Концептуальное проектирование структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учета земельных участков

Одной из важнейших стратегических целей государственной политики в области создания условий устойчивого экономического развития Российской Федерации является эффективное использование земли и иной недвижимости всех форм собственности для удовлетворения потребностей общества и граждан.

Однако достижению указанной цели мешает ряд нерешенных проблем в области реформирования земельных и имущественных отношений.

Возможность на практике внедрять эффективные экономические механизмы в сфере управления недвижимостью ограничена отсутствием систематизированных и достоверных сведений о земельных участках и иных объектах недвижимости, современных автоматизированных систем и информационных технологий их учета и оценки.

Решение этих проблем даст возможность реализовать конституционные нормы и гарантии права собственности на землю и иную недвижимость, активизировать вовлечение земли и иной недвижимости в гражданский оборот, создать основу для сохранения природных свойств и качеств земель в процессе их использован ия.".

Так сформулирована основная на сегодняшний день проблема в федеральной целевой программе «Создание автоматизированной? системы ведения государственного земельного кадастра и государственного учёта объектов недвижимости (2002;2007 годы)» [65]. Актуальность проблемы вызвана всё возрастающей потребностью в разработке методов, информационных технологий и программного обеспечения для формирования единого информационно-коммуникационного пространства органов государственного учета земель и объектов недвижимости, технической инвентаризации, регистрации прав на недвижимое имущество и сделки с ним, налогообложения, управления и распоряжения землей и иным недвижимым имуществом [65].

Неотъемлемой частью создания любой автоматизированной системы является процесс её системного проектирования. В соответствии с ШСОБЕ (Международный совет по системным разработкам) системное проектирование представляет собой «междисциплинарный подход и средства, делающие возможным создание успешных систем» [19].

Объектом системного проектирования в настоящей диссертации выступают автоматизированные системы ведения государственного земельного кадастра, которые функционируют на основе хранения, накопления и обработки определённого объема информации, т. е. автоматизированные системы на основе баз данных [76]. В диссертации рассматривается автоматизированные системы, в основе которых лежат базы данных, содержащие сведения государственного кадастра в соответствии с требованиями федерального закона «О государственном земельном кадастре» [49]. Кратко рассмотрим принципы проектирования автоматизированных систем подобного рода, чтобы обосновать в дальнейшем содержание диссертации.

На протяжении последних десятилетий методы доступа и обработки информации развились от начального периода использования файловых систем к различным видам баз данных. Одним из результатов пройденного пути является теория реляционных баз данных, признанная ведущей на настоящее время в области информационных систем [15,41,72,73]. Внеся много нового в методы обработки информации, данная теория полностью изхменила и подход к системному проектированию, выдвинув на первое место идею отделения логического проектирования структур данных от физического проектирования таблиц баз данных. В основе данной идеи лежит отделение процесса проектирования от создания таблиц баз данных, где многое зависит от используемой СУБД (Системы Управления Базами Данных), таланта и опыта программиста, технических и материальных возможностей разработчика и ещё многих других факторов.

Различие между физическим и логическим представлением данных было официально признано в 1978 году, когда комитет ANSI/SPARC (комитет по базам данных Американского Национального института стандартов) выпустил отчёт, где была предложена трёхуровневая технология системного проектирования [15,17,22,23,37,72,76].

В данной технологии особое внимание уделяется первому этапу проектирования системы — концептуальному (рис.1). На этом уровне происходит разработка модели предметной области, которая базируется на анализе информационных потребностей будущих пользователей проектируемой системы,.

В результате получается модель предметной области, выраженная в виде концептуальной структуры данных.

Трехуровневая арх итектура в соответствии со стандартом A NSI/S РА RC.

M доьэо turfrnii сков придет вале пир ДЭГЧНЫХ.

Логическая модель.

E-asa данных.

П с пь j a гйП4н ск, а с dpUACf |IH/1"WWH ^.

I., 1MII !.

ПреоО ра зое-ание.

Г ->г. h ->.|. ним ^ г fjaia данных.

Концептуальный урочонь.

Внешний уровень внутренний уровень.

Рис. I.

Следующим этапом является выбор СУБД и отображение в её среде спецификации модели предметной области. Это внутренний уровень проектирования, стадия физического проектирования базы данных и других необходимых программных средств на основе концептуальной схемы.

Й последним этапом является внешний уровень проектирования, где создаются пользовательские представления данных, которые основываются на концептуальной схеме и формируются в виде пользовательских приложений [22],.

Таким образом, в рамках общей проблемы создания автоматизированных систем ведения государственного земельного кадастра и государственного учёта недвижимости как автоматизированных систем на основе баз данных, можно выделить три задачи: концептуальное проектирование структуры данных, физическое проектирование таблиц базы данных и проектирование пользовательских представлений.

В технологии системного проектирования автоматизированных систем концептуальное проектирование структур данных является важнейшей стадией. Активные разработки в данном направлении начались ещё в 70-е годы и не прекращаются по сей день. Одним из результатов научных изысканий в этом направлении является теория реляционных баз данных и, как её составная часть, концептуальное проектирование структур данных [7,22,25,44,57].

