Теоретични основи на цифровата картография. Цифровата карта е в основата на информационната поддръжка на автоматизираните картографски системи (ACS) и географските информационни системи (GIS) и може да бъде резултат от тяхната работа.

В днешно време преобладава много високо ниво на автоматизация и това се отразява в почти всички области на човешката дейност. Във връзка с тази актуалност на технологичния прогрес се появи дигиталната картография, която представлява компютърна обработка и анализ на картографската информация. В момента цифровата картография е най-популярната в своята научна област, тъй като сега създаването на всякакви картографски изображения се извършва на компютър.

Цифровата картография не може да се нарече отделна дисциплина или раздел. Това най-вероятно е ефективен инструмент, който ви позволява удобно и бързо да обработвате картографски данни с помощта на компютър. Въпреки това влиянието на дигиталната картография върху науката е наистина силно и този метод за показване на терена коренно промени принципа на визуализиране на територията.

Нека сравним цифровата картография със стария начин за създаване на карти. В древни времена картографите прекарвали дни и нощи върху картата, очертавайки всеки елемент с мастило. Този вид работа беше много трудоемка и разходите за труд бяха просто неоправдани. Сега технологията за създаване на карти се промени значително и сега цялата рутинна работа се извършва от компютър и много по-бързо. При обработката на картографска информация на компютър се използват специални автоматизирани системи, които имат голяма функционалност, състояща се от инструментите, необходими за създаване на карти. Поради своята гъвкавост автоматизираните системи за картографиране предоставят изобилие от възможности на съвременните картографи, които наистина опростяват и подобряват процеса на илюстриране на терена.

Тази формулировка на легендарния капитан Врунгел, отлична по краткост и капацитет, напълно разкрива проблемите, решавани от навигаторите с помощта на навигацията по време на пътувания, независимо къде се провеждат - на езеро, в море или в океана.

В продължение на няколко хилядолетия основните инструменти за навигация са били компасът, картата и секстантът. Постигнали съвършенство в хода на развитието, тези три стълба, на които се крепеше навигацията, все пак се превърнаха в пречка за техническия прогрес в навигацията. Увеличаването на размера и скоростта на корабите и повишената интензивност на корабоплаването изискват въвеждането на нови навигационни технологии, автоматизация на навигацията и повишена безопасност на корабите. Традиционните инструменти на кораба не можеха да отговорят на тези изисквания.

За да се излезе от безизходицата, беше необходим качествен скок в картографията - и той се случи в края на миналия век. Новите високопроизводителни компютри направиха възможно преобразуването на хартиени карти в цифрова форма, съхраняването им, записването им на компактни носители, предаването им по комуникационни линии и възстановяването им отново на компютърни дисплеи.

Върхът на съвременните навигационни и компютърни технологии беше създаването на мозъка на модерен плавателен съд - електронната картографска информационна система ECDIS, която показва карти и позиция на кораба, начертава маршрута и контролира отклоненията от даден маршрут, изчислява безопасни курсове , предупреждава навигатора за опасност, поддържа корабен дневник и управлява автопилота и т.н.

Съвременната електронна картографска система се състои от три основни елемента - цифрови карти, записани на някакъв носител (предимно CD), GPS приемник и компютър с подходящ софтуер. Тази система се използва на големи кораби от професионалния флот, но на малки плавателни съдове - лодки, моторни и ветроходни яхти, малки рибарски лодки - използването й е свързано с големи трудности, обикновено поради липса на място и необходимост от защита на компютъра от вода, влага, морска сол. Затова за малкия парк бяха създадени специални устройства с различни наименования - картографи, навигационни и картографски системи, навигационни центрове, съдържащи в херметизирания си корпус GPS приемник, компютър с фабрично инсталирана програма и миниатюрен носител на картографска информация (патрон). ).

Нека разгледаме отделни елементи от навигационната и картографска система на малък кораб.

Носители на картографска информация за навигационни системи на малки плавателни съдове (картографи) са мини-патрони. Ако световната база данни с електронни карти обикновено се записва на лазерни компактдискове, тогава набор от карти с различни мащаби на отделни области се записва на мини-патрони. Броят на записваемите карти зависи от капацитета на касетата. Например, една касета C-Map NT+ може да съдържа набор от карти на Азовско и Черно море.

Има няколко системи за електронно картографиране, използвани за записване на карти върху касети: C-Mar NT+, Navionics Nav-Charts™, Furuno MiniChart и някои други. Колекцията от касети C-Map NT+ има най-голямото покритие на Световния океан и най-важното е, че включва електронни карти на местните региони: Ладожкото и Онежкото езера, Финския залив, Баренцово, Бяло, Азовско, Черно и Каспийско море Морета, водни площи, съседни на далекоизточното крайбрежие на Русия. Затова в бъдеще ще говорим за оборудване, което работи с електронни карти във формат C-Map NT+. Касетите C-Map NT+ се произвеждат от международната компания S-MAR, чийто представител в Русия е компанията C-MAP Russia.

