Цифровите карти могат да се възприемат директно от човек при визуализиране на електронни карти (на видео екрани) и компютърни карти (на солидна основа) и могат да се използват като източник на информация при машинни изчисления без визуализация под формата на изображение.

Цифровите карти служат като основа за производството на конвенционални хартиени и компютърни карти върху твърда подложка.

Създаване

Цифровите карти се създават по следните начини или комбинация от тях (всъщност методи за събиране на пространствена информация):

Дигитализация (дигитализация) на традиционни аналогови картографски продукти (например хартиени карти);

фотограметрична обработка на данни от дистанционно наблюдение;

Проучване на терен (например геодезическо тахеометрично проучване или проучване с помощта на инструменти на глобални сателитни системи за позициониране);

· камерна обработка на данни от теренни проучвания и други методи.

Методи за съхранение и предаване

Тъй като моделите, описващи пространството (цифровите карти), са много нетривиални (за разлика например от растерните изображения), за тяхното съхранение често се използват специализирани бази данни (БД, вижте пространствена база данни), а не единични файлове от даден формат.

За обмен на цифрови карти между различни информационни системи се използват специални формати за обмен. Това могат да бъдат или популярни формати на някои производители на софтуер (софтуер) (например DXF, MIF, SHP и др.), които са станали де факто стандарт, или международни стандарти (например такъв стандарт на Open Geospatial Consortium (OGC) като GML).

Картография

Картографията (от гръцки χάρτης - папирусна хартия, и γράφειν - рисувам) е науката за изследване, моделиране и изобразяване на пространственото подреждане, комбиниране и взаимовръзка на обекти, природни явления и общество. В по-широка интерпретация картографията включва технологии и производствени дейности.

Обектите на картографията са Земята, небесните тела, звездното небе и Вселената. Най-популярните плодове на картографията са фигуративно-знакови модели на пространството под формата на: плоски карти, релефни и обемни карти, глобуси. Те могат да бъдат представени върху твърди, плоски или обемни материали (хартия, пластмаса) или като изображение на видео монитор.

Раздели на картографията

Математическа картография

Математическата картография е изследването на начините за показване на повърхността на Земята в равнина. Тъй като повърхността на Земята (приблизително сферична, която често се описва с концепцията за земен сфероид) има определена кривина, която не е равна на безкрайност, тя не може да бъде показана на равнина със запазване на всички пространствени отношения едновременно: ъгли между посоки, разстояния и области. Можете да запазите само някои от тези съотношения. Важна концепция в математическата картография е картографската проекция, функция, която определя трансформацията на сфероидните координати на точка (тоест координати на земния сфероид, изразени в ъглова мярка) в плоски правоъгълни координати в една или друга картографска проекция (в с други думи, в лист с карта, който може да бъде разпръснат пред вас на повърхността на масата). Друг важен клон на математическата картография е картометрията, която позволява използването на картографски данни за измерване на разстояния, ъгли и площи на реалната повърхност на Земята.

Изготвяне и проектиране на карти

Изготвянето и проектирането на карти е област на картографията, област на техническия дизайн, която изучава най-адекватните начини за показване на картографска информация. Тази област на картографията е тясно свързана с психологията на възприятието, семиотиката и подобни хуманитарни аспекти.

Тъй като картите показват информация, свързана с голямо разнообразие от науки, има и такива раздели на картографията като историческа картография, геоложка картография, икономическа картография, картография на почвата и други. Тези раздели се отнасят само до картографията като метод, а по съдържание се отнасят до съответните науки.

Дигитална картография

Цифровата (компютърна) картография е не толкова самостоятелен раздел на картографията, колкото неин инструмент, поради настоящото ниво на развитие на технологиите. Например, без да отменя методите за преизчисляване на координати при изобразяване на земната повърхност на равнина (тя се изучава в такъв фундаментален раздел като математическата картография), цифровата картография промени начините за визуализиране на картографски произведения (изучава се в раздела " Съставяне и проектиране на карти").

Така че, ако по-рано оригиналната карта на автора е била нарисувана с мастило, днес тя е нарисувана на екрана на монитора на компютъра. За да направите това, използвайте автоматизирани картографски системи (ACS), създадени на базата на специален клас софтуер (SW). Например GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace, Panorama, Mapinfo и др.

В същото време ACS и Географските информационни системи (ГИС) не трябва да се бъркат, тъй като техните задачи са различни. На практика обаче същият набор от софтуер е интегриран пакет, използван за изграждане както на ACN, така и на GIS (ярки примери са ArcGIS, GeoMedia и MGE).

Създаване на електронни карти (контури) на полета.

За ефективното управление на земеделско предприятие няма да е излишно да знаете точно каква площ разполагате. Не е необичайно мениджърите и агрономите на стопанствата да знаят само приблизително размера на своите ниви, което се отразява негативно на точността на изчисляване на необходимите торове и изчисляване на добива. С помощта на GPS приемник, полеви компютър и специален софтуер (софтуер) можете да получите електронни карти (контури) на полета със сантиметър точност!

Ресурсоспестяващите технологии, включително прецизното земеделие, включват работа с електронни карти на полето. Това е геоинформационната база, на базата на която се извършват почти всички агротехнически операции в прецизното земеделие. Например, една от най-сложните агротехнически операции на прецизното земеделие - диференцирано прилагане на минерални торове се основава на карти на разпределението на хранителните вещества (N, P, K, Humus, ph) в полето. За целта се извършва и агрохимическо проучване на земеделските земи.

Но дори ако електронните полеви карти не се използват за по-нататъшно прилагане на технологии за прецизно земеделие, ползите от създаването на такива карти са очевидни. Познавайки точните площи на вашите полета и разстоянията между тях, можете по-ефективно и рационално:

1. Изчислете количеството на необходимите торове и агрохимикали, както и посадъчен материал

2. Вземете предвид получения добив

3. Изчислете планирания разход на гориво и смазочни материали

4. Водете годишна отчетност на засетите площи с висока точност за всяка култура

5. Поддържайте история на полетата (сеитбооборотите)

6. Ако е необходимо, изгответе визуални отчети с висока точност (отпечатване на карта)

Създаването на полеви контури се извършва с помощта на GPS приемник, полеви компютър и софтуер, комбинирани в единен софтуерен и хардуерен комплекс. В режим "полигон" е необходимо да заобиколите или заобиколите полето по границата му и да запазите получения контур. При запис можете да посочите името на полето и други необходими атрибути и бележки. След като запазим контура, ще знаем точната площ на полето.

