Автоматизация в картографии.

Автоматизацию в картографии определяют как область исследования, проектировании применения и разработки методов создания автоматических или самоуправляемых процессов и устройств, а автоматизированные картографические системы характеризуются как средства автоматического создания карт и картографических произведений в графической и цифровой форме с целью значительного сокращения затрат времени, труда на их изготовление и удобства в использовании. За последние годы в процессе картографирования произошли изменения, связанные с научно-техническим прогрессом, который внес радикальные перемены в систему проектирования, составления и использования карт. Суть этих коренных перемен заключается в широком использовании современных ЭВМ, внедрение цифрового моделирования, микрофильмирования, ортофотокарт (карты, составленные по ортофотоснимку - преобразованному плановому аэрокосмическому снимку, на котором отсутствуют искажения, вызванные рельефом местности и наклоном снимка), систем сбора и первичной обработки картографической информации, интерактивных (диалоговых "человек-машина") графических систем для редактирования и выдачи карт.

Автоматизация картографических работ направлена на преобразование географического изображения посредством считывающих устройств в цифровую форму и последующее воспроизведение графического изображения в виде оригиналов карт. Теми же средствами вычисляются и автоматически строятся математические основы карт, осуществляется машинная обработка и автоматически воспроизводится специальная нагрузка тематических карт.

Комплексная автоматизация технологического процесса предусматривает создание «Автоматизированной картографической системы» (АКС), с использованием картографической автоматизированной информационно-поисковой системы (КАИПС). Последняя, в свою очередь, состоит из двух подсистем - фактографической и документальной.

Комплекс фактографической КАИПС (сокращенно - ФАИС) должен обеспечить потребителя фактической информацией об объектах общегеографического и тематического картографирования, включая сведения об их географических названиях. Технические средства ФАИС включают устройства преобразования алфавитно-цифровой и графической информации в машинно-читаемый вид - с записью на носитель, устройства для хранения и обработки этой информации, а также устройство для ее преобразования в новые алфавитно-цифровую или графическую формы. На основе ФАИС создается картографический автоматизированный банк данных.

Картографическая документальная информационно-поисковая система (КАДИПС) предназначена для централизованного хранения, накопления, обработки и выдачи информации о картографических источниках - картах, атласах, снимках и др. В этой системе заключены сведения о содержании этих источников. В КАДИПСе предусмотрено применение оборудования для микрофильмирования, хранения микрофильмов, средств оперативной множительной техники и другие.

На базе автоматизированных картографических систем (АКС) осуществляется комплексное решение проблем автоматизации картографических процессов, но кроме комплексной автоматизации, в картографии используется механизация отдельных процессов создания карт - гравирование, изготовление подписей и условных знаков с помощью переводных и само приклеивающихся пленок, преобразование картографического изображения посредством оптико-механических и электронных устройств.

Рассмотрим подробно автоматизацию процессов составления карт. Картографическое производство использует в настоящее время для составления карт и подготовки их к изданию различными автоматическими средствами: цифрователями, ЭВМ, графопостроителями.

Для графического отображения пространственной информации на карте необходимо строгая ее локализация в какой-то системе координат и последующее ее выражение цифровой форме.

Цифровое картографирование.

В результате поиска и разработки новых перспективных направлений развития науки и техники в картографическом производстве достигнут новый уровень работ - цифровое картографирование местности, характеризуемое более высоким качеством работ и комплексной автоматизацией полевого и камерального производства.

Под цифровым картографированием местности как части топографо -геодезического производства понимается технологический процесс, системно объединяющий сбор и обработку цифровой топографической информации, формирование на ЭВМ цифровой модели местности, хранение, дополнение и обновление ее с помощью машинного банка данных, получение на этой модели различных аналитических и графических материалов в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Одной из особенностей цифрового картографирования является сочетание в едином технологическом процессе ЭВМ и других средств автоматизации с человеческим трудом и обусловленная этим своеобразная форма представления и использования топографической информации. Этот метод создает естественные предпосылки для применения в топографии автоматизированных измерительных средств, ЭВМ и координатографов, обеспечивает перестройку топографо - геодезических и картографических работ на индустриальной основе, позволяет осуществить комплексную автоматизацию всего технологического процесса создания карты.

