Prezentowaną bazę danych dla programu aktywizacji ekonomicznej opracowano na zlecenie generalnego projektanta planu ogólnego miasta Krakowa - jako fragment jego aktualizacji - przez zespół architektów (Krzysztof Bojanowski, Piotr Lewicki i Kazimierz Łatak) na podstawie metody nakreślonej w pracy pt. Kryteria wyboru i delimitacji obszarów miasta dla potrzeb programów aktywizacji ekonomicznej oraz metoda ich konstruowania autorstwa Krzysztofa Bojanowskiego, Władysława Brzeskiego i Krzysztofa Gorlicha. Program składa się z dwóch etapów: 1 - baza danych (zakończony) i 2 - projekt regulacji przestrzennej oraz przygotowanie narzędzi ekonomicznych dla miasta w celu jej realizacji (w trakcie opracowania).

Dlaczego komputery

Decyzja, by do opracowywanego programu aktywizacji ekonomicznej wykorzystać możliwości sprzętu komputerowego została podjęta z uwagi na spodziewane liczne korzyści. Przyspieszenie dostępu do zgromadzonych informacji - zarówno graficznych, jak i tekstowych - poprzez odpowiednią selekcję i łączenie danych, łatwość wariantowego sporządzania planów i wprowadzania późniejszych zmian (aktualizacji danych w dalszych fazach pracy) oraz powszechność sprzętu komputerowego, zapewniająca możliwość współpracy z przedstawicielami różnych dyscyplin, były czynnikami motywującymi wtkorzystanie najnowszej techniki. Nowatorskość studium sprawiło, że większość procedur i zastosowanych środków użyto w sposób eksperymentalny, a każdy niemal krok tworzenia programu nosi znamiona odkrywania możliwości nowych technologii do analizy i projektowania urbanistycznego.

Pierwszym krokiem poprzedzającym tworzenie mapy numerycznej dla potrzeb powstającej bazy danych był wybór odpowiednich narzędzi i standardów pracy. Zdecydowano się na komputery klasy IBM PC wraz z niezbędnymi urządzeniami peryferyjnymi i oprogramowaniem. Mając na względzie stworzenie wspólnej płaszczyzny porozumienia projektantów wielu branż, wybrano środowisko AutoCAD (Autodesk Co.) w wersji 11, angielskiej. Chociaż nie należy on do Geographic Information Systems, dzięki swej popularności zapewnia komunikację ze wszystkimi liczącymi się aplikacjami tej rodziny, a będąc sprawnym instrumentem wspomagającym projektowanie miał służyć architektom w następnej fazie opracowania; regulacji przestrzennej.

Przyjęto także, iż pracochłonne i kosztowne przygotowanie mapy obszaru o tak znacznej powierzchni nie może służyć wyłącznie do pojedynczego przedsięwzięcia, jakim jest program aktywizacji ekonomicznej. Założenie, aby przy tej okazji powstała rzeczywista mapa numeryczna terenu wymusiło na autorach opracowania poddanie się rygorom geodezyjnym, tak by zbudowany podkład stanowił wycinek planu całego miasta, mógł pozostać w zbiorach danych Urzędu Wojewódzkiego (Wydział Geodezji i Gospodarki Gruntami) i tym samym być wpisanym do powstającego w Krakowie Systemu Informacji o Terenie (SIT). To kryterium dotyczące wyboru narzędzi pracy odnosiło się także do części tekstowej bazy danych.

