Grzegorz Dragańczyk Wojciech Kowalski Urząd Miejski w Zabrzu Wykorzystanie narzędzi Esri do budowy katastralnego układu odniesienia, stanowiącego fundament zarządzania przestrzenią w m. Zabrze Streszczenie: Poniżej opisano procedury wdrażania rozwiązań informatycznych wykorzystanych do budowy do budowy katastralnego układu odniesienia, a następnie, opartych na nim, systemów informacji przestrzennej dla m. Zabrze. Kilkunastoletni okres wdrażania systemu połączony z jego ustawiczną rozbudową o kolejne moduły pozwolił na zdobycie praktycznych doświadczeń, którymi chcielibyśmy się tu podzielić. Reforma administracyjna, na mocy której z dniem 01.01.1999 r. wprowadzono trójstopniową strukturę podziału terytorialnego kraju, przekazała część zadań z zakresu administracji rządowej, w tym zadania z zakresu geodezji i kartografii, do realizacji na szczeblu powiatów ziemskich i grodzkich. W mieście Zabrze, które uzyskało status miasta na prawach powiatu, podjęto wówczas decyzję o budowie otwartego, skalowalnego systemu informatycznego przeznaczonego do obsługi zadań miasta i powiatu w oparciu o systemy ARC/INFO firmy Esri oraz zarządzania bazami danych firmy Oracle. Projekt modelu danych całości systemu, w którym od początku przyjęto założenie, że wdrażane rozwiązania posłużą w przyszłości do budowy GIS, opracowała firma Hanslik Software Laboratory z Katowic. Do dziś współpracujemy z tym samym zespołem pracowników tej firmy, choć po przemianach własnościowych weszli oni, wraz z firmą, w skład wrocławskiej firmy Winuel, a następnie Sygnity S.A. GIS, wykorzystywany w lokalnych systemach miejskich nazywany jest zwykle Systemem Informacji o Terenie, a jego jądrem powinna być Ewidencja Gruntów i Budynków (EGiB), gdzie część opisowa i graficzna stanowią nierozerwalną całość. Podstawowe założenia dotyczące wdrażanego systemu były następujące:
1. Konieczność pełnej integracji danych mapowych i opisowych stanowiących: Mapę zasadniczą (nakładka sytuacyjna, uzbrojenia podziemnego terenu), Mapę ewidencyjną, Ewidencję gruntów, budynków i lokali, Rejestr wartości i cen nieruchomości, Ewidencję miejscowości, ulic i adresów, Moduł obsługi zgłoszeń prac geodezyjnych, Moduł obsługi Zespołu Uzgadniania Dokumentacji Projektowej. 2. Konieczność zapewnienia rejestracji danych historycznych, aby możliwe było nie tylko tworzenie raportów z bazy wg stanu na dzień, ale i wydruk danych mapowych wg stanu z określonej daty. Na początek wybrano następującą architekturę systemu: 1. Jako serwer GIS zastosowano system ArcInfo firmy Esri, składający się z następujących pakietów oprogramowania: a) ArcInfo, zapewniający między innymi: - topologiczny model danych, - interfejs graficzny, - narzędzia analizy danych, - narzędzia do plotowania map, - integrację ze wszystkimi standardowymi relacyjnymi bazami danych, - zarządzanie i prezentację danych rastrowych. b) ArcStorm moduł zarządzania danymi, zapewniający między innymi: - długie transakcje, - historię transakcji, - kontrolę wielodostępu. c) ArcView pakiet dla analizy i prezentacji danych o cechach, między innymi: - analizy przestrzenne, - prezentacje obiektów rastrowych, - bardzo prosty interfejs graficzny.