Софтуерът също така ви позволява да прилагате друга геоинформационна информация: линии и точки. Линиите могат да се използват при маркиране на работни зони в полетата. Например, ако вече имате електронни карти на вашите полета за изминалата година и трябва само да коригирате разположението на културите в нивите тази година, тогава няма нужда да очертавате полетата отново. Необходимо е само да се начертаят разделителни линии между културите и след това, ако две или повече култури се отглеждат на едно и също поле.
Точките се използват за картографиране на полеви характеристики като стълбове, големи скали и т.н.

Цялата получена геоинформация от софтуерно-хардуерния комплекс трябва да бъде прехвърлена на стационарен компютър за по-нататъшен анализ и използване при изчисления и при вземане на управленски решения. Геоинформационен софтуер (ГИС) също трябва да бъде инсталиран на стационарен компютър, което ще ви позволи да работите коректно с информацията, получена в полетата. За тези цели препоръчваме да използвате програмата MapInfo ©.

По принцип можете да използвате всяка ГИС система, която работи с .SHP (Shape) формат. Почти всички ГИС системи могат да работят правилно с този формат. Въпреки това MapInfo © според нас е най-добрият избор за отчитане на площта и историята на полето. в mapinfo. Можете да създавате тематични карти, да наслагвате контурите на вашите полета върху сателитни и въздушни снимки, както и върху дигитализирани топографски карти. Също така в MapInfo има удобен инструмент за измерване на разстояния (например за измерване на разстоянието от гаража до полето).

8.1. Същността и целите на курса "Дигитална картография"

Курсът "Дигитална картография" е неразделна част от картографията. Изучава и развива теорията и методите за създаване на цифрови и електронни карти, както и автоматизацията на картографската работа.

Картографията вече премина на ново качествено ниво. Във връзка с развитието на компютъризацията много процеси за създаване на карти се промениха напълно. Появиха се нови методи, технологии и направления на картографиране. Възможно е да се отделят различни области, в които картографията се занимава днес: цифрово картографиране, триизмерно моделиране, компютърни издателски системи и др. В тази връзка се появиха нови картографски произведения: цифрови, (електронни и виртуални) карти, анимации, триизмерни картографски модели, цифрови модели терен. Освен създаване на компютърни карти, задачата е да се формират и поддържат бази данни с цифрова картографска информация.

Цифровите карти са неделими от традиционните карти. Теоретичните основи на картографията, натрупани през вековете, са останали същите, само техническите средства за създаване на карти са се променили. Използването на компютърни технологии доведе до значителни промени в технологията на създаване на картографски произведения. Технологията за извършване на графична работа е значително опростена: трудоемкото рисуване, гравиране и друга ръчна работа изчезна. В резултат на това всички традиционни материали за рисуване и аксесоари излязоха от употреба. Картограф, който познава софтуера, може бързо и ефективно да извърши сложна картографска работа. Има и много възможности за извършване на дизайнерска работа на много високо ниво: дизайн на тематични карти, корици на атласи, заглавни страници и др.

С навлизането на компютърните технологии процесите по съставяне и подготовка на карти за публикуване бяха комбинирани. Не е необходимо да се прави висококачествено ръчно копие на оригинала (публикуван оригинал). Оригиналът на дизайна, направен на компютър, улеснява редактирането и коригирането на коректорските бележки, без да се компрометира качеството му.

Предимствата на компютърните технологии са не само идеалното качество на графичните произведения, но и високата точност, значителното повишаване на производителността на труда и повишаването на качеството на печат на картографските продукти.

8.2. Дефиниции на цифрови и електронни картографски произведения

Първата работа по създаването на цифрови карти започва у нас в края на 70-те години. Понастоящем цифровите карти и планове се създават основно от традиционните оригинални карти и планове, оригинални чертежи, тиражни разпечатки и други картографски материали.

Цифровите карти са цифрови модели на обекти, представени като цифрово кодирани планови координати x и y и приложение z.

Дигиталните карти са логически и математически описания (представяния) на картографирани обекти и отношения между тях (отношения на теренни обекти под формата на техните комбинации, пресечни точки, квартали, разлики във височините в релефа, ориентация към кардинални точки и др.), формирани в координати, приети за конвенционални карти, проекции, системи от конвенционални знаци, като се вземат предвид правилата за обобщение и изискванията за точност. Подобно на обикновените карти, те се различават по мащаб, тематика, пространствено покритие и т.н.

Основната цел на цифровите карти е да служат като основа за формиране на бази данни и автоматично компилиране, анализ и трансформиране на карти.

По отношение на съдържание, проекция, координатна система и височини, точност и оформление, цифровите карти и планове трябва да отговарят напълно на изискванията за традиционните карти и планове. На всички цифрови карти трябва да се спазват топологичните връзки между обектите. В литературата има няколко дефиниции за цифрови и електронни карти. Някои от тях са показани в тази тема.

Цифровата карта е представяне на картографски обекти във форма, която позволява на компютъра да съхранява, манипулира и показва стойността на техните атрибути.

Цифровата карта е база данни или файл, който се превръща в карта, когато ГИС създаде хартиено копие или изображение на екрана (W. Huxhold).

Електронни карти- това са цифрови карти, визуализирани в компютърна среда с помощта на софтуер и хардуер, в приети проекции, системи от конвенционални знаци, при спазване на установените правила за точност и проектиране.

Електронни атласи- компютърни аналози на конвенционалните атласи.

Атласите на капитала се създават по традиционни методи за много дълго време, десетки години. Затова много често, дори в процеса на създаване, съдържанието им става остаряло. Електронните атласи могат значително да намалят времето за тяхното производство. Поддържането на електронни карти и атласи актуални, актуализирането им в момента се извършва много бързо и ефективно.

Има няколко вида електронни атласи:

Атласи само за визуално гледане („обличане“) – атласи за визуализация.

