Размещено на http://www.Allbest.ru/

ЗМІСТ

• ВСТУП
• Розділ 1. Теоретичні основи картографування об'єктів історичного середовища
• 1.1 Методи вивчення історичних об'єктів на основі архівних картографічних матеріалів
• 1.2 Теоретичні засади побудови тематичних карт
• 1.3 Аналіз програмного забезпечення для створення картографічної продукції
• Розділ 2. Інформаційне забезпечення для створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»
• 2.1 Історична довідка про об'єкт дослідження
• 2.2 Джерела отримання даних для створення тематичних карт історичного спрямування
• 2.3 Огляд існуючих картографічних матеріалів на об'єкт дослідження
• Розділ 3. Експериментальні дослідження
• 3.1 Аналіз вхідних архівних та сучасних даних дистанційного зондування землі для створення ситуаційного плану «Брестська фортеця»
• 3.2 Технологічна схема створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»
• 3.3 Методика створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»
• 3.4 Компонування історичного плану та підготовка карти до друку
• Розділ 4. Техніко-економічне та організаційне обґрунтування геоінформаційних робіт
• 4.1 Організаційна структура топографо-геодезичного підприємства. Приватне підприємство «Землевпорядна агенція «Експерт»
• 4.2 Ціноутворення
• 4.3 Кошторис виконаних робіт
• Розділ 5. Охорона праці
• 5.1 Організація умов праці на території об'єкта дослідження
• 5.2 Організація умов праці при камеральних роботах
• Розділ 6. Безпека в надзвичайних ситуаціях
• 6.1 Характеристика об'єкта дослідження
• 6.2 Аналіз потенційних небезпек досліджуваного об'єкта та ймовірність виникнення надзвичайних ситуацій
• 6.3 Заходи запобігання виникненню надзвичайних ситуацій і захист людей
• ВИСНОВКИ
• СПИСКИ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
• ВСТУП
• Об'єкти історико-культурної спадщини є важливими історичними джерелами, які дозволяють глибше пізнати національну історію як органічну складову світової цивілізації. Їх невід'ємну частину становлять пам'ятки архітектурно-мистецького надбання: церковні, громадські, житлові, оборонні споруди, монументальні комплекси.
• З плином часу об'єкти історичних пам'яток потребують реставрації та заходів, які будуть спрямовані на їх збереження. Адже, вони засвідчують певні події та культурні явища, є інформаційними джерелами, які містять відомості стосовно окремих аспектів минулого.
• Беручи до уваги, що пошкодження або зникнення культурних пам'яток є великою втратою для всіх народів світу, Організація Об'єднаних Націй з питань освіти, науки та культури 16 листопада 1972 року в м. Париж прийняла «Конвенцію про охорону всесвітньої культурної і природної спадщини». Даний документ окреслює поняття культурної та природної спадщини, а також кожна сторона Конвенції з метою забезпечення цілей проводить загальну політику для охорони, збереження і популяризації природної і культурної спадщини, зобов'язується не вдаватися до будь-яких навмисних дій, що могли б завдати шкоди культурній спадщині, яка розміщена на території інших держав.
• Для виконання вимог Конвенції Україна керується такими законами як [1]:

· Закон України «Про охорону культурної спадщини» ;

· Закон України «Про природно-заповідний фонд України»;

· Закон України «Про охорону археологічної спадщини».

Також Україна підписала Рішення про пайові внески держав-учасниць Співдружності Незалежних Держав на фінансування капітального ремонту і реставрацію Меморіального комплексу «Брестська фортеця - герой» [2].

Для збереження історичних надбань народів світу необхідна допомога усіх галузей сучасної науки та техніки. Значний внесок може зробити і фотограмметрія, зокрема фотограмметричні методи дослідження, які завжди були більш продуктивними в порівнянні з традиційними методами. З розвитком цифрових технологій спрощується не тільки процес знімання, а й обробка отриманих даних. Сформувалася цифрова фотограмметрія, де процеси повністю автоматизовані за рахунок використання цифрових зображень, одержаних шляхом сканування фотознімків або безпосередньо за допомогою цифрових метричних і неметричних камер.

У 1970 році відповідно до рішення ООН було створено Міжнародний комітет, під егідою якого регулярно проводяться міжнародні симпозіуми з проблем застосування фотограмметрії в архітектурі, а також для цілей охорони історичних пам'яток.

Отже, метою магістерської роботи є створення ситуаційного плану Брестської фортеці станом на 1942 рік за архівним німецьким знімком у програмному середовищі MapInfo.

Задачі магістерської роботи: необхідно проаналізувати можливості, які надає програмне середовище MapInfo для створення ситуаційного плану. За допомогою даного пакету дешифрувати та векторизувати архівний знімок для створення цифрового ситуаційного плану Брестської фортеці.

Магістерська робота складається з шести розділів.

У першому розділі описані основні методи вивчення історичних об'єктів на основі архівних картографічних матеріалів, теоретичні засади побудови тематичних карт та аналіз програмного забезпечення для тематичного картографування.

Другий розділ включає в себе інформаційне забезпечення для створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця».

У третьому розділі описано експериментальні дослідження.

Четвертий розділ складається з техніко-економічного та організаційного обґрунтування геоінформаційних робіт, а також подано розрахунок кошторису виконаних робіт.

П'ятий розділ містить правила організації умов праці на території об'єкта дослідження та при камеральних роботах.

У шостому розділі проаналізовано ймовірність виникнення надзвичайних ситуацій на території досліджуваного об'єкта, а також описано заходи запобігання таких ситуацій і захист людей.

Розділ 1. Теоретичні основи картографування об'єктів історичного середовища

1.1 Методи вивчення історичних об'єктів на основі архівних картографічних матеріалів

Найбільш ефективний метод вивчення стану пам'яток історії та культури - аналіз різночасових карт, на яких вони відображені. Спільне вивчення серії різночасових карт дозволяє простежити зміну стану об'єктів дослідження. Виявлення і візуальний аналіз різночасових карт полягає в попередньому доборі картографічних матеріалів на досліджувану територію. Особливу увагу при візуальному аналізі приділяють датуванню давніх карт, повноті їх змісту, об'єктивності відображення історичної дійсності. Оцінка геометричної точності різночасових карт починається з картометричних робіт. Її визначають шляхом порівняння довжини ліній чи координат, виміряних на старих і сучасних картах. Надійність отриманих результатів забезпечується вибором достатньої кількості ліній чи координат, що вимірюються [3].

