Размещено на http://www.allbest.ru/

АДМИНИСТРАЦИЯ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

ДЕПАРТАМЕНТ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ ПО КУЛЬТУРЕ

ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СМОЛЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИСКУССТВ»

ФАКУЛЬТЕТ: КУЛЬТУРЫ, ИСКУССТВ,

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Реферат

Геоинформационное картографирование

По дисциплине Основы картографии

Исполнитель:

Бояркина Диана Павловна

обучающаяся группы 5-08

Научный руководитель:

Ялов В.В.

Смоленск 2019 г



Содержание

Введение

1. Основы и методы геоинформационного картографирования

1.1 Отличительные черты геоинформационного картографирования

1.2 Методы географического моделирования геосистем

2. Электронные атласы и Автоматизированная генерализация

2.1 Электронные атласы

2.2 Автоматизированная генерализация

Заключение

Список использованных источников



Введение

Перспективы развития картографии определяются непрерывным и быстрым ростом потребления карт и повышением их роли в народном хозяйстве, культурном строительстве и научно-исследовательской деятельности.

Факторы этого роста разнообразны: необходимость во все более разносторонней, подробной и точной пространственной информации о земной поверхности, природных условиях и ресурсах, населении и производительных силах; вовлечение в орбиту экономической жизни Мирового океана и шельфов; развитие космических исследований; интенсификация существующих отраслей, нуждающихся в специальном обеспечении географическими картами; развитие народного образования, подъём политического и культурного уровня человечества и его благосостояния; рост народонаселения; планирование народного хозяйства и культурного строительства и управления ими; неотложность решительных и всеобъемлющих мер по охране и контролю природной среды; внедрение картографического метода исследования природных и социально-экономических явлений; наконец, всеобщее воздействие научно-технической революции.

Эти факторы неравноценны и воздействие их различно. Одни из них преимущественно влияют на увеличение тиражей географических карт; другие побуждают к детализации и уточнению содержания, к расширению информационной ёмкости карт, к их регулярному обновлению; третьи раздвигают пространственные либо тематические пределы картографирования. Очень существенны факторы, порождающие надобность в разработке новых видов и типов карт и формировании новых отраслей картографирования. Наконец, для прогресса картографии всегда необходимы изыскания более совершенных методов приобретения источников и, конечно, методов изготовления и использования карт, повышающих производительность труда, облегчающих и расширяющих применение карт на практике и в научных исследованиях.

Процессы уточнения, детализации и обновления содержания карт приобретают ведущее значение в прогрессе ряда основных отраслей картографического производства. Ещё недавно первичное топографическое изучение территорий составляло главную заботу большинства государственных картографических служб. Но теперь для всех континентов имеются обзорно-топографические карты, и можно предвидеть время, когда окажутся завершенными сплошные топографические обследования материков. Это обстоятельство не означает свертывание или сокращения работ по созданию топографических карт. Укрупнение масштабов, обогащение содержания карт, отображение убыстряющегося изменения лика Земли, приспособление карт к новым требованиям практики и к новым, в частности автоматическим, способам их изготовления и использования определяют необходимость постоянных и систематических работ по совершенствованию и обновлению топографических карт. Поддержание на уровне современности ранее созданных топографических карт стало одной из наиболее актуальных (и вместе с тем трудоемким) задач государственной картографии. В наиболее полном виде последняя задача реализуется и систематически совершенствуется применительно к гидрографическим и аэронавигационным картам.



1. Основы и методы геоинформационного картографирования

Геоинформационное картографирование (ГК) - отрасль картографии, его суть составляет информационно-картографическое моделирование геосистем.

Главная задача ГК - создание карт как образно-знаковых моделей действительности; ее решение связано с применением стандартных и разработкой специализированных ГИС - технологий и новых методов картографирования на их основе.

Для ГК важно не только автоматизированное воспроизводство картографического изображения, но и автоматизация использования карт, например, в ГИС, для создания новых карт, автоматизации исследований по картам. Устройства графического вывода данных - экраны мониторов - позволяют автоматизировать процесс проектирования и составления карт. Картографические изображения на экране обладают рядом преимуществ, которых нет в традиционном картосоставлении: возможность быстро строить разные варианты, преобразовывать системы координат, создавать трехмерные изображения и т.п. Это новое средство моделирования реальной действительности. В то же время, интерактивный способ, позволяющий сочетать различные принципы обработки, редактирования и корректуры, ручная генерализация с учетом взаимосвязей явлений и объектов связаны с эффективностью использования опыта.