Интерактивни атласи, в който можете да промените дизайна, методите на изображение и класификацията на картографирани явления, да получите хартиени копия на карти.

Аналитични атласи(GIS-атласи), които ви позволяват да комбинирате и сравнявате карти, да извършвате техния количествен анализ и оценка и да налагате карти една върху друга.

В много страни, включително Русия, са създадени и се създават национални атласи. Националният атлас на Русия е официално държавно издание, създадено от името на правителството на Руската федерация. Националният атлас на Русия предоставя изчерпателна картина на природата, населението, икономиката, екологията, историята и културата на страната (фиг. 8.1). Атласът се състои от четири тома: том 1 – „Обща характеристика на територията”; том 2 - „Природа. Екология“; том 3 – „Население. Икономика"; том 4 - „История. култура.

Ориз. 8.1. Национален атлас на Русия

Атласът се издава в печатна и електронна форма (първите три тома, електронната версия на четвъртия том ще излезе през 2010 г.).

Картографски анимации- динамични поредици от електронни карти, които предават на екрана на компютъра динамиката и движението на изобразените обекти и явления във времето и пространството (например движението на валежите,

движение на превозни средства и др.).

Често се налага да наблюдаваме анимации в ежедневието, например, телевизионни карти с прогнози за времето, на които ясно се виждат движенията на фронтовете, областите с високо и ниско налягане и валежите.

За създаване на анимации се използват различни източници: данни от дистанционно наблюдение, икономически и статистически данни, данни от директни полеви наблюдения (например различни описания, геоложки профили, наблюдения на метеорологични станции, материали за преброяване и др.). Динамичните (движещи се) изображения на картографски обекти могат да бъдат различни:

− преместване на цялата карта на екрана и отделни елементи от съдържанието върху картата;

− промяна на външния вид на конвенционалните знаци (размер, цвят, форма, яркост, вътрешна структура). Например, сляганията могат да бъдат показани като пулсиращи удари и т.н.;

− анимационни поредицирамкови карти или 3D изображения. По този начин е възможно да се покаже динамиката на топенето на ледниците, динамиката на развитието на ерозионните процеси;

− панорамиране, завъртане на компютърни изображения;

− мащабиране на изображението, използване на ефекта на "приток" или премахване на обекта;

− създаване на ефекта на движение по картата (летене наоколо, заобикаляне на територията).

Анимациите могат да бъдат плоски и триизмерни, стереоскопични и освен това могат да се комбинират със снимка.

Триизмерните анимации, комбинирани с фотографско изображение, се наричат ​​виртуални

карти (създава илюзията за реална област).

Технологиите за създаване на виртуални изображения могат да бъдат различни. По правило първо се създава цифров модел въз основа на топографска карта, въздушно или сателитно изображение, след което се създава триизмерно изображение на района. Боядисана е в цветовете на хипсометричната скала и след това се използва като реален модел.

8.3. Концепцията за географски информационни системи (ГИС)

Първите географски информационни системи са създадени в Канада, САЩ и Швеция за изследване на природните ресурси. Първата ГИС се появява в началото на 60-те години. В Канада. Основната цел на канадската ГИС беше задачата да анализира данните от инвентаризацията на земята на Канада. У нас подобни проучвания започват двадесет години по-късно. В момента в много страни съществуват различни географски информационни системи, които решават разнообразни задачи в различни индустрии: в икономиката, политиката, екологията, кадастъра, науката и др.

В родната научна литература има десетки дефиниции на ГИС.

Географски информационни системи (ГИС) – хардуер и софтуер com-

комплекси, които осигуряват събиране, обработка, показване и разпределение на пространството

вено-координиранданни (A.M. Berlyant). Една от функциите на ГИС е създаването и използването на компютърни (електронни) карти, атласи и други картографски продукти.

Географска информационна системае информационна система, предназначена да събира, съхранява, обработва, показва и разпространява данни, както и да получава

въз основа на тях нова информация и знания за пространствено координирани обекти и явления.

Същността на всяка ГИС е, че се използва за събиране, анализиране, организиране, съхраняване на различна информация, създаване на база данни. Най-удобната форма за представяне на информация на потребителите са картографските изображения, освен това информацията може да бъде представена и под формата на таблици, диаграми, графики, текстове.

Отличителна черта на ГИС е, че цялата информация в тях се представя под формата на електронни карти, които съдържат информация за обекти, както и пространствена референция на обекти и явления. Електронните карти се различават от хартиените по това, че всеки конвенционален знак (обект), изобразен на електронна карта, съответства на информацията, въведена в базата данни. Това ви позволява да ги анализирате във връзка с други обекти. Като насочите курсора на мишката, например, към който и да е регион, можете да получите цялата информация, въведена в базата данни за него (фиг. 8.2).

Ориз. 8.2. Получаване на информация за обект от базата данни

Освен това географските информационни системи работят с картографски проекции, което позволява проекционни трансформации на цифрови и електронни карти.

Ориз. 8.3. Избор на проекция на карта в GIS MapInfo Professional

В момента са създадени специализирани земни геоинформационни системи, кадастрални, екологични и много други ГИС.

На примера на административната карта на Томска област, нека разгледаме възможностите на ГИС. Имаме база данни, която съдържа информация за размера на площта на областите на Томска област и броя на жителите във всеки район (фиг. 8.4). Въз основа на тези данни можем да получим информация за гъстотата на населението на Томска област, освен това програмата изгражда карта на гъстотата на населението (фиг. 8.5).

Ориз. 8.4. Създаване на тематична карта на базата на данните, въведени в базата данни

Ориз. 8.5. Карта на гъстотата на населението на Томска област, изградена в автоматичен режим

По този начин отличителните черти на ГИС са:

− рефериране на географски (пространствени) данни;

− съхранение, манипулиране и управление на информация в базата данни;

− възможности за работа с прогнози на географска информация;

− получаване на нова информация въз основа на съществуващи данни;

− отразяване на пространствено-времеви отношения между обектите;

− възможността за бързо актуализиране на бази данни;

− цифрово моделиране на терен;

− визуализация и извеждане на данни.