Процесс записи в цифровой форме основывается на теоретическом положении о том, что каждой точке, а также следу (вектору) ее непрерывного перемещения на земной поверхности соответствует на карте только одна точка и только один вектор. Следовательно, точки, линии и площади, формирующие картографическое изображение, рассматриваются как совокупность множества точек различного значения, пространственная локализация (положение) которых фиксируется их координатами. Цифрование - это операция по переводу рисунков, карт, используемых в качестве источников для автоматического изготовления новых карт, в цифровой вид. Она осуществляется на особых приборах - цифрователях. Цифрование карт осуществляется в основном двумя способами: а) обводом (прослеживанием) контуров картографического изображения и б) сканированием - последовательным перемещением по строкам считывающего луча с соответствующей фиксацией рисунка карты.

Рассмотрим цифровое картографирование как автоматизированный информационный процесс в системе "человек-машина". Исходным укрупненным процессом является сбор цифровой информации в ходе наземной съемки, фотограмметрической обработки аэрофотоснимков, дигитализации (преобразования в цифровую форму) имеющихся картографических материалов, обследования объектов местности и подземного хозяйства. Результаты съемочных работ содержат всю необходимую для создания карты дискретную информацию о взаимном пространственном расположении объектов местности и их качественных характеристиках, представленную в разных формах с разным содержанием и структурой данных.

Следующий укрупненный процесс цифрового картографирования -цифровая обработка топографической информации - содержит 3 самостоятельных этапа работ:

1) первичная обработка собираемых материалов и приведение многообразной топографической информации к единому стандартизированному виду (вычисление плоских или пространственных координат, съемочных точек в заданной систем и т.д.);

2) создание цифровой модели местности (т.е. для каждой точки данный области получать заданный набор топографических данных).

Цифровая модель местности ЦММ (в дальнейшем) содержит топографическую информацию в наиболее полном и упорядоченном виде, пригодном для универсального использования. ЦММ можно накапливать, хранить, поддерживать их соответствие современному состоянию, а также создавать на их основе различные картографические материалы или решать разнообразные инженерные задачи;

3) формирование на основе ЦММ цифровых моделей всех элементов создаваемой карты, т.е. преобразование ЦММ в цифровую карту. Этот процесс является аналогом традиционного процесса камерального изготовления и оформления составительского оригинала карты. Здесь топографическая информация, содержащаяся в ЦММ, трансформируется в картографическую, в соответствии с конкретными требованиями к содержанию, масштабу, высоте сечения рельефа горизонталями, математической основе, системе условных знаков и т.д.. Конкретными объектами обработки являются отдельные структуры цифровой модели местности. В состав этой обработки входят процессы формирования моделей условных знаков, размещения этих знаков, автоматизированного редактирования и генерализации, сводки по рамкам и т.д. Параллельно с цифровой обработкой осуществляется еще один важный процесс цифрового картографирования - накопление и хранение ЦММ. Основой его является банк данных. Он представляет собой сложную систему, в которую входят накапливаемый фонд данных (базы данных) и программный комплекс, обеспечивающий работу с этими данными на ЭВМ (система управления базами данных). Такая форма накопления информации на ЭВМ обеспечивает качественно новый уровень использования геодезических, топографических и картографических данных и обладает рядом достоинств. При крупномасштабном картографировании накопление информации в базе данных играет роль связующего звена между процессами обработки данных. В банке данных осуществляются стандартизация и накопление необходимой информации о топографических условиях изучаемых территорий, приведение полученных в разное время и различных по форме данных к единому виду, их согласование, обновление и дополнение. Он позволяет оперативно принимать и выдавать требуемую информацию, обеспечивает высокий уровень автоматизации, накопления, хранения и выдачи данных, а также максимальное использование фонда данных для проектирования и строительства различных объектов для сельского хозяйства, других народнохозяйственных целей. Важным заключительным процессом цифрового картографирования является графическое отображение содержания цифровой карты с помощью ЭВМ и систем графического вывода, например графопостроителей и графических дисплеев. Содержание этого процесса во многом определяется аппаратурными и программными особенностями применяемых систем графического отображения.

Оригиналы могут вычерчиваться, гравироваться, воспроизводиться на электронно-лучевой трубке или светочувствительных материал (на фотопленках), создаваться электрографическим способом, впечатыванием.

Условные знаки и надписи изображаются способом последовательной рисовки (программная реализация) или способом дискретного воспроизведения элементов с помощью различных шаблонов (аппаратурная реализация). При этом возможно применение одного или нескольких цветов, совмещенное или расчленное отображение. В современных условиях все большее значение приобретает другой выходной процесс цифрового картографирования, который заключается в преобразовании топографической информации в соответствии с ее конкретным применением в народном хозяйстве. Этот процесс, осуществляемый на ЭВМ с помощью пакетов прикладных программ (ППП) обеспечивает подготовку для потребителей информации с заранее заданным содержанием и формой.