1.1 Отличительные черты геоинформационного картографирования

Среди характерных черт ГК, свидетельствующих о существенно новом уровне картографирования, наиболее важны следующие:

* высокая степень автоматизации, опора на базы цифровых картографических данных и базы географических (геологических, экологических и др.) знаний;

* системный подход к отображению и анализу геосистем;

* интерактивность картографирования, обеспечивающая тесное сочетание методов создания и использования карт;

* оперативность, приближающаяся к реальному времени, в том числе, с широким использованием данных дистанционного зондирования;

* многовариантность, допускающая разностороннюю оценку ситуаций и спектр альтернативных решений;

* многосредность (мультимедийность), позволяющая сочетать иконические, текстовые, звуковые отображения;

* применение новых графических изобразительных средств и дизайна;

* создание геоизображений новых видов и типов (электронных карт, 3-мерных компьютерных моделей и анимаций, иконокарт и др.);

* преимущественно проблемно-практическая ориентация картографирования, нацеленная на обеспечение принятия

Содержание комплексных географических исследований составляет всестороннее изучение генезиса, современного состояния и тенденций развития геосистем. В разных отраслях географии накоплен обширный арсенал методов изучения конкретных объектов и процессов. Большая часть из них применима и для ГИС-технологий.

1.2 Методы географического моделирования геосистем

Методы географического моделирования геосистем и их компонентов включают моделирование структуры, динамики, взаимосвязей, функционирования геосистем в пространстве и времени. Моделирование неотрывно от методов районирования, классифицирования, структурного и типологического анализа, а также от приемов выявления типовых коррелятивных взаимосвязей, ведущих факторов размещения и развития объектов и процессов. Многие из географических методов моделирования и районирования нашли продолжение и развитие в ГИС-технологиях оверлея, тренд-анализе, пространственном корреляционном анализе, кластеризации и др.

Принципы географической интерполяции и экстраполяции позволяют продолжать выявленные закономерности в будущее время, на неизвестную территорию, на неизученный объект, что особенно важно для географического прогноза и мониторинга;

Приемы ключевых исследований позволяют значительно сокращать объемы работы, проводя детальное изучение лишь в пределах эталонных участков. Ключевые исследования, по сути, обеспечивают выполнение контролируемых автоматических классификаций распознавание объектов. При этом их точность находится в непосредственной зависимости от географической репрезентативности выбранных ключей (эталонов).

Особо стоит вопрос о географически обоснованном выборе размеров ключей для географически однородных территорий. Принципы комплексирования и оптимизации набора источников информации - карт, снимков, полевых наблюдений, статистических данных и др. и приемов их анализа - это одно из достижений методики географических исследований. К сожалению, компьютерные технологии ослабили внимание к проблеме установления рационального комплекса методов и моделей. Нередко ставится задача ввода в ГИС всей доступной информации, "максимально полного" использования всех имеющихся в распоряжении источников, невзирая на их избыточность, взаимозависимость или даже противоречивость. Повышение надежности ГИС и ГК требует разработки географически достоверных критериев рационального, т.е. целесообразно ограниченного комплекса данных и набора методов.

Методы индикации, давно и широко применяемые в комплексных географических исследованиях, имеют особое значение для ГК и ГИС-технологий. Индикация позволяет по совокупности характерных внешних признаков судить о явлениях, скрытых от непосредственного наблюдения. Ландшафтно-индикационные методы эффективны при картографировании почв и ландшафтов, выявлении ареалов заболеваний и поиске полезных ископаемых, обнаружении радиоактивного загрязнения и зон тектонических разломов, оценке качества фунтовых вод и изменений климата.

Индикационная составляющая особенно велика при дешифрировании аэрокосмических снимков. Включает элементы индикационного анализа графических образов, рисунков, конфигураций.

Наиболее значимые индикационные признаки - рисунок изображения, его морфологический облик, структурно-текстурные особенности и топологические характеристики. Речь идет о принятии решений относительно наличия и свойств какого- либо объекта по набору косвенных признаков, представленных на картах и снимках - задача типичная для ГИС-технологий. Индикационные признаки обычно носят качественный характер, однако, для ГК актуальна разработка количественных вероятностных индикаторов, что повысит надежность индикации. Индикационные подходы тесно связаны с ключевым анализом, методами интерполяции и экстраполяции, с районированием. Они позволяют увязать структурно-морфологические и генетические аспекты картографирования. Поэтому следует ожидать, что географическая индикация окажется исключительно полезной, прежде всего, для формирования баз знаний, разработки правил и методик принятия решений и, следовательно, для географического обеспечения ГК в целом.