8.3.1. ГИС подсистеми

ГИС се състои от редица блокове, най-важните от които са вход, блок за обработка

и извеждане на информация (фиг. 8.6).

Ориз. 8.6. ГИС структура

Блок за въвеждане на информациявключва събирането на данни (текстове, карти, снимки и др.) и устройства за преобразуване на информация в цифров вид и въвеждането й в паметта на компютъра или в база данни. По-рано за тази цел бяха широко използвани специални дигитайзерни устройства - устройства с ръчно проследяване на обекти и автоматично регистриране на техните координати. В момента те са изцяло заменени от автоматични устройства – скенери. Сканираното изображение се дигитализира с помощта на специален софтуер. Всички характеристики на дигитализираните обекти, включително статистически данни, се въвеждат от клавиатурата на компютъра. Цялата цифрова информация влиза в базата данни.

Базата данни е колекция от информация, организирана по такъв начин, че да може да се съхранява на компютър.

Формиране на бази данни, осигурява достъп и работа с тях система за управление на база данни (СУБД), което ви позволява бързо да намерите необходимата информация и да извършите по-нататъшната й обработка.

Набори от бази данни и средства за управлението им образуват банки данни.

Блок за обработка на информациявключва използването на различен софтуер, който ви позволява да свържете растерно изображение към конкретна координатна система, да изберете желаната проекция, да извършите автоматично обобщение на елементите на съдържанието, да конвертирате растерно изображение във векторно изображение, да изберете методи за изображение, да изградите тематични и топографски карти , да ги комбинират помежду си, както и да оформят картографски произведения.

Блок за извеждане на информация- включва устройства, които ви позволяват да показвате резултати от картографиране, както и текстове, таблици, графики, диаграми, триизмерни изображения и пр. Това са екрани (дисплеи), устройства за печат (принтери), плотери и др.

ГИС за производствени цели включва и подсистема за издаване на карти, която ви позволява да правите печатни формуляри и да отпечатвате тираж на карти.

8.3.2. Организация на данните в ГИС

Данните, използвани в ГИС, могат да бъдат много различни: резултати от геодезически и астрономически наблюдения, данни от теренни наблюдения (геоложки профили, почвени разрези, материали за преброяване и др.), различни карти, изображения, статистически данни и др.

Данните в ГИС имат многопластова организация, тоест информацията за обекти с едно и също тематично съдържание се съхранява в един слой (хидрография, релеф, пътища и др.).

Така ГИС картата се състои от набор от информационни слоеве (фиг. 8.7). Всеки слой съдържа различни видове информация: области, точки, линии, текстове и заедно съставляват карта.

Разпределението на обектите по слоеве ви позволява бързо да редактирате обекти, да работите със заявки и да правите различни промени. Слоевете на картата могат да се управляват: разменени, изключване на видимостта, блокиране, замразяване, изтриване и т.н.

При проектирането на цифрова карта слоевете трябва да бъдат подредени в определена последователност, така че при създаването на нов слой той се поставя на определено място. Слоевете от фонови елементи трябва да бъдат поставени под слоевете на елементите на черти, така че да не покриват изображението. Последователността на поставяне на слоя предава правилността на наслагването на пунктирани и фонови елементи на картата.

Броят на слоевете за всяка карта може да бъде различен и зависи от предназначението на картата и задачите, които ще се решават на тази карта. Много важна задача е правилната композиция на слоевете и разпределението на обектите по слоеве. Трябва да се помни, че голям брой слоеве може да затрудни работата с картата.

Можете да броите от хиляда деветстотин петдесет и седем. Тази година Масачузетският технологичен институт (САЩ) създаде първия цифров модел на релефа и релефа на картата, който по-късно беше използван за проектиране на магистрали. Това показва, че от средата на ХХ век в картографията започват да се развиват нови технологични процеси и методи на картографиране, които се усъвършенстват и до днес. Могат да се идентифицират основните области и тенденции за подобрение в тях:

• технологични (електронни) методи за създаване на карти;
• цифрови начини за организиране на банки и бази данни;
• технологии за геоинформационно картографиране;
• Формиране на карти в компютърни мрежи;
• разработване на виртуално картографиране.

За по-ефективно прилагане на научните и технологичните процеси на развитие на картографията е необходима най-бързата доставка на създадените от нея продукти до крайния потребител. Тогава те ще бъдат своевременно използвани от потребителите за решаване на техните специфични задачи. В съвременните реалности всички научни и производствени отрасли, включително цифровата картография, се ръководят от задоволяването на подобни искания и потребности на обществото. Така с помощта на цифровите технологии картографията се трансформира от познавателно и просто средство за ориентация в математически инструменти и методи за проектиране, организация, управление и планиране. Вече е очевидно, че технологичният прогрес е повлиял върху начините, по които се използват картите, от които подчертаваме следното:

• комуникационни методи;
• пространствена информация;
• вземане на системни решения.

Същността на цифровата картография

Цифровата картография може да бъде представена в три или дори четири съществени форми:

• раздел на картографската наука;
• производствена индустрия;
• нова технология.
• инструмент за визуализация на изображения на картографски продукти.

На първо място, като клон на картографската наука, цифровата картография се занимава с изследване и показване на пространственото местоположение на различни обекти на обществото, всички видове природни явления, тяхното цифрово моделиране и взаимоотношения.

С прилагането и използването на автоматизирани производствени процеси, нови компютърни технологии и разнообразна визуална гама от изображения, цифровата картография е особено популярна както сред потребителите, така и сред професионалистите. Производството на картографски продукти, като промишлено производство, е многофункционален технологичен процес, използващ съвременни технологии и търсен като електронен продукт.

Струва си да си припомним как преди са били построени карти. Създадоха се цели щатни картографски групи и тематични партита, от услугите на които имаше производствена нужда. Цялата получена информация за снимане се записва с мастило върху паус или на по-плътна основа. Голямата интензивност на труда, значителните времеви разходи и скрупулезността в целия процес на картографиране направиха процеса бавен. Сега всичко това се заменя с компютърни технологии, с възможност за по-бързо и точно изпълнение на проекти, удобство при актуализиране и редактиране на карти.