Има касети, които са подходящи за кратки "развлекателни" полети (Local), има такива, които се използват за пътувания на средни разстояния (Standard), и има касети, предназначени за дълги пътувания (Wide). Например, ако една S (стандартна) касета съдържа карти на Онежкото или Ладожкото езеро, тогава касетата съдържа

W (Wide) включва едновременно карти на двете езера и източната част на Финския залив. Касетите, съдържащи батиметрични данни, са произведени специално за рибари. Повечето C-MAP NT+ касети съдържат информация за порта и прилива, която може да бъде показана от потребителя на дисплея на плотера. Една касета може да съдържа повече от 150 електронни навигационни карти и планове на пристанища в различни мащаби от 1:1500000 до 1:1500.

Специална потребителска касета (USER C-Card) ще ви позволи да запишете координатите на всяка точка, която може да ви е необходима при следващото ви пътуване, било то ресторант на плажа или място за гмуркане с шнорхел.

Ако искате да работите по пътя, който сте поели, или да планирате бъдещ маршрут, докато сте у дома, можете да използвате PC Planner NT. Този инструмент е проектиран да използва персонален компютър (PC) като инструмент за планиране на навигация. Екранът на компютърния дисплей показва наличните електронни карти, използващи касети C-MAP NT+, които се използват директно на борда на кораба. Функциите на PC Planer NT включват преглед на карти, мащабиране, създаване на персонализирани маркировки, планиране на маршрут и преглед на изминатия път. Всяка функция за планиране на графичен плотер може да бъде приложена също толкова лесно на вашия домашен компютър.

Източниците на данни от електронните карти на S-MAP са официални карти, изготвени от хидрографски служби, собствено производство на данни по договори с хидрографски служби, цифровизация на материали за проучване на малки пристанища при липса на официални карти на хартиен носител (по поръчка на местните власти ).

Картографската база данни на NT подлежи на редовни корекции въз основа на известия от моряци. Три пъти годишно се правят нови издания на базата данни NT. Потребителят може да смени старата касета за коригирана (както и да закупи нова), като просто се свърже с офиса на S-MAR в Русия или с някой от дилърите.

КАРТПЛОТЕРИ

Картографът (или навигационен център) е функционално завършено устройство, съдържащо във водоустойчивата си кутия GPS приемник (при някои модели приемникът може да е и дистанционен), компютър с фабрично инсталирана програма, монохромен или цветен дисплей, клавиатура за управление и слот за поставяне на касета. Някои модели нямат GPS приемник и информацията за вашите собствени координати идва от външен източник. Задължителен елемент е порт за вход/изход на информация в международния морски формат NMEA 0183.

Нека се запознаем с работата и характеристиките на картографите на примера на популярен модел - Raychart 520 с монохромен дисплей или неговия аналог Raychart 530 с цветен дисплей, произведен от известната английска компания Raymarine.

И двата картографа имат 12-канален паралелен GPS приемник, комбиниран с антена. Приемникът има всички необходими функции: определяне на координати и параметри на движение, възможност за създаване и съхраняване на точки и маршрути по тях, инструменти за графично показване.

За да се улесни работата с картографите, фабрично е инсталирана карта на света с всички основни пристанища и населени места. Тя не съдържа подробната информация, присъща на морската карта, така че може да се използва само когато е известно, че няма навигационни опасности.

Подробните карти на определен район (например Онежко езеро, Черно море) се въвеждат от касета, за която картографът има един или два слота.

РАБОТА С КАРТПЛОТЕР

С натискане на бутона POWER включваме приемника. Натиснете отново този клавиш и контролите за яркост на фоновото осветление и контраст на изображението се появяват на екрана, което ви позволява да регулирате качеството на изображението.

Почти всички картографи се управляват по същия начин, както на компютър, чрез менюто или чрез тракбола и функционалните клавиши. С помощта на менюто задавате необходимите настройки за дисплея, маршрута, мерните единици, зоните за сигурност и др., избирате различни функции, създавате маршрути и точки.

След включване на устройството, веднага щом неговият GPS приемник улови сателитни сигнали, на екрана ще се покаже карта на местоположението на кораба, чието изображение ще бъде разположено в центъра. Ако има касета за този район, на екрана ще се появи подробна карта на конкретния район.

Движението на кораба се показва на дисплея по един от двата начина. В първия случай знакът му остава неподвижен в центъра на екрана на фона на движеща се карта; във втория случай знакът се движи от центъра към края на екрана и при достигането му се връща обратно едновременно с картата се измества. При необходимост може да се покаже траекторията на кораба и текущите му координати.

Използване на курсора

Курсорът играе важна роля при работа с картограф. С негова помощ се решават много проблеми: измерване на азимут и разстояние до обекти, определяне на техните координати, създаване на точки и маршрути, получаване на информация и много други. Нека да разгледаме няколко функции на курсора като пример.

Ако по време на пътуването е необходимо да се определи разстоянието до някакъв обект на картата (консерви, стълбове), просто преместете курсора на кръста върху тази точка и нейните координати ще се появят в информационния прозорец, както и разстоянието и посоката спрямо кораба. По подобен начин с помощта на курсора се получава информация за имената на острови, населени места, пристанища, отбелязани на картата, за навигационна обстановка, дълбочини и др.

Използването на курсор прави създаването на точки и маршрути много по-лесно. За разлика от GPS приемник, където тази задача се решава с помощта на хартиена карта с допълнително въвеждане на получените координати чрез менюто, в картографа това се постига просто и бързо с помощта на курсор: просто го поставете на желаното място на електронната карта и натиснете желания клавиш. След това получената точка може лесно да се редактира, да се присвои символ или име, да се премести на друго място или да се изтрие.

