Digitalna kartografija. Teorijski temelji digitalne kartografije Povijest digitalne kartografije

U naše vrijeme prevladava vrlo visoka razina automatizacije, a to se odražava u gotovo svim sferama ljudskog djelovanja. U vezi s takvom važnošću tehničkog napretka, nastala je digitalna kartografija, koja je računalna obrada i analiza kartografskih podataka. Na ovaj trenutak digitalna je kartografija najpopularnija u svom znanstvenom području, budući da se sada stvaranje bilo koje kartografske slike izvodi na računalu.

Digitalno mapiranje ne može se nazvati zasebnom disciplinom ili odjeljkom. Ovo je najvjerojatnije učinkovit alat, koji vam omogućuje prikladnu i brzu obradu kartografskih podataka pomoću računala. Međutim, utjecaj digitalnog mapiranja na znanost doista je snažan, i ovuda prikaz područja radikalno je promijenio princip vizualizacije područja.

Usporedimo digitalnu kartografiju sa starim načinom izrade karata. U davna vremena kartografi su dane i noći provodili na karti prateći svaki element tintom. Ovaj je posao bio vrlo mukotrpan, a troškovi rada jednostavno nerazumni. Sada se tehnologija stvaranja karata značajno promijenila, a sada sav rutinski posao obavlja računalo, i to mnogo brže. Tijekom obrade kartografskih podataka na osobnom računalu, posebni automatizirani sustavi, koji imaju veliku funkcionalnost, a sastoji se od alata potrebnih za izradu karata. Zbog svoje fleksibilnosti, automatizirani sustavi kartiranja pružaju mnoštvo mogućnosti suvremenim kartografima koji uistinu pojednostavljuju i poboljšavaju proces mapiranja terena.

8.1. Bit i ciljevi tečaja " Digitalna kartografija»

Tečaj "Digitalna kartografija" - komponenta kartografija. Uči i razvija se
teoriju i metode izrade digitalnih i elektroničkih karata, kao i automatizaciju karata
zatim grafički radovi.

Kartografija je sada dosegla novu kvalitativnu razinu. Dospjelo
s razvojem informatizacije mnogi su se postupci stvaranja karata potpuno promijenili. Poyas
razvijene su nove metode, tehnologije i smjerovi mapiranja. Mogu se izdvojiti vremena
osobna područja u kojima se kartografija danas bavi: digitalni kartograf
ncija, trodimenzionalno modeliranje, računalo izdavačkim sustavima itd. S tim u vezi
pojavila su se nova kartografska djela: digitalna, (elektronička i virtualna)
karte, animacije, trodimenzionalni kartografski modeli, digitalni modeli terena. Hrv
Osim izrade računalnih karata, zadatak je i formiranje i održavanje baza podataka digitalnog kartografa
fizičke informacije.

Digitalne kartice neodvojive su od tradicionalnih kartica. Teorijske osnove kartograf
novac akumuliran kroz stoljeća ostao je isti, samo su se promijenila tehnička sredstva
stvaranje karata. Korištenje računalne tehnologije dovelo je do značajnih promjena
tehnologije za stvaranje kartografskih proizvoda. Tehnologija je dosta pojednostavljena.
dovršavanje grafičkih radova: nestalo je radno crtanje, graviranje i drugi zanati.
raditi. Zbog toga su svi tradicionalni materijali za crtanje ispali iz uporabe.
i pribor. Kartograf koji se bavi softverom može brzo i učinkovito
Bitno je izvršiti složene kartografske radove. Postoji i mnogo mogućnosti
nastupiti na vrlo visoka razina dizajnerski radovi: dizajn tematskih kartica,
naslovnice atlasa, naslovne stranice itd.

Uvođenjem računalne tehnologije, proces sastavljanja i pripreme
priprema karata za objavljivanje. Nema potrebe za izradu visokokvalitetnih ručno izrađenih kopija
kompilacijski izvornik (original izdavača). Dizajn originalan, dovršen
koji se nalazi na računalu, vrlo olakšava uređivanje i ispravljanje lekture
označavanje bez narušavanja njegove kvalitete.

Prednosti računalna tehnologija nisu samo savršene kvalitete
grafičke radove, ali i visoku preciznost, značajno povećanje produktivnosti
rada, poboljšavajući kvalitetu ispisa kartografskih proizvoda.

8.2. Definicije digitalnog i elektroničkog
kartografska djela

Prvi radovi na izradi digitalnih karata započeti su u našoj zemlji krajem
70 -ih Trenutno se digitalne karte i planovi uglavnom stvaraju prema tradicionalnim
originalne karte i planovi, kompilacijski originali, produkcijski otisci i drugo
kartografski materijali.

Digitalne kartice - digitalni modeli objekata predstavljeni kao kodirani
koordinate numeričkog plana x i y i primijeniti I.

Digitalne karte su logički i matematički opisi (prikazi)
preslikani objekti i odnosi među njima (odnosi terenskih objekata u
de njihove kombinacije, sjecišta, blizina, različite visine reljefa, orijentacija sa strane
nas svjetlo itd.), nastalo u koordinatama, projekcijama,
sustave konvencionalnih znakova, uzimajući u obzir pravila generalizacije i zahtjeve za točnost. Kao
razlikuju se po mjerilu, predmetu, prostornom obuhvatu itd. prema konvencionalnim kartama.

Glavna svrha digitalnih karata je poslužiti kao osnova za formiranje baza podataka i av
tematsko sastavljanje, analiza, transformacija karata.

Po sadržaju, projekciji, koordinatnom sustavu i visinama, točnosti i rasporedu, digitalno
karte i planovi moraju u potpunosti zadovoljiti zahtjeve za tradicionalne
karte i planovi. Sve digitalne karte moraju biti u skladu s topološkim odnosima.
nost između objekata. U literaturi postoji nekoliko definicija digitalnog
i elektroničke karte. Neki od njih dati su u ovoj temi.

Digitalna kartica - prezentacija objekata karte u obliku koji omogućuje com
računalo za pohranu, upravljanje i prikaz vrijednosti njihovih atributa.

Digitalna kartica - to je baza podataka ili datoteka koja postaje karta kada
GIS stvara papirnatu kopiju ili sliku na ekranu (V. Haxhold).