Предимства на цифровото картографиране

Сравнявайки всички предишни и настоящи възможности на различни методи за картографиране, включително икономическия компонент на пазарната ефективност, могат да се разграничат следните предимства на цифровата картография:

• предаване на точна информация за обекта, което практически изключва възможността за грешки поради използването на компютърна автоматизация при изчисления;
• бързина на обработка и получаване на краен резултат с по-висока производителност на труда;
• по-икономичен начин за създаване на карти с по-малко труд;
• възможността и удобството както за редактиране, така и за периодично актуализиране на карти на една и съща математическа и геодезическа основа.

Трябва също да се отбележи, че цифровата картография все повече заема място в глобалния информационен поток, прониквайки в различни области на интересния съвременен живот на планетата и печелейки значителни сегменти от потребители на своите продукти, като по този начин създава повишено търсене. Тази ситуация възниква, когато се развива:

• нови (компютърни) технологии за картографски и геоинформационни системи;
• нови (космически) методи за геодезическо пространствено позициониране и определяне местоположението на всички обекти;
• подобряване на картографирането, повишаване на точността и скоростта на усвояване на нови търсени картографски продукти.

Видове производство на цифрово картографиране

Дигиталното картографско производство, за да получи определени резултати в съвременния си вид, се ангажира със следните производствени процеси:

• разработване на цифрови стандартни карти и други картографски материали, необходими за това под формата на информационни масиви на целия набор от обекти;
• създаване на тематични карти с използване на съществуващи цифрови математически и картографски бази;
• поддържане на цифрови бази данни с различна информация, включително държавни граници;
• цифрово картографиране на базата на сателитни и въздушни снимки;
• цифрово приложение на изграждането на топографски карти.

Производствени процеси на цифрова картография

Дигиталната картография е сложен технологичен продукт, който представлява картографско производство, състоящ се от следните производствени процеси:

• редакционен подготвителен период за съставяне на цифрова карта;
• входящ контрол на суровините;
• класификация на обекти на изготвена документация;
• кодиране на обекти;
• описания на обекти на цифрова карта;
• редактиране на карта;
• контрол на качеството;
• актуализации;
• конвертиране във формат за обмен;
• конвертиране в даден формат;
• дигитализация на картографски материали;
• векторизация на картата;
• автоматизация на картографското обобщение;
• резюме на цифрови карти;
• обобщен контрол на картата;
• прехвърляне към фонда на топографските карти.

8.1. Същността и целите на курса "Дигитална картография"

Курсът "Дигитална картография" е неразделна част от картографията. Учи и се развива
развива теорията и методите за създаване на цифрови и електронни карти, както и автоматизация на картите
топографски произведения.

Картографията вече премина на ново качествено ниво. В следствие
с развитието на компютъризацията много процеси за създаване на карти са се променили напълно. пеят
разработени са нови методи, технологии и направления на картографиране. Може да се отдели
лични области, с които картографията се занимава днес: цифрова картография
моделиране, 3D моделиране, компютърни издателски системи и др. В тази връзка,
появиха се нови картографски произведения: цифрови, (електронни и виртуални)
карти, анимации, 3D картографски модели, цифрови модели на терен. хр
Освен създаване на компютърни карти, задачата е да се формират и поддържат бази данни по цифрова картография.
физическа информация.

Цифровите карти са неделими от традиционните карти. Теоретични основи на картографа
fii, натрупани през вековете, останаха същите, промениха се само техническите средства
създаване на карти. Използването на компютри доведе до значителни промени
технологии за създаване на картографски произведения. Много опростена технология
завършване на графични работи: трудоемко рисуване, гравиране и други наръчници
nye работи. В резултат на това всички традиционни материали за рисуване излязоха от употреба.
и аксесоари. Картограф, който познава софтуера, може бързо и точно
извършват сложна картографска работа. Има и много възможности
извършват дизайнерска работа на много високо ниво: дизайн на тематични карти,
корици на атласи, заглавни страници и др.

С навлизането на компютърните технологии, процесите на компилиране и изготвяне
изработване на картички за публикуване. Елиминирайте необходимостта от висококачествено ръчно копиране
оригинал на компилатора (оригинал на издателя). Дизайн оригинален, изпълнен
съхранявана на компютър, улеснява редактирането и коригирането на корекцията
маркировки, без да се нарушава качеството му.

Предимствата на компютърните технологии са не само перфектното качество
графична работа, но и висока прецизност, значително увеличение на производителността
труд, подобряване на качеството на печат на картографски продукти.

8.2. Дефиниции на цифрово и електронно
картографски произведения

Първата работа по създаването на дигитални карти започна у нас в края
70-те години Понастоящем цифровите карти и планове се създават основно по традиционния начин
оригинални карти и планове, изготвяне на оригинали, производствени разпечатки и други
картографски материали.

Цифрови карти - цифрови модели на обекти, представени като кодирани
числови планови координати x и y и приложете I.

Цифровите карти са логически и математически описания (представления)
картографирани обекти и връзки между тях (отношения на теренни обекти в vi
de техните комбинации, кръстовища, квартали, различни височини в релефа, ориентация по страни
нас светлина и др.), формирани в координатите, приети за обикновени карти, проекции,
системи от конвенционални знаци, като се вземат предвид правилата за обобщение и изискванията за точност. като
конвенционалните карти, те се различават по мащаб, тематика, пространствено покритие и др.

Основната цел на цифровите карти е да служат като основа за формиране на бази данни и
томатична компилация, анализ, преобразуване на карти.

По съдържание, проекция, координатна система и височини, точност и оформление, цифрови
картите и плановете трябва напълно да отговарят на изискванията за традиционната
карти и планове. На всички цифрови карти трябва да се спазват топологичните връзки.
връзки между обекти. В литературата има няколко дефиниции за цифрово.
и електронни карти. Някои от тях са показани в тази тема.

цифрова карта - представяне на картографски обекти във форма, която позволява
the pewter за съхраняване, манипулиране и показване на стойността на техните атрибути.

цифрова карта - е базата данни или файл, който се превръща в картата, когато
ГИС създава хартиено копие или изображение на екрана (В. Хъкхолд).

Електронни карти - това са цифрови карти, изобразени в компютърна среда
de използва софтуер и хардуер, в приети прогнози, системи
конвенционални знаци, при спазване на установените правила за точност и проектиране.