Для обробки результатів картометричних робіт застосовують теорію випадкових функцій. Вірогідність значень основних статистичних характеристик оцінюють за допомогою довірчих інтервалів. Застосування спеціальних комп'ютерних програм значно спрощує роботу і зменшує трудомісткість обробки результатів вимірів на різночасових картах.

Проаналізуваши літературні джерела з даної тематики, можна виокремити наступні три групи спеціальних тематичних карт пов'язаних із збереженням, вивченням і використанням історичних пам'яток [3]:

· карти розміщення пам'яток історії та культури;

· карти історії розвитку (еволюції) пам'яток;

· карти взаємозв'язку історичних пам'яток і елементів оточуючого природного середовища.

Розглянемо більш докладно цю класифікацію карт пам'яток історії та культури [3].

Першу групу складають карти розміщення пам'яток. Відомо, що вивчення соціальних об'єктів та явищ неможливе без знань просторової локалізації. Мета створення карт розміщення пам'яток - упорядкувати фактичні данні про місце їх розташування. До цієї групи слід віднести інвентаризаційні або дистрибутивні карти пам'яток.

Інвентаризаційні карти створюють на конкретну територію (область, район, місто) на основі звичайних загально-географічних карт середніх масштабів. Аналіз існуючих численних різновидів туристичних карт та карт пам'яток історії і культури дозволяє зробити висновок про їх недостатню інформативність. Інвентаризаційні карти повинні не тільки визначати місцезнаходження пам'яток історії та культури, але й нести іншу важливу інформацію. На них мають бути відображені усі види пам'яток, згідно «Зводу пам'яток історії та культури України». Це потребує розробки або оновлення спеціальної системи умовних позначень [3].

До другої групи спеціальних тематичних карт слід віднести карти розвитку пам'яток історії та культури. Цю групу складають карти еволюції та реконструкції пам'яток.

Карти еволюції дозволяють перенести на картографічне поле всі відомості про процеси створення пам'яток і отримати просторове уявлення про їх розвиток. Складання таких карт потребує залучення широкого кола літописних джерел, архівних матеріалів, картографічних творів минулих століть і супровідних інструктивних та звітних документів.

Карти реконструкції допомагають відновити пам'ятки історії, археології, містобудування та архітектури, які не збереглися до сьогодення або значно змінили свій первісний вигляд. Такі карти необхідно створити на території усіх історико-культурних та архітектурних заповідників, історичні центри міст або окремі історичні пам'ятки.

Для відновлення пам'яток містобудування та архітектури широко застосовують архівні матеріали, кіно- та фотодокументи. У майбутньому необхідне гнучке використання сукупності методів картографії та фотограмметрії для фіксації усіх цінних об'єктів культурної спадщини до початку їх реставрації або консервації, прискореної інвентаризації об'єктів дерев'яної архітектури, використання широких можливостей різного роду літаючих апаратів для зйомки історичних об'єктів і, в першу чергу, пам'яток архітектури [3].

До третьої групи карт слід віднести карти взаємозв'язку пам'яток і елементів природного середовища. Цю групу складають карти: оціночні, тривимірні, динаміки деформацій, прогнозні та конструктивні.

Складанню оціночних карт передує цілеспрямована діяльність по вивченню і оцінці сучасного стану пам'яток, розробці системи кількісних та якісних показників, які характеризують збереження історичних пам'яток. Оціночні карти складають на основі сучасних топографічних зйомок пам'яток та оточуючого природного середовища.

Карти динаміки деформацій створюють для дослідження наслідків руйнівного впливу природних та антропогенних факторів на пам'ятки історії та культури. Ці карти повинні нести відомості про порушення твердих контурів пам'яток, які відбуваються внаслідок діяльності людей і забруднення природного середовища, а також про деформації земної поверхні навколо пам'ятки, концентрації шкідливих речовин та зміни стану пам'ятки за певний проміжок часу. Складання карт динаміки деформацій можливо тільки при добре налагодженій системі геодезичного контролю за стабільністю планово-висотного положення пам'ятки. Геодезичний контроль є обов'язковою і необхідною умовою при проведенні заходів по збереженню історичних пам'яток [3].

Тісно пов'язані з картами динаміки деформацій прогнозні мапи. Вони відтворюють передбачувані наслідки впливу людської діяльності на пам'ятки історії та культури і оточуюче природне середовище. На основі оціночних мап розробляють конструктивні карти або карти конкретних заходів по охороні та збереженню історичних пам'яток. Конструктивні карти складають у великих масштабах на локальні ділянки територій. Зміст усіх перерахованих карт третьої групи тісно пов'язаний з охороною природного середовища, саме тому вони повинні складатися з урахуванням вже існуючих карт охорони природи.

Своєчасному складанню карт для вивчення та збереження історичних пам'яток істотно допоможе застосування новітніх комп'ютерних технологій. Створення банків інформації, систематичне оновлення даних, застосування сучасних картографічних матеріалів дозволить ефективно вирішити завдання збереження культурної спадщини. Цій справі також послужаться автоматизовані системи спостереження за деформаціями. Централізоване накопичення інформації про сучасний стан пам'яток дозволить автоматизувати її перетворення на карти динаміки деформацій або тривимірні на комп'ютерних дисплеях. Результати динамічного аналізу можуть стати базою для прогнозу і розробки конструктивних карт.

Аналізуючи все вищесказане, можна окреслити основні компоненти (дані), які на сьогоднішній день рекомендуються для картографування об'єктів історичного середовища, а саме: наявність планів геодезичного знімання на досліджувану територію, наявність архівних картографічних творів та архівних аерознімків.

1.2 Теоретичні засади побудови тематичних карт

Тематичні карти - це карти, зміст яких розкриває певну тему, тобто відображають окремі елементи території та пов'язані з ними характеристики природних або суспільних явищ [4].

