Технология и методы построения цифровых моделей местности

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

«Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия»

Контрольная работа

«Технология и методы построения цифровых моделей местности»

Выполнил: студент группы ЗУЗ-14

Горшков А

Содержание

МЕТОД АБСТРАКЦИИ

МЕТОД АГРЕГАЦИИ

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ЦИФРОВЫЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ

Основные принципы построения цифровых карт

Свойства электронных цифровых карт и их отличия от традиционных

Особенности функционирования цифровых карт как подсистем цифровых моделей местности

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1. Схема построения агрегативной ЦММ

Приложение 2. Возможности программы GeoDraw, используемой при издании цифровых карт

Приложение 3. Требования к качеству цифровых топографических карт

Любая информация, которая определяет географическое положение и свойства объектов, является информацией пространственной. Без неё не мыслимы ни полнота описания объектов и систем материального мира, ни адекватное реагирование на чрезвычайные ситуации, будь то стихийные бедствия или вооружённые конфликты. Она являет собой альфу и омегу, начало и конец, стержень всякой геоинформационной технологии.

Однако для того, чтобы разработать конкретную геоинформационную технологию, необходимо обратиться к компьютерному моделированию. В широком смысле слова модель - это «… любой образ (мысленный или условный: изображение, описание, схема, чертеж, график, план, карта и т.п.) какого-либо объекта, процесса или явления, используемый в качестве его “заместителя”, “представителя”». В нашем случае требуется смоделировать пространство Земли с находящимися на нем различного рода объектами. Такая модель называется цифровой моделью местности, она является краеугольным камнем современных геоинформационных систем.

Целью данной работы является исследование принципов цифровых моделей местности, а также важнейших свойств систем, с ней связанных: геоинформационных систем и электронных карт.

МЕТОД АБСТРАКЦИИ

Одним из основных методов построения цифровых моделей местности является метод обобщения, абстракции, отражающей четыре основных свойства модели.

Как модель объекта конкретной предметной области она должна содержать специальную информацию о данной предметной области: элементы координатного и атрибутного описания (см. далее), характеризующие как саму предметную область, так и индивидуальные свойства моделируемых объектов.

Как модель вообще ЦММ должна быть определена на известном классе моделей, т.е. она должна иметь вполне определенную структуру и содержать в своей основе одну из базовых моделей данных. Из этого свойства следует, что ЦММ должна обладать общими свойствами безотносительно к предметной области. Следовательно, логическая структура модели, с одной стороны, должна содержать индивидуальные свойства объектов, с другой - не вступать в противоречие с существующими методами описания и использования моделей данных.

ЦММ должна быть оптимально организована и удобна при работе на ЭВМ. Это означает, что для полной реализации модели должна быть определена ее физическая структура.

Как элемент базы данных ЦММ должна быть пригодна для моделирования, многократного использования, анализа и решения различных задач. Отсюда следует, что модель должна содержать дополнительную информацию для ее многократного использования. Другими словами, она должна по возможности содержать свойства группы объектов, а не одного объекта.

Такая организация подразумевает создание базы данных не как хранилища или архива единичных ЦММ, а как проведение дополнительных исследований для выявления класса моделей, к которому принадлежит ЦММ и формирование баз данных для классов и типов цифровых моделей. Кроме того, обязательным является определение и установление связей между разными ЦММ одного или разных классов.

Четвертое свойство ЦММ должно быть учтено при организации информационной основы ГИС. Обобщенное описание цифровых моделей местности должно выполняться на уровне типов, т.е. для этого необходимы предварительный анализ и последующая максимальная типизация пространственных объектов.

Индивидуальные свойства конкретного объекта должны выражаться на уровне знаков. Такое сочетание индивидуального и обобщенного описания в теории моделей данных (знак - тип) известно под названием классификация. Следовательно, для полного создания цифровой модели местности должна быть предварительно разработана система классификации или некий классификатор.

МЕТОД АГРЕГАЦИИ

Метод построения моделей данных на основе агрегации дополняет метод обобщения. Схема агрегативного построения цифровой модели местности (см. приложение 1) выполнена в виде иерархического дерева. Агрегативная модель дает наглядное представление о том, что цифровая модель местности входит в класс общих цифровых моделей и подкласс цифровых моделей геоинформационных объектов. Метод пошаговой детализации позволяет выделять части и элементы ЦММ.