Elektroničke karte - to su digitalne karte vizualizirane u računalnom okruženju
de pomoću softvera i tehnička sredstva, u prihvaćenim projekcijama, sustavima
konvencionalni znakovi, podložni utvrđenim pravilima točnosti i dizajna.

Elektronički atlasi- računalni analozi konvencionalnih atlasa.

Kapitalni atlasi stvaraju se tradicionalnim metodama jako dugo, desetke godina.
Stoga je vrlo često, čak i u procesu stvaranja, njihov sadržaj zastario. Elektronički atlas
sy omogućuju značajno smanjenje vremena njihove proizvodnje. Održavanje elektroničkih karata
i ažurirani atlasi, njihovo ažuriranje se trenutno vrši vrlo brzo
ro i kvalitativno.

Postoji nekoliko vrsta elektroničkih atlasa:

Atlasi samo za vizualno gledanje ("okretanje") - gledateljski atlasi.

- interaktivni atlasi, u kojem možete promijeniti izgled, metode slike
proučavanje i klasifikacija kartiranih pojava, primanje papirnatih kopija karata.

- Analitički atlasi (GIS atlasi) omogućujući vam kombiniranje i usklađivanje
karte, kvantificirati ih i ocijeniti, preklopiti karte
prijatelju.

U mnogim zemljama, uključujući i Rusiju, stvarali su se i stvaraju nacionalni Atlasi.
Nacionalni atlas Rusije službeno je državno izdanje koje je stvorio
u ime Vlade Ruske Federacije. Nacionalni atlas Rusije daje kom
cjelovit prikaz prirode, stanovništva, gospodarstva, ekologije, povijesti i kulture
zemlje (slika 8.1). Atlas se sastoji od četiri sveska: svezak 1 - " opće karakteristike teritorija
riy "; svezak 2 - „Priroda. Ekologija"; svezak 3 - „Stanovništvo. Ekonomija"; svezak 4 - „Povijest.
Kultura ".

Riža. 8.1. Nacionalni atlas Rusije

Atlas se proizvodi u tisku i elektronički obrasci(prva tri sveska, elek
prijestolna verzija četvrtog sveska bit će objavljena 2010.).

Kartografske animacije- dinamičke elektroničke sekvence
karte koje na ekranu računala prenose dinamiku i kretanje prikazanog
predmeta i pojava u vremenu i prostoru (na primjer, kretanje oborina,
kretanje vozila itd.).

Često vidimo animacije u svakodnevnom životu, na primjer,
TV vremenske karte koje pokazuju kretanje sprijeda,
područja visokog i niskog tlaka, atmosferskih oborina.

Za izradu animacija koriste se različiti izvori: udaljeni podaci
sondiranje, ekonomski i statistički podaci, izravni terenski podaci o
opažanja (na primjer, različiti opisi, geološki profili, opažanja meteoroloških postaja
tioni, popisni materijali itd.). Dinamičke (pokretne) kartografske slike
objekti mogu biti različiti:

Pomaknite cijelu kartu po ekranu i pojedini elementi sadržaj na karti;

Promijeniti izgled konvencionalni znakovi (veličine, boje, oblici, svjetlina, unutarnji
struktura). Na primjer, naselja se mogu prikazati kao pulsirajuća
kazaljke itd.;

Crtani nizovi okvira za karte ili 3D slike.
Tako možete prikazati dinamiku topljenja ledenjaka, dinamiku razvoja erozijskih procesa;

Pomicanje, rotiranje računalne slike;

Skaliranje slike pomoću efekta "omota" ili brisanja
objekt;

Stvaranje učinka kretanja po karti (prelet, zaobilaženje teritorija).

Animacije mogu biti ravne i trodimenzionalne, stereoskopske i, osim toga, mo
Mogu se kombinirati s fotografskom slikom.

Trodimenzionalne animacije u kombinaciji s fotografskom slikom nazivaju se virtualne
ny kartice(stvara se iluzija stvarnog područja).

Tehnologije za stvaranje virtualnih slika mogu biti različite. Obično,
prvo, digitalni model izrađen je od topografske karte, antene ili satelita
del, zatim - trodimenzionalna slika područja. Oslikana je gipsometrijskim bojama.
mjerila, a zatim se koristi kao pravi model.

8.3. Koncept geografskih informacijskih sustava (GIS)

Prvi geografski informacijski sustavi stvoreni su u Kanadi, SAD -u i Shv ecii za
proučavanje prirodnih bogatstava. Prvi GIS pojavio se početkom 60 -ih. U Kanadi. Glavni
svrha kanadskog GIS -a bila je analiza podataka o popisu zemljišta Ka
nadji. Kod nas su takva istraživanja započela dvadeset godina kasnije. U sadašnjosti
vrijeme u mnogim zemljama postoje različiti geografski informacijski sustavi koji
rješavanje raznih problema u različitim industrijama: u ekonomiji, politici, ekologiji,
dastre, znanost itd.

U ruskoj znanstvenoj literaturi postoji na desetke definicija GIS -a.

Geografski informacijski sustavi (GIS)- hardver i softver com
pleksevi koji omogućuju prikupljanje, obradu, prikaz i distribuciju prostora
vojno koordinirani podaci (A.M.Berlyant). Jedna od funkcija GIS -a je stvaranje i korištenje
korištenje računalnih (elektroničkih) karata, atlasa i drugih kartografskih profila
odlomka.

Geo Informacijski sistem - to je informacijski sustav dizajniran za
prikupljanje, pohranjivanje, obrada, prikaz i širenje podataka, kao i primanje
na njihovoj osnovi nove informacije te poznavanje prostorno koordiniranih objekata
i fenomena.

Bit svakog GIS -a leži u činjenici da se koristi za prikupljanje, analizu, sys
tematiziranje, pohrana raznih informacija, stvaranje baze podataka. Najprikladniji oblik
predstavljanje informacija korisnicima - kartografske slike, osim toga,
informacije se mogu prikazati u obliku tablica, dijagrama, grafikona, tekstova.