2. Электронные атласы и Автоматизированная генерализация

2.1 Электронные атласы

Создание капитальных атласов растягивается, как известно, на долгие сроки, и главной проблемой становится их устаревание, нередко еще в процессе подготовки. Электронные атласы -- это удачная альтернатива бумажным. Они позволяют значительно сократить сроки составления, использовать в качестве носителей компакт-диски, применить анимации и мультимедийные средства. Такие атласы содержат карты высокого качества, имеют друже­ственный интерфейс и обычно снабжены хорошими справочно-поисковыми системами.

Существует несколько типов электронных атласов:

¦ атласы только для визуального просмотра («перелистывания»), так называемые вьюерные атласы,

¦ «интерактивные атласы», в которых предусмотрены возмож­ности изменять оформление, способы изображения и даже классификации картографируемых явлений, увеличивать и уменьшать (масштабировать) изображение, получать бумажные копии карт;

¦ «аналитические атласы», позволяющие комбинировать и со­поставлять карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять оверлей, пространственные корреляции, -- по существу, это ГИС-атласы,

¦ атласы, размещенные в компьютерных телекоммуникационных сетях, например, Интернет-атласы. В их структуре кроме карт и интерактивных средств обязательно присутствуют еще и средства поиска дополнительной информации и карт в сети.

Карты комплексных электронных атласов содержат разные виды информационных слоев:

¦ многофункциональные базовые слои, используемые для мно­гих карт;

¦ аналитические и синтетические слои по конкретной тематики;

¦ оперативно обновляемые тематические слои.

Все они могут входить в содержание разных карт атласа, ска­жем, базовый слой «геологическое строение» можно использовать не только для собственно геологической карты, но с той или иной генерализацией -- для карт полезных ископаемых, гидрогеологической, инженерно-геологической, геоэкологической и др. Ком­бинирование слоев существенно упрощает трудоемкие процессы составления и взаимного согласования карт.

В большинстве стран созданы национальные электронные атласы. Как правило они базируются на многотомных бумажных атласах, например атлас Швеции включает 17 томов, Нидерландов -- 20 томов, Финляндии -- 25 выпусков, Испании -- 40 выпусков. Однако электронные атласы не всегда повторяют свои бумажные прототипы именно в силу текущего обновления карт, появления новых сюжетов и даже частичного изменения структуры.

Проект создаваемого Национального атласа России предусмат­ривает, что наряду с традиционным многотомным печатным изданием будут созданы еще две версии: 1) электронная (упрощенная) на магнитных дискетах и компакт-дисках, которая разрабатывается одновременно с традиционной бумажной версией и впоследствии может быть дополнена другой видео- и аудиоинфор­мацией, анимациями и текстом; 2) ГИС-версия, также расширя­емая с помощью мультимедиа и включающая базы данных и универсальную программную оболочку.

2.2 Автоматизированная генерализация

Генерализация - отбор и обобщение, изображаемых на карте объектов соответственно назначению и масштабу карты и особенностям картографируемой территории.

Автоматическая генерализация - все операции в процессах получения, преобразования, передачи и распределения информации, выполняющее ПЭВМ по заданной программе (БСЭ).

Автоматизированная генерализация - генерализация цифровой картографической информации, выполняемая на ПЭВМ в диалоговом режиме

Технология представляет собой совокупность производственных процессов, математических методов, вычислительных программ, технических средств, организационных положений. Критериями эффективности функционирования Технологии являются: уменьшение стоимости ЦТК по сравнению с методом непосредственного цифрования или создания ЦТК методом генерализации «вручную», повышение производительности труда, т.е. уменьшение материальных затрат и времени на создание ЦТК единицы продукции.

Технология разработана в соответствии с требованиями действующих в Роскартографии нормативных документов (НД) по созданию и обновлению топографических карт и включает:

Информационное обеспечение;

Программное обеспечение;

Комплект программной и технологической документации.

Информационное обеспечение технологии автоматизированной генерализации использует отраслевые нормативные документы (руководства, наставления, условные знаки), классификаторы топографической и картографической информации, правила цифрового описания объектов и таблицы цензов по отбору топографических объектов масштабов 1:500 - 1:200000. геоинформационный картографирование электронный атлас

Технология включает следующие основные этапы:

1. Подготовительные работы, контроль и редактирование исходных данных;

2. Автоматическая генерализация;

3. Контроль и редактирование результатов генерализации;

4. Выдача результатов генерализации.