На тематичних картах зображуються, як правило, окремі елементи земної поверхні, що безпосередньо пов'язані з темою карти або потрібні для орієнтування за картою чи подання зв'язків певних явищ з їх просторовим розташуванням на поверхні землі. Зазвичай, на різноманітних тематичних картах подаються об'єкти гідрографії, значно рідше населені пункти, дорожня мережа, рослинність.

Тематичні карти поділяються на дві основні групи [4]: карти природних та суспільних явищ. В цих двох групах карт в свою чергу виділяють ряд підгруп, що детальніше характеризують тематику. Підгрупи складаються з наборів карт певної вузької спеціалізації.

Перша група тематичних карт - карти природних явищ або фізико-географічні карти. Їх основний зміст пов'язаний з відображенням окремих елементів природного середовища.

До карт природних явищ належать наступні різновиди карт [4]:

· геоморфологічні карти (морфометричні карти, карти рельєфу, карти схилів, карти глибини та густоти розчленування рельєфу);

· геологічні карти (тектонічні карти, карти новітньої тектоніки, карти четвертинних відкладень, гідрогеологічні карти, інженерно-геологічні карти, карти інженерно-геологічного районування);

· гідрологічні карти;

· гідрографічні карти (карти океанів та морів, карти шельфу та внутрішніх вод);

· геохімічні карти;

· карти ґрунтів;

· кліматичні карти;

· ландшафтні карти;

· карти рослинного покриву;

· карти тваринного світу (зоогеографічні та зоологічні карти);

Другу групу тематичних карт складають карти суспільних явищ або соціально-економічні карти.

Карти суспільних явищ - це група тематичних карт, які відображають об'єкти та події, пов'язані з існуванням та діяльністю людини. До цієї групи карт належать карти населення, карти обслуговування населення, економічні карти, карти політико-адміністративного устрою, історичні карти [4].

До карт суспільних явищ належать наступні різновиди карт [4]:

· карти населення (карти кількості та розміщення населення, демографічні карти, етнографічні карти, антропологічні карти, карти міграції населення);

· політичні, політико-адміністративні та адміністративні карти;

· економіко-географічні карти (загальноекономічні, карти промисловості, карти транспорту, карти сільського господарства, карти лісового господарства);

· карти обслуговування населення;

· медико-географічні карти;

· історичні карти.

Серед тематичних карт часто виділяють в окрему групу карти певного технічного напрямку, наприклад морські або авіаційні карти.

Для тематичних карт вихідними є [4]:

· топографічні карти на відповідну територію;

· матеріали тематичної обробки даних дистанційного зондування землі;

· матеріали метеорологічних, гідрометеорологічних спостережень;

· дані натурних спостережень та вимірювань (наприклад, геологічні вишукування, гравіметричні вимірювання і т.д.);

· матеріали довготривалих спостережень на стаціонарних пунктах спостережень (наприклад, для складання фенологічних карт час настання певних фенофаз фіксується здебільшого на певних стаціонарних точках спостережень, оскільки неможливо охопити спостереженнями всю територію);

· комбінації даних лабораторних досліджень (наприклад, лабораторні аналізи зразків ґрунтів, порід, якості води і т.п.);статистичні дані (фактично основне джерело для карт населення, економічних карт та ряду інших);

· різноманітні текстові документи, фото та відеоматеріали, що фіксують інформацію про розвиток певних подій, явищ.

В першу чергу наносяться елементи математичної основи, необхідні для правильного розташування на карті всіх інших даних.

При складанні тематичних карт після нанесення елементів математичної основи на карту наносять базові топографічні дані: контури берегової лінії, об'єкти гідрографії, якщо потрібно межі адміністративних одиниць, населені пункти та інші необхідні для карти відповідного типу загальні дані про місцевість. Далі розробляється легенда карти: набір умовних позначень, палітра кольорів для подання відповідних кількісних або якісних показників і т.п. Всі тематичні дані класифікуються відповідно до прийнятої системи і наносяться на карту відповідно до розробленої легенди.

Під час складання стежать щоб різні елементи змісту узгоджувалися між собою. Об'єкти мають узгоджуватись [4]:

· з іншими об'єктами цього ж тематичного шару, особливо якщо мова йде про різноманітні мережі (річкову, дорожню);

· з об'єктами інших тематичних шарів, якщо вони зв'язані певними топологічними відносинами (наприклад, рельєф-гідрографія, населені пункти-дорожня мережа);

· з інформацією інших тематичних карт на цю ж територію (якщо складається серія карт різної тематики на одну і й ту саму територію).

Також важливо під час складання стежити, щоб дотримувалися вимоги щодо навантаження карти, її читаності та наочності. Це особливо стосується нанесення підписів до об'єктів.

Методи відображення тематичних карт [4]:

· спосіб значків;

· спосіб лінійних знаків;

· спосіб ареалів;

· спосіб знаків руху;

· спосіб ізоліній;

· спосіб крапок;

· спосіб кількісного фону;

· спосіб якісного фону;

· спосіб картограм;

· спосіб картодіаграм;

· спосіб локалізованих діаграм.

Спосіб значків застосовується для відображення на карті локалізованих на місцевості об'єктів і явищ відповідними умовними позначеннями. За формою значки поділяються на геометричні, буквені та наочні.

Спосіб лінійних знаків використовується для зображення на карті різних лінійних об'єктів, об'єктів лінійної протяжності, ширина яких не виражається в масштабі карти.

Спосіб ареалів полягає у зображенні на карті ділянки (ареалу) поширення об'єктів чи явищ. Прикладом може бути ареал певного виду рослин або тварин, корисних копалин тощо.

Спосіб знаків руху використовується для збереження на карті різноманітних просторових переміщень, як природних, так і соціально-економічних. Цим способом, використовуючи різні графічні засоби, можна показати на карті напрям і швидкість переміщення, кількість, якість та інші дані явищ, що переміщуються у просторі.

Спосіб ізоліній - загальна назва кривих, які відображають відмінності об'єктів картографування. Ознакою способу є те, що характеристику об'єкта подають не окремою ізолінією, а їх сукупністю, системою, що характеризує як реальні об'єкти (рельєф), так і абстрактні (густота населення). Даний спосіб дає узагальнене зображення об'єкта [4].

