Способы создания электронных карт
Процесс создания электронных карт включает следующие основные этапы:
1) автоматизированное преобразование исходной картографической информации в цифровую форму;
2) символизация цифровой картографической информации и автоматизированное составление электронных карт;
3) разработка пользовательской системы управления базами данных для работы с электронными картами.
На первом этапе решается задача получения на основе имеющихся исходных картографических материалов (аэрокосмических снимков, расчлененных оригиналов и цветных тиражных оттисков карт) векторной цифровой модели карты — основы электронной карты.
Эта задача решается следующими основными методами:
1) методом цифрования исходных картографических материалов на планшете (цифрователе) путем отслеживания контуров объектов, подготовки и ввода семантики, структуризации цифровой информации;
2) методом сканирования исходных картографических материалов с последующей автоматической или интерактивной векторизацией и распознаванием растрового изображения на экране дисплея, ввода требуемой семантики и структуризации цифровой информации.
При этом для автоматизации распознавания и векторизации растрового изображения целесообразно использовать аппарат картографической экспертной системы для настройки и обучения программного обеспечения на заданные параметры распознаваемых элементов и объектов местности и карты. Реализуемые в настоящее время сканерные технологии автоматизированного получения векторной цифровой информации обеспечивают автоматизацию распознавания порядка 90% по рельефу, 50-60% по гидрографии и растительному покрову при использовании издательских оригиналов карт. Ориентировочная производительность — 70-100 часов на один номенклатурный лист.
На втором этапе решаются задачи:
— символизации векторной модели;
— составления электронной карты по уровням нагрузки;
— контроля и редактирования символизированных электронных карт;
— получения архивной графической символизированной копии электронной карты.
Сущность процесса символизации состоит в присвоении каждому объекту кода (N) соответствующего условного знака из библиотеки условных знаков по классификационному коду, характеристикам объектов и их значений. Этот процесс выполняется автоматически в зависимости от масштаба и вида электронных карт. При этом создается унифицированная библиотека условных знаков и шрифтов. Каждый условный знак имеет свое цифровое описание — векторное или (и) растровое. Кроме этого для последующей визуализации готовится массив последовательности вывода картографического изображения.
Одной из существенных характеристик ЭК является уровень нагрузки. Исходное изображение, например, для электронной карты масштаба 1:50000 принимается за базовое. Далее каждому объекту в зависимости от его значимости присваивается один из уровней нагрузки (1,2,3,4). Такой подход обеспечивает читаемость картографического изображения на экране дисплея практически при любом его территориальном охвате (окне) в пределах всего номенклатурного листа.
Составление электронной карты по уровням нагрузки реализуется на экране дисплея в интерактивном режиме по окнам, начиная от наименьшего окна, в пределах которого читаются все объекты, с последующим увеличением размеров окон по методу квадродерева. При этом обеспечивается согласование нагрузки и сводка объектов между окнами как в пределах одного номенклатурного листа, так и между соседними номенклатурными листами для каждого уровня нагрузки. Для решения этой задачи целесообразно использовать аппарат экспертных систем для принятия решения по оптимизации отбора объектов по уровням нагрузки с учетом целого ряда факторов. При этом требуется аппарат установления пространственно — логических связей.
В процессе составления электронных карт по уровням нагрузки осуществляется программный и визуальный контроль и редактирование информации, которое, в основном, сводится к размещению подписей объектов. Процесс создания электронных карт завершается получением символизированной графической копии последовательно для каждого уровня нагрузки, начиная с первого (с наиболее значимыми объектами).
Формирование электронных карт осуществляется в универсальной структуре данных, обеспечивающей возможность записи векторной информации как в последовательном, так и в цепочно-узловом представлении, в растровом виде, справочной информации, а также формирование сегментов данных пользователей. Технология реализуется на комплексе автоматизированных рабочих мест, объединенных в локальную вычислительную сеть.
Информационное обеспечение технологии создания системы электронных карт включает:
— систему классификации и кодирования картографической информации;
— правила цифрового описания картографической информации;
— систему (библиотеки) условных знаков электронных карт;
— формат данных электронных карт.
К основным методам создания электронных карт относятся:
— методы автоматического распознавания образов (растровых изображений, получаемых при сканировании);
— методы картографической генерализации с использованием теории графов и логико-процедурного подхода, аппарата экспертных систем;
— методы многосредного (multimedia) программного обеспечения;
— методы экспертных систем;
— методы установления пространственно-логических связей.