По подобен начин се създава маршрут: присвоява се номерът му и точките, които определят маршрута на кораба, се маркират последователно с курсор върху картата на екрана. Резултатите от начертаването остават на картата под формата на прекъсната линия, която може да се коригира по време на подготовката и по време на пътуването чрез преместване, добавяне или изтриване на точки с курсора.

Получените маршрути и техните съставни точки се поставят на специални страници под формата на таблици с координати. Можете да ги преименувате, да задавате символи (например котва, кръст, риба и т.н.), да променяте координатите, да изтривате и това може да се направи не само докато плувате, но и у дома, като използвате режима на симулация.

Плаване по маршрута Под „плаване по маршрута“ разбираме последователното движение от точка до точка по предварително планиран и съхранен в паметта маршрут с помощта на техническите и софтуерни възможности на устройства, които ви позволяват да контролирате отклоненията на кораба от дадено направление.

В съвременните картографи, когато плавате по маршрут, контролът на отклонението се извършва по два начина: или чрез позицията на маркировката на плавателния съд върху трасирания маршрут, или чрез използване на специални графични индикатори, които обикновено се използват в GPS приемниците - „магистрала“ („път“ “), „компас“, „маршрут“. Някои модели картографи могат да комбинират двата режима на един екран, което прави навигацията по-удобна при трудни навигационни условия. В допълнение, графичните индикатори ви позволяват да използвате устройството като обикновен GPS приемник на места, където не са налични карти на C-Map NT.

Ако маршрутът е създаден предварително и се съхранява в паметта на устройството, тогава чрез менюто те влизат в библиотеката на маршрута, намират този, от който се нуждаят, и го активират по един от наличните методи, след което ще се покаже секцията на картата с маршрута се покаже на екрана и картографът ще превключи в режим на навигация. В същото време в прозореца с данни ще се появи посоката към първата точка от маршрута, разстоянието до нея, времето за пътуване и времето на пристигане, а графичните дисплеи ще показват отклонения от истинския курс. При пристигане в първата точка, устройството автоматично ще превключи в режим на движение към следващата точка и т.н., до достигане на крайната навигационна точка. Приближаването до точка на определено разстояние може по избор да бъде придружено със звуков сигнал едновременно с появата на съобщение в информационния прозорец на екрана.

Навигация по точки

Навигацията по точки е специален случай на навигация по маршрут, така че принципите на използване на картограф и навигация са едни и същи.

Точките могат да бъдат създадени предварително и съхранени в паметта на устройството, откъдето да бъдат изтеглени, активирани чрез функцията GO TO и използвани за навигация. Създаването на точки по време на плаване е много ефективно с помощта на курсора: за да направите това, просто насочете мерника към желаното място и натиснете клавиша „GO TO“ – и картографът ще навигира до избраната точка.

СЕРВИЗНИ ФУНКЦИИ

Информационна база данни

Всеки картограф съдържа набор от информационни данни, чийто обем и съдържание може да варира в различните модели. Част от информационната база се въвежда по време на производството на устройствата, а основната част идва заедно с електронната карта на района.

Основната част от базата данни е навигационната информация, която задължително присъства във всеки картограф. Това включва информация за дълбочини, навигационни опасности, навигационни условия, имена на острови, заливи, пристанища и др. Такива данни обикновено се показват автоматично в информационния прозорец, когато курсорът се постави върху даден обект или, при някои модели, когато знакът на кораба попадне в определена зона близо до обекта. При желание можете да получите по-подробна информация за маркирания обект: височина, цвят и характеристики на светлините на маяци и шамандури, стълбове, характеристики на навигационни зони, информация за наличие на забрани за плуване и риболов и др.

Вторият блок от данни може да съдържа списък на пристанища и убежища за дадена карта с разстояния до кораба и упътвания до тях, техните характеристики (наличие на телефон и телеграф, болници, нефтени депа, особености на акваторията). Често списъкът с пристанища е подреден в ред на увеличаване на разстоянието до кораба, което ви позволява бързо да изберете най-близкия подслон, ако е необходимо.

Персонализирани функции

Под това не много правилно име имаме предвид набор от голямо разнообразие от функции, които улесняват работата на потребителя с картографа. Всеки модел устройство има свой собствен набор от функции, така че ще се съсредоточим само върху най-често срещаните.

MOV (Човек зад борда)

Това е една от най-важните функции, която ви позволява да запомните местоположението на човек, който е паднал зад борда с едно натискане на клавиш и да превключите картографа в режим на навигация до точката на удара.

Връщане към функцията за изпращане

Когато начертавате маршрут или разглеждате карта с помощта на курсора, можете да „загубите“ маркировката на кораба. За бързо връщане на мястото на кораба има функция, която може да се нарече „НАЧАЛО“, „Намери кораб“, „Кораб“ или нещо друго в различните модели. Чрез натискане на този функционален клавиш на екрана бързо се показва част от картата, в центъра на която има кораб и курсор.

Записване на следи

Когато плавателен съд се движи, всеки картограф трябва да записва и запазва изминатия маршрут. Най-сложните и скъпи инструменти могат да запаметят няколко маршрута заедно с техните характеристики и при необходимост да ги възпроизведат, коригират и използват за навигация.