Спосіб крапок використовується для зображення на карті масових поширених об'єктів та явищ за допомогою відповідної кількості одного розміру крапок, розташування яких відповідає розташуванню і концентрації цих об'єктів місцевості, а кожна крапка певного розміру відповідає однаковій кількості одиниць зображуваного на карті об'єкта чи явища.

Спосіб кількісного фону використовується для зображення на карті кількісних відмінностей деякого явища, суцільно поширеного на території, що картографується. Цю територію поділяють на однакові частини за певними кількісними показниками, після чого однотипні частини зафарбовують відповідним кольором або заштриховують.

Способом якісного фону на карті зображуються якісні особливості чи відмінності певних явищ, суцільно або масово поширених на території, що картографується. Суть методу полягає в тому, що згідно з розробленою класифікацією картографічного явища зображувану територію поділяють на якісно однорідні ділянки, які зафарбовують відповідним кольором.

Спосіб картограм полягає у зображенні середньої інтенсивності певного кількісного за своєю характеристикою явища в межах наявних на карті територіальних одиниць, найчастіше адміністративних, за допомогою графічних засобів площинного відображення, при цьому інтенсивність графічних позначень відповідає інтенсивності зображуваного явища.

Суть методу картодіаграм полягає у відображенні статистичних даних за одиницями територіального поділу діаграмними знаками. Діаграми розміщують на карті в межах кожної одиниці адміністративного поділу.

Метод локалізованих кардіограм використовується для картографування за допомогою графіків і діаграм як явищ, які локалізовані у певних точках, так і явищ суцільного поширення на певній території, при цьому точки локалізації можуть бути підписані або не підписані. Даний спосіб використовується для карт, що характеризують сезонні та періодичні явища, їх зміну та повторюваність.

У геоінформатиці тематичні карти створюються на основі аналізу атрибутивних даних, пов'язаних з тим чи іншим набором просторових об'єктів (наприклад, кількість населення в містах або адміністративних одиницях). Тематичні карти використовуються для візуального аналізу просторово-розподіленої інформації, у зв'язку з цим сприйняття й аналіз таких карт людиною значною мірою залежать від методики їхньої побудови і візуальних характеристик. Побудова тематичних карт із використанням просторової основи у вигляді точкових, лінійних і полігональних об'єктів і пов'язаних з ними записів з табличних баз даних є однієї з найбільш поширених функцій ГІС. Процедура побудови тематичної карти звичайно реалізована у вигляді спеціального програмного модуля, виклик якого здійснюється за допомогою спеціального пункту меню. У більшості програмних продуктів ГІС реалізована побудова декількох типів карт за тематичними шаблонами. Користувач має можливість вибрати тип створюваної карти, вибрати з атрибутивної бази дані характеристики, за якими буде будуватися карта, а також стиль її оформлення.

Атрибутивна інформація, на основі якої будується карта (одне чи кілька полів бази даних), називається тематичною змінною [5].

1.3 Аналіз програмного забезпечення для створення картографічної продукції

Зважаючи на досвід створення електронних карт як у світі, так і в Україні доцільно використовувати геоінформаційні технології, які дозволяють прискорити процес обробки, укладання, редагування та підготовки до видання карт.

За призначенням і можливостями програмні пакети ГІС можна розділити на декілька основних груп [6]:

· перша група - це програми для векторизації карт, тобто створення з растру векторної карти з подальшим присвоєнням основної атрибутивної інформації та класифікації картографічних даних. В ДНВП "Картографія" використовується MapЕdit (AO Резидент) та Descantes (Bentley). Основним завданням програм є автоматичне чи напівавтоматичне розпізнавання (за кольором, заданими умовами, характеристиками), підтримка ортогональності, прив'язки до базової лінії, підтримка топологічних відносин між об'єктами. Якщо при розробці цифрових карт є потреба використання даних космічної зйомки та аерофотознімків їх обробки і трансформації для цих задач існують більш потужні засоби, зокрема пакети Imagine Professional, Imagine Essentials, Imagine Agvantage фірми Erdas, Inc. (Earth Resources Data Analysis System).

· друга група - це настільні картографічні програми (Desktop Mapping/GIS), які призначені для роботи і аналізу: MapInfo (MapInfoInc), ArсView (ESRI). В них зводяться векторизовані карти, прив'язуються бази даних. Ці пакети, мають можливість геокодування, роботи з базами даних та аналізу. Дана група цілком достатня для вирішення простих задач аналізу за допомогою цифрової карти.

· третя група програм - це програми, у яких можна підготувати карту до видання. До них належать Professional GIS, Microstation (Bentley) з модулями MapPublisher (Intergraft). Для роботи з ними необхідна висока кваліфікація, набір спеціалізованих модулів, які деколи є автономними програмами, або написання цілого ряду програм.

Для створення ситуаційного плану Брестської фортеці було обрано програмне забезпечення MapInfo Professional [7].

Геоінформаційна система MapInfo була розроблена фірмою Mapping Information Systems Corporation (США, Нью-Йорк). Перша (DOS) версія пакета випущена в 1987 pоці.

MapInfo Professional - це повнофункціональна інструментальна геоінформаційна система, яка дозволяє створювати, редагувати, зберігати й обробляти інформацію про картографічні об'єкти. Це найбільш розвинута та проста у користуванні система, яка дозволяє вирішувати багато задач у різних сферах виробництва.

Дані в MapInfo можуть бути представлені у вигляді Карт, Списков, Легенд, Графиков і Отчетов. У вікні «Карта» за допомогою відповідних інструментів можна редагувати і створювати картографічні об'єкти, виконувати масштабування, змінювати проекцію. Вся інформація про картографічні об'єкти може бути представлена у вигляді таблиць у вікні «Список» . У вікні «График» дані з таблиць можна відобразити у вигляді графіків і діаграм. Умовні позначення об'єктів карти відображаються у вікні «Легенда». Засоби масштабування, макетування, а також збереження шаблонів багато листових карт представлені у вікні «Отчет» [7].

MapInfo Professional забезпечує [7]:

· картографічний інтерфейс;

· створення і редагування карт високої якості;

· просторові дані, які надаються разом з програмним забезпеченням;

· простоту інтеграції карт;

· анімаційний шар;

· робота з 3D-даними - побудова ізоліній, тріангуляція Делоне і 3D-візуалізація.

