Цифровой способ создания карт

Цифровой способ создания 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

Cоздания цифровых карт и планов местности.

Карты цифровые — формализованная модель местности, представленная в виде закодированных в цифровой форме пространственных координат точек местности и их характеристик, которые записаны на диске ПЭВМ или другом носителе. Цифровые карты получают при обработке аэрофотоснимков или карт с использованием ПЭВМ и программного обеспечения.

Возможная область применения цифровых карт – создание топографических и тематических карт, ведение земельного кадастра, дородные, гидротехнические и др. изыскания.

Технологическая схема создания цифровых карт и планов по аэрофотосъемке с использованием пакета программ DIGITALS и универсального фотограмметрического прибора «Стереоанаграф»:

1. Аэрофотосъемка:

· Составление технического проекта на аэрофотосъемку

· Составление технического проекта залета

· Составление технического проекта маркирования ОПВ (для залета м-ба 1:3000)

2. Создание планово-высотного обоснования:

· Составление технического проекта планово-высотной подготовки аэрофотоснимков для сгущения фотограмметрических сетей

· Определение координат планово-высотных точек (для м-ба 1:500, не ниже полигонометрии II разряда)

· Определение отметок точек техническим нивелированием или нивелированием IV класса

· Полное контрольное опознавание точек

· Составление каталога координат

3. Создание фотограмметрических сетей:

· Составление технического проекта для создания ФГС

· Измерения точек с составлением их абрисов

· Вычисления и уравнивание сетей

4. Создание цифровой карты местности (ЦКМ)

· Сбор цифровой модели местности (ЦММ)

· Вывод на печать контрольно-графической копии (КГК)

· Полевое дешифрирование по КГК

· Создание банка данных на объект

· Документирование и архивация

Технология создания цифровых карт и планов с использованием пакета программ DIGITALS и дигитайзера.

Принцип создания ЦКМ – скалывание графической информации с бумажных носителей с помощью прибора – дигитайзер, обработка цифровой информации на ПЭВМ с помощью пакета программ «Digital».

Технологическая схема:

· Ориентирование планшета (любой бумажной копии)

· Создание банка данных

Технология создания цифровых карт и планов с использованием пакета программ «Easy Trace».

Easy Trace – пакет программ, предназначенный для переноса графической информации с бумажных носителей в компьютер и ориентированный на обработку картографических материалов.

Технологическая схема:

· Составление проекта (определение размеров и масштаба векторизуемого материала, разрешения сканера, набора слоев, типов и цветов линий, сетки высот и т. д.)

· Сканирование исходного материала (получение набора растровых фрагментов, покрывающих всю площадь обрабатываемого материала)

· Сборка растрового поля проекта (калибровка и укладка растровых фрагментов на поле проекта)

· Трассировка сегментов проекта (векторизация сегмента – выделение векторных объектов на заданные слои, задание их атрибутивных признаков и т. д.)

· Экспорт векторного материала (экспорт векторных данных одного или более слоев в заданном обменном формате.

Гибкая многовариантная схема объединения растровых фрагментов программы позволяет использовать любые доступные сканеры. При векторизации решаются следующие задачи:

· получение векторного аналога растрового изображения;

· минимизация числа векторных примитивов;

· восстановление информации, частично утраченной или скаженной из-за износа бумажного носителя;

· «расслоение» изображения по его смысловому содержанию;

· привязка к векторным объектам атрибутивной информации.

Таким образом, выполнив векторизацию чертежа, плана или карты, можно создать файлы векторных и атрибутивных данных, несущие в себе гораздо больше информации, чем исходный бумажный вариант.

Технология создания цифровых топографических карт и планов по космическим фотоснимкам.

Космическую фотосъемку ведут с космического летательного аппарата (КЛА) – это может быть искусственный спутник Земли или пилотируемый космический корабль, для этих целей на КЛА устанавливают два фотоаппарата для одновременной съемки звездного неба и поверхности Земли.

Технологическая схема:

1. Определение УЭВО (угловые элементы внешнего ориентирования фильма):

· привязка звездных фотоснимков по экваториальным координатам к атласу Бечворджа и каталогу Босса;

· измерения звездных фотоснимков;

2. Определение ЛЭВО (линейные элементы внешнего ориентирования):

· получение с борта доплеровской скорости;

· показания лазерного высотомера;

· начальные условия движения объекта на виток;

· сверка времени (соответствие БШВ – бортовой шкалы времени, с МШВ – московской шкалой времени);

3. Создание фотограмметрических сетей.