2. Jako serwer zarządzania relacyjnymi bazami danych wykorzystano serwer firmy Oracle. Taka architektura systemu pozwoliła w 1999 roku na rozpoczęcie prac nad budową systemu, który dzięki posiadanym asystom technicznym jest systematycznie rozbudowywany i modernizowany, przy zachowaniu ciągłości pracy wszystkich użytkowników, których liczba systematycznie rośnie. Pomimo iż stan ówczesnych przepisów prawa, dotyczących geodezji i kartografii nie precyzował sposobu informatyzacji powiatowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego, przyjęto następujące, jak się okazało kluczowe, założenia projektu: wprowadzany system będzie otwarty, część graficzna mapowa będzie zintegrowana z częścią opisową bazodanową (rejestry, zestawienia, wykazy itp.), zapewniona zostanie archiwizacja stanów wycofanych w czasie pisania projektu systemu mapy prowadzone były na tradycyjnym, papierowym nośniku gdzie dane nieaktualne były po prostu usuwane, a w ich miejsce wkreślano tuszem dane z ostatniego pomiaru. Po zatwierdzeniu projektu, rozpoczęto etap wdrożenia. Warto podkreślić, że zaczynano od zera, to znaczy nie konwertowano istniejących danych numerycznych do zakupionego systemu, gdyż po prostu ich nie było. Konieczne było żmudne i staranne przeniesienie do niego danych, które do tego czasu istniały wyłącznie w formie papierowych rejestrów, map, wykazów, skorowidzów itp., prowadzonych zgodnie z obowiązującymi wówczas przepisami. Z perspektywy czasu wydaje się to podejściem prawidłowym, gdyż przy prawidłowym osłownikowaniu systemu oraz kontroli jednoznaczności i integralności danych nie tylko nie popełnia się błędów związanych z konwersją danych, ale już podczas ich wprowadzania na bieżąco usuwane są błędy, które istniały w rejestrach w części opisowej baz danych. Poniżej przedstawiono główne założenia wdrażania fundamentów Systemu Informacji o Terenie dla miasta Zabrze, czyli katastralnego systemu odniesienia: 1. Jądro miejskiego SIT to ewidencja gruntów, budynków i lokali. 2. Kataster musi opierać się na aktualnym systemie adresacji.
3. Wiarygodny system adresacji musi być budowany w oparciu o wiele źródeł danych. 4. Od samego początku należy zapewnić procedury aktualizacji danych adresowych. 5. Budowanie systemów GIS bez warstw adresowych jest działaniem nieefektywnym, uniemożliwiającym w przyszłości pełne wykorzystanie możliwości, jakie daje system. 6. W skład systemu adresacji wchodzą dwie warstwy - warstwa OSIE oraz warstwa ADRESY, obie prowadzone za pomocą oprogramowania Esri. 7. Warstwa OSIE reprezentowana jest przez linie środkowe ulic występujących na terenie miasta, powiązane ze słownikiem ulic. 8. Warstwa ADRESY reprezentuje wszystkie punkty adresowe występujące na terenie Zabrza. Podstawowym założeniem przy konstruowaniu tej warstwy jest powiązanie adresu, znajdującego się w słowniku adresów z punktem o określonych na mapie współrzędnych. 9. Wprowadzanie części opisowej ewidencji ma sens wtedy, gdy istnieją już pewne warstwy SIT (adresy, osie ulic, skalibrowany raster mapy zasadniczej), w oparciu o które budowana będzie przedmiotowa baza danych. Pozwala to na wstępną georeferencję danych opisowych już w momencie zakończenia wprowadzania części opisowej, dzięki wykorzystaniu powiązania danych z przestrzenią poprzez punkty adresowe, które posiadają swoje współrzędne, a jednocześnie wykorzystywane są do adresacji działek, budynków i podmiotów ewidencji. 10. Od samego początku należy zapewnić integrację z systemem PESEL, skąd należy pobierać dane dotyczące osób fizycznych, będących podmiotami ewidencji gruntów i budynków. Jeszcze przed zakończeniem prac związanych z załadowaniem do systemu części opisowej ewidencji gruntów, budynków i lokali rozpoczęto wprowadzanie danych geometrycznych, czyli mapy ewidencyjnej. Narzędzia Esri zapewniły od samego początku pełną spójność danych przestrzennych. Przy założeniu od początku prawidłowej topologii dla poszczególnych warstw, niemożliwe jest wprowadzanie topologicznie błędnych danych do systemu - na przykład aby