Для створення і роботи з картами у MapInfo Professional можна використовувати растрові файли у форматах: GIF (Graphics Interchange Format), JPG (JPEG format), TIFF (Tagged Image File Format), PCX (ZSoft Paintbrush), BMP (Windows Bitmap), TGA (Targa), BIL (SPOT satellite), SID (MrSID), PGN (Portable Network Graphics), WMF (Windows Meta File), PSD (Photoshop 3.0) та векторні дані у форматах інших геоінформаційних систем: DXF, DWG, ARC/INFO E00, ESRI SHAPE, Atlas GIS, Intergraph/MicroStation DGN, ASCII (MIF, MMI, MBI) [7].

У MapInfo можна відображати дані, які отримують за допомогою GPS та інших електронних пристроїв без використання додаткових програм. Дані організовані у вигляді кількох однойменних файлів, що несуть певне функціональне навантаження.

Виклик карти здійснюється за допомогою головного блока з розширенням .tab, що містить інформацію про тип картографічних даних і пов'язані з ними атрибутивні дані. Файли з розширенням .dat містять геокодовану інформацію (інформацію про географічні координати просторових об'єктів). Зв'язок з атрибутивними даними в реляційних таблицях здійснюється за допомогою файлів-ідентифікаторів з розширенням .id і .idn. Обмінним форматом пакету є формат MIF - це текстовий ASCII-файл, що дозволяє повністю описати базу даних MapInfo. У MIF-файли записується як графічна, так і числова інформація. Причому графічні дані зберігаються у файлі з розширенням .mif, а числові - у файл з розширенням .mid. файли формату обміну можуть бути перетворені у формати, доступні іншим програмам. У MapInfo можна працювати з даними у форматах Excel, Access, xBASE, Lotus 1-2-3 і текстовому форматі. Конвертація файлів даних не потрібна. До записів у цих файлах додаються картографічні об'єкти. Дані різних форматів можуть використовуватися одночасно. В одному сеансі роботи з MapInfo можна мати доступ до віддалених баз даних Oracle, SYBASE, Informix, Ingres, QE Lib, DB2, Microsoft SQL та ін. [7].

Доступні такі функції редагування карт: зміна форми об'єктів, суміщення при редагуванні, вибір декількох вузлів для виділення, копіювання об'єктів, створення полілінії з області, згладжування, видалення тільки об'єктів карти.

Тематична картографія є одним з головних засобів аналізу і представлення просторових даних у MapInfo. На тематичній карі легко розпізнати зв'язки між різними об'єктами і прослідкувати за тенденцією розвитку різних явищ. Картограми, стовпчасті та кругові діаграми, метод знаків, щільність точок - це одні з головних видів тематичних карт. Поєднання тематичних шарів і методів буферизації, районування, злиття і розбиття об'єктів, просторова та атрибутивна класифікація дозволяє створювати синтетичні багатокомпонентні карти з ієрархічною структурою легенди.

Коротко функціональні можливості пакета можна охарактеризувати таким чином [5]:

· створення точкових, лінійних, площинних об'єктів; тексту; буферних зон та інших просторових об'єктів;

· модифікація стилю оформлення об'єкта і типів об'єктів;

· зміна положення вузлів як одного об'єкта, так і групи об'єктів;

· оверлейні операції: об'єднання, розрізування, видалення зовнішньої частини, що перекриває;

· формування карт із різних шарів, контроль за відображенням шарів і особливостями їх візуалізації залежно від масштабу;

· створення тематичних карт і легенд до них;

· пошук і геокодування об'єктів;

· можливість переходу від проекції до проекції і створення власних проекцій та еліпсоїдів.

Аналітичні можливості пакета MapInfo Professional не настільки великі, як, наприклад, пакета IDRISI, проте вони достатні для розв'язання широкого спектра завдань. Пакет дозволяє вимірювати відстань, довжину, периметр і площу, обчислювати кількість, суму, середнє, мінімальне, максимальне і середнє зважене, виконувати аналіз географічного збігу і включення, а також текстові зіставлення. Нарешті, він має в розпорядженні інструментальні засоби й опції, щоб одержати інформацію з наявних даних. Вони є такими [5]: Info Tool (Інформація) -- надає можливість одержувати інформацію із бази даних у будь-якій точці карти для всіх об'єктів, розміщених на ній; Statistics Tool (Статистика) -- показує суму і середнє число всіх числових полів на всіх записах на поточному виборі; динамічно змінюється з вибором; Calculate Statistics Option (Обчислення статистичних параметрів) -- обчислює мінімум, максимум, амплітуду, суму, середнє, варіацію і середньоквадратичне відхилення одиничного числового стовпця всіх записів при поточному виборі.

MapInfo -- відкрита система. Мова програмування MapBasic дозволяє створювати на базі MapInfo власні геоінформаційні системи. MapBasic підтримує обмін даними між процесами (DDE, DLL, RPC, XCMD, XFCN), інтеграцію в програму SQL-запитів [5]. Спільне використання MapInfoPro і середовища розробки MapBasic дає можливість кожному створити свою власну ГІС для розв'язання конкретних прикладних завдань.

Розділ 2. Інформаційне забезпечення для створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»

2.1 Історична довідка про об'єкт дослідження

Брестська фортеця - це пам'ятка оборонної архітектури ХІХ століття, загальною площею 4 км²Вона розташована у місті Брест, яке знаходиться на південному заході Білорусії. Після ІІІ поділу Речі Посполитої в 1795 році Брест перейшов до складу Російської імперії. Згодом виникла необхідність в укріпленні західних кордонів держави, тому в 1830 році був погоджений план будівництва Брестської фортеці, який розробили воєнні інженери: генерали К.І. Опперман та Н.М. Малецький, полковник А.І. Фельдман. Спорудження фортеці на місці центру старого міста було почато в 1833 році. Спочатку були створені тимчасові земляні укріплення, а перший камінь в підвалини фортеці було закладено 1 червня 1836 року. 26 квітня 1842 року Брестська фортеця стала діючою фортецею І класу Російської імперії [8].