Навигационни аларми

Тази функция ви позволява да генерирате аларми (предупреждения) в случай на навлизане в определена зона, при приближаване до точка на маршрута, при приближаване до навигационна опасност, при преминаване над място, където дълбочината е по-малка от определената, когато плавателният съд се движи на котва.

Картографски каталози

Някои скъпи графични плотери често съдържат каталози с карти, което улеснява намирането на правилната касета или поръчката й по време на плаване. Каталогът с карти може да бъде регионален или глобален.

"Ехолот"

Тази функция, налична на някои картографи, ви позволява да четете текущите показания на дълбочината от картата и да ги показвате едновременно с картата на екрана в цифрова или графична форма.

Съвременният пазар предлага голям избор от картографи, произведени от различни компании, с различни размери на екрана, цветни и монохромни, преносими и стационарни. Приложението предоставя характеристики на някои от най-разпространените устройства, използващи C-Map NT и C-Map NT+ картография. В заключение за хартиената карта. Картографът несъмнено е по-удобен от хартиената карта; той не се мачка, къса или намокря, лесен е за използване и има по-богати информационни възможности. Хартиената карта обаче остава и до днес, заедно с бордовия дневник, основният документ на навигатора, с който в случай на авария се занимават компетентните органи.

Запомни това!

Характеристики на някои електронни картографи от различни производители
	RAYMARINE Raychart 320	RAYMARINE Raychart 520 (Raychart 530)	ИНТЕРФАЗА Chartmaster 7MX (Chartmaster 7CVX)	ИНТЕРФАЗА Chartmaster 11MX (Chartmaster 11CVX)	ФУРУНО GP-1650
	4,75" монохромен	7" монохромен (цвят)	6" монохромен (цвят)	10,4" монохромен (цвят)	5.6" цвят
Приемник	12 канала вградена	12 канала дистанционно	12 канала вградена	12 канала вградена	8 канала вградена
Брой пътни точки
Брой маршрути
Мощност, V
Размери, мм
Тегло, кг
Приблизителна цена, USD

8.1. Същност и цели на дисциплината „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 картографския труд.

Картографията вече е преминала на ново качествено ниво. Поради развитието на компютъризацията много процеси за създаване на карти са напълно променени. Появиха се нови методи, технологии и области на картографиране. Възможно е да се идентифицират различни области, с които се занимава картографията днес: цифрово картографиране, триизмерно моделиране, компютърни системи за публикуване и др. В тази връзка се появиха нови картографски произведения: цифрови, (електронни и виртуални) карти, анимации, три- размерни картографски модели, цифрови модели на терена. В допълнение към създаването на компютърни карти, има задача за създаване и поддържане на бази данни с цифрова картографска информация.

Цифровите карти са неделими от традиционните карти. Теоретичните основи на картографията, натрупани в продължение на векове, остават същите, само техническите средства за създаване на карти са се променили. Използването на компютърни технологии доведе до значителни промени в технологията за създаване на картографски произведения. Технологията за извършване на графична работа стана много по-проста: трудоемкото рисуване, гравиране и друга ръчна работа изчезнаха. В резултат на това всички традиционни материали и консумативи за рисуване изчезнаха от употреба. Картограф, който познава софтуера, може бързо и ефективно да завърши сложна картографска работа. Има и много възможности за извършване на дизайнерска работа на много високо ниво: проектиране на тематични карти, корици на атласи, заглавни страници и др.

С въвеждането на компютърните технологии процесите на съставяне и подготовка на карти за публикуване бяха комбинирани. Вече няма нужда да се прави висококачествено ръчно копие на оригинала на компилатора (публикуващ оригинал). Оригиналният дизайн, направен на компютър, улеснява редактирането и коригирането на коректорски коментари, без да се нарушава качеството му.

Предимствата на компютърната технология са не само идеалното качество на графичната работа, но и високата точност, значително повишаване на производителността на труда и повишаване 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 главно от традиционни оригинални карти и планове, оригинали на компилатор, тиражни отпечатъци и други картографски материали.

Цифровите карти са цифрови модели на обекти, представени под формата на планови координати x и y, кодирани в числова форма и приложени z.

Цифровите карти са логико-математически описания (представления) на картографираните обекти и връзките между тях (връзки на теренни обекти под формата на техните комбинации, пресичания, близост, разлики в надморската височина в релефа, ориентация към кардиналните точки и др.), формирани в координатите, 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, тема, 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 картите.

По отношение на съдържанието, проекцията, координатните и височинните системи, точността и оформлението цифровите карти и планове трябва напълно да отговарят на изискванията за традиционните карти и планове. Всички цифрови карти трябва да зачитат топологичните връзки между обектите. В литературата има няколко определения за цифрови и електронни карти. Някои от тях са дадени в тази тема.

Цифровата карта е представяне на характеристиките на картата 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 символи, предмет на установени правила за точност и дизайн.

Електронни атласи– компютърни аналози на конвенционалните атласи.

Капиталовите атласи се създават по традиционни методи от много дълго време, десетилетия. Затова много често, още в процеса на създаване, съдържанието им остарява. Електронните атласи могат значително да намалят времето за производство. Поддържането на електронни карти и атласи на съвременно ниво, актуализирането им в момента се извършва много бързо и ефективно.