Електронни атласи- компютърни аналози на конвенционалните атласи.

Атласите на капитала се създават по традиционни методи за много дълго време, десетки години.
Затова много често, дори в процеса на създаване, съдържанието им става остаряло. Електронен атлас
sy може значително да намали времето за тяхното производство. Поддръжка на електронни карти
и атласи на съвременно ниво, тяхното актуализиране в момента се извършва много бързо
ро и качество.

Има няколко вида електронни атласи:

Атласи само за визуално гледане („обръщане“) - зрителски атласи.

- интерактивни атласи,в който можете да промените дизайна, начините на изобразяване
инг и класификация на картографирани явления, за получаване на хартиени копия на карти.

- Аналитични атласи (GIS-атласи) което ви позволява да комбинирате и сравнявате
карти, извършват техния количествен анализ и оценка, наслагват карти върху всяка
приятел.

В много страни, включително Русия, са създадени и се създават национални атласи.
Националният атлас на Русия е официалното държавно издание, създадено от
от името на правителството на Руската федерация. Националният атлас на Русия дава com
комплексна идея за природата, населението, икономиката, екологията, историята и културата
страни (Фигура 8.1). Атласът се състои от четири тома: том 1 – „Обща характеристика на територията
рии"; том 2 - „Природа. Екология“; том 3 – „Население. Икономика"; том 4 - „История.
култура.

Ориз. 8.1. Национален атлас на Русия

Атласът се издава в печатна и електронна форма (първите три тома, електронен
тронната версия на четвъртия том ще излезе през 2010 г.).

Картографски анимации- динамични последователности на електронните
карти, които предават на екрана на компютъра динамиката и движението на изобразеното
обекти и явления във времето и пространството (например движението на валежите,
движение на превозни средства и др.).

Често виждаме анимации в ежедневието, напр.
телевизионни карти с прогноза за времето, които ясно показват движението на фронтовете,
зони с високо и ниско налягане, атмосферни валежи.

За създаване на анимации се използват различни източници: дистанционно
сондиране, икономически и статистически данни, данни от преки натур
наблюдения (например различни описания, геоложки профили, наблюдения на метеорологични станции
ции, материали за преброяване и др.). Динамични (движещи се) картографски изображения
небесните обекти могат да бъдат различни:

Преместване на цялата карта на екрана и отделни елементи от съдържанието върху картата;

Промяна на външния вид на конвенционалните знаци (размер, цвят, форма, яркост, вътрешни
ранна структура). Например селищата могат да бъдат показани като пулсиращи
въртящи се удари и др.;

Анимирани поредици от рамки на карти или триизмерни изображения.
По този начин е възможно да се покаже динамиката на топенето на ледниците, динамиката на развитието на ерозионните процеси;

Панорамиране, завъртане на компютърни изображения;

Мащабиране на изображение, като се използва ефект на избледняване или избледняване
обект;

Създаване на ефект на движение по картата (летене наоколо, заобикаляне на територията).

Анимациите могат да бъдат плоски и триизмерни, стереоскопични и в допълнение,
може да се комбинира с фотографското изображение.

Триизмерните анимации, комбинирани със снимка, се наричат ​​виртуални
карти(създава илюзията за реална площ).

Технологиите за създаване на виртуални изображения могат да бъдат различни. обикновено,
първо се създава цифров модел с помощта на топографска карта, въздушно или сателитно изображение
del, след това - триизмерно изображение на района. Боядисана е в цветовете на хипсометрията
везни и след това се използва като реален модел.

8.3. Концепцията за географски информационни системи (ГИС)

Първите географски информационни системи са създадени в Канада, САЩ и Shvза
изследване на природните ресурси. Първата ГИС се появява в началото на 60-те години. В Канада. У дома
Целта на канадската ГИС беше да анализира данните от инвентаризацията на земята на Ка
нада. У нас подобни проучвания започват двадесет години по-късно. В момента
време в много страни съществуват различни географски информационни системи, които
решават различни задачи в различни индустрии: в икономиката, политиката, екологията,
дастра, наука и др.

В родната научна литература има десетки дефиниции на ГИС.

Географски информационни системи (ГИС)- хардуер и софтуер com
комплекси, които осигуряват събиране, обработка, показване и разпределение на пространството
вено-координирани данни (А.М. Берлянт). Една от функциите на ГИС е да създава и използва
използване на компютърни (електронни) карти, атласи и други картографски проф
Новини.

Географска информационна система- е информационна система за
събиране, съхраняване, обработка, показване и разпространение на данни, както и получаване
въз основа на тях нова информация и знания за пространствено координирани обекти
и явления.

Същността на всяка ГИС се крие във факта, че тя се използва за събиране, анализиране, система
тематизиране, съхранение на разнообразна информация, създаване на база данни. Най-удобната форма
представяне на информация на потребителите - картографски изображения, в допълнение,
информацията може да бъде представена под формата на таблици, диаграми, графики, текстове.

Отличителна черта на ГИС е, че цялата информация в тях е представена
под формата на електронни карти, които съдържат информация за обекти, както и пространство
обвързване на предмети и явления. Разграничете електронните карти от хартиените
фактът, че всеки конвенционален знак (обект), изобразен на електронната карта, съответства на
има въведена информация в базата данни. Това позволява те да бъдат анализирани в
връзки с други обекти. Като насочите курсора на мишката, например, към която и да е област, можете
получите цялата информация, въведена за него в базата данни (фиг. 8.2).

Ориз. 8.2. Получаване на информация за обект от базата данни

Освен това географските информационни системи работят с картни проекции,
което ви позволява да извършвате проекционни трансформации на цифрови и електронни карти
(фиг. 8.3).

Ориз. 8.3. Избор на картографска проекция в GIS Mar!p& Pro&88yupa1

В момента са създадени специализирани геоинформационни системи за земята
теми, кадастрални, екологични и много други ГИС.

На примера на административната карта на Томска област, нека разгледаме възможностите на ГИС.
Имаме база данни, която съдържа информация за размера на площта на районите на Том
област и броя на жителите във всяка област (фиг. 8.4). Въз основа на тези данни ние
можем да получим информация за гъстотата на населението на Томска област, в допълнение, за
Грам изгражда карта на гъстотата на населението (Фигура 8.5).