Фортеця складалася з Цитаделі та трьох широких укріплень, що утворювали головну фортифікаційну огорожу та прикривали Цитадель, на півдні - Волинське кріплення, на заході - Тереспольське укріплення, на сході та півночі - це Кобринське укріплення. А з зовнішнього боку фортеця була захищена бастіонним фронтом - це фортифікаційна огорожа, земляний вал з цегляними казематами всередині, що зводиться на кутах фортечної огорожі для вогневого захисту фортечних мурів і обстрілу місцевості перед укріпленням [9]. Висота бастіону становила 10 метрів, протяжність - 6,4 км, мала обвідний вал, який був заповнений водою.

Цитадель являла собою природний острів, по всьому периметру якого була побудована замкнута двоповерхова оборонна казарма протяжністю 1,8 км. Товщина зовнішніх стін сягала двох метрів, а внутрішніх - до 1,5 м. Казарма складалася з 500 казематів, в яких могло розміститися до 12 тисяч воїнів з боєприпасами і продовольством. З іншими укріпленнями Цитадель повязували ворота та мости. З Кобринським укріпленням зв'язок підтримувався через Брестські, Бригітські ворота та мости через ріку Мухавец, з Тереспольським - через однойменні ворота та канатний міст через ріку Західний Буг. Через Холмські ворота та підйомний міст через р. Мухавец був зв'язок з Волинським укріпленням [8].

Кобринське укріплення складалося з чотирьох бастіонних фронтів з трьома равелінами - це фортифікаційна споруда трикутної форми, яке розташовувалося перед куртиною попереднього фортифікаційного рову в проміжках між бастіонами, що слугує для перехресного обстрілу [9], та трьома редюїтами - це внутрішнє укріплення, споруджене в замкнутих укріпленнях для їх посилення та бою всередині [9].

Волинське укріплення складалося з двох бастіонних фронтів з двома равелінами. Тереспольське укріплення складалося з чотирьох земляних люнетів, які з'єднувалися з загальним ровом. За люнетами було розташоване передмостове укріплення.

У другій половині ХІХ століття в цілях протидії обходу противником фортеці почали створювати окремі потужні оборонні укріплення - фронти.

1864 року було розпочато реконструкцію фортеці за планом, який був розроблений відомим російським фортифікатором генерал-ад'ютантом Е.І. Тотлебеном. Згідно з даним планом, Брестську фортецю потрібно було перетворити на фортецю фортового типу. Безпосередньо в фортеці були проведені роботи для потовщення головного валу, приведені в порядок редюїти, а на Кобринському укріпленні побудовані два редути позаду двох бастіонів. Будувалися казаметуючі артилерійські батареї, капоніри, додаткові порохові льохи [8].

Будівництво фортів розпочалося в 1869 році зі споруди форту «Граф Берг» у кілометрі на північний захід від фортеці для контролю над ділянкою залізниці Варшава - Москва та залізничним мостом через ріку Західний Буг [8].

18 листопада 1878 року затвердили план, за яким передбачалося будувати форти на відстані 3-4 км один від одного та на тій же відстані від головної огорожі фортеці.

Протягом десяти років йшло будівництво дев'яти фортів першої лінії, у кожному з яких можна було розмістити до 250 солдат та 20 гармат. Протяжність оборонної лінії становила 30 км.

У зв'язку з розвитком артилерії, зокрема, появою фугасних снарядів з 1909 року розпочалася розробка проекту підсилення Брест-Литовської фортеці. А 1912 року Комітет Генерального штабу затвердив план перебудови, згідно з яким обвід фортеці збільшувався до 45 км. Нову лінію фортів передбачалося звести на відстані 6-7 км від центру фортеці. Вони мали літерне позначення від букви «А» до «О». У модернізації фортеці брали участь генерал-лейтенант Н.А. Буйницький та військові інженери І.О. Белінський, Б.Р. Добошинський, Д.М. Карбишев [8].

Брестська фортеця відіграла дуже важливу роль під час Другої Світової війни.

2 вересня 1939 року перші бомби впали на фортецю. Військові частини, що базувалися поблизу Бресту, повинні були обороняти місто по лінії фортів, а у випадку невдачі - знищувати мости та концентрувати оборону на чотирьох укріпленнях. 10 вересня була створена група «Брест» на чолі з польським воєначальником Констянтином Плісовським. До групи входило чотири піхотні полки, дві батареї тридцятого артилерійського полку, 56-ий саперний батальйон, рота зв'язку та медико-санітарна служба.

14 вересня 1939 року частини десятої танкової дивізії на чолі з німецьким воєначальником Г.В. Гудеріаном захопили місто, але наступ на фортецю було відбито [8].

22 вересня 1939 року в місті було проведено парад радянських та німецьких військ. Місто та Цитадель були передані СРСР [8].

21 червня 1941 року німецькі війська сконцентрувалися поблизу радянського кордону. У результаті німецько-радянського обстрілу були знищені склади та обірвався зв'язок. Згодом розпочався штурм фортеці. Найбільший опір вдалося здійснити на Волинському та Кобринському укріпленнях, але 24 червня німецькі війська захопили їх.

Брестську фортецю було звільнено в результаті Люблін - Брестської операції, яка була складовою частиною операції «Багратіон» [8].

2.2 Джерела отримання даних для створення тематичних карт історичного спрямування

Зміна ставлення та поглядів суспільства до збереження й охорони пам'яток історико-культурної спадщини привернуло більше уваги до карт відповідного змісту. На сьогоднішній день значно збільшилася тематика карт, на яких відображаються різні об'єкти історико-культурного призначення. Матеріали історичних та архітектурних досліджень здебільшого відображаються на дрібномасштабних тематичних картах, до яких відносять карти культури, науки й освіти, пам'яток історії.

Джерелами отримання даних для створення карт історичного спрямування є вже існуючі матеріали про стан історичного об'єкта та його компонентів. Результати аналізу різночасових карти завжди були однією з найважливіших складових будь-якого історичного дослідження. Спільне вивчення серії таких карт дозволяє не тільки простежити зміну об'єкта дослідження, а й відобразити його сучасний стан. На даному етапі розвитку комп'ютерних технологій зросли й можливості використання історичних даних.

