Основы геоиконики

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Основные понятия геоиконики

2. Геоизображения

2.1 Плоские геоизображения

2.2 Объемные геоизображения

2.3 Динамические геоизображения

2.4 Гипергеоиображения

3. Система геоиображений

4. Перспективы

Список использованной литературы

1. Основные понятия геоиконики

В 1985 г. А. М. Берлянтом была выдвинута идея разработки нового направления - геоиконики как синтетической отрасли знания, изучающей теорию геоизображений, методы их анализа, преобразования в науке и практике. При этом геоиконика является не просто пограничной, а скорее связующей дисциплиной между картографией, аэрокосмическими методами и машинной графикой.

Геоиконика объединяет достижения картографии, дистанционного зондирования и геоинформатики в области изучения изображений. Эта отрасль связана с иконикой, психологией восприятия, машинной графикой, теорией распознавания образов и другими отраслями знаний, занимающимися общими проблемами графических изображений. Выделяют три класса геоизображений, различающихся прежде всего метрическими свойствами, методами получения, статичностью/динамичностью и назначением: плоские или двумерные геоизображения; объемные или трехмерные геоизображения; динамические трех- и четырехмерные геоизображения.

К плоским геоизображениям относятся карты и планы, знаковые, генерализованные модели, построенные в картографических проекциях: топографические, тематические карты самых разных масштабов, назначения и содержания, а также всевозможные производные картографические модели, аэро- и космические снимки, фотографии морского дна, телевизионные, радиолокационные, гидролокационные, сканерные изображения и т. п. Объемные геоизображения объединяют трехмерные графические модели, зрительно воспроизводящие объемность реального мира. геоиконика геоизображение картографический

Динамические геоизображения передают изменения объектов не только в пространстве, но и во времени. Это плоские или стереоскопические картографические фильмы и мультипликации, получившие на­звание анимаций. По динамическим геоизображениям легко, например, следить за разрастающимися пятнами нефтяного загрязнения на поверхности океана, за путями перемещения очагов эпидемий, изменениями температурных полей на суше и в океане, за движениями ледников и т. п. Новейшие компьютерные технологии позволяют перемещать картографическое изображение по экрану, менять скорость демонстрации, возвращаться к нужному кадру или двигаться в обратной последовательности. Отдельные знаки могут мигать, а фоновые окраски - пульсировать, как бы предупреждая об опасности, можно также выполнять панорамирование, изменять ракурс, поворачивать все изображение и даже создавать эффект движения над картой, словно совершая «облет» территории, причем с разной скоростью. Кроме рассмотренных классов геоизображений, есть много комбинированных моделей, сочетающих в себе разные свойства. Например, широко распространенные космофотокарты (иконокарты), на которых знаковая картографическая нагрузка напечатана поверх фотоизображения, так что читатель одновременно видит и генерализованную карту, и детальный снимок одной и той же местности.

В других случаях фотоизображение как бы натягивается на трех­мерную модель рельефа, в результате чего получаются фотоблок-диаграммы, обладающие большой наглядностью. К комбинированным геоизображениям относятся фототелевизионные и синтезированные многоспектральные снимки. Решающую роль в становлении нового направления играют цифровое картографирование и геоинформационные системы. Именно с их помощью изготовляют электронные карты, трехмерные модели, анимации и сложные гипергеоизображения, предоставляющие пользователю информацию в формах, наиболее удобных для решения конкретных задач.

2. Геоиображения

Для обозначения всего множества карт, снимков и других подобных моделей предлагаются термин "геоизображения" и следующее его определение: геоизображение - любая пространственно-временная, масштабная, генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графической образной форме.

В этой формулировке обозначены главные свойства, присущие всем геоизображениям (масштаб, генерализованность, наличие графических образов), и отмечена их специфика - это изображения Земли и планет. Заметим, что приставка "гео" в приложении к другим планетам вполне правомерна, поскольку планетологи давно согласились отказаться от терминов типа "селенология" и "селенография", "ареология" и "ареография" и т.п. и перешли к более удобным и понятным названиям: геология и география Луны, геология и география Марса, Венеры и др.

Выделяются три класса геоизображений, различающихся прежде всего метрическими свойствами, методами получения, статичностью/динамичностью и, конечно, назначением:

1) плоские или двумерные геоизображения,

2) объемные или трехмерные геоизображения,

3) динамические трех- и четырехмерные геоизображения.