Има няколко вида електронни атласи:

Атласи само за визуално разглеждане ("прелистване") - атласи за преглед.

Интерактивни атласи, в който можете да променяте дизайна, методите на изобразяване и класификация на картографираните явления и да получавате хартиени копия на картите.

Аналитични атласи(ГИС атласи), които ви позволяват да комбинирате и сравнявате карти, да извършвате техния количествен анализ и оценка и да наслагвате 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 дава цялостна 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,

движещи се превозни средства и др.).

Много често виждаме анимации в ежедневието, например телевизионни карти с прогноза за времето, на които ясно се виждат движенията на фронтовете, зоните с високо и ниско налягане и валежите.

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

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

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

− анимационни поредицирамкови карти или 3D изображения. По този начин можете да покажете динамиката на топенето на ледниците, динамиката на развитието на ерозионните процеси;

− панорамиране, въртящи се компютърни изображения;

− мащабиране на изображението, използване на ефекта на разтваряне или премахване на обекта;

− създаване на ефект на движение над картата (летене наоколо, шофиране из територията).

Анимациите могат да бъдат плоски или триизмерни, стереоскопични и освен това могат да бъдат комбинирани с фотографско изображение.

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

реални карти (създава се илюзията за реален терен).

Технологиите за създаване на виртуални изображения могат да бъдат различни. Като правило, първо се създава цифров модел с помощта на топографска карта, въздушно или сателитно изображение, а след това триизмерно изображение на района. Боядисва се в цветовете на хипсометричната скала и след това се използва като реален модел.

8.3. Концепция за географски информационни системи (ГИС)

Първите географски информационни системи са създадени в Канада, САЩ и Швеция за изучаване на природните ресурси. Първите ГИС се появяват в началото на 60-те години. В Канада. Основната цел на канадската ГИС беше да анализира данни от инвентаризацията на канадската земя. У нас такива изследвания започнаха двайсетина години по-късно. В момента в много страни съществуват различни географски информационни системи, които решават различни проблеми в различни сектори: икономика, политика, екология, кадастър, наука и др.

В националната научна литература има десетки дефиниции на ГИС.

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

комплекси, които осигуряват събиране, обработка, изобразяване и разпространение на пространствен

венозно координиранданни (А.М. Берлянт). Една от функциите на ГИС е създаването и използването на компютърни (електронни) карти, атласи и други картографски произведения.

Географска информационна системае информационна система, предназначена 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 е, че тя се използва за събиране, анализиране, систематизиране, съхраняване на различна информация и създаване на база данни. Най-удобната форма за представяне на информация на потребителите са картографски изображения, освен това информацията може да бъде представена под формата на таблици, диаграми, графики и текстове.

Отличителна черта на ГИС е, че цялата информация в тях е представена под формата на електронни карти, които съдържат информация за обектите, както и пространствената референция на обектите и явленията. Електронните карти се различават от хартиените по това, че всеки символ (обект), изобразен на електронната карта, съответства на информация, въведена в базата данни. Това ви позволява да ги анализирате във връзка с други обекти. Чрез насочване на курсора на мишката, например, върху определена област, можете да получите цялата информация, въведена за нея в базата данни (фиг. 8.2).

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

В допълнение, географските информационни системи работят с картографски проекции, което позволява проекционни трансформации на цифрови и електронни карти

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

В момента са създадени специализирани земногеографски информационни системи, кадастрални, екологични и много други ГИС.

Използвайки примера на административната карта на Томска област, ще разгледаме възможностите на ГИС. Разполагаме с база данни, която съдържа информация за размера на площите на районите 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 база въведени данни в базата данни

Ориз. 8.5. Карта на гъстотата на населението на Томска област, изградена автоматично

По този начин отличителните характеристики на ГИС са:

− географска (пространствена) референция на данни;

− Съхраняване, манипулиране и управление на информация в база данни;

− възможности за работа с проекции на географска информация;

− получаване на нова информация въз основа на съществуващи данни;

− отразяване на пространствено-времевите връзки между обектите;

− възможност за бързо актуализиране на бази данни;

− цифрово моделиране на релеф;

− 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 събиране на данни (текстове, карти, снимки и др.) и устройства за преобразуване на информация в цифрова форма и въвеждането й в компютърна памет или в база данни. По-рано за тази цел бяха широко използвани специални устройства, дигитайзери - устройства с ръчно проследяване на обекти и автоматично регистриране на техните координати. В момента те са напълно 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 база данни.

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

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

Колекциите от бази данни и техните инструменти за управление образуват банки от данни.

Блок за обработка на информациявключва използването на различен софтуер, който ви позволява да обвържете растерно изображение към конкретна координатна система, да изберете желаната проекция, автоматично да генерализирате елементи на съдържанието, да конвертирате растерно изображение във векторно изображение, да изберете методи за изображение, да изградите тематични и топографски карти, да комбинирате ги помежду си, както и да проектират 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 др. Това са екрани (дисплеи), печатащи устройства (принтери), плотери и др.

ГИС за производствени цели също включва подсистема за публикуване на карти, която ви позволява да произвеждате печатни формуляри и да отпечатвате копия на карти.