zbudować warstwę działek ewidencyjnych, która jest warstwą poligonową, najpierw trzeba utworzyć punktową warstwę graniczników, później łącząc te graniczniki budujemy liniową warstwę granic, a dopiero w oparciu o warstwę granic generowane mogą być poligony działek. Taki sposób budowy systemu i zbierania danych wraz z ich bieżącą integracją jest czasochłonny, jednak wynikiem są spójne dane, które mogą stanowić podstawę innych podsystemów informacji przestrzennych. Uważamy, że staranne wprowadzenie i rzetelna aktualizacja danych katastralnych do systemów informacji przestrzennej, wykorzystywanych i udostępnianych przez administrację publiczną są kluczowe dla wiarygodności tych systemów. Wiele innych warstw wykorzystywanych w większości w tego typu systemach, takich jak zabudowa, komunikacja, rzeźba terenu czy nawet system adresacji może być weryfikowanych danymi pochodzącymi spoza tej administracji, natomiast dane katastralne, określające de facto zasięg prawa własności poszczególnych podmiotów, muszą być spójne z całością dokumentacji źródłowej, będącej w dyspozycji organu. W przeciwnym wypadku z chwilą stwierdzenia błędu przez użytkowników systemu, będących często właścicielami nieruchomości, podważana jest przez użytkowników wiarygodność pozostałych danych. Sposób prezentacji tych danych także musi być przemyślany. Trzeba zdawać sobie sprawę z dokładności posiadanych danych. Jeśli pochodzą one z bezpośrednich pomiarów katastralnych na gruncie, zapewniających dokładność rzędu 10 cm, wtedy można dopuścić do nieograniczonego powiększania na ekranie takiej mapy. Jeśli jednak źródłem naszych danych będzie np. digitalizacja rastrowej mapy ewidencyjnej w skali 1:2000, wtedy należy wyłączyć wyświetlanie granic działek przy skali np. 1:2000 czy 1:1000. W przeciwnym wypadku możemy nieopatrznie wygenerować niepotrzebne konflikty sąsiedzkie, które są wynikiem udostępnienia mapy w skali, w której nigdy nie była ona sporządzona. Przy budowie warstwy działek z wykorzystaniem archiwalnych szkiców katastralnych należy dążyć do maksymalnego wykorzystania miar pochodzących z równolegle (bądź wcześniej) budowanej warstwy budynków. Jeśli istnieje
możliwość wyszukania w archiwum ośrodka dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej współrzędnych naroży budynków, które zgodnie z odpowiednimi instrukcjami mają swój unikalny kod, warto podjąć ten trud i oprzeć warstwę budynków o pomierzone w terenie narożniki. Takie podejście powoduje eliminację wielu przypadków, w których na mapie granica nieruchomości przecina budynek, a faktycznie sytuacja taka nie ma miejsca, gdyż granica przebiega po ścianie budynku. Kolejną warstwą, która ma duże znaczenie dla wiarygodności urzędowych systemów informacji o terenie jest warstwa użytków gruntowych, stanowiąca integralną część mapy ewidencji gruntów i budynków. Warstwa ta powinna nie tylko być geometrycznie zgodna z zagospodarowaniem terenu, widocznym w tych systemach np. jako ortofotomapa, ale i mieć odzwierciedlenie w części opisowej ewidencji, prowadzonej w oparciu o odpowiednie dokumenty. Zapisy ewidencyjne dotyczące powierzchni i rodzaju tych użytków stanowią podstawę naliczania podatku gruntowego, więc wszelkie nieścisłości generują interwencję płatników tych podatków. Mając na uwadze wrażliwość tych danych, zlecono firmie zewnętrznej modernizację tych danych. Przyjęto procedurę, polegającą na digitalizacji operatu gleboznawczej klasyfikacji gruntów celem ujawnienia prawidłowego zasięgu użytków klasyfikowalnych, a następnie bezpośredniej weryfikacji terenowej zasięgu użytków nie podlegających tej klasyfikacji. Wykorzystano istniejącą już wtedy wektorową, prawidłowo zbudowaną warstwę działek ewidencyjnych oraz możliwości zintegrowanego systemu, opartego o rozwiązania Esri, który umożliwił wygenerowanie wykazów zmian powierzchni użytków dla poszczególnych działek. Po wyłożeniu zmodernizowanych danych do publicznego wglądu oraz formalnym zakończeniu decyzją wojewody procesu modernizacji użytków, zablokowano w systemie możliwość zmiany danych tylko mapowych bądź tylko opisowych oraz wdrożono bieżący monitoring stanu użytków. Podobny tryb zastosowano w latach 2004-2008 do przeprowadzenia aktualizacji istniejącej już wtedy warstwy geometrycznej budynków, pozyskiwanych od 1999 roku zarówno z danych archiwalnych, jak i digitalizacji mapy czy pomiarów bezpośrednich aktualizację tę powiązano z zakładaniem w całym mieście ewidencji budynków. Wiązało się to ze zleceniem firmom