Materiały wyjściowe

Obszar o powierzchni ok. 170 ha, dla którego wykonano opracowanie, leży pomiędzy ulicą Monte Casino (dawna Sokolickiego) i Wilgą, Wisłą oraz projektowaną Trasą Zwierzyniecką. Obejmuje 25 sekcji mapy zasadniczej (1:500), ta bowiem - mimo iż dla potrzeb bazy i regulacji wystarczałaby skala 1:2000 - została uznana za możliwie najdokładniejszą podstawę tworzenia przyszłej mapy. Materiał ten, zgromadzony w składnicach Wydziału Ewidencji Gruntów i Obsługi Ludności UMK oraz Wojewódzkiego Biura Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej, dostępny był w postaci matryc różnego typu i jakości. Część z nich dostarczono w postaci pierworysów (na kalce lub papierze), część zaś wtórników (astralon, kalka). Dodatkową komplikacją, wyeliminowaną obecnie w wyniku stworzenia mapy numerycznej, była niejednorodność ewidencyjna. Omawiany teren należy bowiem do 3 odrębnych obrębów katastralnych.

Skanowanie

Pierwszym etapem zamiany matryc z tradycyjnych na numeryczne było skanowanie. Użyto wielkoformatowego skanera bębnowego Houston Instruments LDS 4000Plus sterowanego programem LDScan(Summagraphics Inc.) i należącego do Instytutu Obróbki Skrawaniem w Krakowie. Mapa podstawowa skanowana była z rozdzielczością 300 dpi. Plonem skanowania było 78 zbiorów rastrowych - każda mapa w osobnym pliku - o wielkości od 11 kb do 1,1 MB (łącznie ok. 25 MB) zapisanych w formacie *.cit (CCITT Group 4), cechującym się bardzo wysoką kompresją danych. Nazwy powstałych plików pokrywały się z numerami oryginalnych matryc, nakładki uzbrojenia terenu oznaczono dodatkowo literą u, natomiast zbiory utworzone w wyniku powtórnego skanowania map o wyjątkowo słabej jakości wyróżniono znakiem tyldy (np. 1221b1.cit, 1221b1u.cit, 1221b1u~.cit).

Przetwarzanie zbiorów rastrowych

Otrzymany w powyższy sposób materiał zawierał liczne, charakterystyczne dla skanowania błędy. Powstały one ze złej jakości matryc (zabrudzenia, pomarszczenia kalki) i nieuniknionej niedoskonałości procesu skanowania. Obróbka zbiorów rastrowych odbywała się z pomocą programu I/RAS (Intergraph Co.) równocześnie ze skanowaniem pozostałych map. W pierwszej kolejności dokonywano korekty skręcenia całości rysunku względem układu współrzędnych, skręcenia wynikającego z nierównoległego przesuwu oryginału w skanerze. Następnym etapem była likwidacja lokalnych zniekształceń rastra poprzez kalibrację rysunków, prowadzoną na wszystkie krzyże. Wreszcie dokonywano wstępnego usunięcia zanieczyszczeń rysunku. Proces obróbki zbiorów rastrowych przywrócił im kartometryczność zgodną z konwencjonalnym oryginałem. Praca ta, podobnie jak i następne etapy budowy mapy numerycznej wykonywana była w Biurze Informatyki Krakowskiego Przedsiębiorstwa Geodezyjnego Sp. z o.o. przez

wykwalifikowanych geodetów.

Zamiana na postać wektorową

Aby pozyskany materiał mógł być wykorzystany w AutoCAD lub innym programie wspomagającym projektowanie, musiał zmienić swą postać zapisu z rastrowej na wektorową. Geodezyjne wymogi, jakim podlegała mapa, z góry przekreśliły możliwość posłużenia się jednym z pakietów do wektoryzacji automatycznej, łączącej się z dużą liczbą błędów; także quasiwektoryzacja (zamiana ciągu pixeli na szereg krótkich, poziomych odcinków uzyskiwana np. za pomocą programu (Aplikom 2001 Kamiscan)) nie była brana pod uwagę. Dzięki uzyciu programów tworzących wspólne środowisko (Intergraph) - w wersji na komputery osobiste oraz unixowe stacje graficzne - możliwym stało się zastosowanie optymalnej technologii przejścia do postaci wektorowej, jaką w chwili obecnej jest hybrydowe wyświetlanie rysunku rastrowego (I/RAS) i na jego tle digitalizacja mapy na ekranie - tzw. head-up digitalization (w programie MicroStation).