8.3.2. Организиране на данни в ГИС

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

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

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

Разпределянето на обекти в слоеве ви позволява бързо да редактирате обекти, да работите със заявки и да правите различни промени. Слоевете на картата могат да се управляват: разменят, изключват видимостта, блокират, замразяват, изтриват и т.н.

При създаване на цифрова карта слоевете трябва да бъдат подредени в определена последователност, така че при създаване на нов слой той се поставя на определено място. Слоевете с фонови елементи трябва да бъдат поставени под слоевете с линейни елементи, така че да не закриват изображението. Последователността на поставяне на слоевете предава правилното наслагване на линиите и фоновите 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 с помощта на тази карта. Много важна задача е правилното съставяне на слоевете и разпределението на обектите между слоевете. Трябва да се помни, че голям брой слоеве могат да затруднят работата с картата.

8.1. Същност и цели на дисциплината „Дигитална картография”

Курсът „Дигитална картография” е неразделна част от картографията. Учи и се развива
преподава теория и методи за създаване на цифрови и електронни карти, както и картна автоматизация
топографски работи.

Картографията вече е преминала на ново качествено ниво. В следствие
С развитието на компютъризацията много процеси за създаване на карти се промениха напълно. Пеене
Разработени са нови методи, технологии и направления на картографиране. Можете да изберете часове
лични области, с които картографията се занимава днес: цифрово картографиране
ция, триизмерно 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 терена. хр
Освен създаването на компютърни карти, задачата е създаването и поддържането на дигитални картографски бази данни
физическа информация.

Цифровите карти са неделими от традиционните карти. Теоретични основи на картографията
Натрупаните с векове знания са останали същите, само техническите средства са се променили
създаване на карти. Използването на компютърни технологии доведе до значителни промени
технологии за създаване на картографски произведения. Технологията стана много по-проста
завършване на графичната работа: трудоемкото рисуване, гравиране и други ръчни задачи са изчезнали
нови произведения. В резултат на това всички традиционни материали за рисуване изчезнаха от употреба
и аксесоари. Картограф, който познава софтуера, може бързо и ефективно
ефективно извършване на сложна картографска работа. Има и много възможности
извършване на дизайнерска работа на много високо ниво: проектиране на тематични карти,
корици на атлас, заглавни страници и др.

С въвеждането на компютърните технологии, процесите на съставяне и подготовка
подготовка на карти за издаване. Елиминира необходимостта от правене на висококачествени ръчни копия
компилаторски оригинал (оригинал на издателя). Дизайн оригинален, изпълнен
на компютър, прави много лесно редактирането и коригирането на коректури
маркиране без влошаване на качеството му.

Предимствата на компютърната технология не са само идеалното качество
графична работа, но и висока точност, значително увеличение на производителността
труд, подобряване качеството на печат на картографските продукти.

8.2. Определения за цифрово и електронно
картографски произведения

Първата работа по създаване на цифрови карти започна у нас в края на
70-те години Понастоящем дигиталните карти и планове се създават предимно по традиционни методи.
оригинали на карти и планове, компилаторски оригинали, тиражи и др
картографски материали.

Цифрови карти - цифрови модели на обекти, представени в кодиран вид
координати на цифровия план x и y и приложете I.

Цифровите карти са логико-математически описания (представяния)
картирани обекти и връзки между тях (връзки на теренни обекти във визуалния
де техните комбинации, пресичане, близост, различни височини в релефа, ориентация по страните
светлина за нас и т.н.), формирани в координати, проекции, приети за конвенционалните карти,
системи от конвенционални знаци, като се вземат предвид правилата за обобщение и изискванията за точност. като
При 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
томатично компилиране, анализ, трансформация на карти.

От гледна точка на съдържание, проекция, координатни и височинни системи, точност и оформление, цифрово
картите и плановете трябва да отговарят напълно на изискванията за традиц
карти и планове. Всички цифрови карти трябва да отговарят на топологичните
комуникация между обектите. Има няколко дефиниции за цифрово
и електронни карти. Някои от тях са дадени в тази тема.

Цифрова карта - представяне на обектите на картата във форма, която позволява
компютър за съхраняване, манипулиране и показване на стойността на техните атрибути.

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

Електронни карти - това са цифрови карти, визуализирани в компютърна среда
при използване на софтуер и хардуер, в приетите прогнози, системи
конвенционални знаци, предмет на установени правила за точност и дизайн.

Електронни атласи- компютърни аналози на конвенционалните атласи.

Капиталовите атласи се създават по традиционни методи от много дълго време, десетилетия.
Затова много често още в процеса на създаване съдържанието им остарява. Електронен атлас
sys може значително да намали времето за тяхното производство. Поддържане на електронни карти
и атласи на съвременно ниво, тяхната актуализация в момента се извършва много бързо
ro и качество.

Има няколко вида електронни атласи:

Атласите са само за визуално разглеждане („разлистване“) - зрителски атласи.

- Интерактивни атласи,в които можете да промените дизайна, начините на изобразяване
анализ и класификация на картографирани явления, получават хартиени копия на карти.

- Аналитични атласи (ГИС атласи) , което ви позволява да комбинирате и съчетавате
карти, извършват техния количествен анализ и оценка, наслагват карти една върху друга
приятел.