geodezyjnym wykonania prac, polegających na doprowadzeniu istniejącej warstwy budynków do zgodności z sytuacją na gruncie, kontroli i uzupełnieniu brakujących danych (dotyczących funkcji, liczby kondygnacji, ognioodporności itp.), a następnie sporządzeniu dla każdego budynku karty. Po zakończeniu całego procesu, zakończonego jak dla wyżej opisanych użytków gruntowych wyłożeniem całości danych do publicznego wglądu i wydaniem przez wojewodę decyzji o założeniu ewidencji budynków w mieście, włączono w systemie odpowiednie blokady, kontrolujące spójność danych geometrycznych (mapowych) i opisowych (ujawnionych w rejestrze publicznym), opartych na wymaganych dokumentach źródłowych. Opisane wyżej procedury, związane z tworzeniem fundamentu miejskiego systemu informacji przestrzennej, jakim niewątpliwie jest katastralny układ odniesienia, nie są ani proste, ani tanie. Dodatkowo wymagają one odpowiedniego oprogramowania, zapewniającego spójność danych ujawnianych równolegle na mapie i w rejestrach opisowych, zachowanie zdefiniowanej od początku topologii poszczególnych warstw oraz umożliwienie wykorzystania utworzonych danych w wielu modułach czy podsystemach, tworzonych na potrzeby zainteresowanych podmiotów. W drugiej części referatu chcielibyśmy omówić aktualne wykorzystanie w m. Zabrze danych przestrzennych, zarówno związanych z naszym fundamentem, czyli ewidencją gruntów, budynków i lokali, jak i wielu innych danych przestrzennych, które powstały później, z reguły wykorzystując te warstwy. Na początek kilka zdań o architekturze systemu. Dane przestrzenne w bazie danych Oracle zarządzane są poprzez mechanizm silnika Esri ArcSDE (Spatial Database Engine). Tak udostępniane dane wykorzystywane są przez szereg programów, modułów czy podsystemów, opartych na rozwiązaniach różnych firm. Przykładowo, internetowy serwis map miasta Zabrze, dostępny na głównej stronie internetowej miasta i wykonany przez firmę SYGNITY S.A. jako moduł systemu JARC (Java + ARC), wykorzystuje technologię serwera ArcIMS, zapewniającą m.in. pełną aktualność tych danych, gdyż wszelkie dane udostępniane (on-line) w ten sposób, pochodzą z Miejskiego Zasobu
Geodezyjnego i Kartograficznego (budynki, adresy, drogi itp.). Nie ma tu tradycyjnie rozumianego repozytorium danych, dedykowanych dla tego rozwiązania, które trzeba by cyklicznie aktualizować. W samorządowym intranecie wykorzystujemy ArcGIS Server celem udostępniania map, dedykowanych dla innych wydziałów, przeglądanych w bez licencyjnej aplikacji ArcReader. Projekty te tworzone są we własnym zakresie za pomocą zakupionego rozszerzenia ArcMap o nazwie ArcPublisher. ArcGIS Server wykorzystujemy także do prezentacji mapy webowej w aplikacji GeoOśrodek, przeznaczonej do internetowej obsługi wykonawców prac geodezyjnych na obszarze działania naszego ośrodka. W infrastrukturze przestrzennej wykorzystujemy także rozwiązania otwarte (OpenSource,GPL). Przykładem może tu być GeoServer wykorzystywany do serwowania usług WMS i WFS, jak również desktopowy QuantumGIS. Ważna jest świadomość integralności miejskich danych przestrzennych już na etapie planowania zakupu oprogramowania na potrzeby różnych wydziałów urzędu. Przy otwartym systemie należy dążyć do wzajemnego wykorzystania takich danych tworzonych w różnych miejscach i już na etapie sporządzania warunków technicznych dla poszczególnych zakupów eliminować rozwiązania hermetyczne, nie korzystające z dynamicznie zmieniających się w czasie warstw, za których aktualizację odpowiada kto inny, wyświetlanych np. jako podkład mapowy. Przykładem zintegrowanego rozwiązania przestrzennego jest system SprintMAP.MPZP firmy SmallGIS wykorzystywany w m. Zabrze do tworzenia, zarządzania i udostępniania danych z zakresu gospodarki przestrzennej, czy też planowane wdrożenie w Miejskim Zarządzie Dróg narzędzia do Zarządzania Siecią Drogową RoSy (Road System) firmy Grontmij. Oba te systemy wykorzystują katastralny układ odniesienia serwowany on-line przez Wydział Geodezji. Dla niektórych odbiorców danych przestrzennych tworzone jest oprogramowanie we własnym zakresie. Wykorzystujemy w tym celu komponenty ArcObjects, pisane w środowisku programistycznym VisualStudio. Codzienna edycja danych prowadzona jest w aplikacji SONET autorstwa SYGNITY S.A., opartej na komponencie Esri - ArcGIS Engine.