W momencie digitalizacji dokonywano połączenia poszczególnych plików wektorowych w zbiorcze oraz selekcji informacji otrzymywanych z mapy podstawowej 1:500 (adekwatnych dla treści konwencjonalnej mapy 1:2000). Uproszczenie to - ilościowe, nie jakościowe -zachowując wymaganą dokładność, wydatnie skróciło długi okres opracowywania omawianego podkładu; będzie on z czasem uzupełniany, tak aż w końcu powstanie kompletna, podstawowa mapa numeryczna danego terenu. Liczba danych graficznych zawartych obecnie na stworzonej matrycy, sposób ich zgrupowania, podział na pliki oraz struktura pojedynczego zbioru-rysunku zostaną opisane dalej.

Etap zmiany rysunku z postaci rastrowej na wektorową był bez wątpienia najbardziej żmudną fazą przygotowania mapy numerycznej. Trwał ok. dwa miesiące, a zatrudnione były przy nim cztery osoby pracujące na dwóch komputerach osobistych i jednej stacji roboczej Intergraph. W wyniku przedstawionych na początku artykułu etapów pracy otrzymano jednolity materiał numeryczny zapisany w postaci zbiorów Microstation PC o rozszerzeniu *.dgn.

Otrzymane zbiory AutoCAD

Niestety możliwości sprzętu używanego przez projektantów do opracowania bazy danych (3 komputery osobiste 486/33) uniemożliwiły połączenie wszystkich zgromadzonych informacji w jeden duży, zawierający komplet wiadomości zbiór. Teren, dla którego sporządzono opracowanie został zatem podzielony na siedem części - obszarów: odpowiada im siedem plików o pełnym zestawie danych z mapy podstawowej (ewidencja gruntów, mapa sytuacyjna, infrastruktura techniczna). Oprócz tego przygotowano trzy zbiory zawierające dane ewidencyjne (w podziale na obręby) oraz trzy inne, monotematyczne zbiory (mapy: ewidencyjna, sytuacyjna, uzbrojenia) obejmujące swym zasięgiem cały opracowywany teren. Założono też siedem plików dotyczących drzew (iglastych i liściastych) dla poszczególnych obszarów. Fakt wydzielenia tych zbiorów wynika z ich dużych rozmiarów, spowodowanych przyjęciem geodezyjnego oznaczenia drzewa. Po omówionym wyżej podziale informacji rysunkowych, dokonano konwersji zbiorów Microstation do formatu *.dxf, by następnie wczytać je do AutoCADa. W ten sposób otrzymano kolejno 20 plików, o łącznej objętości ok. 9 MB.

Informacje graficzne zawarte w poszczególnych zbiorach zostały zgrupowane w programie Microstation na właściwych poziomach (levels); odpowiadają im autocadowe warstwy (layers). Poprzez wyświetlanie lub gaszenie poszczególnych warstw rysunków dokonuje się selekcji dostępu do zgromadzonych na nich danych.

Jak wspomniano wcześniej, sporządzoną w KPG mapę numeryczną przekazano Urzędowi Wojewódzkiemu, by z czasem - gdy zajdzie taka potrzeba - była ona wykończona do postaci mapy podstawowej zgodnej z wymaganiami GUGiK. Natomiast jej kopia, używana przez autorów programu aktywizacji ekonomicznej, poddana została pewnym modyfikacjom, które miały na celu jej lepsze wykorzystanie w budowanej bazie danych. Polegały one na drobnych zmianach: nazw warstw - ze skrótów - na łatwiej kojarzące się z ich rzeczywistą treścią oraz kolorów, których dobór potwierdzał łączenie warstw w grupy, a czasem, jak w wypadku uzbrojenia terenu, opierał się na utrwalonej konwencji.