При разработке и создании систем автоматизированной обработки земельно-ресурсной информации первостепенное внимание должно уделяться возможности обработки и получения.

Картографической информации как наиболее адекватной основным свойством земельных ресурсов. Это необходимо еще и по той причине, что в условиях автоматизированной обработки информации, когда между специалистом и объектом встает еще более различающая их природа в виде технических устройств, неестественной кодированной информации, машинных методов и программ, карты - практически единственная возможность сохранить связь специалиста со своим объектом. Но особая природа карт требует при разработке и создании автоматизированных систем и технологий необычных компьютерных устройств, метод и алгоритмов, которые могли бы объединяться в специальные автоматизированные картографические подсистемы этих систем или автономные автоматизированные комплексы. Особенность картографических подсистем или комплексов заключается в возможности с их помощью воспринимать, обрабатывать пространственно координированную графическую информацию, а также в наличии в их составе диалоговых (интерактивных) средств.

В составе систем обработки земельно-ресурсной информации картографические подсистемы позволяют оперативно и с высоким качеством: хранить пространственную и картографическую информацию; получать карты и другую пространственную информацию по запросам; проводить землеустроительное проектирование; подготавливать и принимать плановые и управленческие решения по использованию, улучшению и охране земель; выполнять земельно-учетные и оценочные работы; проводить экспертизу проектов и программ использования земельных ресурсов; осуществлять контроль землепользования и выполнять некоторые другие функции. Картографическая подсистема может существовать как самостоятельный комплекс и быть встроенной в основной системе. Реализована она может быть в виде автоматизированного рабочего места картографа (АРМК) или автоматизированной картографической системы (АКС). Принципиальная конфигурация устройств картографической подсистемы показана на рисунке 8.

 

 

 

1 - Центральный процессор; 2 - Накопители; 3 - Цифрователь; 4 -

Графопостроитель; 5 - Графический дисплей и некоторые другие печатающие и интерактивные устройства. Например: 6 - Интерактивный планшет; 7

- мозаичный принт.

Рис.13.

Основная особенность аппаратного комплекса картографической

подсистемы - наличие устройств преобразования графической формы

информации в цифровую и наоборот, а также устройства для

интерактивной работы.

Для программных средств картографической подсистемы характерна значительная доля графических и интерактивных программ. Программные компоненты подсистем: операционная система, система управления базами данных, в том числе графически базами данных, прикладные программы и система машинной графики.

Функциональная структура картографических подсистем может быть представлена следующими отделами: ввод данных; математическая обработка данных; специальная обработка данных; ввод картографических данных; хранение и выдача оригиналов карт и другой картографической информации.

 

Список литературы:

1 Берлянт A.M., Картографический метод исследования / A.M. Берлянт М.МГУ, 1988г.

2 Билич, Ю.С., Проектирование и составление карт А.С. Васмут.М.Недра, 1984г.

3 Вахромеева Л.А. и др. Математическая картография. М.Недра, 1986г.

4 Вахромеева Л.А. "Картография". М.Недра, 1981г.

5 Волков Н.М. "Составление и редактирование карт". М.: Геодезиздат, 1961г.

6 Грюнбер Г.Ю., Лапкина Н.В. и др. "Картография с основами
топографии". М.Просвещение, 1991г

7 Лебедев П.П. "Земельно-ресурсное картографирование". М.Недра, 1992г.

8 Н.Ф.Леонтьев "Тематическая картография". М.Наука,1981г.

9 Лисицкий Д.В. "Основные принципы цифрового картографирования
местности". М.Недра, 1988г.

10. Салищев К.А. "Картоведение". М.МГУ, 1982г.

 

Содержание

 

	Введение
	Структура картографии
	Элементы карты
	Свойства общегеографической карты и ее возможности.
	Классификация карт и атласов
	Математическая основа картографии. Картографические проекции
	Классификация картографических проекций по характеру искажений
	Классификация проекций по виду меридианов и параллелей нормальной сетки
	Понятие о зональной поперечно-цилиндрической проекции Гаусса-Крюгера
	Способы картографического изображения
	Картографические знаки
	Картографическая генерализация
	Картографические источники
	Тематическая картография
	Создание земельно-ресурсной карты
	Проект внутрихозяйственного землеустройства
	Методики использования карт
	Изучение по картам динамики явлений и использование карт с целью прогноза
	Автоматизация в картографии
	Список литературы
	Приложения