4. Создание ЦКМ на универсальных фотограмметрических приборах.

5. Создание банка данных и архива.

Космическая съемка имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными видами съемок:

· меньше затраты на получение исходной информации;

· большая обзорность в полосе съемки;

· пространственное разрешение, удовлетворяющее большому комплексу природоведческих задач и т. д.

С развитием космической фотосъемки совершенствуется система исследования природных ресурсов и контроля окружающей среды. Система рассчитана на разностороннее обеспечение органов управления народным хозяйством, научных, проектных и производственных организаций данными дистанционного зондирования Земли с борта КЛА. Космическую природоведческую систему можно успешно использовать для решения многих научных и хозяйственных задач:

· планирование экономического развития и эффективного управления природопользованием;

· изучение недр, поиски нефти, газа, рудного сырья, строительных материалов, пресных грунтовых вод;

· изучение агропромышленных ресурсов и условий, оценки земельного фонда, картографирования почв, выявление эрозивной опасности и засоления, разработки проектов землеустройства, инвентаризации естественных кормовых ресурсов;

· инвентаризации лесного фонда;

· оценки водных и гидроэнергетических ресурсов, определение запасов поверхностных вод, состояние мелиоративных систем;

· инженерной оценки местности, грунтовых вод, оползневой и сейсмической опасности;

· изучение шельфа, обнаружение биопродуктивных зон в морях и океанах;

· изучение динамики природных процессов, контроль состояния окружающей среды;

· комплексное многоаспектное изучение природно-экономического потенциала.

Прикладное использование топографических карт и планов.

Быстро растущие потребности народного хозяйства стимулируют создание новых карт для

решения различных народохозяйственных и научных задач. Можно назвать, по крайне мере, пять основных направлений функционирования карты в зависимости от ее назначения:

1. Карта может выступать как модель для исследования пространственно-временных отношений

на поверхности планеты. Например, топографические карты, отличающиеся свойствами

метричности и географического пособия.

2. Карта может служить средством ускорения передачи и восприятия информации. В данном случае она предстает как наглядное пособие, иллюстрация (пропагандистские, учебные карты), в котором наглядность является главным свойством.

3. Карта может использоваться как средство для решения определенных инженерно-расчетных задач, т. е. как основа для графических построений (синоптические, дорожные, авиационные, экологические, проектные и т. д.). Главным для таких карт является обеспечение удобства преобразования информации, скорости и точности решения задач.

4. Карта может брать на себя роль классификации, таблицы, обобщения, упорядочения или отбора информации по определенным правилам. Таковы, например, инвентаризационные и справочные карты, отличающиеся упорядоченностью информации и способствующие получению нового знания.

5. Карта как средство сжатия, хранения и носитель информации может быть краткой записью закономерностей, выступать в качестве банка данных. Примером могут служить дежурные карты, факсимильные карты, цифровые модели и карты.

Приоритетной задачей картографирования является сегодня получение нового знания, а

важнейшими объектами картографирования – глобальные проблемы человечества.

Новые данные получены по вопросам использования картографических проекций в аэронавигации, определилось новое направление в математической картографии, связанное с задачами освоения космоса; были разработаны проекции с разграфкой и номенклатурой для карт Луны, Марса, Венеры.

Магистральная линия – комплексное и тематическое картографирование природы, населения и хозяйства.

Методы создания тематических карт и планов.

Общегеографические карты являются исходными для составления разнообразных

тематических карт. Тематические карты отличаются чрезвычайным разнообразием. В содержание тематических карт, кроме нагрузки по их теме, обязательно входят и некоторые общегеографические элементы, которые служат основой для нанесения тематического содержания. Существует несколько основных методов создания тематических карт:

· на подготовленную основу переносят изображение с исходного материала фотомеханическим способом с помощью фоторепродукционного аппарата или фототрансформатора;

· стереотопографический метод с использованием аэрофотоснимков;

· стереотопографический метод с использованием космической съемки;

· метод цифрового картографирования.