Posebnost GIS -a je da su predstavljeni svi podaci u njima
u obliku elektroničkih karata koje sadrže podatke o objektima, kao i o prostoru
vezivanje predmeta i pojava. E-kartice se razlikuju od papirnatih
činjenica da je svaki konvencionalni znak (objekt) prikazan na elektronička karta, odgovara
postoje podaci uneseni u bazu podataka. To vam omogućuje međusobnu analizu
veze s drugim objektima. Pokazivanjem pokazivača miša, na primjer, na određeno područje, možete
dobiti sve podatke o njemu unesene u bazu podataka (slika 8.2).

Riža. 8.2. Preuzimanje podataka o objektu iz baze podataka

Osim toga, geografski informacijski sustavi rade s kartografskim projekcijama,
što omogućuje projekcijske transformacije digitalnih i elektroničkih karata
(slika 8.3).

Riža. 8.3. Odabir kartografske projekcije u GIS -u Mar! N & Pro & 88yupa1

Trenutno su stvoreni specijalizirani zemljopisni geografski informacijski sustavi.
teme, katastarski, okolišni i mnogi drugi GIS.

Na primjeru administrativne karte Tomske regije razmotrit ćemo mogućnosti GIS -a.
Imamo bazu podataka koja sadrži podatke o veličini područja okruga.
regiji i broju stanovnika u svakom okrugu (slika 8.4). Na temelju ovih podataka mi
možemo dobiti podatke o gustoći naseljenosti Tomske regije, osim toga, o
gram gradi kartu gustoće naseljenosti (slika 8.5).

Riža. 8.4. Izrada tematske karte na temelju podataka unetih u bazu podataka

Riža. 8.5. Karta gustoće naseljenosti Tomske regije, izgrađena godine automatski način rada

Dakle, karakteristične značajke GIS -a su:

Geografsko (prostorno) upućivanje na podatke;

Pohranjivanje, upravljanje i upravljanje podacima u bazi podataka;

Prilike za rad s projekcijama geografskih informacija;

Dobivanje novih informacija na temelju dostupnih podataka;

Odraz prostorno-vremenskih veza između objekata;

Sposobnost brzog ažuriranja baza podataka;

Digitalno modeliranje terena;

Vizualizacija i izlaz podataka.

8.1. Bit i ciljevi kolegija "Digitalna kartografija"

Predmet "Digitalna kartografija" sastavni je dio kartografije. Proučava i razvija teoriju i metode izrade digitalnih i elektroničkih karata te automatizaciju kartografskog rada.

Kartografija je sada dosegla novu kvalitativnu razinu. U vezi s razvojem informatizacije, mnogi su se postupci izrade karata potpuno promijenili. Pojavile su se nove metode, tehnologije i smjerovi mapiranja. Moguće je izdvojiti različita područja na kojima se kartografija danas bavi: digitalno kartiranje, trodimenzionalno modeliranje, računalni izdavački sustavi itd. S tim u vezi pojavila su se nova kartografska djela: digitalne, (elektroničke i virtualne) karte, animacije, trodimenzionalni kartografski modeli, digitalni modeli terena. Osim izrade računalnih karata, zadatak je i formiranje i održavanje baza podataka digitalnih kartografskih podataka.

Digitalne kartice neodvojive su od tradicionalnih kartica. Teorijski temelji kartografije, akumulirani stoljećima, ostali su isti, samo su se promijenila tehnička sredstva za izradu karata. Korištenje računalne tehnologije dovelo je do značajnih promjena u tehnologiji stvaranja kartografskih djela. Tehnologija izvođenja grafičkih djela postala je mnogo jednostavnija: nestalo je radno crtanje, graviranje i drugi ručni radovi. Zbog toga su svi tradicionalni materijali za crtanje i pribor ispali iz uporabe. Kartograf sa znanjem o softveru može brzo i učinkovito izvesti složene kartografske poslove. Također, postoji mnogo mogućnosti za izvođenje dizajnerskih radova na vrlo visokoj razini: oblikovanje tematskih karata, naslovnica atlasa, naslovnih stranica itd.

Uvođenjem računalne tehnologije kombinirali su se procesi izrade i pripreme karata za objavljivanje. Više nema potrebe za izradom visokokvalitetne ručne kopije sastavljenog izvornika (izvornika izdavača). Originalni dizajn, izrađen na računalu, čini vrlo jednostavnim uređivanje i ispravljanje bilješki o lekturi bez umanjivanja kvalitete.

Prednosti računalne tehnologije nisu samo idealna kvaliteta grafičkih djela, već i visoka točnost, značajno povećanje produktivnosti rada i povećanje kvalitete tiska kartografskih proizvoda.

8.2. Definicije digitalnih i elektroničkih kartografskih djela

Prvi radovi na izradi digitalnih karata započeti su kod nas krajem 70 -ih godina. Trenutno se digitalne karte i planovi uglavnom stvaraju od tradicionalnih izvornika karata i planova, kompilacijskih izvornika, produkcijskih otisaka i drugog kartografskog materijala.

Digitalne karte su digitalni modeli objekata predstavljeni u obliku numerički kodiranih koordinata plana x i y i podnositelja zahtjeva z.

Digitalne karte su logički i matematički opisi (prikazi) kartiranih objekata i odnosi među njima (odnos terena objekata u obliku njihovih kombinacija, sjecišta, blizina, različite reljefne visine, orijentacija prema kardinalnim točkama itd.) , formirane u koordinatama usvojenim za konvencionalne karte, projekcije, sustave konvencionalnih znakova, uzimajući u obzir pravila generalizacije i zahtjeve za točnost. Poput konvencionalnih karata, one se razlikuju po mjerilu, tematici, prostornoj pokrivenosti itd.

Glavna svrha digitalnih karata je poslužiti kao osnova za formiranje baza podataka i automatsko sastavljanje, analizu i transformaciju karata.

Što se tiče sadržaja, projekcije, koordinatnog sustava i visina, točnosti i izgleda, digitalne karte i planovi moraju u potpunosti zadovoljiti zahtjeve za tradicionalne karte i planove. Sve digitalne karte moraju poštivati topološke odnose među objektima. U literaturi postoji nekoliko definicija digitalnih i elektroničkih karata. Neki od njih dati su u ovoj temi.

Digitalna karta predstavlja prikaz objekata karte u obliku koji omogućuje računalu da pohrani, manipulira i prikaže vrijednost njihovih atributa.