Все основные качества и преимущества электронных карт проявляются при их использовании. Поэтому наряду с собственно электронными картами потребителю может выдаваться системы управления базами данных электронной карты, которая реализует следующие основные задачи:
1) создание и ведение базы данных электронной карты;
2) работа с картографическим изображением:
— отображение, масштабирование, перемещение картографического изображения в произвольном направлении;
— управление динамическим окном, уровнями нагрузки визуализируемого изображения;
— получение справок об объектах местности;
— редактирование изображения;
— ведение классификатора и библиотеки условных знаков;
— формирование, хранение, нанесение на электронных картах пользовательских слоев и их редактирование;
— ведение пользовательских классификаторов о библиотеке условных знаков (например, библиотеки специальных условных знаков);
— вывод картографического изображения совместно со спецнагрузкой на графопостроители и другие устройства.
3) связь со стандартными базами данных;
4) пользовательский интерфейс по решению прикладных информационных и расчетных задач (расчет матрицы высот рельефа, построение профилей местности, зон видимости, определение координат и высот в точке, расстояний, азимутов).
Следует отметить, что технология создания электронной карты и пользовательской системы управления базами данных реализуется на одних и тех же программных модулях, что позволяет унифицировать программное и информационное обеспечение в целом.
Источник
Методы создания электронных карт
Основной метод создания электронных карт – математико-картографическое моделирование содержания, нагрузки и условных знаков с использованием визуальной оценки получаемого
Технология создания электронных карт зависит от их вида; требований, предъявляемых к их точности, содержанию и условным знакам, исходным картографическим данным.
Электронные карты можно сравнить с набором справочников, которые должны хранится в банках данных, содержать подробную информацию, занимать минимальный объем и быть доступным к кратчайший период времени.
Основными процессами технологии создания электронных карт являются: подготовка исходных картографических материалов, шифрование, обработка и редактирование цифровой картографической информации, формирование электронных, цифровых карт для хранения в архиве и выдача их по запросам.
Электронные карты позволяют применять интерактивный режим работы с картографичес-кими данными, описаниями и оперативной информацией. Особенностью электронной карты является то, что она может быть организована как множество слоев (покрытий). Слои являются типом картографических моделей, которые построены на основе объединения пространственных объектов (или набора данных), имеющих какие-либо общие свойства или функциональные признаки.
Данные, размещенные на слоях, могут обрабатываться как в интерактивном режиме, так и автоматически. С помощью системы фильтров или заданных параметров объекты, принадлежащие слою, могут быть одновременно масштабированы, перемещены, скопи-рованы, записаны в базу данных.
Многослойная организация электронной карты при наличии гибкого механизма управления слоями, позволяет объединить и отобразить не только болшее количество информации, чем на обычной карте, но существенно упростить анализ картографических данных путем селекции данных, необходимых для текущего рассмотрения, и применения механизма «прозрачности» электронной карты.
Преимущества электронных карт
По сравнению с традиционными бумажными картами и публикациями, электронные карты обладают рядом преимуществ, повышающих безопасность судовождения и облегчающих ориентацию в текущей навигационной ситуации:
А)—помимо данных, содержащихся на традиционных морских картах, электронные карты содержат данные и из других источников Б)— книг огней и знаков, лоций и пр. — нет необходимости искать навигационную информацию в разрозненных источниках — все данные сосредоточены в электронной карте;
В)— векторная структура данных (являющаяся стандартной для электронных карт) позволяет проводить быстрый анализ навигационной ситуации, информируя судоводителя о возможных опасностях;
Г)—процедура корректуры электронной карты намного легче традиционной и может быть выполнена в течение минут, непосредственно в море. Используя электронные карты и цифровые корректуры, судоводитель получает уверенность в том, что имеющаяся у него картографическая информация отражает самые последние изменения;
Д)—совместно с внешними навигационными устройствами (GPS, САРП, АИС-транспондер) электронные карты предоставляют возможности для отображения в реальном времени навигационной ситуации, включая собственное местоположение судна, положение радарных и АИС-целей.
Часть 5. Геоинформационные системы. Основы.