Актуальность темы

В настоящее время в России происходит интенсивное создание, и внедрение различных автоматизированных систем (АС ПК ЕГРЗ, «Геополис-98», «ОЬ^'еаЬапс!», «ЯовСаё», «ЕГРЗ Кадастр-Юг» и т. д), основной задачей которых является государственный кадастровый учёт земельных участков. Поэтому развитие системного подхода к подготовке данных, в частности использование концептуальных методов при создании структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков, является актуальной задачей, решение которой имеет существенное значение для формирования единого информационно-коммуникационного пространства органов управления, распоряжения и государственного учета земель.

Цели и задачи исследования. Целью работы является создание структур данных с применением методов концептуального проектирования для использования в автоматизированных системах государственного кадастрового учёта земельных участков.

Методы исследований. Аналитическая систематизация и обобщение информации по литературным источникамматематическое моделированиетеория множеств в разделе реляционной алгебры и реляционного исчислениясимвольная логика в части теории исчисления предикатовтеория нормальных форм и теория концептуального проектирования, как методы реляционного моделирования.

Вопросы формирования автоматизированных систем для ведения кадастрового учёта земельных участков и других объектов недвижимости на землях поселений, сельскохозяйственных и других землях с использованием геоинформационных систем нашли отражение в работах российских и зарубежных авторов: Аратского Д. В., Берлянта A.M., Варламова A.A., Гальченко С. А., Гладкого В. И., Грюнрайха Д., Дейта К., Журкина И. С., Кислова B.C., Козлова A.C., Комова Н. В., Кошкарёва A.B., Логиновского С. И., Лебедева П. П., Неумывакина Ю. К., Прорвича В. А., Раклова В. П., Сая С. И., Севастьянова A.B., Туканена Т., Хаксхольда В., Хлыстуна В. Н., Цикритзиса Д. и многих других.

Вместе с тем, проблема формирования автоматизированных систем ведения государственного земельного кадастра и государственного учёта недвижимости требует дальнейшего совершенствования с учётом решения современных задач.

Научная новизна и оригинальность работы заключается в применении методов концептуального проектирования структур данных как системного подхода при проектировании автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков.

Структура диссертации. Всё вышесказанное обусловило выбор направления и актуальность темы исследований — концептуальное проектирование структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков. Для решения этой задачи основная часть диссертации построена таким образом:

• В первой главе, названной «Теория концептуального проектирования структур данных», рассмотрены теоретические основы методики концептуального проектирования, определена терминология и установлена последовательность проектирования, сформулированы основные приёмы и законы теории концептуального проектирования.

• Во второй главе «Результаты исследования действующих структур данных с применением методов концептуального проектирования» проведена проверка существующих структур данных с применением методов и приёмов концептуального проектирования и произведён анализ некоторых обнаруженных проблем.

• Третья глава «Концептуальное проектирование структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков» посвящена рассмотрению процесса моделирования структур данных с применением методов концептуального проектирования, формированию ряда моделей данных, отражающих задачи государственного кадастрового учёта земельных участков, и созданию на основе полученных моделей автоматизированных земельно-кадастровых систем. В параграфе 3.5 третьей главы «Внедрение в производство результатов концептуального проектирования структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков» приведены примеры внедрения в производство автоматизированных систем, созданных на основе моделей данных, описанных в диссертации, и приведены данные, характеризующие эффективность внедрения в производство этих автоматизированных систем.

Практическая значимость работы. Г. На основании проведённых исследований был создан ряд программных продуктов, которые внедрены и используются в производстве при проведении землеустроительных работ на предприятии ЦПИП «ВИСХАГИ-ЦЕНТР» и также при государственном кадастровом учёте земельных участков в республике Саха (Якутия), Московской и Рязанской областях.

2. Полученный в рамках диссертационной работы материал используется при обучении студентов в Новочеркасской Государственной Мелиоративной Академии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и межотраслевых конференциях в гг. Мирный, Ленек, Рязань.

Публикации. Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, нашли отражения в опубликованных статьях автора [29−36].

Выводы по главе 3.

На основании материала, изложенного в данной главе, можно сделать следующие выводы:

I. В результате поэтапного концептуального моделирования с применением метода сущность-связь были получены:

• набор исходных отношений как исходная точка моделирования;

• упрощённая концептуальная модель данных (рис: 20), отразившая основные объекты и связи;

• полная концептуальная модель данных, предоставленная на рис. 26, как результат развития упрощённой модели;

• логическая модель данных {рис. 30) в результате оптимизации и нормализации полной концептуальной модели данных;

• набор отношений (рис. 29) как форма представления логической модели данных в общепринятом виде (в форме таблиц).

2. С использованием методов концептуального проектирования была создана модель данных, отражающая объекты, связи и состав информации, необходимые для создания автоматизированной системы государственного кадастрового учёта земельных участков.