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 дава ком
цялостен поглед върху природата, населението, икономиката, екологията, историята и културата
държави (Фигура 8.1). Атласът се състои от четири тома: том 1 - „Обща характеристика на територията
рий"; том 2 - “Природа. Екология“; том 3 - “Население. Икономика"; том 4 - “История.
Култура“.

Ориз. 8.1. Национален атлас на Русия

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

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

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

За създаване на анимации се използват всякакви източници: данни за дистанционно управление
сондажни, икономически и статистически данни, директни полеви данни
наблюдения (например различни описания, геоложки профили, метеорологични наблюдения
ции, материали от преброяването и др.). Динамични (подвижни) картографски изображения
Руските обекти могат да бъдат различни:

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

Промяна на външния вид на символите (размер, цвят, форма, яркост, вътрешен
ранна структура). Например, населените места могат да бъдат показани като пулсиращи
специални щанци и др.;

Анимационни поредици от рамкови карти или 3D изображения.
По този начин можете да покажете динамиката на топенето на ледниците, динамиката на развитието на ерозионните процеси;

Панорамиране, въртящи се компютърни изображения;

Мащабиране на изображение, използване на ефект на разтваряне или избледняване
обект;

Създаване на ефект на движение над картата (летене наоколо, шофиране из територията).

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

Триизмерните анимации, комбинирани с фотографско изображение, се наричат ​​виртуални
нови карти(създава се илюзията за реална площ).

Технологиите за създаване на виртуални изображения могат да бъдат различни. обикновено,
Първо се създава цифрова карта на базата 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 истински модел.

8.3. Концепция за географски информационни системи (ГИС)

Първите географски информационни системи са създадени в Канада, САЩ и Швции за
изучаване на природни ресурси. Първите ГИС се появяват в началото на 60-те години. В Канада. У дома
Целта на канадската ГИС беше да анализира данните от инвентаризацията на земята
нади. У нас такива изследвания започнаха двайсетина години по-късно. Понастоящем
Днес в много страни съществуват различни географски информационни системи, които
решаване на различни проблеми в различни индустрии: икономика, политика, екология,
Dastre, наука и т.н.

В националната научна литература има десетки дефиниции на ГИС.

Географски информационни системи (ГИС)- хардуер-софтуер ком
комплекси, които осигуряват събиране, обработка, излагане и разпределение на пространства
вено-координирани данни (А.М. Берлянт). Една от функциите на ГИС е създаването и използването
използване на компютърни (електронни) карти, атласи и други картографски продукти
информация.

Географска информационна система- е информационна система, предназначена за
събиране, съхранение, 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 е, че тя се използва за събиране, анализиране,
тематизиране, съхраняване на различна информация, създаване на база данни. Най-удобната форма
представяне на информация на потребителите - картографски изображения, в допълнение,
информацията може да бъде представена и под формата на таблици, диаграми, графики и 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 пространства
естествена връзка на обекти и явления. Електронните карти се различават от хартиените
в това, че всеки условен знак (обект), изобразен на електронната карта, има съотв
има въведена информация в базата данни. Това ви позволява да ги анализирате взаимно
връзки с други обекти. Чрез насочване на курсора на мишката, например, към определена област, можете
получи цялата информация, въведена за него в базата данни (фиг. 8.2).

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

В допълнение, географските информационни системи работят с картографски проекции,
което позволява проекционни трансформации на цифрови и електронни карти
(фиг. 8.3).

Ориз. 8.3. Избор на картна проекция в ГИС Mar!p&Pgo&88yupa1

Понастоящем са създадени специализирани наземни геоинформационни системи
теми, кадастрални, екологични и много други ГИС.

Използвайки примера на административната карта на Томска област, ще разгледаме възможностите на ГИС.
Разполагаме с база данни, която съдържа информация за площите на областите Том
регион 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 района на Томск, освен това около
gram конструира карта на гъстотата на населението (фиг. 8.5).

Ориз. 8.4. Създаване на тематична карта на база въведени данни в базата данни

Ориз. 8.5. Карта на гъстотата на населението на Томска област, изградена автоматично

По този начин отличителните характеристики на ГИС са:

Географско (пространствено) рефериране на данни;

Съхраняване, манипулиране и управление на информация в база данни;

Възможности за работа с проекции на географска информация;

Получаване на нова информация въз основа на съществуващи данни;

Отразяване на пространствено-времеви връзки между обектите;

Възможност за бързо актуализиране на бази данни;

Цифрово моделиране на релеф;

Визуализация и извеждане на данни.

"...Дигитална картография: раздел от картографията, обхващащ теорията и практиката за създаване и използване на цифрови картографски продукти..."

източник:

"ГОСТ 28441-99. Цифрова картография. Термини и определения"

(влязло в сила с Указ на Държавния стандарт на Руската федерация от 23 октомври 1999 г. N 423-st)

• - науката за географията картите израснаха от измерването на Земята, от онези искания и нужди, които възникнаха, когато се запознахме с други земи, от космологията. спекулация...

  Древен свят. енциклопедичен речник

• - Науката за географията. картите израснаха от измерението на Земята, от онези искания и нужди, които възникнаха, когато опознахме други земи, от космологията. спекулация...

  Речник на античността

• - Още на пръв поглед фрапиращите външни разлики между средновековните карти и съвременните карти са поразителни. Средновековието не е познавало топографски изследвания...

