросы оценки. 1998. №2. с.47-62.

6. Гладкий В.И., Спиридонов В.А. Горордской кадастр и его картографиче-ско-геодезическое обеспечение. М. : Недра, 1992г.

7. Григорьев В.В. Оценка объектов недвижимости: Теоретические и практические аспекты. -М.: ИНФРА-М. 1997г.

8. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ. Справочное пособие. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат. 1996г.

9. Пахомова О.М., Федоров В.П. «Земля в городе и проблема ее массовой рыночной оценки» // Профессиональный научно-практический журнал "Вопросы оценки" №4 1997г.

10. Прорвич В.А. Основы экономической оценки городских земель. М., «Дело», 1998г.

11. Прорвич В.А. Оценка земли в Москве. М., «Экономика», 1996г.

12. Прорвич В.А. Развитие рыночных земельных отношений в г.Москве. Документация Второй международной конференции «Рынок недвижимости России. Правовое обеспечение», М., The Adam Smith Institute., 1996г.

13. Прорвич В.А. Особенности ценообразования городских земель и их кадастровой оценки. В сб. материалов 1-ой Всероссийской конференции «Оценка национального богатства страны», том 1, М., 1997г., с. 58 - 60.

14. Прорвич В.А. Практика оценки земельных участков Москомземом в 1994 1997г.г. В сб. материалов 1-ой Всероссийской конференции «Оценка национального богатства страны», том 1, - М., 1997г., с. 63-65.

15. Прорвич В.А. и др. Методика, алгоритмы и практика кадастровой и индивидуальной оценки городских земель в Москве. Вып. 3, М.:"Блок", 1998г.

16. Прорвич В.А., Арсеньев C.B., Мецгер Ф.Е, Лукьяница A.A. Краткое описание математической постановки задачи экономической оценки. В сборникематериалов ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны"

17. Прорвич В.А., Арсеньев С.В., Мецгер Ф.Е, Лукьяница А.А. Алгоритмы экономической оценки городских земель и территориально-экономического зонирования. В сборнике материалов ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны"

18. Прорвич В.А., Арсеньев С.В., Мецгер Ф.Е, Лукьяница А.А. Основные подходы и предварительные результаты кадастровой оценки городских земель г. Москвы. В сборнике материалов ежегодной Всероссийской конференции "Оценка национального богатства страны"

19. Прорвич В.А. Практика оценки земельных участков Москомземом в 19941997г.// Юридический мир, 1998. №4, с. 65-66.

20. Прорвич В.А. Кадастровая оценка городских земель в системе формирования земельных фондовых активов. Доклад на I Национальном конгрессе по недвижимости, Москва, 25-26 июня 1998г.

21. Прорвич В.А. Практика оценки земельных участков в г.Москве. В сборнике материалов Пятой международной конференции "Оценка земли и природных ресурсов", М., 1997г. с. 25-26.

22. Ромм А.П. «Информационное обеспечение и технология комплексной оценки и функционального зонирования городских территорий» // Профессиональный научно-практический журнал "Вопросы оценки" №3 1998г.

23. Ромм А.П. «Программное обеспечение комплексной оценки и функционального зонирования городских территорий» // Профессиональный научно-практический журнал "Вопросы оценки" №1 1998г.

24. Ромм А.П. «Математико-модельные основы комплексной оценки и функционального зонирования городских территорий» // Профессиональный научно-практический журнал "Вопросы оценки" №4 1997г.

25. Картография. Вып. 4. Геоинформационные системы: Сб. перев. статей // Сост., ред. и предисловие А.М.Берлянт и В.С.Тикунов.: Картгеоцентр Гео-дезиздат, 1994г.

26. Кошкарев А.В., Тиунов В.С. Геоинформатика. М. :Картгеоцентр-Геодезиздат, 1993г.

27. Мир картографии и ГИС. MGE. Рекламные материалы фирмы Intergraph. 1996г.