В соответствии с реально существующими основными формами материальных систем – природы и общества – сложилось два основных направления: природное и социально-экономическое. В системе картографического обеспечения народного хозяйства и населения важное место занимает проблемное картографирование – создание специализированных серий тематических карт, ориентированных на решение народно-хозяйственных задач. К этой серии можно отнести индексные карты и регистрационные планы.

Тематическое картографирование – одна из важных областей международного сотрудничества. В настоящее время оно приняло широкий размах. Большие успехи наблюдаются в разработке геологических, геоморфологических, гидрометеорологических, почвенных и других карт, а также научно-справочных комплексных атласов.

На фоне реальных успехов практического картографирования определились конкретные недостатки. Улучшение качества создаваемых карт является ключевой задачей. Необходим пересмотр исходных требований для уточнения конкретных функций выпускаемых карт. Коренное улучшение качества карт связано также с улучшением информационного обеспечения и уточнением принципов регулирования картографической информации, а также язык карты должен строиться с учетом международной стандартизации и унификации.

Тематическое картографирование недвижимости.

Специальные тематические карты, предназначенные для решения определенным

потребителем некоторого круга специальных задач. Индексные карты и регистрационные планы используются для реестра недвижимости.

Индексные карты – это графический документ реестра недвижимости предназначенный для пространственной идентификации объектов недвижимости; это специальные карты масштаба 1:10000 в государственной системе координат с нанесением границ: регистрационного округа, зон, кварталов, а также их идентификаторов.

Технологическая схема.

Создание цифровой индексной карты реестра недвижимости с использованием пакета «Easy Trace» масштаба 1:10000:

— Векторизация картографического материала.

— Ввод атрибутивной информации для векторных объектов.

— Редактирование векторных объектов.

— Экспорт векторных данных в заданном обменном формате.

— Создание банка данных.

Регистрационные планы – это графический документ реестра недвижимости предназначенный для отображения пространственного размещения объектов недвижимости, их границ и идентификаторов. Это специальные топографические карты в государственной системе координат в стандартной государственной разграфке масштаба 1:2000, на которых показаны основные топографические объекты (здания и сооружения, гидрография, дорожная сеть, линии электропередач и т. д.), а также границы областей, районов, населенных пунктов, сельсоветов, а также математическая основа (система координат, разграфка, геопункты).

Технологическая схема.

Создание цифровых регистрационных планов с использованием пакета «DIGITALS»:

— Планово-высотная подготовка аэроснимков.

— Создание фотограмметрических сетей.

— Создание цифровой карты местности.

— Создание банка данных.

Создание каркасных планов для ведения Государственного кадастра.

Для ведения Государственного кадастра (городского, земельного, регионального и т. д.) создают каркасные планы.

Каркасным планом условно назван топографический план, содержащий только основные контуры и объекты местности, имеющие длительный срок сохранности и в наименьшей степени подверженные изменениям в результате строительства.

Каркасные планы могут быть использованы в качестве подосновы для нанесения на них топографической или иной информации специального характера.

Каркасные планы могут использоваться для:

· концентрации в банках топографо-геодезической информации;

· ведение Государственного кадастра (городского, земельного, регионального и т. д.);

· учета инженерных сетей;

· нанесения элементов местности с полнотой, регламентируемой нормативными документами;

· привязки исполненных объектов;

· привязки к объектам местности специальной информации не топографического характера;

· решения задач управления городским хозяйством;

· получения тематических планов (экологических, индексных карт и регистрационных планов и т. д.).

Основные критерии при отборе топографических объектов, отображаемых на каркасных планах:

· продолжительностью сохранности объекта (5-10 лет);

· удобочитаемостью создаваемого плана, стремлением разгрузить его от показа второстепенных объектов;

· оптимальной загруженностью, исходя из реальной плотности застройки на конкретном участке;

· возможностью до съемки второстепенных элементов относительно показанных на плане, т. е. без развития съемочного обоснования;

· продолжительностью использования плана без его обновления;

· сохранением границ контуров, участков, хозяйственных и иных объектов;

· общностью подхода к изображению на каркасных планах для всей территории объекта картографирования.

На застроенных территориях рельеф представляется в виде дискретных точек с подписанными отметками, густота которых должна быть в полтора-два раза больше, чем на планах обычного содержания.

Источник