Опыт создания схемы патрулирования территории заповедника "Денежкин Камень" в среде ArcGIS

Некоторые данные о заповеднике

Государственный природный заповедник "Денежкин Камень" расположен на Севере Свердловской области. Его территория полностью включает в себя массив горы Денежкин Камень, восточные склоны Главного Уральского Хребта, хребта Хоза-Тумп, верховья рек Ивдель, Тальтия, Шегультан, Сосьва. Площадь заповедника 80 тыс. га. Это единственный заповедник, полностью расположенный на восточном склоне главного Уральского водораздела. Он находится на пересечении не только ареалов некоторых животных, но и различных типов экосистем. Здесь сохранились довольно крупные участки первобытной горной тайги, тундры, являющиеся резерватом для особо ценных, редких и эндемичных видов уральской горнотаёжной флоры и фауны.

Постановка задачи

Как известно, для недопущения нарушений охранного режима особо охраняемая природная территория (ООПТ) патрулируется инспекторами. На каждый маршрут патрулирования требуется издать приказ и выдать инспектору задание с абрисом территории, пунктами, которые ему нужно посетить и датами посещения. Учет маршрутов, инспекторов и посещенных пунктов в заповеднике ведется в базе данных Access, но для облегчения работы начальника отдела охраны мы также решили создать ГИС-базу данных абрисов маршрутов и автоматизировать выдачу маршрутных листов инспекторам. У заповедника есть лицензионная ArcGIS, поэтому было решено работать в ней.

Исходные данные и софт для работы

Геоподоснова на заповедник создана ранее и включает дороги, населенные пункты, маршруты зимних маршрутных учетов и прочие топографические данные. Для создания ГИС абрисов маршрутов патрулирования нам понадобилось два шейп-файла: точечный - пунктов назначения и линейный - возможных маршрутов по заповеднику (уже с учетом условий рельефа, гидро- и дорожной сети). Вся работа велась в среде ArcGIS 10.4.1 с модулем Network Analyst

Порядок работы

Для автоматического построения маршрутов по точкам нужно было создать дорожный граф из вектора возможных маршрутов. Мы действовали следующим образом:

1. Отредактировали топологию векторного слоя маршрутов. Нужно, чтобы линии не пересекались, не было недолетов и мультилиний. Для этого инструментом Topology (топология) в ArcGIS была создана топология, туда добавили наш векторный слой.

Топология была проверена и с помощью инструмента Fix topology errors ошибки были исправлены.

В местах, где соединялись линии, мы добавили поворотные точки. Затем нужно не забыть рассчитать длину каждой линии инструментом Calculate geometry

2. По идее, из такого топологически выверенного слоя уже можно было бы строить граф (route), но почему-то при этом не получалось добавить опцию "Маршрутный лист" (Directions), несмотря на то, что атрибут расстояния у нас был рассчитан. Пришлось взять из учебного набора Network Analyst слой улиц Сан-Франциско, все оттуда убрать и вставить туда наши линии маршрутов. После этого граф построился.

Построение графа

1) создаем в файловой базе геоданных новый набор сетевых данных

2) Создаем с помощью инструмента Model Builder следующую модель:

Все инструменты здесь - из расширения Network Analyst

Параметры инструментов: - Создать маршрут (Make Route)

Убираем галочку с опции "Изменить порядок остановок", потому что задание инспекторам дается с фиксированным порядком пунктов

- "Путевой лист" (Directions)

Выставляем единицы расстояния - метры

Создание абриса маршрута

Граф готов. Теперь воспользуемся инструментом "Find Route" (Найти маршрут) на панели Tools (Инструменты)

На вкладке Stops (Остановки) последовательно выбираем вручную пункты маршрута

Для каждого пункта мы решили вводить дату, чтобы в итоге получился абрис с датами посещения каждого пункта

При необходимости можно "Закольцевать" маршрут (галочка на Return to)

На вкладке Barieers (Препятствия) можно назначить слой препятствий, но поскольку у нас маршруты спроектированы уже с их учетом, оставляем все по умолчанию.

На вкладке Directions (Путевой лист) выставляем единицу измерения - километры.

На вкладке Options (свойства) можно настроить, как будет выглядеть выдаваемый инспекторам абрис маршрута и будет ли строиться и сохраняться вектор маршрута

Мы решили сохранять вектор с названием как у маршрута из приказа, тогда в базе будут точки с атрибутами - датами посещения нужных пунктов и линия - абрис маршрута. Тогда мы сможем всегда знать, какого числа посещалось то или иное место и кто из инспекторов там был (из базы данных приказов).

После того, как все готово, нажимаем Find Route и снова переходим во вкладку Directions. Там будет подробное описание маршрута с поворотами и расстояниями, но нам оно не нужно, а нужен абрис. Нажимаем на "Предварительный просмотр"

Здесь можно настроить, как будет печататься карта.

Замечание: если даты посещения пунктов не влезают в окно печати или заслоняют какой-либо нужный объект, можно просто подвинуть их вручную, после чего снова сделать Find route.

Теперь просто печатаем страницу 1 (если нам не нужны указания, куда ехать. Кстати, если интерфейс ArcGIS русский, то и указания будут на русском) и прикладываем к приказу. В базу данных Access можно внести ссылку на вектор или графический файл с абрисом маршрута.

Вот что примерно должно получиться в результате.

Атрибут времени было решено вообще не трогать, поскольку эта величина совершенно непредсказуемая и нам не нужна.

В течение этого года мы постараемся еще больше автоматизировать работу, а именно, объединить базу данных маршрутов Access с ГИС-базой абрисов.