Подготовительный этап предусматривает:

- редакционно-подготовительные работы;

- конвертирование исходной цифровой топографической информации в оперативную базу данных генерализации;

- сводку и сшивку исходных ЦТК.

Основные стадии автоматизированной генерализации:

1. Ввод и установка начальных параметров программы генерализации;

2. Последовательная генерализация объектов в классификационных слоях (в соответствии с приоритетами);

Этап контроля и редактирования результатов генерализации предусматривает:

1. Контроль результатов автоматической генерализации;

2. Оценку полноты автоматической генерализации;

3. Редактирование цифровых данных после процесса генерализации в интерактивном режиме средствами графического редактора программы.

Подготовка к выводу результатов автоматизированной генерализации:

1. Формирование файла ЦТК производного масштаба на номенклатурный лист в заданном формате;

2. Формирование ЦТК для выдачи бумажной копии, соответствующей по содержанию составительскому оригиналу;

3. Формирование рамочного и зарамочного оформления НЛ.

Исходными данными для производных цифровых топографических карт и планов масштабов, перечисленных в таблице, являются ЦТК (ЦТП) соответствующего масштаба в формате системы сбора.

Генерализация выполняется отдельно по группам объектов, имеющим общую семантику и тип локализации в пределах классификационного слоя.

При этом параллельно осуществляется взаимное согласование метрики обрабатываемых объектов с объектами, принадлежащими другим классификационным слоям. Используется раздельная генерализация объектов, составляющих контурную часть ЦТК и объектов рельефа.

Обработка каждого объекта и их групп производится на основе использования заранее составленных формализованных правил и цензов, которые определяют механизм обработки объектов, используя для этого заранее определенные специально разработанные (выполняющие соответствующие действия) процедуры и функции.

В процессе отработки технологии выявились некоторые особенности.

При автоматическом анализе исходных данных и их преобразовании, при разработке алгоритмов и процедур автоматического отбора объектов и выполнения интерактивного редактирования ЦТК (ЦТП), полученных после завершения автоматической генерализации, необходимо наличие конкретизированных таблиц по цензам показа для каждого топографического объекта на картах и планах всего масштабного ряда.

В центре «Сибгеоинформ», по заказу Роскартографии разработаны «Таблицы цензов по отбору объектов при составлении карт масштабов в автоматизированной генерализации» на картах и планах масштабов от 1:500 до 1:200 000 (далее - Таблицы цензов). Таблицы цензов включены в состав документации Технологии по каждому масштабу и содержат конкретные числовые цензы показа на каждый топографический объект карты или плана.

На основе Таблиц цензов разработан интерфейс для настройки (изменения) формализованных правил и цензов, в зависимости от редакционных указаний и характера местности составляющей ЦТК.

Интерфейс предусматривает следующие режимы работы:

- Заполнение и редактирование базы данных описательной части правил и цензов генерализации. Ввод числовых значений цензовых условий действующих «по умолчанию» для конкретного масштаба (служебный режим);

- Редактирование числовых значений цензовых условий заданных «по умолчанию» по редакционным указаниям, определённых особенностями характера местности и специальной нагрузкой ЦТК (режим настройки параметров автоматической генерализации).

- Использование программы и её базы данных (в виде таблиц) в качестве информационно-справочной системы по правилам и цензам автоматической генерализации, как на этапе подготовительных работ, так и на этапе контроля и редактирования результатов автоматической генерализации. При этом предусматривается осуществлять поиск необходимой информации, как по номеру условного знака, так и по семантике объекта ЦТК. Конвертирование ЦТК (ЦТП) исходных цифровых топографических данных осуществляется из следующих внешних систем сбора:

- Автоматизированная система создания цифровых топографических карт масштабов 1:10 000 - 1:1 000 000 (АРМ Растр-2, НИИПМК, г. Нижний Новгород); в формате INF;

- Цифровая фотограмметрическая станция (ЦНИИГАиК, г. Москва); в формате DMF;

- ГИС «Панорама»; в формате SXF;

- Программный комплекс TopoWin 3.0; в обменном формате АИС ГК 2.

Учитывая широкое распространение ЦФС в отрасли (более 400 рабочих мест) для создания и обновления топографических карт и планов всего масштабного ряда в центре разработана технология генерализации ЦТК, ЦТП на ЦФС. В последней настройка параметров автоматизированной генерализации и запуск процесса автоматической генерализации включены в пользовательский интерфейс ПО Digitals ЦФС.