  Речник на средновековната култура

• - картографията е наука за показване и разбиране на природни и социално-икономически геосистеми чрез карти като модели...

  Географска енциклопедия

• - науката за географските карти, методите за тяхното съставяне и използване...

  Геоложка енциклопедия

• - ".....

  Официална терминология

• - науката за географските карти, методите за тяхното създаване и използване. Тази най-разпространена дефиниция на K. отразява техническите му аспекти...

  Велика съветска енциклопедия

• - науката за географските карти, методите за тяхното създаване и използване...

  Съвременна енциклопедия

• - наука, включваща теория, методология и технически техники за създаване и използване на географски карти, глобуси, карти на Луната, планети, звездно небе и др. Разделя се на картография, математическа картография,...

  Голям енциклопедичен речник

• - Р., Д., Пр....

  Правописен речник на руски език

• - картография,...

  Заедно. На части. Дефис. Речник-справочник

• - КАРТОГРАФИЯ, -и, женски. Науката за създаване на карти, както и тяхното съставяне...

  Обяснителен речник на Ожегов

• - КАРТОГРАФИЯ, картография, мн. не, женска . Учението за техниките за съставяне на географски карти. || Същото като картографирането...

  Обяснителен речник на Ушаков

• - картография 1. Научна дисциплина, която изучава методите за създаване и използване на карти I. 2...

  Обяснителен речник на Ефремова

• - картограф...

  Руски правописен речник

• - КАРТОГРАФИЯ и, ж. cartographie f. Наука за създаване на географски карти. БАН-1. || Същото като картографирането. БАН-1. - Лекс. Тол 1864: ...

  Исторически речник на галицизмите на руския език

„Дигитална картография” в книги

15.1. Мечтана картография

От книгата Dreaming Workshop of Ravenna. Етап 1-2 автор Балабан Александър

Дигитален пъзел

От книгата Най-трудните пъзели от ретро списания автор Таунсенд Чарлз Бари

Цифров пъзел Този пъзел е създаден от известния говорещ носорог Рупърт. Подредете четири числа - 2,3,4 и 5 - и знаците "+" и "=" по такъв начин, че да получите аритметичен пример. Този пъзел е прост само за първи път

Картография

автор

Картография Географските карти са един от основните езици на географията. Този език, като средство за изразяване на идеите на хората за заобикалящата ги географска среда и предаване на пространствена информация, е по-древен от всяка форма на писане. Известен

Антична картография

От книгата Друга история на науката. От Аристотел до Нютон автор Калюжни Дмитрий Виталиевич

Антична картография Страбон е бил абсолютно прав, когато е написал, че най-точното изображение на земната повърхност е голямо кълбо. Но тъй като официалната история неправилно датира времето на живота му, се оказва, че тази идея е реализирана през г.

КАРТОГРАФИЯТА ПОТВЪРЖДАВА

От книгата на автора

КАРТОГРАФИЯТА ПОТВЪРЖДАВА Според съвременната историография Рус се появява едва през 8 век. н. д. Това противоречи на това, което твърдя в тази монография. Сериозен аргумент на моите опоненти е твърдението, че ако Русия (Рус) е съществувала преди това

Дигитална камера

От книгата 100-те велики чудеса на технологиите автор Муски Сергей Анатолиевич

Цифров фотоапарат През 1989 г. фабриката Svema произведе последната партида любителски филм във формат 8 мм, преди пет години беше затворена последната лаборатория за проявяване на този филм, а малко по-късно всички необходими химикали изчезнаха от продажба... И така, на нашият

Картография

TSB

Историческа картография

От книгата Велика съветска енциклопедия (КА) на автора TSB

"Геодезия и картография"

От книгата Велика съветска енциклопедия (GE) на автора TSB

Математическа картография

От книгата Велика съветска енциклопедия (МА) на автора TSB

Икономическа картография

От книгата Велика съветска енциклопедия (ЕС) на автора TSB

Цифрова система

От книгата Велика съветска енциклопедия (CI) на автора TSB

Цифрова видеокамера

От книгата Хиляда и един съвета за дома и живота автор Поливалина Любов Александровна

Цифрова видеокамера Както вече споменахме, цифровите видеокамери са по-скъпи от аналоговите камери и следователно не винаги са достъпни за средния потребител. Записът се извършва във формати Digital-8 и MiniDV на DV касета.Те имат всички функции, които се използват в аналоговите камери.

Цифрови технологии

От книгата Пътеводител на сп. Радио 1981-2009 автор Терещенко Дмитрий

Цифров технологичен брояч за електронни часовници Коротаев Г.1981, № 1, стр. 46. ​​​​Музикална кутия Polin A.1981, № 2, стр. 47. Цифров експонометр Psurtsev V.1981, № 3, с. 23. Цифров експонометр Psurtsev V.1981, No. 4, p. 30. Хронометър-таймер от Б3-23 За народното стопанство и живота Залцман Ю. 1981, № 5, с.

Цифров подпис.

От книгата PGP: Кодиране и криптиране на информация с публичен ключ. автор Левин Максим

Цифров подпис. Голямо предимство на публичната криптография е и възможността за използване на цифров подпис, който позволява на получателя на съобщението да провери самоличността на подателя на съобщението, както и целостта (вярността) на полученото съобщение.