Dane tekstowe

Już w trakcie sporządzania mapy analizowano sposoby wprowadzania i zapisu danych tekstowych uzupełniających rysunki. Istotne były zwłaszcza - co wynikało z ogólnej koncepcji bazy danych i programu aktywizacji ekonomicznej - wszelkie informacje związane z ewidencją gruntów, odzwierciedlające faktyczną strukturę własnościową opracowywanego terenu. Opierając się ponownie na standardach geodezyjnych sięgnięto po program EGM2 (w wersji z 1992 r.) z pakietu Mikrokomputerowego Systemu Ewidencji Gruntów. Jest to specjalistyczny, polski program używany powszechnie na terenie całego kraju, służący do "zakładania i prowadzenia części opisowej operatu ewidencji gruntów na obszarze miasta".

Źródłem, z którego czerpano dane dotyczące własności terenów znajdujących się w obszarze zainteresowania były wypisy z rejestru gruntów. W ten sposób uzyskano podręczny materiał, który miał być przepisany we wspomnianym wcześniej programie EGM2. Logiczna konstrukcja pakietu, należącego do grupy dedykowanych baz danych i oferującego szereg ułatwień charakterystycznych dla nich, odpowiada strukturze wyciągów z rejestrów gruntów. Umożliwia on również sporządzanie rozmaitych zestawień (listy właścicieli, działek, powierzchni konturów klasyfikacyjnych, inne). Niestety nie jest to program przyjazny dla użytkownika i wypełnianie formularzy poszczególnych jednostek rejestrowych stanowi zajęcie żmudne, wymaga przy tym stałej koncentracji operatora. Aby doprowadzić do zgodności między papierowymi rejestrami gruntów a założonymi zbiorami tekstowymi niezbędne były kilkakrotne korekty dla porównania ich zawartości - zwłaszcza, że produktem EGM2 nie są pojedyncze pliki, a ich grupy powstające w specyficznej hierarchii kartotek. Pracowano w trzech wydzielonych obrębach katastralnych, przepisując wyłącznie te jednostki rejestrowe, które zawierały choć jedną działkę należącą do omawianego obszaru (ok. tysiąca jednostek, docelowo niecałe 2,2 MB materiału).

Interakcja

Ostatnim etapem budowania bazy danych było zapewnienie jej wewnętrznej spójności poprzez ścisłe połączenie obu jej składowych części, graficznej i tekstowej. Zamierzeniem autorów było pozyskanie narzędzia pozwalającego na łatwe przechodzenie z jednego segmentu do drugiego, a za prototyp i wzorzec posłużył program SIT-y - zbyt drogi, by móc go użyć w opracowaniu - będący instrumentem w pełni interakcyjnym między zbiorami *.dwg a towarzyszącą im bazą opisową. Chwilowe opuszczanie rysunku (shell, sh) dla uaktywnienia EGM2 nie było możliwe, gdyż autocadowa powłoka systemu operacyjnego nie zapewnia odpowiedniego - minimum 299000 bajtów - obszaru pamięci konwencjonalnej, by nie wspominać już o odmiennych wymaganiach obu programów względem konfiguracji RAM. Ostatecznie wybranym rozwiązaniem było sformułowanie w Autolispie odpowiedniej procedury, wywołującej poprzez Nortona Editora pożądane informacje na ekranie tekstowym AutoCADa. Są one dostępne w tymczasowych zbiorach ekran.mas generowanych przez EGM2. Udało się również skorzystać - nie bez kłopotów - z dwumonitorowej konfiguracji tego AutoCADa. Tworzony na nowo po każdorazowym poleceniu nr (nr.lsp) zbiór ekran.mas był regularnym wyciągiem danych dotyczących ewidencji konkretnej pojedynczej działki. Drugim zbiorem był wydruk.mas, umożliwiający w każdej chwili drukowanie tychże danych na dowolnej drukarce laserowej akceptującej język HPGL. Osobną procedurą jest sz.lsp pozwalająca na wyszukiwanie działki o zadanym numerze poprzez takie ustawianie zakresu rysunku, by poszukiwana parcela znajdowała się w centrum ekranu.