За основу, для створення тематичної карти, можна використовувати від скановані картографічні матеріали, супутникові знімки, дані аерознімання та інше. Саме можливості сучасних картографічних програм, а також джерела картографічного матеріалу в мережі Інтернет обумовили виникнення геоінформаційних систем (ГІС), які інакше називаються географічними інформаційними системами. Ця комп'ютерна система забезпечує можливість використання, збереження, редагування, аналіз та відображення географічних даних. Найважливішою властивістю ГІС є здатність зв'язувати картографічні об'єкти, що мають форму та місце розташування, з описовою, тобто атрибутивною інформацією, яка характеризує дані об'єкти. В основі будови ГІС лежить система управління базами даних (СУБД). Основна перевага геоінформаційних додатків полягає в тому, що вони надають картографічну інформацію з різним ступенем деталізації. Протягом останніх років набули великого поширення історико-орієнтовані програми, які містять необхідні картографічні матеріали. У даних геоінформаційних системах можна доповнювати та редагувати географічні карти [10].

У наш час з'явилася велика кількість доступного програмного забезпечення та вихідних даних, що дозволяють створювати найрізноманітніші картографічні матеріали або зображення, які мають з картами тільки спільну координатну основу. Такі зображення називаються геозображеннями - будь-яка просторово часова масштабна генералізована модель земних об'єктів або процесів, що представлена в графічній образній формі [10].

Основним складовим будь-якої карти є координатна система та набір елементарних графічних об'єктів, що будуть відображати розташування реальних об'єктів на місцевості. При складанні багатьох видів карт використовується інформація з картографічних баз даних (КБД), даних дистанційного зондування, матеріали польових зйомок та описів.

Картографічна база даних - це комплекс технічних, програмних, інформаційних та організаційних засобів збереження, обробки та використання цифрових картографічних даних. До її складу входять картографічні бази даних з окремих тематичних областей, система керування базами даних, а також бібліотеки запитів прикладних програм [6]. За даними різних дослідників кількість цифрових карт та геозображень значно перевищує кількість паперових карт.

Характерно, що в наш час мережа Інтернет є основним джерелом картографічних матеріалів. Можна знайти велику кількість серверів, які пропонують на комерційній основі спеціалізовані карти. При дослідженні питань історичної географії варто звернути увагу на портал Encarta [11]. Це електронна мультимедійна енциклопедія, що випускається корпорацією Microsoft. Вона містить понад 68 тисяч статей, статистичну інформацію та безліч зображень та історичних карт, також є вбудований словник і інтерактивна карта світу. Великий за обсягом збірник детальних космічних та аерофотографій Землі можна знайти на сайті Terra Server [12].

2.3 Огляд існуючих картографічних матеріалів на об'єкт дослідження

Для створення ситуаційного плану Брестської фортеці використовувалися вже існуючі матеріали.

Описова інформація отримана здебільшого з книг про тодішні події, що відбувалися на території міста Брест. Наприклад, довідник авторів Шамякін І.П. та Бохан Н.К. «Брест. Енциклопедичний довідник» [13] розрахований на широке коло читачів. У ньому висвітлюються найважливіші події життя історичного минулого міста. Довідник складається з оглядового тематичного нарису та статей про конкретні події, явища, об'єкти міста. У нарисі подані загальні відомості про природні умови Бреста, населення, архітектуру міста. Також основним джерелом описової інформацію став офіційний сайт Державної установи «Меморіальний комплекс «Брестська фортеця - герой»». Де докладно описано як саме відбувалося будівництво та реконструкція фортеці.

Як показав аналіз останніх досліджень та публікацій у Білорусії широко розповсюдженні тематичні карти на територію Брестської фортеці. Також у мережі Інтернет доступно багато відсканованих зображень та карт-схем на паперовій основі.

У мережі Інтернет на різних ресурсах доступні карти найдавніших часів.. На рис. 2.1 приведений приклад однієї з таких карт, нажаль дату карти встановити не вдалося.

Рис. 2.1 Одна з найстаріших карт Брестської фортеці

Проаналізувавши зображення карти можна зробити висновок, що на ній зображено фортецю. Нажаль фрагмент карти є стиснутим, тому написи не читаються.

Також є доступна карта розташування фортів, які були зведені навколо фортеці для додаткової оборони (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Карта розташування фортів фортеці

Майже всі форти зараз знаходяться в межах міста, декілька з них на території Польщі. Аналізуючи даний фрагмент зрозуміло, що Брестська фортеця була унікальним та важливим воєнним об'єктом.

Рис. 2.3 Карта Брестської фортеці 1831 р.

Рис. 2.4 Карта-схема Брестської фортеці 1941 р.

Карта, зображена на рис. 2.3, датована 1831 роком. Вона є більш інформативною, оскільки добре видно та можна прочитати назви всіх частин укріплень. Вперше ця карта була оприлюднена 1 січня 1914 року, на жаль автора встановити не вдалося.

Карта-схема на рис. 2.4 датується червнем - липнем 1941 року. Це схема бойових дій під час оборони Брестської фортеці.

Найбільш детальним є макет Брестської фортеці 1941 року. На ньому добре видно територію фортеці, розташування всіх споруд на території фортеці (рис. 2.5).

Рис. 2.5 Макет Брестської фортеці 1941 р.

Проаналізувавши різночасові карти, які вдалося зібрати, можна побачити як змінився об'єкт досліджень протягом багатьох років. Краще уявити як саме були побудовані оборонні форти фортеці та який вигляд вони мали в передвоєнний час.

Розділ 3. Експериментальні дослідження

3.1 Аналіз вхідних архівних та сучасних даних дистанційного зондування землі для створення ситуаційного плану «Брестська фортеця»

Для експериментальних робіт використовувалися дані дистанційного зондування землі.

Дистанційне зондування - це спостереження поверхні Землі авіаційними та космічними засобами, які оснащені різноманітними видами знімальної апаратури [14].

Вхідними даними для створення ситуаційного плану Брестської фортеці є: архівний знімок Брестської фортеці (рис. 3.1 а), який був отриманий 21 червня 1942 року, та сучасний знімок отриманий з супутника GeoEye-1 (див. рис. 3.1 б).

а) б)

Рис. 3.1 Вхідні дані дистанційного зондування

а) Архівний аерознімок Брестської фортеці отриманий у 1942 році;

б) Сучасний космічний знімок 2012 року

Архівний знімок отриманий з літака люфтваффе. Масштаб знімання 1:8000, а висота знімання становить 6000 м. Даний знімок має досить хорошу якість як на той час. На ньому досить чітко можна побачити всі компоненти фортеці.