Геоинформационная система представляет собой совокупность аппараммных и аппартных средств для сбора, хранения, манипулирования и отображения пространственно распределенными данными. ГИС – это инструмент для поддержки процессов планирования и принятия решений. В настоящее время ГИС используется в большом количестве приложений (сфер), включая планирование городского и областного хозяйства, сельского хозяйства, управления в случая чрезвычайных ситуациях, а также управление природными ресурсами. В последние годы интенсивно развивается морские ГИС системы, связанные и деятельность на морских акваториях и созданию различных техногенных объектов на морском дне.
ГИС позволяют пользователям создавать высококачественные карты любого масштаба, а также хранить и поддерживать большое количество разнообразной географически привязанной информации. Это нужно для того, чтобы иметь возможность визуализировать и тем самым упрощать восприятие больших объемов разнообразных и сложных данных, синтезируя (создавая) на этой основе новую полезную информацию. Наиболее мощным средством ГИС является возможность выполнения сложного анализа, путем сравнения соединения данных из различных слоев электронной карты, а также совмещение наборов данных их различных слоев, обеспечивающее пространственное сопряжение различной информации.
Составные части ГИС.
В наиболее общем виде ГИС включает:
— людей, занятых в сфере ГИС,
— применения, связанные с анализом пространственных данных (приложения).
5.1.1. Аппаратное обеспечениепредставляет собой компьютер с различным периферийным оборудованием: сканеры, дигитайзеры, принтеры и плоттеры, обеспечивающие работу программного обеспечения. Ранее ГИС системы могли функционировать только на специальных мощных компьютерах или рабочих станциях. Теперь ГИС – может работать на обычном персональным компьютере и доступна многим пользователям.
5.1.2. Программное обеспечение.
Программное обеспечение ГИС включает средства (инструменты) для хранения, анализа и отображения географической информации. Все современные ГИС –пакеты имеют структуру данных, включающую пространственное положение объектов, связанные с базой данных, хранящих атрибуты этих объектов. Все ГИС- пакеты имеют развитый интерфейс пользователя, обеспечивающий запросы к базе данных и манипулирование пространственной информацией, включая такие операции, как изменение масштаба отображения и его перемещение на экране компьютера.
5.1.3. Основным (фундаментальным) компонентом ГИС являются данные.
Данные доступны для получения от частных компаний (как правило, платные), правитель-ственных и научных организаций, университетов, а также различных некоммерческих организаций. Данные могут быть получены по Интернет бесплатно, а также за плату от различных коммерческих провайдеров. Необходимо помнить источник получения тех или иных данных, а также иметь в виду такие сведения, как масштаб, разрешающую способность, картографическую проекцию и координатную систему в которой получены данные. Все эти данные обычно хранятся в метафайле, поставляемом вместе с данными. Если метафайл отсутствует, то полезно создать его самому. Метофайл содержит информацию о данных и представляет собой сведения о способах получения данных, их источнике, проекции, координатной системе и контактную информацию об авторе данных и организации, которую он представляет.
Людские ресурсы.
ГИС-технологии имеют небольшое ценность без людских ресурсов – людей, которые понимают основные концекции, связанные с использованием ГИС, а также приложение этих концепций для решения конкретных задач и проблем, встречающихся в реальном мире. В самом общем виде ГИС представляет собой инструмент, позволяющий пользователям быстро создавать карты, осуществляя тем самым визуализацию каких либо процессов. Огромные преимущества создает наличие у ГИС аналитических возможностей. Люди владеющие ГИС технологиями способны из массы самых разичных и, на первый взляд, разрозненных данных создавать новую полезную информацию, необходимую для принятия ответсвенных решений.
Приложение (Применение).
Применение ГИС информации для решения задач и проблем, возникающих в реальном мире является сутью любой ГИС. Представляет ли собой ГИС-проект просто местом сосредоточения и хранения какой либо пространственной информации, или является инструментом для сложнейшего анализа междисциплинарных данных, создание ГИС проекта должно всегда выполняться с учетом его последующего использования. Например, ГИС технология может важным инструментом для управления ресурсами береговой зоны. Такое приложение может включать мониторинг качества воды, картирование коралловых рифов и донных организмов, наблюдение за положением береговой линии, планирование использования земель, примыкающих к береговой полосе, а также смягчение последствий стихийных бедствий.
Географическая информационная система (ГИС) представляет собой сочетание подготовленного персонала, пространственных и описательных данных, аналитических методов аппаратного и программного обеспечения, где все составляющие организованы для компьютеризации и обработки и получения новой информации с использованием географического представления.