Ориз. 8.4. Създаване на тематична карта на базата на данните, въведени в базата данни

Ориз. 8.5. Карта на гъстотата на населението на Томска област, изградена в автоматичен режим

По този начин отличителните черти на ГИС са:

Рефериране на географски (пространствени) данни;

Съхранение, манипулиране и управление на информация в база данни;

Възможности за работа с прогнози на географска информация;

Получаване на нова информация въз основа на съществуващи данни;

Отражение на пространствено-времеви отношения между обекти;

Възможност за бързо актуализиране на бази данни;

Дигитално моделиране на релеф;

Визуализация и извеждане на данни.

Цифрова картография и ГИС

През последното десетилетие картографията преживява период на дълбоки промени и технологични иновации, причинени от информатизацията на науката, индустрията и обществото като цяло. Имаше нужда от преразглеждане и предефиниране на много понятия от тази научна дисциплина. Например през далечната 1987 г. в рамките на Международната картографска асоциация бяха създадени две работни групи по картографски дефиниции и понятия. Освен това, един от основните въпроси, които трябва да бъдат проучени и разрешени, беше въпросът дали е възможно да се дефинира картография без понятието "карта" и дали ГИС или нейните елементи трябва да бъдат включени в това определение. През 1989г. Работната група предложи следната дефиниция: „Картографията е организацията и предаването на географски реферирана информация в графична или цифрова форма; тя може да включва всички етапи от събирането до показването и използването на данни“. Понятието „карта“ не е включено в тази дефиниция, но се предлага да се разглежда отделно като „холистичен (т.е. холистичен, структурен) дисплей и мисловна абстракция на географската реалност, предназначена за една или повече цели и трансформираща съответните географски данни в произведения, представени във визуални, цифрови или тактилни форми“.

Тези дефиниции предизвикаха много дискусии сред картографите и в резултат на това се появи алтернативна дефиниция на картографията, в която тя се разглежда като „организация, показване, комуникация и използване на пространствено координирана информация, представена в графични, цифрови и тактилни формуляри; може да включва всички етапи от събирането на данни преди използването им при създаване на карти или други документи с пространствена информация.

Според повечето съвременни картографи технологичните аспекти на картографията не са основните в ерата на компютърните науки и всички дефиниции на картографията чрез технологията са погрешни. Картографията остава приложна, предимно визуална дисциплина, в която комуникационните аспекти са от голямо значение. Погрешна е и оценката на компютърните карти в смисъл на тяхното сходство, неразличимост от ръчно създадените карти. Истинската стойност на ГИС технологията се крие именно във възможността за създаване на произведения от нов тип. При всичко това основна задача на картографията остава познаването на реалния свят и тук е много трудно да се отдели формата (картографски дисплей) от съдържанието (отразената реалност). Напредъкът на геоинформационните технологии само увеличи обхвата на данните, които трябва да бъдат картографирани, разшири обхвата на научните дисциплини, нуждаещи се от картография. Екранните (дисплейни) карти и електронните атласи, които сега стават част от националните картографски програми в много страни, само укрепват връзките между картографията и компютърната графика и ГИС, без обаче да променят същността на картографията.

Трябва да се отбележи, че цифровата картография в генетичен план не е пряко продължение на традиционната (хартиена) картография. Той се е развил в хода на цялостното развитие на ГИС софтуера и затова често се разглежда като второстепенен ГИС компонент, който за разлика от ГИС софтуера не изисква големи инвестиции на усилия и ресурси. И така, необучен потребител с помощта на съществуващ ГИС софтуер след няколко дни обучение вече може да създаде проста цифрова карта, но дори и за един месец не е в състояние да създаде работещ ГИС софтуер. От друга страна, както отбелязват картографите, поради привидната лекота и простота цифровата картография се подценява с всички произтичащи от това последици.

Дигиталната картография заживява собствен живот и връзката й с традиционната картография често се разглежда като напълно излишна. Както знаете, създаването на традиционна хартиена карта изисква доста сложно оборудване, както и екип от опитни специалисти (картографи-дизайнери), които създават и редактират карти и извършват рутинна работа по обработката на първичен материал. Това е технически и технологично много сложен и отнемащ време процес. От друга страна, за да създадете цифрова карта, имате нужда само от персонален компютър, външни устройства, софтуер и оригиналната (обикновено хартиена) карта. С други думи, всеки потребител получава възможността да създава цифрови карти под формата на готови продукти - цифрови карти за продажба. В резултат на това много непрофесионалисти в момента се занимават с цифрово картографиране, а отделянето от теорията и методологията на традиционната картография води до загуба на качеството на предаване на геометрични и топологични форми на картографски обекти, тъй като способността да се рисува добре на хартия не е достатъчно за висококачествена цифровизация (дигитализацията е по-сложен процес, тъй като трябва качествено да се апроксимират непрекъснати криви по отсечки). В същото време качеството на дизайна също страда: често отпечатаните карти „наподобяват определен чертеж с набор от цветни петна, но изобщо не карта“.

Едва напоследък, с развитието на пазара на ГИС, нуждата от висококачествени цифрови карти започна да нараства; потребителите започнаха да обръщат внимание не само на скоростта на цифровизиране на карти и ниската им цена, но и на качеството. Нараства броят на местата, където се обучават специалисти по ГИС технология; Западните системи се русифицират и украинизират, разширявайки обхвата на потенциалните потребители на ГИС. По този начин се наблюдава тенденция за качествено развитие на цифровата картография на фона на цялостното развитие на ГИС технологията.

Нека разгледаме някои характеристики на технологията за цифрово картографиране и основните параметри на цифровите карти. На първо място трябва да се отбележи, че поради разнообразието от задачи, решавани с помощта на цифрови карти, е трудно да се определят еднозначно универсалните критерии за тяхното качество, така че най-общият критерий трябва да бъде способността да се даде решение на проблемът. В момента ситуацията на пазара на дигитални карти е такава, че те се създават основно за конкретен проект, за разлика от традиционната картография, където като базова карта се използват вече съществуващи картографски материали. Ето защо най-често създаването на цифрова карта се определя не от добре установени и изпитани във времето инструкции, а от разпръснати и не винаги професионално изготвени технически спецификации.