2.1 Плоские геоизображения

К этому классу относятся карты и планы, знаковые, генерализованные модели, построенные в картографических проекциях: топографические, тематические карты самых разных масштабов, назначения и содержания, а также всевозможные производные картографические модели. Таковы, например, анаморфированные карты - изображения, искажающие реальные пространственные формы ради более наглядной передачи особенностей размещения картографируемых явлений.

Аэро- и космические снимки, фотографии морского дна, телевизионные, радиолокационные, гидролокационные, сканерные изображения и т.п. также относятся к плоским геоизображениям. Они регистрируют собственное или отраженное излучение объектов, причем съемка может быть покадровой, построчной или поэлементной - от этого зависят геометрические свойства и разрешение снимков. А кроме того, съемку ведут в разных диапазонах электромагнитного спектра, то есть в видимой, инфракрасной, микроволновой зонах, и это еще более расширяет изобразительные возможности снимков.

Комбинации геометрических и спектральных свойств снимков настолько разнообразны, что все их даже затруднительно перечислить. Самое же главное свойство всех снимков - это копийная (иконическая) передача объектов, их реальной формы и вида с той степенью разрешения (подробности), которую обеспечивает съемочная аппаратура. В этом состоит принципиальное отличие снимков от карт - условно-знаковых изображений, созданных руками и мыслью картографов и отражающих уровень современных знаний об объекте.

Еще одна группа плоских геоизображений - компьютерные (электронные) карты, высвечиваемые на экранах в растровом и векторном форматах, либо построенные на высокоточных цветных печатающих устройствах (принтерах). На электронных картах можно использовать особые мигающие знаки, меняющиеся расцветки, добавлять на карты новую информацию (в том числе и фотоизображение), менять их масштаб и проекции, выполнять другие трансформации. Можно "перелистывать" карты прямо на экране, совмещать их друг с другом - словом, работать с электронными картами в интерактивном режиме.

2.2 Объемные геоизображения

Второй класс геоизображений объединяет трехмерные графические модели, зрительно воспроизводящие объемность реального мира. К ним относятся блок-диаграммы - трехмерные рисунки местности, стереоскопические модели - результат разглядывания стереопар снимков сквозь специальные стереофотограмметрические приборы, физиографические панорамы - модели, сочетающие наглядность и картинность художественных пейзажей с точностью карт, и др. Такие панорамы и пейзажи конструируют теперь на экранах компьютеров, они чрезвычайно удобны для планирования архитектуры ландшафта, размещения на нем зданий и сооружений.

К объемным геоизображениям принадлежат рельефные карты и глобусы, которые еще недавно лепили вручную из папье-маше, а теперь формуют из пластика термовакуумным способом, и, наконец, объемные голограммы. Сегодня голографические карты и снимки местности существуют в единичных экспериментальных экземплярах, но прогресс этой технологии столь стремителен, что, возможно, скоро они станут не менее привычными, чем электронные карты.

2.3 Динамические геоизображения

Движущиеся геоизображения передают изменения объектов не только в пространстве, но и во времени, то есть как бы в четвертом измерении. Это плоские или стереоскопические картографические фильмы и мультипликации, получившие название анимаций. С их появлением картография преодолела свою извечную статичность, стали говорить даже об особой анимационной картографии, в которой традиционная статичная картография выглядит как частный случай.

По динамическим геоизображениям легко, например, следить за разрастающимися пятнами нефтяного загрязнения на поверхности океана, за путями перемещения очагов эпидемий, изменениями температурных полей на суше и в океане (рис. 2), за движениями ледников и т.п. Новейшие компьютерные технологии позволяют перемещать картографическое изображение по экрану, менять скорость демонстрации, возвращаться к нужному кадру или двигаться в обратной последовательности. Отдельные знаки могут мигать, а фоновые окраски - пульсировать, как бы предупреждая об опасности, можно также выполнять панорамирование, изменять ракурс, поворачивать все изображение и даже создавать эффект движения над картой, словно совершая "облет" территории, причем с разной скоростью.

Мало-помалу анимации входят в повседневный быт, и мы легко воспринимаем на телеэкране анимационную карту прогноза погоды, когда на ней перемещаются атмосферные фронты, облачный покров и зоны осадков.

2.4 Гипергеоизображения

Центральную часть диаграммы занимают наиболее сложные графические модели, в разной степени синтезирующие свойства карт, снимков, объемных и динамических изображений. Их можно обозначить термином "гипергеоизображения" (или для краткости "гиперизображения"), понимая под этим обобщение понятия обычного геоизображения на случай синтетической многомерной модели, в той или иной мере интегрирующей геометрические, яркостные, динамические и стереоскопические свойства.