Для відображення ситуації сучасної території Брестської фортеці станом на 2012 рік використано космічний знімок отриманий з супутника GeoEye-1.

Космічний супутник GeoEye-1 був запущений 6 вересня 2008 року. Його власником є однойменна компанія США. Супутник був виведений на полярну сонячно-синхронну орбіту висотою 684 км, що забезпечує його проходження над будь-яким районом Землі кожних 1-3 дні ( у залежності від широти). Супутник GeoEye-1 має просторове розширення 41 см у панхроматичному та 1,65 м у мультиспектральному режимі. У таблиці 3.1 приведені його технічні характеристики [15]:

Таблиця 3.1

Основні характеристики супутника GeoEye-1

Дата запуску 6 вересня 2008 року
Режими	Панхроматичний	Мультиспектральний
Спектральний діапазон	450 - 900 нм	Голубий: 450-520 нм Зелений: 520-600 нм Червоний: 625-695 нм Ближній ІЧ: 760-900 нм
Просторове розширення в надирі	41 см	1,65 м
Максимальне відхилення від надира	60 ?
Ширина полоси знімання	15,2 км
Точність геопозиціювання	СЕ90 mono = 2,5 м CE90 stereo = 2 м LE90 stereo = 3 м
Радіометричне розширення	11 біт на піксел
Формат файлів	GeoTIFF
Обробка	Радіометрична, сенсорна та геометрична корекція, приведення до картографічної проекції
Періодичність зйомки	1-3 дні ( у залежності від широти області зйомки)
Можливість отримання стереопари	Так, з одного витка

3.2 Технологічна схема створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»

Для досягнення поставленої мети було запропоновано таку технологічну схему (рис. 3.2), яка відображає всі етапи роботи:

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 3.2 Технологічна схема створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»

3.3 Методика створення історичного ситуаційного плану «Брестська фортеця»

Прив'язка (реєстрація) растрового зображення

Растрове зображення побудоване з окремих елементів (пікселів), як правило, розташованих регулярно. У більшості програм комп'ютерної графіки, растрове зображення представляється двовимірним масивом точок, колір і яскравість кожної з яких задаються незалежно [16].

Можливість покращення якості та реєстрації растрового зображення передбачає його прив'язку до певної картографічної проекції і системи координат.

Щоб виконати реєстрацію завантажено архівний знімок та космічний у програмний пакет MapInfo (Файл > Відкрити). У діалоговому вікні «Реєстрація зображення», у нижній частині якого показане вхідне растрове зображення, виконано його реєстрацію. За допомогою кнопки Проекція встановлено проекцію растрового зображення WGS-84, а в якості одиниць вимірювання - долі градуса ( рис. 3.3).

Рис. 3.3 Реєстрація растрового зображення

За опорні точки приймали ту ситуацію, яка є спільною для архівного та сучасного знімків. На космічному знімку вибравши опорну точку визначили її координати, а на архівному - вказали положення даної точки та її координати. Таких точок було чотири.

Реєстрація даних дистанційного зондування на територію фортеці виконано з максимальною похибкою 1 піксель для космічного знімка, що становить 1,65 м та 4 пікселя для аерознімка, що становить 5 м на місцевості.

Векторизація по растру

Після реєстрації растра, розпочато векторизацію об'єктів та пошарову організацію бази даних, яка у MapInfo існує у вигляді атрибутивних таблиць.

Кожна таблиця представляє собою набір файлів [16]:

· <Назва файлу>.ТАВ - файл який містить інформацію про структуру даних таблиці.

· <Назва файлу>.DАТ - файл який містить традиційні табличні дані.

· <Назва файлу>.МАР - файл який містить інформацію про графічні об'єкти.

· <Назва файлу>.ID - файл який містить список індексів на графічні об'єкти, дозволяючи MapInfo швидко знаходити об'єкти на карті.

Щоб розпочати векторизацію необхідно було створити нову таблицю Файл - Нова таблиця. Далі вибрати «Створити структуру таблиці», де необхідно задати ім'я поля Укріплення, тип даних - Символьний (рис. 3.4).

Рис. 3.4 Вікно створення нової таблиці та її структури

За допомогою інструмента полілінія , що міститься на електронній панелі Пенал (рис. 3.5), векторизовано укріплення. Вказати колір, товщину і тип лінії можна у пункті меню: Налаштування - Стиль лінії (рис. 3.6). У результаті отримано шар «Укріплення» (рис. 3.7).

Рис. 3.5 Панель «Пенал»

Рис. 3.6 Діалогове вікно «Стиль линии»

Рис. 3.7 Векторизований шар «Укріплення»

Для векторизації площинних об'єктів у вікні Карта, було необхідно використувати інструменти Полігон, Прямокутник, які можна активізувати на панелі Пенал, також вибирано відповідні бібліотеки умовних знаків із Налаштування - Стиль областей або Стиль символів та задано колір, товщину, межі для умовного знака.

Аналогічно до створення векторизованого шару «Укріплення», відкриваючи нову таблицю та додаючи її до карти, створено наступні шари «Гідрографія» (рис. 3.8), «Рослинний покрив» (рис. 3.9), «Дороги» (рис. 3.10), «Насадження»(рис. 3.11), «Споруди» (рис. 3.12).



Рис. 3.8 Векторний шар «Гідрографія»

Рис. 3.9 Векторний шар «Рослинний покрив»

Рис. 3.10 Векторний шар «Дороги»



Рис. 3.11 Векторний шар «Насадження»

Рис. 3.12 Векторний шар «Споруди»

В процесі створення карти необхідною умовою являється вміння працювати з шарами.

Виконавши команду Карта > Менеджер шарів (рис. 3.13). З'явився діалог в якому показано всі шари, які відображають карту, і їх стан: режими видимості, редагування, доступності і автоматичного нанесення підписів.

Рис. 3.13 Діалогове вікно «Менеджер шарів»

Над панеллю стану шарів розміщенні відповідні піктограми [16]:

· Видимий (піктограма «око») . Включає і виключає режим видимості для вирбаного шару. Ярлик недоступний для косметичного шару, який видимий завжди.

...