Следует сказать, что данная технология является результатом интеграции программного обеспечения ЦФС Digitals и программы TopoWin 3.0. В состав информационного обеспечения ЦФС входят: Классификатор картографической информации, формат ввода и обработки данных, обменный формат передачи информации. Структура классификатора, принятая для использования в ЦФС, заимствована из Автоматизированной системы создания цифровых топографических карт масштабов 1:10 000 - 1:100 000 (АРМ Растр-2, НИИ ПМК). Информационным обеспечением программы TopoWin 3.0 является Классификатор технологический топографической информации для использования в автоматизированных системах, в основе которого лежит классификатор [1]. Для совместимости классификаторов разработан конвертор, работающий в пакетный режиме. В функции конвертора входит не только передача цифровой графической информации, но и гибкая настройка совместимости классификаторов (классы объектов, их свойства, характеристики и т.д.).

Создаваемая технология должна обеспечить увеличение производительности труда на этапах создания ЦТК, ЦТП производных масштабов, заменив ручную технологию генерализации автоматизированной, а также, исключив процессы непосредственного цифрования карт требуемых масштабов путем замены их процессом автоматизированного составления на основе цифровых данных более крупного масштаба.



Заключение

Рассматривая перспективы картографии как науки, следует ясно видеть две генеральные цели в развитии ее исследований, два главных направления в разработке и совершенствовании ее методов, имеющих в виду, во-первых, создание новых карт, во-вторых, использование карт в науке и практике. Первое направление обращено к относительно узкому кругу профессиональных картографов и других специалистов, участвующих в съемках, проектировании и составлении карт, другое же обслуживает интересы многообразных и потенциально бесчисленных потребителей карты. Именно от последнего направления во многом зависит будущее картографии и оно нуждается в постоянных заботах исследовательской мысли.

Эти заботы различны при разных уровнях использования карт. Многие читатели обращаются к картам преимущественно для справок (информации) той или иной сложности о размещении, состоянии и взаимосвязях природных, социально-экономических и политических явлений, интересных читателю. В подобных случаях основная трудность состоит в привлечении наиболее подходящих источников, часто неизве­стных даже квалифицированному картографу. Отсюда актуальность дальнейшей разработки вопросов картографической информатики.

Но карты не только богатейшие хранилища, «кладовые» простран­ственной информации. Они могучее средство научных исследований, приобретения новых знаний о мире, природе и человечестве, о законо­мерностях размещения природных и общественных явлений, о струк­туре и динамике геосистем различной сложности и территориального охвата, наконец, средство прогнозирования, в частности в системе «че­ловек -- среда». Поэтому развитие картографического метода иссле­дования стало одной из важнейших проблем и перспектив современной картографической науки. Накопление в картах обширной и достовер­ной информации, совершенствование аппарата картографического анализа, привлечение новой автоматической техники, усиление связей с смежными науками и теоретическое обоснование картографического метода открыли дорогу для его совершенствования. Картография предстала в новом свете, как наука об отображении и исследовании действительности посредством особых пространственных моделей -- географических карт и других картографических построений. В этом качестве ее перспективы беспредельны.



Список использованных источников

1. Балдина, Е.А. Географо-картографическое обоснование геоинформационных систем // К.А. Салищев и географическая картография.- М.: Моск. Центр РГО, 2005. - 260 с.

2. Берлянт, А.М. Геоинформационное картографирование / А.М. Берлянт. - М: 2007. - 156 с.

3. Берлянт, A.M. Геоинформатика: наука, технология, учебная дисциплина / А.М. Берлянт. Вестн. Моск. ун-та. Геогр. 2002. - 235 с.

4. Берлянт, A.M., Жалковский, Е.А. К концепции развития ГИС в России/ А.М. Берлянт, Е.А. Жалковский //ГИС-Обозрение -2006. - 240 с.

5. Лурье, И.К. Геоинформатика. Учебные геоинформационные системы. Учебно-методическое пособие / И.К. Лурье. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. - 114 с.

6. Лурье, И.К. Обучающие ГИС для наук о Земле / И.К. Лурье. // «Информационный бюллетень» ГИС-Ассоциации. - 2000. - №1(13). - С.86 89.

7. Лурье, И.К. Геоинформатика. Учебные геоинформационные системы / И.К. Лурье. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 256 с.

8. Сербенюк, С.Н., Тикунов, В.С. Автоматизация в тематической картографии / С.Н. Сербенюк, В.С. Тикунов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. - 137 с.

Размещено на Allbest.ru

...