Digitalna karta je baza podataka ili datoteka koja postaje karta kada GIS stvori tiskanu kopiju ili sliku na ekranu (W. Haxhold).

Elektroničke karte- to su digitalne karte, vizualizirane u računalnom okruženju pomoću softvera i hardvera, u prihvaćenim projekcijama, konvencionalni sustavi simbola, podložni utvrđenim pravilima točnosti i dizajna.

Elektronički atlasi- računalni analozi konvencionalnih atlasa.

Kapitalni atlasi stvaraju se tradicionalnim metodama jako dugo, desetke godina. Stoga je vrlo često, čak i u procesu stvaranja, njihov sadržaj zastario. Elektronički atlasi mogu značajno skratiti vrijeme njihove proizvodnje. Ažuriranje elektroničkih karata i atlasa, njihovo ažuriranje trenutno se obavlja vrlo brzo i učinkovito.

Postoji nekoliko vrsta elektroničkih atlasa:

Atlasi samo za vizualno gledanje ("okretanje") - atlasi gledatelja.

Interaktivni atlasi, u kojem možete promijeniti dizajn, metode snimanja i klasifikaciju kartiranih pojava, primiti papirnate kopije karata.

Analitički atlasi(GIS atlasi) koji vam omogućuju kombiniranje i povezivanje karata, njihovu kvantificiranje i evaluaciju te preklapanje karata.

U mnogim zemljama, uključujući i Rusiju, stvarali su se i stvaraju nacionalni Atlasi. Nacionalni atlas Rusije službeno je državno izdanje stvoreno u ime Vlade Ruske Federacije. Nacionalni atlas Rusije pruža sveobuhvatan prikaz prirode, stanovništva, gospodarstva, ekologije, povijesti i kulture zemlje (slika 8.1). Atlas se sastoji od četiri sveska: svezak 1 - “Opće karakteristike teritorija”; svezak 2 - „Priroda. Ekologija"; svezak 3 - „Stanovništvo. Ekonomija"; svezak 4 - „Povijest. Kultura ".

Riža. 8.1. Nacionalni atlas Rusije

Atlas se objavljuje u tiskanom i elektroničkom obliku (prva tri sveska, elektronička verzija četvrtog sveska bit će objavljena 2010.).

Kartografske animacije- dinamičke sekvence elektroničkih karata koje na ekranu računala prenose dinamiku i kretanje prikazanih objekata i pojava u vremenu i prostoru (na primjer, kretanje oborina,

kretanje vozila itd.).

Često u svakodnevnom životu vidimo animacije, na primjer, televizijske karte vremenske prognoze, koje jasno pokazuju kretanje fronta, područja visokog i niskog tlaka, atmosferske oborine.

Za izradu animacija koriste se sve vrste izvora: podaci daljinskog mjerenja, ekonomski i statistički podaci, podaci izravnih terenskih promatranja (na primjer, različiti opisi, geološki profili, opažanja meteoroloških postaja, popisni materijali itd.). Dinamičke (pokretne) slike kartografskih objekata mogu biti različite:

− premještanje cijele karte po ekranu i pojedinačnih elemenata sadržaja po karti;

− mijenjanje izgleda uobičajenih znakova (veličina, boja, oblik, svjetlina, unutarnja struktura). Na primjer, naselja se mogu prikazati kao pulsirajući udarci itd .;

− crtane sekvence okvirne karte ili 3D slike. Tako možete prikazati dinamiku topljenja ledenjaka, dinamiku razvoja erozijskih procesa;

− pomicanje, rotacija računalnih slika;

− skaliranje slike pomoću efekta "rasipanja" ili uklanjanja objekta;

− stvarajući učinak kretanja po karti (prelet, zaobilaženje teritorija).

Animacije mogu biti ravne i trodimenzionalne, stereoskopske te se, osim toga, mogu kombinirati s fotografskom slikom.

Trodimenzionalne animacije u kombinaciji s fotografskom slikom nazivaju se virtualne

ny maps (stvara iluziju stvarnog terena).

Tehnologije za stvaranje virtualnih slika mogu biti različite. U pravilu se prvo stvara digitalni model pomoću topografske karte, zračne ili satelitske snimke, a zatim trodimenzionalna slika područja. Slikano je u bojama hipsometrijske ljestvice, a zatim se koristi kao pravi model.

8.3. Koncept geografskih informacijskih sustava (GIS)

Prvi geografski informacijski sustavi stvoreni su u Kanadi, SAD -u i Švedskoj za proučavanje prirodnih bogatstava. Prvi GIS pojavio se početkom 60 -ih. U Kanadi. Glavna svrha kanadskog GIS -a bila je analiza podataka iz inventara zemljišta Kanade. Kod nas su takve studije započele dvadeset godina kasnije. Trenutno u mnogim zemljama postoje različiti geografski informacijski sustavi koji rješavaju različite zadatke u različitim industrijama: u ekonomiji, politici, ekologiji, katastru, znanosti itd.

U ruskoj znanstvenoj literaturi postoji na desetke definicija GIS -a.

Geografski informacijski sustavi (GIS) - hardver i softver kom-

pleksevi koji omogućuju prikupljanje, obradu, prikaz i distribuciju prostora

vojno koordinirano podaci (A.M.Berlyant). Jedna od funkcija GIS -a je stvaranje i korištenje računalnih (elektroničkih) karata, atlasa i drugih kartografskih proizvoda.

Geografski informacijski sustav Je informacijski sustav dizajniran za prikupljanje, pohranjivanje, obradu, prikaz i distribuciju podataka, kao i primanje

na njihovoj osnovi nove informacije i znanja o prostorno koordiniranim objektima i pojavama.

Bit svakog GIS -a je da se koristi za prikupljanje, analizu, organizaciju, pohranu različitih informacija i stvaranje baze podataka. Najprikladniji oblik predstavljanja informacija korisnicima su kartografske slike, osim toga, informacije se mogu predstaviti u obliku tablica, dijagrama, grafikona i tekstova.