Na koniec przedstawiamy krótki opis innych, nie opisanych powyżej wdrożonych rozwiązań przestrzennych stosowanych na terenie m. Zabrze, dedykowanych dla różnych odbiorców, wykorzystujących katastralny układ odniesienia: 1. Mapa zasadnicza - całość mapowych danych geodezyjnych jest prowadzona, aktualizowana i udostępniana jako raport z bazy, do której wprowadzono wszystkie obiekty, stanowiące jej treść. System do prowadzenia tej mapy został zaprojektowany, wykonany i wdrożony przez SYGNITY S.A. 2. Geo-Zlecenia zintegrowany z SIT oraz miejskim systemem księgowym OTAGO firmy Asseco moduł do rozliczania zleceń na roboty geodezyjne i zamówień na materiały. 3. SiOT czyli System Informacji o Terenie, który jako projekt był współfinansowany przez Unię Europejską i został wykonany przez firmę Gis Partner, w oparciu o komponenty Esri. Składa się z 6 portali mapy miasta, bezpieczeństwa, inwestora, infrastruktury miejskiej, metadanych i zdalnej edukacji. 4. SAURON, oprogramowanie własne, którego skrót można rozwinąć jako Szczegółowa Analiza Użytków Rolnych oraz Nieklasyfikowalnych to oprogramowanie wspomagające pracę Wydziału Podatków. Służy on do wykrywania, w oparciu o ortofotomapę oraz dane katastralne, nieprawidłowych użytków gruntowych na terenie miasta oraz sporządzania raportów dla organu prowadzącego ewidencję gruntów, celem typowania miejsc, gdzie przeprowadzona będzie okresowa weryfikacja danych ewidencyjnych. 5. GOSPODARZ także oprogramowanie własne, wykorzystywane przez Wydział Zarządzania Nieruchomościami do gospodarowania gminnym zasobem nieruchomości oraz zasobem nieruchomości Skarbu Państwa. Korzystając z podpiętej mapy katastralnej oraz części opisowej operatu ewidencyjnego, pozwala na ujawnianie w odrębnej, lecz zintegrowanej bazie opisowej władających gruntami, których nie można ujawnić w rejestrze publicznym EGiB. Przykładami takich podmiotów są dzierżawcy gruntów i budynków, wydziały urzędu odpowiedzialne np. za zieleń czy infrastrukturę miejską,
wydzielone jednostki organizacyjne będące zarządcami budynków komunalnych itp. 6. MPZP rozwiązanie firmy SYGNITY S.A. przeznaczone do tworzenia i udostępniania miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. 7. ZABYTKI moduł ewidencjonowania zabytków na terenie miasta, zarówno tych, które są wpisane na listę wojewódzkiego konserwatora zabytków, jak i zabytków gminnych, wymagających np. opinii przy przebudowie. 8. MRSIT podsystem rewitalizacji i geodemografii, prowadzony przez Biuro Pełnomocnika Prezydenta Miasta ds. Rewitalizacji. Składa się on z trzech głównych modułów: modułu Zagrożeń Budowlanych, Geodemografii Społeczno Ekonomicznej oraz Monitorowania Przestępczości. Doświadczenia innych pokazują, że częstym błędem popełnianym przy wdrożeniach systemów GIS jest nieświadomość faktu, że są to systemy kosztowne, których efektywność działania jest zauważana dopiero po ich pełnym uruchomieniu, a koszty, jakie należy ponieść na zakup sprzętu, oprogramowania, szkolenia, a przede wszystkim na utworzenie baz danych, są ponoszone głównie na początku. Nie sprzęt i nie oprogramowanie, lecz dobrze wyszkolona, posiadająca motywację kadra, jest kluczowa dla pomyślnej implementacji tego typu systemów. Jak jednak widać z powyższego referatu, po przekroczeniu pewnego etapu wdrożenia następuje oddolny rozwój systemu, inspirowany przez użytkowników, którzy zaczynają widzieć możliwość jego wykorzystania w swojej codziennej pracy. Literatura: Projekt Systemu Informacji o Terenie Hanslik Software Laboratory, Katowice, 1999 Dane do kontaktów z autorami: Grzegorz Dragańczyk: gdraganczyk@gis.um.zabrze.pl Wojciech Kowalski: wkowalski@gis.um.zabrze.pl