3. По результатам проверки в полученной логической модели и наборе отношений фактов избыточного дублирования не обнаружено, присутствуют только два случая несоответствия требованиям НФБК (оставленные с целью упрощения модели). Таким образом, удалось добиться более полной нормализации данных, по сравнению с системами «Геополис — 98» и «Формат данных МО», рассмотренных в главе 2, и полностью исключить избыточное дублирование.

4. Созданные в процессе проектирования модели данных послужили основой для создания серии автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков «Кадастровый офис».

5. Автоматизированная система «Кадастровый офис» версии 1.3, созданная на основе моделей данных, описанных в диссертации, внедрена в производство и используется как:

• основная программа для подготовки материалов при проведении землеустроительных работ (ЦПИП «ВИСХАГИ-ЦЕНТР») и при государственном кадастровом учёте земельных участков в ряде земельных комитетов (Мирнинского и Ленского районов (Саха) Якутии, Касимовского района Рязанской области);

• муниципальная геоинформационная система (п.г.т. Котельники Люберецкого района и п.г.т. Деденево Дмитровского района МО);

• обучающая программа (Новочеркасская государственная мелиоративная академия).

6. Применение автоматизированных систем серии «Кадастровый офис», по оценкам пользователей, в значительной мере упрощает как проведение государственного кадастрового учёта, так и подготовку землеустроительной документации по сравнению с другими аналогичными программами ((АИС) ЕГРЗ разработки ФКЦ «Земля» (г. Таганрог), «Геополис-98», «Геокад»). Особенно отмечено удобство и доступность программы, нетребовательность к техническим ресурсам и надёжность в работе. Выделяются оценки пользователей, где особенно отмечается хорошее качество структуры данных, на основе которой построена программа.

7. На данный момент разрабатывается новая версия программы -«Кадастровый офис 4 — АС ЕГРЗ», которая на основе логической модели данных и набора отношений, описанных в настоящей диссертации, создаётся по заказу комитетов по земельным ресурсам и землеустройству, с учётом действующего земельного законодательства Российской Федерации.

Заключение

.

Проведённые в диссертационной работе исследования являются решением актуальной задачи по проектированию структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков с использованиемсовременных, концептуальных-методов: Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, позволяют сформулировать следующие выводы и практические предложения.

1. Произведено системное описание теории концептуального проектирования структур данных, на основе которого сделан вывод о том, что её применение является необходимым и обязательным условием при создании различных автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков.

2. Систематизированы основные понятия теории концептуального проектирования и описаны основные методы и правила нормализации с целью достоверного моделирования структур данных для автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков.

3. На основе методов концептуального проектирования структур данных сделан анализ некоторых существующих систем государственного кадастрового учёта земельных участков. При рассмотрении структуры данных автоматизированной системы «Геополис-98» и нормативного документа «Формат данных для целей ведения государственного земельного кадастра в Московской области», отмечены факты избыточного дублирования и несоответствия отношений (таблиц) требованиям правил нормализации реляционных структур данных. Было установлено, что при применении методов концептуального проектирования может быть повышено качество и эффективность рассмотренных моделей данных.

4. В результате исследований получена логическая модель данных (рис. 30) и набор отношений (рис. 29). Они отражают объекты, связи и состав государственного кадастрового учёта земельных участков как определённой ограниченной предметной области.

5. На основе реляционных принципов моделирования сделана проверка полученной логической модели данных {рис. 30). Фактов избыточного дублирования не обнаружено, присутствуют только два случая несоответствия требованиям НФБК (нормальная форма Бойса-Кодда, как особый случай ЗНФ). Они были оставлены с целью упрощения модели. На основании проведённого исследования сделан вывод, что полученная в диссертации логическая модель данных соответствует решению современных задач проектирования структур данных для создания автоматизированных систем государственного кадастрового учёта земельных участков.

6. Разработанные структуры данных послужили основой для создания серии автоматизированных систем «Кадастровый офис». Одна из нихавтоматизированная система «Кадастровый офис» версии 1.3 является наиболее востребованной в производстве и используется на практике как автоматизированная система при проведении землеустроительных работ на предприятии ЦПИП «ВИСХАГИ-ЦЕНТР», а также при государственном кадастровом учёте земельных участков в ряде земельных комитетов республики Саха (Якутии), Московской и Рязанской областях.

7. По результатам исследований, представленных в графическом виде на рис. 29 и рис. 30 в настоящее время создаётся новая версия программы «Кадастровый офис 4 — АС ЕГРЗ». Она включает сведения о современных нормативных и правовых актах, регулирующих кадастровый учёт земельных участков в России, с целью замены более ранних и устаревающих версий «Кадастровый офис» на предприятиях и в комитетах по земельным ресурсам и землеустройству.

8. На основании анализа официальных отзывов о внедрении результатов исследований в производство, можно считать, что разработанная при непосредственном участии автора диссертации и на основе материалов его собственных исследований автоматизированная система «Кадастровый офис» в значительной мере упрощает как проведение государственного кадастрового учёта, так и подготовку материалов межевания земельных участков по сравнению с другими аналогичными программами. Пользователями отмечено удобство и доступность программы, нетребовательность к техническим ресурсам, надёжность в работе.