Posebnost GIS -a je da su sve informacije u njima predstavljene u obliku elektroničkih karata koje sadrže podatke o objektima, kao i prostornu referencu objekata i pojava. Elektroničke karte razlikuju se od papirnatih po tome što svaki konvencionalni simbol (objekt) prikazan na elektroničkoj karti odgovara podacima unesenim u bazu podataka. To vam omogućuje da ih analizirate u odnosu na druge objekte. Pokazujući pokazivačem miša, na primjer, na bilo koje područje, možete dobiti sve podatke o njemu unesene u bazu podataka (slika 8.2).

Riža. 8.2. Preuzimanje podataka o objektu iz baze podataka

Osim toga, geografski informacijski sustavi rade s kartografskim projekcijama, što omogućuje projekcijske transformacije digitalnih i elektroničkih karata.

Riža. 8.3. Odabir projekcije karte u GIS MapInfo Professional

Trenutno su stvoreni specijalizirani zemljopisni geografski informacijski sustavi, katastarski, ekološki i mnogi drugi GIS -i.

Na primjeru administrativne karte Tomske regije razmotrit ćemo mogućnosti GIS -a. Imamo bazu podataka koja sadrži podatke o veličini područja okruga Tomske regije i broju stanovnika u svakom okrugu (slika 8.4). Na temelju ovih podataka možemo dobiti podatke o gustoći naseljenosti Tomske regije, osim toga, program gradi kartu gustoće naseljenosti (slika 8.5).

Riža. 8.4. Izrada tematske karte na temelju podataka unetih u bazu podataka

Riža. 8.5. Karta gustoće naseljenosti Tomske regije, izgrađena u automatskom načinu rada

Dakle, karakteristične značajke GIS -a su:

− upućivanje na geografske (prostorne) podatke;

− pohranjivanje, upravljanje i upravljanje podacima u bazi podataka;

− sposobnost rada s projekcijama geografskih informacija;

− dobivanje novih informacija na temelju postojećih podataka;

- odraz prostorno-vremenskih veza između objekata;

− mogućnost brzog ažuriranja baza podataka;

− digitalno modeliranje terena;

− vizualizacija i izlaz podataka.

8.3.1. GIS podsustavi

GIS se sastoji od niza blokova, od kojih su najvažniji ulaz, procesorska jedinica

i izlaz informacija (slika 8.6).

Riža. 8.6. GIS struktura

Blok za unos informacija uključuje prikupljanje podataka (tekstova, karata, slika itd.) i uređaja za pretvaranje informacija u digitalni oblik i njihovo unošenje u memoriju računala ili bazu podataka. Prije su se u tu svrhu naširoko koristili posebni uređaji za digitalizaciju - uređaji s ručnim praćenjem objekata i automatska registracija njihove koordinate. Sada su potpuno zamijenjeni automatskim uređajima- skeneri. Skenirana slika se digitalizira pomoću posebnih softverski alati... Sve karakteristike objekata koji se numeriraju, uključujući statističke podatke, unose se s tipkovnice računala. Sve digitalne informacije idu u bazu podataka.

Baza podataka je zbirka informacija organizirana na takav način da se može pohraniti na računalo.

Formiranje baza podataka, pristup i rad s njima omogućuje sustav upravljanja bazama podataka (DBMS), što vam omogućuje brzo pronalaženje traženih informacija i njihovu daljnju obradu.

Zbirke baza podataka i alati za njihovo upravljanje formiraju banke podataka.

Jedinica za obradu informacija uključuje korištenje raznih softver, koji vam omogućuje vezanje rasterske slike na određeni koordinatni sustav, odabir željene projekcije, automatsku generalizaciju elemenata sadržaja, pretvaranje rasterske slike u vektor, odabir metoda slike, izradu tematskih i topografskih karata, njihovo kombiniranje sa svakim drugi, te također dizajniraju kartografske proizvode.

Blok za izlaz informacija- uključuje uređaje koji omogućuju prikaz rezultata mapiranja, kao i tekstove, tablice, grafikone, dijagrame, trodimenzionalne slike itd. To su ekrani (zasloni), uređaji za ispis (pisači), crtači itd.

GIS za industrijske svrhe također uključuje podsustav za objavljivanje karata koji vam omogućuje izradu tiskani obrasci i za tiskanje tiraža karata.

8.3.2. Organiziranje podataka u GIS -u

Podaci koji se koriste u GIS -u mogu biti vrlo različiti: rezultati geodetskih i astronomskih promatranja, terenska promatranja (geološki profili, profili tla, popisni materijali itd.), Razne karte, slike, statistički podaci itd.

Podaci u GIS-u imaju slojevitu organizaciju, odnosno podaci o objektima istog tematskog sadržaja pohranjeni su u jednom sloju (hidrografija, reljef, ceste itd.).

Dakle, karta u GIS -u sastoji se od skupa informacijskih slojeva (slika 8.7). Svaki sloj sadrži različite vrste informacija: područja, točke, crte, tekstove, a zajedno čine kartu.

Distribucija objekata na slojeve omogućuje vam brzo uređivanje objekata, rad s upitima i razne promjene. Slojevi na karti mogu se kontrolirati: zamijeniti pozicije, isključiti vidljivost, blokirati, zamrznuti, izbrisati itd.

Prilikom projektiranja digitalne karte slojevi moraju biti raspoređeni u određenom slijedu, stoga se prilikom stvaranja novog sloja postavlja na određeno mjesto. Slojevi elemenata pozadine moraju se postaviti ispod slojeva elemenata šrafova kako ne bi zaklonili sliku. Slijed postavljanja slojeva prenosi ispravan prekrivač šrafova i pozadinskih elemenata karte.

Broj slojeva za svaku kartu može biti različit i ovisi o namjeni karte i zadacima koji će se riješiti za ovu kartu. Vrlo važan zadatak je ispravan sastav slojeva i raspodjela objekata u slojevima. Treba zapamtiti da veliki broj slojevi mogu otežati rad s kartom.

Možete računati od tisuću devetsto pedeset sedme godine. Ove godine Tehnološki institut u Massachusettsu (SAD) proizveo je prvi digitalni model karte uzvisina i terena, koji je kasnije korišten za projektiranje autocesta. To ukazuje na to da su se u kartografiji od sredine dvadesetog stoljeća počeli razvijati novi tehnološki procesi kartiranja i mapiranja, koji se do danas poboljšavaju. U njima se mogu razlikovati glavni pravci i tendencije poboljšanja:

tehnološke (elektroničke) metode izrade karata;
digitalni načini organiziranja banaka i baza podataka;
tehnologije kartiranja geoinformacija;
formiranje karata u računalne mreže;
razvoj virtualnog mapiranja.