Качество на цифровата карта

Качеството на цифровата карта се състои от редица компоненти, но основните са информационното съдържание, точността, пълнотата и коректността на вътрешната структура.

Информативност.Картата като модел на реалността има епистемологични свойства, като смислено съответствие (научно обосновано показване на основните характеристики на реалността), абстрактност (обобщение, преход от индивидуални към колективни понятия, подбор на типични характеристики на обекти и елиминиране на второстепенни), пространствено-времево сходство (геометрично сходство на размери и форми, времево сходство и сходство на отношения, връзки, подчинение на обекти), селективност и синтетичност (отделно представяне на съвместно проявяващи се явления и фактори, както и единен холистичен образ на явления и процеси, които се проявяват отделно в реални условия). Тези свойства, разбира се, влияят и върху качеството на крайния продукт - цифровата карта, но основно принадлежат към компетенциите на създателите на оригиналното картографско произведение: създателите на традиционната изходна карта са отговорни за нейното информационно съдържание, а когато при създаването на цифрова карта е важно да изберете правилния източник и правилно да предадете, като вземете предвид характеристиките на цифровото картографиране, информацията, вградена в оригиналната карта.

пълнота Трансфери на съдържание.Стойността на този параметър зависи главно от технологията на създаване на цифрова карта, тоест от това колко стриктно се извършва контролът на преминаванията от оператори на обекти за цифровизация. За контрол може да се използва хартиено копие на цифрова карта, отпечатана върху пластмаса в мащаба на оригинала. При последващото налагане върху източника на цифровизацията се проверява съдържанието на цифровата карта и изходния материал. Този метод може да се използва и за оценка на качеството на прехвърлянето на форми на обекти, но е неприемлив за оценка на грешката в позицията на контурите, тъй като изходното устройство винаги дава забележимо изкривяване. Когато векторизирате растер, комбинирането на слоевете на създадената цифрова карта и растерния субстрат ви позволява бързо да идентифицирате пропуснати обекти.

точност.Концепцията за точност на цифровата карта включва такива параметри като грешката в позицията на контурите спрямо източника, точността на прехвърляне на размерите и формите на обектите по време на дигитализация, както и грешката в позицията на контурите на цифровия карта спрямо терена, свързан с източника на цифрово картографиране (деформация на хартия, изкривяване на растерно изображение по време на сканиране и др.). В допълнение, точността зависи от софтуера, използвания хардуер и източника на цифровизация. В момента две технологии за цифровизиране на карти съществуват паралелно и се допълват една друга – въвеждане на дигитайзер и дигитализация чрез растер (сканиране). Практиката показва, че сега е трудно да се говори за предимството на някой от тях. При дигитализацията на цифровизацията основната работа по въвеждането на цифрови карти се извършва от оператора в ръчен режим, тоест, за да въведе обект, операторът насочва курсора към всяка избрана точка и натиска бутона. Точността на въвеждане по време на дигитализирането зависи до голяма степен от уменията на оператора. При векторизиране на растерни карти субективните фактори влияят по-малко, тъй като растерният субстрат ви позволява да коригирате входа през цялото време, но прехвърлянето на формата на обектите се влияе от качеството на растера и с назъбени ръбове на растерната линия , започват да се появяват завои на начертаната векторна линия, които са причинени не от общата форма на линията, а от локални нарушения на растера.

Правилността на вътрешната структура.

Готовата цифрова карта трябва да има правилна вътрешна структура, обусловена от изискванията за карти от този тип. Например, ядрото на картографската подсистема в ГИС, която използва цифрови векторни карти, е многослойна структура от карти (слоеве), върху които се извършват операции за търсене от край до край, операции по наслагване със създаване на производни цифрови карти и поддържане на връзката на обектните идентификатори на изходните и производните карти трябва да бъдат изпълнени. За да се поддържат тези операции, топологичната структура на цифровите карти в ГИС е обект на изисквания, които са много по-строги от, например, картите, които се използват за решаване на проблеми с автоматизирано картографиране или навигация. Това се дължи на факта, че контурите на обекти от различни карти (слоеве) трябва да бъдат строго последователни, въпреки че на практика, въпреки достатъчно точното дигитализация на изходните карти поотделно, това съгласие не се постига и когато цифровите карти се наслагват, образуват се фалшиви многоъгълници и дъги. Несъответствията могат да бъдат визуално неразличими до определена скала на увеличение, което е напълно приемливо за задачи за автоматизирано картографиране, фокусирани върху създаването на традиционни карти с фиксиран мащаб с помощта на компютър. Това обаче е напълно неприемливо за функционирането на ГИС, когато се използва строг математически апарат за решаване на различни проблеми на анализа. Например, топологичната карта трябва да има правилна линия-нодал (многоъгълниците трябва да се сглобяват от дъги, дъгите трябва да бъдат свързани във възли и т.н.) и многослойна структура (съответните граници от различни слоеве съвпадат, дъгите на един слой са точно съседни към предметите на друг и др. д). Създаването на правилната структура на цифрова карта зависи от възможностите на софтуера и от технологията на дигитализация.

Понастоящем в света вече е формирана цяла индустрия за цифрово картографиране, разви се обширен пазар за цифрови карти и атласи. Първият успешен търговски проект тук, очевидно, трябва да се счита за Digital Atlas of the World (произведен от Delorme Mapping Systems), издаден през 1988 г. Последва Британският проект Domesday /100/, в резултат на който е създаден дигитален атлас на Великобритания на оптични дискове (като изходни карти и топографски бази са използвани военнотопографски материали за заснемане). От 1992 г. Агенцията за картографиране на Министерството на отбраната на САЩ изготвя и актуализира цифровата карта на света (DCW) в мащаб 1: 1 000 000. В много страни по света вече са създадени национални цифрови атласи и общи географски карти . На фиг. 5.1 показва черно-бяла разпечатка на един от фрагментите от дигиталния атлас на света.

Дигитална картография - 3.7 от 5 въз основа на 6 гласа