Problemy

Opisywane narzędzie, jak mogłoby wynikać z niniejszego tekstu, jest wolnym od wad instrumentem o szerokim, wręcz uniwersalnym zastosowaniu. W rzeczywistości nie jest tak i przed podsumowaniem niniejszego opisu należy wymienić minusy wybranych rozwiązań i uzyskanych efektów.

Pierwszą grupę wad wypracowanego systemu stanowią uwarunkowania związane z jego stroną informatyczną. Głównym mankamentem jest przede wszystkim mała moc obliczeniowa urządzeń i ograniczenia software'u stosowanego przez autorów programu.

Drugą grupą wad opisywanego instrumentu są jego mankamenty natury merytorycznej spowodowane nie wyjaśnionym stanem prawnym wielu nieruchomości znajdujących się na opracowywanym terenie. Odnosi się to przede wszystkim do informacji zawartych w wypisach z rejestru gruntów, często nieaktualnych, niekompletnych bądź niedokładnych. To samo dotyczy matryc (ewidencyjnej, sytuacyjno-wysokościowej i uzbrojenia), wypożyczanych ze składnicy nie odwzorujących rzeczywistego stanu istniejącego. Wszystkie niejasności związane z ewidencją gruntów będą obecnie musiały być skontrolowane w Wydziale Finansów UMK (Referat Podgórze) - zakładając, że osoby płacące podatki są faktycznymi władającymi lub zarządcami nieruchomości - i w dziale ksiąg wieczystych Sądu Rejonowego.

Korzystanie z bazy danych

Pomijając aspekt trwałości (zwłaszcza map) i bezproblemowego uaktualniania tak przygotowanej bazy danych, główne zalety wynikające z jej zbudowania wiążą się z dwiema charakterystycznymi cechami komputera, które miały okazję być w pełni wykorzystane: askalarność i warstwowa struktura rysunku.

Dostęp do zgromadzonych informacji rysunkowych następuje w AutoCADzie poprzez wywołanie zbioru o pożądanej tematyce. Specyficzne dla techniki komputerowej, jakże odmienne od tradycyjnego pojęcie skali, rozumianej wyłącznie jako ilość szczegółów, umożliwia oglądanie wybranej mapy w całości lub w dowolnych przybliżeniach, tym samym dając projektantom narzędzie do analizy i syntezy czy kontroli - od ogółu do szczegółu i w kierunku przeciwnym.

Wewnątrz pojedynczego pliku selekcja danych odbywa się poprzez wyświetlania odpowiednich warstw i odczytywania treści w nich zawartych. Ta cecha rysunków AutoCADa jest niezwykle cenna. Dzięki zastosowaniu barw zwiększyła się czytelność map i szybkość określenia znaczenia poszczególnych jej elementów. Bardzo proste stało się uzyskiwanie konkretnych i dokładnych danych (powierzchnie, odległości). Można też oczywiście dodawać informacje o odmiennym charakterze poprzez wstawienie innego dowolnego zbioru rysunkowego za pomocą polecenia insert; odnosi się to w szczególności do rysunków z drzewami (l-d?.dwg).

Informacje tekstowe zawarte są w programie EGM2 i jego załadowanie pozwala na pełne wykorzystanie kompletu danych ewidencyjnych. Dzięki opisanej procedurze lispowej większa część z nich dostępna jest także z poziomu AutoCAD. W ten sposób w każdej chwili można - wskazując dowolną działkę - dowiedzieć się jacy są i gdzie mieszkają jej właściciele, jaki jest jej adres, powierzchnia, klasoużytki. Dodatkowe dane tekstowe w postaci atrybutów będą dopisywane do jego plików.

Opisywane zalety przeważyły szalę problemów opisanych wcześniej, zwłaszcza, iż z biegiem czasu do uruchamiania bazy danych i projektu regulacji używane będą coraz lepsze urządzenia i programy.