Za učinkovitiju primjenu znanstvenih i tehnoloških procesa za razvoj kartografije potrebna je najbrža isporuka proizvoda koje je stvorio krajnjem korisniku. Tada će ih potrošači odmah koristiti za rješavanje svojih specifičnih zadataka. U suvremenim stvarnostima, sve istraživačke i proizvodne industrije, uključujući digitalnu kartografiju, vode se zadovoljavanjem takvih zahtjeva i potreba društva. Tako se uz pomoć digitalnih tehnologija kartografija iz kognitivnog i jednostavnog sredstva orijentacije pretvara u matematičke alate i metode projektiranja, organizacije, upravljanja i planiranja. Već je očito da je tehnološki napredak utjecao na načine korištenja karata, od kojih ističemo sljedeće:

komunikacijske metode;
prostorne informacije;
sustavnog donošenja odluka.

Bit digitalne kartografije

Digitalna kartografija može se prikazati u tri ili čak četiri smislena oblika:

odjeljak kartografske znanosti;
prerađivačka industrija;
nova tehnologija.
alat za vizualizaciju slika kartografskih proizvoda.

Prije svega, kao dio kartografske znanosti, digitalna kartografija bavi se proučavanjem i prikazom prostornog položaja različitih objekata društvenog djelovanja, svih vrsta prirodnih pojava, njihovog digitalnog modeliranja i odnosa.

Uz upotrebu i uporabu automatiziranih proizvodnih procesa, novih računalnih tehnologija i raznolikog raspona vizualnih slika, digitalna je kartografija osobito popularna i među potrošačima i među profesionalcima. Proizvodnja kartografskih proizvoda, kao industrijska proizvodnja, višenamjenski je tehnološki proces koji se koristi moderne tehnologije i tražen kao elektronički proizvod.

Vrijedno je sjetiti se kako su karte prethodno izgrađene. Stvorene su cijele kadrovske kartografske skupine i tematske zabave u čijim je uslugama postojala potreba za proizvodnjom. Svi primljeni podaci ankete zabilježeni su tintom na paus papiru ili na debljoj osnovi. Veliki intenzitet rada, značajni vremenski troškovi i brižljivost u cijelom procesu mapiranja usporili su proces. Sada se sve to zamjenjuje računalnom tehnologijom, s mogućnošću bržeg i točnijeg izvođenja projekata, pogodnošću u ažuriranju i uređivanju karata.

Prednosti digitalnog mapiranja

Usporedba svih dosadašnjih i sadašnjih mogućnosti različiti putevi izgradnjom karata, uključujući ekonomsku komponentu tržišne učinkovitosti, mogu se izdvojiti sljedeće prednosti digitalne kartografije:

prijenos točnih informacija o objektu, praktično eliminirajući mogućnost primanja pogrešaka, zbog uporabe računalne automatizacije u izračunima;
brzina obrade i dobivanje konačnog rezultata s većom produktivnošću rada;
ekonomičniji način stvaranja karata s manje rada;
mogućnost i pogodnost uređivanja i povremenog ažuriranja karata na istoj matematičkoj i geodetskoj osnovi.

Također treba napomenuti da digitalna kartografija sve više zauzima mjesto u globalnom protoku informacija, prodire u različite sfere zanimljivog suvremenog života na planetu i osvaja značajne slojeve korisnika svojih proizvoda, stvarajući tako povećanu potražnju. Ova situacija se razvija kako se razvija:

nove (računalne) tehnologije kartografskih i geoinformacijskih sustava;
nove (svemirske) metode geodetskog prostornog pozicioniranja i određivanja položaja svih objekata;
poboljšanje sastavljanja karata, povećanje točnosti i brzine svladavanja novih popularnih kartografskih proizvoda.

Vrste digitalne kartografske proizvodnje

Kako bi se dobili određeni rezultati u suvremenom obliku, digitalna kartografska proizvodnja bavi se sljedećim proizvodnim procesima:

razvoj digitalnih standardnih karata i drugog potrebnog kartografskog materijala u obliku nizova informacija o cijelom skupu objekata;
izrada tematskih karata pomoću postojećih digitalnih matematičkih i kartografskih temelja;
održavanje digitalnih baza podataka različitih informacija, uključujući državne granice;
digitalno mapiranje temeljeno na satelitskim i zračnim fotografijama;
digitalna primjena izgradnje topografskih karata.

Procesi proizvodnje digitalnog mapiranja

Digitalna kartografija složen je tehnološki proizvod koji predstavlja kartografsku proizvodnju, a sastoji se od sljedećih proizvodnih procesa:

uredničko pripremno razdoblje za digitalno mapiranje;
dolazni pregled sirovina;
razvrstavanje objekata pripremljene dokumentacije;
kodiranje objekata;
opisi objekata digitalne karte;
uređivanje karata;
kontrola kvalitete;
nadopune;
pretvaranje u format razmjene;
pretvaranje u zadani format;
digitalizacija materijala karte;
vektorizacija karata;
automatizacija kartografske generalizacije;
sažetak digitalnih karata;
kontrola sažetka kartice;
prijenos topografskih karata Zakladi.

Digitalna kartografija i GIS

U posljednjem desetljeću kartografija prolazi kroz razdoblje dubokih promjena i tehnoloških inovacija uzrokovanih informatizacijom znanosti, industrije i društva u cjelini. Postalo je potrebno revidirati i redefinirati mnoge koncepte ove znanstvene discipline. Na primjer, još 1987. u okviru Međunarodne kartografske udruge stvorene su dvije radne skupine za kartografske definicije i koncepte. Štoviše, jedno od glavnih pitanja koje je potrebno proučiti i riješiti bilo je pitanje je li moguće definirati kartografiju bez pojma "karte" i treba li GIS ili njeni elementi uključiti u ovu definiciju. Godine 1989. Radna skupina predložila je sljedeću definiciju: "Kartografija je organizacija i komunikacija geo-referenciranih informacija u grafičkom ili digitalnom obliku; može uključivati sve faze od prikupljanja do prikaza i korištenja podataka." Koncept "karte" nije uključen u ovu definiciju, ali se predlaže da se to razmotri zasebno kao "holistički (tj. Holistički, strukturni) prikaz i mentalna apstrakcija zemljopisne stvarnosti, namijenjeni za jednu ili više svrha i pretvarajući odgovarajuću geografsku podatke u djela predstavljena u vizualnom, digitalnom ili taktilnom obliku. "

Ove su definicije izazvale široku raspravu među kartografima, a kao rezultat toga pojavila se alternativna definicija kartografije u kojoj se ona smatra „organizacijom, prikazom, komunikacijom i upotrebom prostorno koordiniranih informacija prikazanih u grafičkim, digitalnim i taktilnim oblicima; može uključivati sve faze prikupljanja podataka prije njihove uporabe pri izradi karata ili drugih dokumenata o prostornim podacima ".