28. Петухов М. Муниципальные информационные системы на базе программной среды Intergraph. //Информационные технологии. 1996. N 4г.

29. Рекламные материалы СП Дата+ по программным продуктам и технологиям ARC/INFO, ArcView/ MapObjects/ SDE. 1996.

30. ARC/INFO. PC Versión 3.4D Plus. User's Guide. California, 1992.

31. ArcReview. Современные геоинформационные технологии. 1997, №№1-3.

32. ArcReview. Современные геоинформационные технологии. 1998, №№1-3.

33. ESRI Arc News. // Environmental Systems Research Institute, Inc., 1997, Summer.

34. ESRI Arc News. // Environmental Systems Research Institute, Inc., 1998, Winter.

35. MGE многоотраслевая модульная геоинформационная система. Спб.: Информационные технологии водоканала. 1996.

36. MGE. The Modular GIS Environment. Canada. INTER-GRAPH, 1992.

37. Microstation PC. INTERGRAPH. User's Guide.Version 3.3. Canada, 1990. 39.0ffermann Wiebke. GIS-based Map Publishing Comes of Age // GIS Europe. 1993. Vol.2. Numb. 1.

38. Ogata Al. Making the Most of Today's Data Conversion Methods GIS Europe. 1992. Vol.1. Numb. 1.

39. Understanding GIS. The ARC/INFO Method. ESRI. California/ 1992.

40. Wild S. GIS Network Modelling Reguirements Varied //GIS Europe. 1992. Vol.1. Numb. 1.

41. ГИС-Ассоциация. Информационный бюллетень для пользователей и разработчиков приложений. № 3-5, 1997г.

42. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника. М.:, Мир, 1992.

43. Горбань А. Обучение нейронных сетей. М.: СП Параграф, 1990.

44. Гордиенко Е.К., Лукьяница А.А. Искусственные нейронные сети I.Основные определения и модели. Известия АН, сер. Техническая кибернетика, 1994, No 5, с. 79-92.

45. Цыпкин. Ю.А., Цуканов И.Л., Прорвич В.А., Филатов А.В., Арсеньев С.В., Мецгер Ф.Е., Демченко А.А. Методика, алгоритмы и практика кадастровой и индивидуальной оценки городских земель в г. Москве. (Выпуск №3).- М.: "Блок", 1998,- 89с.

46. Ладыженский Г.М. Системы управления базами данных коротко о главном. - Jet Infosystems, 1995.

47. Ладыженский Г.М. Тиражирование данных в СУБД INGRES. Jet Infosystems, 1994.

48. Polk T.W., Bassham L.E. Security Issues in the Database Language SQL. -NIST Special Publication 800-8.

49. G. Chung. Informix-DCE/NET Technical White Paper. Informix Systems Journal, Vol. 1, Number 3, July-August 1995.138

50. Manola F.A. A Personal View on DBMS Security. in DATABASE SECURITY: Status and Prospects. C.E. Landwehr (Editor). Elsevier science Publishers B.V. (North Holland). IFIP, 1988, p. 23- 34.

51. Castano S., Fugini M., Martella G., Samarati P. Database Security. Addison-Wesley, 1995.

52. Michael Goulde, Wayne Eckerson Серверы реляционных СУБД. Журнал Computerworld 1994 г. №37(145)

53. David McGoveran Восемь важнейших характеристик распределённых СУБД. Журнал ComputerWorld 1994 г. №37(145)

54. Herb Edelstein SQL Server против SQL Server сравнительный анализ баз данных компаний Sybase и Microsoft.

55. М.Т. Franklin, Е.Н. Welbon. POWER2: Performance Measurement and Analysis of TPC-C, COMPCON 94, IEEE 1994.

56. J. Gray, C. Nyberg. Desktop Batch Processing, IEEE 1994.

57. A.A. Волков. Тесты TPC.- СУБД, #2, 1995.

58. Г.М. Ладыженский. Tuxedo System: разработка систем клиент-сервер. -СУБД, # 1-2,1996.