При проектировании модели данных, создании прикладных программ или написания документации для пользователей всегда необходимо ясно осознавать на какого пользователя ориентирована данная работа.
Главными ролями, которые выполняют люди в ГИС являются:
— пользователь карт (map user) – конечный потребитель ГИС. Этот человек просматрива-ющий карты созданные для решения конкретных задач; к пользователю карт не предьявляются особых требований – это может быть любой человек, знающий какую-либо предметную область (например, судоводитель, обеспечивающий безопасное плавание судна с помощью навигационной карты).
— Создатель карт (map builder) использует слои карты из разных источников и добавляет другиее данные с целью создания специализированных карт, необходимых для решения специальных задач;
— Издатель карт (map publisher) – печатает карты. Главная забота такого человека- создание высококачественной картографической продукции.
— Создатель данных (data builder) – создает и вводит географические данные, используя различные способы редактирования, преобразования и извлечения данных. Э этой категории могут быть отнесены гидрографы, выполняющие съемку, обработку и представление данных, пригодных для последующего картосоставления, в том числе -использования в ГИС
— Администратор баз данных (data base administrator) управляет базой данных ГИС и обеспечивает бесперебойную работу ГИС с самой современной информацией.
— Проектировщик баз данных (data base designer) строит логические модели пространственных данных и физически реализует проекты баз данных.
— Разработчик (developer) настраивает программное обеспечение ГИС и для обслуживания конкретных потребителей.
Источники данных ГИС
Современные ГИС могут обрабатывать любые данные имеющие пространственную составляющую
Такая информация может быть очень разной- от аэрофото и космических снимков до обычных бумажных карт и реестров земельной собственности. Географические данные могут быть обнаружены в самых неожиданных местах. Современные ГИС могут обеспечивать локализацию любого места в обитаемой части земного шара по его постовому индексу и адресу.
Аппаратное обеспечение ГИС
Современные ГИС могут работать на персональных компьютерах. С развитием и улучшением пропускной способности компьютерных сетей наиболее предпочтительной конфигурацией ГИС в масштабе организации становиться многоуровневая архитектура «клиент-сервер». Интернет объединяет компьютеры в в глобальную сеть и служит в настоящее время важнейшим инструментом доступа к данным. Другой важнейшей тенденцией является растущее применение глобальных спутниковых радионавигационных систем для определения местоположения объектов в режиме реального времени, а также для сбор пространственных данных.
Программное обеспечение ГИС и базы географических данных.
Ключевая идея программного обеспечения ГИС состоит в том, что оно фактически является системой управления базой географических данных. Базы геоданных реализуются на основе коммерческих систем управления реляционными или объектно-ориентированными базами данных.
При этом происходит наращивание возможностей коммерческих Систем управления базами данных (СУБД), которые поддерживают резервное копирование, определение схемы БД управление и инструменты администрирование системы. Можно считать, что ГИС расширяют реляционную базу данных эффективным хранением географических данных, производством карт и выполнением пространственного анализа.
Можно сказать, что ГИС – это пространственно расширенная СУБД. Такая архитектура обеспечивает всем лучшим, что есть в коммерческой технологии баз данных и сложным географическим (картографическим) программным обеспечением.
5.2. Разнообразие приложение ГИС.
Наверное легче перечислить те сферы деятельности в которых применение ГИС нецелесообразно
Вот лишь небольшой перечень современной сферы применения:
— Экология и охрана среду (в том числе морской);
— Управление окружающей средой;
— Транспортировка углеводородного сырья с помощью газонефтепроводов;
— Управления чрезвычайными ситуациями и общественной безопасностью;
— Государственные и местные органы управления;
— Недвижимость и земельный кадастр;
— Океанография, управления береговыми зонами и морскими ресурсами.
— дистанционное зондирование и обработка гео изображений.
Два последних направления очень тесно связаны и взаимно дополняют друг друга.
Так в США данные дистанционного зондирования температуры поверхностного слоя океана уже длительное время используются изучения океанических фронтов и вихрей. Кроме того, ГИС используется для картографирования и мониторинга современного положения береговой линии, расчета темпов ее изменения и прогнозирования развития опасностей, связанных с эрозией берегов.
Приведенный перечень является лишь самым описанием возможных ГИС приложений.
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-17; Просмотров: 1368; Нарушение авторского права страницы
Источник