Как правило, гипергеоизображения - это программно управляемые модели, свойствами которых можно управлять по мере необходимости. С развитием компьютерных технологий становится вполне реальным конструирование гипергеоизображений с любыми заданными свойствами. Появляются, например, особые стереокарты или объемные фотоизображения горного рельефа с заранее рассчитанным освещением и распределением теней и т.п.

В процессе реализации международной программы "Глобальные изменения" была создана серия электронных компьютерных стереокарт мира. Она характеризует поле температуры суши и океана по результатам измерений с метеоспутника NOAA. Полосы съемки, виток за витком покрывающей земной шар, соединяются (сшиваются), проходят яркостную коррекцию, трансформируются в картографическую проекцию, затем выполняются расчет изотерм, послойная окраска их в красно-желто-зеленой шкале и придание карте свойств стереоскопичности. В итоге полученное гипергеоизображение обладает точностью карты, подробностью снимка и наглядностью стереомодели. К тому же такая электронная карта-снимок программно управляема, с ней удобно проводить аналитические преобразования (например, получить разность между распределением дневных и ночных температур), добавлять новые данные по мере их поступления.

Прогресс в области конструирования гипергеоизображений так же бесконечен, как и в любой другой сфере творческого поиска. Возникают новые задачи, связанные с выбором оптимальных диапазонов космической съемки, наиболее выгодных картографических проекций, разработкой изобразительных средств, способов генерализации, изучением особенностей зрительного восприятия динамических изображений и т.п.

3. Система геоизображений

Классификация геоизображений может быть выполнена по разным основаниям: по технологии изготовления, способам визуализации, уровню генерализации, оперативности и др.

Кроме геоизображений, входящих в рассмотренные три класса, есть много комбинированных моделей, сочетающих в себе разные свойства. Таковы, например, широко распространенные космофотокарты (иконокарты), на которых знаковая картографическая нагрузка напечатана поверх фотоизображения, так что читатель одновременно видит и генерализованную карту и детальный снимок одной и той же местности. В других случаях фотоизображение как бы натягивается на трехмерную модель рельефа, в результате чего получаются фотоблок-диаграммы, обладающие большой наглядностью. К комбинированным геоизображениям относятся фототелевизионные и синтезированные многоспектральные снимки.

Изучая все множество геоизображений, можно обнаружить, что между разными их видами часто нет резких границ. Например, нет принципиальных различий между обычными и электронными картами, хотя на последних имеются движущиеся знаки и изменяющиеся цвета. А от электронных карт уже один шаг до анимаций. Точно так же существует плавный переход от карт к фотокартам, затем к иконокартам и далее к снимкам. При этом постепенно ослабевают свойства знаковости и нарастают свойства копийности или снимковости. А при переходе от снимков к стереомоделям, фотоблок-диаграммам и потом к рельефным картам нарастает трехмерность, объемность изображений.

На круговой диаграмме геоизображения представлены в виде системы с плавными изменениями свойств, постепенными взаимными переходами. В этой системе показаны, конечно же, не все секторы-лепестки. Так, между картами и снимками можно разместить еще перспективные карты, фотопланы и фотопортреты местности. Плоский график неспособен передать все многообразие взаимных переходов и комбинаций. Он отражает постепенность изменения форм и свойств графической визуализации, представляя собой одну из возможных моделей единой системы геоизображений.

4. Перспективы

Становление нового научного направления, интегрирующего достижения картографии, аэрокосмического зондирования и компьютерной графики является прямым следствием внедрения ГК и геоинформационных технологий. В методологическом же плане оно опирается прежде всего на достижения картографии, как науки, наиболее продвинутой в осмыслении приемов и способов графического отображения пространственно-временных геосистем.

Диалектика развития такова, что геоиконика, как единая теория геоизображений, видимо станет в будущем частью расширенной и обновленной системы картографических дисциплин.

Список использованной литературы

1. Берлянт А.М. Геоиконика. М., 1996.

2. Грело Ж.-Ф. Взгляд из Космоса // Курьер Юнеско. 1991. Авг.

3. Иконика - новое направление в изучении изображений // Тр. Гос. опт. ин-та. 1982. Т. 51, вып. 185.

4. Кедров Б.М. Классификация наук. М.: Мысль, 1995.

5. A Program for Global Change. Earth System: A Closer View // Rep. Earth Sys. Sci. Com. NASA Adv. Com. Washington (D.C.), 1988.

6. Galtier B., Baudin A. Les iconocartes // Bull. Soc. Fr. Teledetec. 1992. № 126.

Размещено на Allbest.ru