Prema većini suvremenih kartografa, tehnološki aspekti kartografije nisu glavni u eri informatike i sve su definicije kartografije putem tehnologije pogrešne. Kartografija ostaje primijenjena, pretežno vizualna disciplina u kojoj su komunikacijski aspekti od velike važnosti. Također je pogrešno ocjenjivati računalne karte u smislu njihove sličnosti, ne razlikujući se od ručno izrađenih karata. Pravi značaj GIS tehnologije leži upravo u mogućnosti stvaranja djela nove vrste. Uz sve to, glavni zadatak kartografije ostaje poznavanje stvarnog svijeta, a ovdje je vrlo teško odvojiti formu (kartografski prikaz) od sadržaja (reflektirana stvarnost). Napredak geoinformacijskih tehnologija samo je povećao raspon podataka za mapiranje, proširio raspon znanstvenih disciplina kojima je potrebna kartografija. Zaslonske (prikazne) karte i elektronički atlasi, koji sada postaju dio nacionalnih kartografskih programa u mnogim zemljama, samo jačaju odnos kartografije s računalnom grafikom i GIS-om, ne mijenjajući, međutim, bit kartografije.

Valja napomenuti da digitalna kartografija genetski nije izravan nastavak tradicionalne (papirnate) kartografije. Razvio se tijekom općeg razvoja GIS softvera i stoga se često promatra kao sekundarna GIS komponenta, koja za razliku od GIS softvera ne zahtijeva velika ulaganja. Na primjer, neobučeni korisnik može stvoriti jednostavnu digitalnu kartu uz pomoć postojećeg GIS softvera nakon nekoliko dana obuke, ali čak ni za mjesec dana nije u stanju stvoriti radni GIS softver. S druge strane, kako su primijetili kartografi, zbog prividne lakoće i jednostavnosti, digitalna se kartografija podcjenjuje sa svim posljedicama koje slijede.

Digitalna kartografija dobila je vlastiti život, a njezina se veza s tradicionalnom kartografijom često smatra potpuno suvišnom. Kao što znate, za izradu tradicionalne papirnate karte potrebna je prilično sofisticirana oprema, kao i tim iskusnih stručnjaka (kartografi-dizajneri), koji izrađuju i uređuju karte, obavljajući rutinske poslove obrade primarnog materijala. Ovo je tehnički i tehnološki vrlo složen i dugotrajan proces. S druge strane, sve što trebate učiniti za izradu digitalne karte je Osobno računalo, vanjski uređaji, softver i izvorna (općenito papirnata) kartica. Drugim riječima, svaki korisnik dobiva priliku za izradu digitalnih kartica u obliku gotovih proizvoda - digitalnih kartica za prodaju. Zbog toga je u digitalnom kartiranju trenutno zaposleno mnogo neprofesionalaca, a odvajanje od teorije i metodologije tradicionalne kartografije dovodi do gubitka kvalitete prijenosa geometrijskih i topoloških oblika objekata karte, jer se sposobnost dobro crtanje na papiru nije dovoljno za visokokvalitetnu digitalizaciju (digitalizacija je složeniji proces, jer je potrebno kvalitativno aproksimirati kontinuirane krivulje po segmentima). Istodobno, kvaliteta dizajna trpi: često ispisane karte "nalikuju određenom crtežu sa skupom mrlja u boji, ali ne i karti".

Samo u novije vrijeme s razvojem tržišta GIS-a počela se povećavati potreba za visokokvalitetnim digitalnim kartama; korisnici su počeli obraćati pozornost ne samo na brzinu digitalizacije kartica i njihovu niska cijena ali i na kvaliteti. Broj mjesta na kojima se stručnjaci obučavaju pomoću GIS tehnologije raste; Zapadni sustavi se rusificiraju i ukrajiniziraju, proširujući krug potencijalnih korisnika GIS -a. Dakle, postoji tendencija kvalitativnog razvoja digitalne kartografije nakon općeg razvoja GIS tehnologije.

Razmotrimo neke značajke tehnologije digitalnog mapiranja i glavne parametre digitalnih karata. Prije svega, valja napomenuti da je zbog raznolikosti zadataka riješenih uz pomoć digitalnih karata teško nedvosmisleno odrediti univerzalne kriterije njihove kvalitete, stoga bi najopćenitiji kriterij trebala biti sposobnost pružanja rješenja na zadatak. Trenutno je stanje na tržištu digitalnih karata takvo da su uglavnom stvorene za određeni projekt, za razliku od tradicionalne kartografije, gdje se kao kartografska podloga koriste već postojeći kartografski materijali. Stoga se stvaranje digitalne karte najčešće ne određuje utvrđenim i provjerenim uputama, već raspršenim i ne uvijek profesionalno izrađenim tehničkim specifikacijama.

Kvaliteta digitalne karte

Kvaliteta digitalne karte sastoji se od niza komponenti, no glavne su informacijski sadržaj, točnost, potpunost i ispravnost unutarnje strukture.

Informativnost. Karta kao model stvarnosti ima epistemološka svojstva, na primjer, poput korespondencije zasnovane na sadržaju (znanstveno utemeljen odraz glavnih značajki stvarnosti), apstraktnosti (generalizacija, prijelaz s individualnih pojmova na kolektivne, odabir tipičnih karakteristika objekata i uklanjanje sporednih), prostorno-vremenska sličnost (geometrijska sličnost veličina i oblika, privremena sličnost i sličnost odnosa, veze, podređenost objekata), selektivnost i sintetika (zaseban prikaz zajednički očitovanih pojava i čimbenika, kao i jedinstvena cjelovita slika pojava i procesa koji se zasebno pojavljuju u stvarnim uvjetima). Ta svojstva, naravno, također utječu na kvalitetu konačnog proizvoda - digitalne karte, međutim, uglavnom se odnose na kompetentnost stvaratelja izvornog kartografskog djela: tvorci tradicionalne izvorne karte odgovorni su za njezinu informativnost, a pri izradi digitalne karte važno je pravilno odabrati ovaj izvor i pravilno prenijeti, uzimajući u obzir osobitosti digitalnog mapiranja, podatke uključene u izvornu kartu.

Potpunost Prijenosi sadržaja. Vrijednost ovog parametra ovisi uglavnom o tehnologiji izrade digitalne karte, odnosno o tome kako se strogo provodi kontrola prolaza od strane operatera digitalnih objekata. Za kontrolu se može koristiti tiskana kopija digitalne kartice, tiskana na plastici u izvornoj ljestvici. S naknadnim nametanjem digitaliziranog izvora provjerava se sadržaj digitalne karte i izvornog materijala. Ova se metoda može koristiti i za procjenu kvalitete prijenosa oblika predmeta, ali je neprihvatljiva za procjenu pogreške u položaju kontura, budući da izlazni uređaj uvijek daje uočljiva izobličenja. Prilikom vektorizacije rastera, kombiniranje slojeva izrađene digitalne karte i pozadine rastera omogućuje vam brzu identifikaciju objekata koji nedostaju.

Točnost. Koncept točnosti digitalne karte uključuje takve parametre kao što su pogreška u položaju kontura u odnosu na izvor, točnost prijenosa veličina i oblika objekata tijekom digitalizacije, kao i pogreška u položaju kontura digitalne karte u odnosu na teren povezan s izvorom digitalnog kartiranja (deformacija papira, izobličenje bitmapa prilikom skeniranja itd.). Osim toga, točnost ovisi o softveru, hardveru koji se koristi i digitalnom izvoru. U trenutno paralelno postoje i međusobno se nadopunjuju dvije tehnologije za digitalizaciju karata - digitalizacija unosa i digitalizacija pomoću rastera (skeniranje). Praksa pokazuje da je sada teško govoriti o prednostima bilo koje od njih. Prilikom digitalizacije digitalizacije operater glavnu količinu posla pri unosu digitalnih karata obavlja u ručnom načinu rada, tj. Da bi ušao u objekt, operator lebdi iznad svake odabrane točke i pritisne gumb. Točnost digitalnog ulaza kritično ovisi o kvalifikacijama operatera. Prilikom vektorizacije rasterskih karata subjektivni čimbenici utječu manje, budući da vam rasterska podloga omogućuje cijelo vrijeme ispravljanje unosa, međutim, kvaliteta rastera utječe na prijenos oblika objekata i kad su rubovi rasterske linije nazubljeni , počinju se pojavljivati zavoji nacrtane vektorske linije, koji nisu uzrokovani općim oblikom crte, već lokalnim rasterima kršenja.

Ispravnost unutarnje strukture.

Gotova digitalna kartica mora imati ispravnu unutarnju strukturu, određenu zahtjevima za kartice ovog tipa... Na primjer, jezgra kartografskog podsustava u GIS-u pomoću digitalnih vektorskih karata je višeslojna struktura karata (slojeva) nad kojima se trebaju izvoditi operacije pretraživanja s kraja na kraj, operacije prekrivanja s izradom izvedenih digitalnih karata i održavanje veze identifikatora objekata izvornih i izvedenih karata. Kako bi podržali ove operacije, zahtjevi za topološku strukturu digitalnih karata u GIS -u mnogo su stroži nego, na primjer, za karte koje se koriste za rješavanje problema automatiziranog mapiranja ili navigacije. To je zbog činjenice da konture objekata s različitih karata (slojeva) moraju biti strogo koordinirane, iako se u praksi, unatoč dovoljno točnoj digitalizaciji izvornih karata zasebno, ovaj dogovor ne postiže, a pri preklapanju digitalnih karata dolazi do lažnih nastaju poligoni i lukovi. Odstupanja se mogu vizualno razlikovati do određene ljestvice povećanja, što je sasvim prihvatljivo za zadatke automatiziranog mapiranja usmjerene na stvaranje tradicionalnih karata fiksnog mjerila pomoću računala. Međutim, to je potpuno neprihvatljivo za funkcioniranje GIS -a, kada se rigorozan matematički aparat koristi za rješavanje različitih problema analize. Na primjer, topološka karta mora imati ispravan linijski čvor (poligoni se moraju sastaviti od lukova, lukovi moraju biti povezani na čvorovima itd.) I višeslojnu strukturu (odgovarajuće granice iz različitih slojeva podudaraju se, lukovi jednog sloja su točno uz predmete drugog itd.). e). Stvaranje ispravne strukture digitalne karte ovisi o mogućnostima softvera i o digitalnoj tehnologiji.

Trenutno se u svijetu već pojavila čitava industrija digitalnog kartiranja, a pojavilo se i opsežno tržište digitalnih karata i atlasa. Očigledno, prvim uspješnim komercijalnim projektom ovdje bi se trebao smatrati Digitalni atlas svijeta (proizvođača Delorme Mapping Systems), objavljen 1988. Uslijedio je britanski projekt Domesday Project / 100 /, koji je rezultirao stvaranjem digitalnog atlasa Velike Britanije na optičkim diskovima (vojni topografski snimljeni materijali korišteni su kao početne karte i topobaze). Kartografska agencija Ministarstva obrane SAD -a od 1992. godine izdaje i ispravlja Digitalnu kartu svijeta (DCW) u mjerilu 1: 1.000.000. Nacionalni digitalni atlasi i opće geografske karte već su stvoreni u mnogim zemljama svijeta. Na Sl. 5.1 predstavlja crno-bijelu verziju ispisa jednog od ulomaka digitalnog atlasa svijeta.

Digitalna kartografija - 3.7 od 5 na temelju 6 glasova