В автоматизированных системах пространственной обработки данных имеется несколько основных типов цифровых моделей: цифровая модель местности (ЦММ), цифровая модель объекта (ЦМО), цифровая модель карты (ЦМК).

Между ЦММ и ЦМК существует разница: модель местности определяет модель базы данных, а модель карты - модель представления данных, т. е. представление цифровой модели местности в виде карты. ЦМК можно определить как подмножество ЦММ, сформированное для визуального отображения пространственно-временных данных.

В контексте данной концепции цифровая модель карты представляет собой отображение цифровой модели местности с помощью среды компьютерной визуализации. Этот подход наглядно прослеживается в технологии работ ряда ГИС. Примером может служить модульная система MGE, в которой аналогом цифровой модели местности выступает объект системы - проект карты. Для отображения проекта осуществляют преобразование - генерацию чертежа. Аналогом ЦМК здесь будет сгенерированный чертеж.

Следует подчеркнуть, что ЦММ и ЦМК являются дискретными моделями. Однако в процессе отображения модель карты преобразуется в аналоговую карту.

Как показывает опыт и системный анализ, обобщенная геоинформационная система имеет три технологических уровня обработки данных: сбор, обработка и хранение, представление. В соответствии с этим понятие цифровой модели может быть интерпретировано для разных уровней (см. приложение 1).

При сборе первичной информации получают различные первичные цифровые модели (цифровая модель первичных данных), которые представляют собой совокупность точечного, параметрического и символьного множеств. По существу, это наборы данных, которые, не будучи полной цифровой моделью, служат основой ее формирования.

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Цифровые модели местности являются основой геоинформационных систем. Исследуем их важнейшие свойства.

Географические информационные системы (ГИС) - это организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, данных и персонала, предназначенный для эффективного сбора, ввода, обновления, обработки, хранения, анализа и визуализации всех видов географически привязанной (т.е. пространственной, “картографируемой”) информации. Геоинформационные системы находят в последние годы широчайшее распространение во многих областях хозяйственной деятельности, прежде всего в транспорте, навигации, геологии, военном деле, топографии, экономике и т.д.

Если обойтись без обобщений и образов, то ГИС - это сочетание традиционных карт с базами данных, современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете. В ГИС объединяются традиционные операции работы с базами данных (такие, как запрос и статистический анализ) с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают ее применение в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

Работающая геоинформационная система включает в себя четыре ключевые составляющие: аппаратные средства, программное обеспечение, данные и исполнители (персонал).

Аппаратные средства - это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров. Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации.

Данные - это наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

Использование ГИС происходит на разных уровнях. Это обусловлено многообразием геоинформационных технологий. Выделяют следующие территориальные уровни использования ГИС в России:

глобальный уровень - Россия на глобальном и евразийском фоне; масштаб 1:4 500 000 - 1:100 000 000;

всероссийский уровень - вся территория страны, включая прибрежные акватории и приграничные районы; масштаб 1:2 500 000 - 1:20 000 000;

региональный уровень - крупные природные и экономические регионы, субъекты Федерации; масштаб 1:500 000 - 1:4 000 000;

локальный уровень - области, районы, национальные парки, ареал кризисных ситуаций; масштаб 1:50 000 - 1 000 000;

муниципальный уровень - города, городские районы, пригородные зоны; масштаб 1:50 000 и крупнее.

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения (подробнее о слоях см. в разделе «Особенности функционирования электронных карт»). Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

ГИС содержит в одной среде картографические данные и атрибутивные (т.е. справочную информацию), которые могут обрабатываться совместно. При таком подходе упрощаются ввод и контроль вводимой информации, анализ форм представления данных.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении: будь то привязка к географическим или другим координатам, ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения или местоположений объекта (объектов) применяется процедура, называемая геокодированием.

Таким образом, все координатные данные в ГИС входят в единую систему координат. Для позиционирования объектов в этой координатной системе должны быть определены идентификаторы местоположения, которые задают характеристики карты по всей юрисдикции, например коды объектов, акты переписи населения, номера домов и т.д.

ЦИФРОВЫЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ

Основные принципы построения цифровых карт

Внедрение новой информационной технологии исключает трудоемкие чертежные, гравировальные и другие ручные процессы, открыв широкие пути автоматизации этих работ. Многочисленные попытки дать полное математическое описание картографической информации, даже с учетом самых последних достижений в области информатики с ее статистически-вероятностными и комбинаторными методами, не увенчались успехом.

Поэтому для успешного применения современных ЭВМ и средств автоматизации необходимы не образнознаковые, а цифровые карты, представляющие собой запись картографической информации о местности в цифровом виде на машинном носителе в заданных кодах, структурах, форматах и системах счисления, удовлетворяющих требованиям прямого ввода и обработки.

Таким образом, цифровая модель карты (или электронная карта) - это модель картографического изображения объекта или явления действительности, представленная в цифровой форме, и организованная для ее хранения и дальнейшей обработки на ЭВМ в табличном, матричном или аналитическом виде. Следует отметить, что это название не совсем соответствует традиционно сложившемуся определению понятия «карта», поскольку в цифровой карте картографическое изображение представлено не в знаковой форме, а в установленной структуре цифрового описания и кодирования на одном из физических носителей или памяти ЭВМ. Тем не менее, непременным условием восприятий цифровых карт является визуализация закодированного на ней картографического изображения путем высвечивания ее содержания на видеоэкране или преобразования его в графический вид на графопостроителе.

Основными целями создания цифровых карт являются графическая коммуникация пространственных отношений и распределений; улучшение возможности анализа, отработки и отображения геоинформационных данных; автоматизация отображения и картографического анализа в системах управления; получение экспертных решений в графическом виде в режимах реального и раздельного времени.

Исходная картографическая информация создания цифровых карт и планов может быть получена путем записи пространственных координат объектов местности и кодов их характеристик в числовой форме в процессе полевой топографической съемки либо при фотограмметрической обработке космических или аэрофотоснимков. И в том и в другом случаях информация, получаемая в цифровой и графической формах, преобразуется в цифровую форму (двоичную систему счисления) и после соответствующей обработки (сшивка, сводка и т.д.) на ЭВМ формируется в цифровые карты.

Процесс преобразования картографического изображения в цифровую форму сводится к его считыванию, т. е. к определению координат графических элементов, формирующих картографическое изображение, и приведению считанного изображения в цифровой машинный код, а также к символьному кодированию смысловых характеристик цифруемых объектов, отображенных на карте.

Иначе говоря, для цифрового кодирования информации используется векторный формат представления. Представление картографического изображения в этом формате облегчает формирование машинной записи содержания цифровых картографических источников по отдельным блокам (файлам), что обеспечивает последующую обработку картографического изображения без его предварительной идентификации (распознавания). Достоинство векторного формата представления цифровых карт и записи информации на машинном носителе состоит еще в том, что объем машинного носителя при записи на нем считанной картографической информации по сравнению с растровым способом сокращается на один-два порядка.

Свойства электронных цифровых карт и их отличия от традиционных

Для электронных цифровых карт, как и для традиционных, характерны следующие принципы построения и свойства, отмеченные в книге [3]:

пространственно-временное отображение геоинформационных объектов реального мира;

системность отображения главных элементов с учетом генезиса, структуры и иерархии объектов;

избирательность (синтетичность), раздельное представление или выделение характерных особенностей действительности, которые проявляются совместно или изолированно;

метричность, обеспечиваемая математическими законами построения, точностью составления и воспроизведения карты;

наглядность, возможность зрительного восприятия пространственных форм, размеров, связей, воспроизводимых с эффектами освещения и текстуры поверхности изображаемых объектов;

обзорность, возможность охвата обширных пространств с выделением главных элементов содержания при учете генерализации и взаимосвязей;

возможность тематической направленности.

К электронной карте как средству, построенному на принципах цифрового моделирования и использующему ЦММ, предъявляются следующие требования:

структурная определенность и моделепригодность;

возможность многоцелевого использования;

наличие набора форм представления графической информации;

возможность построения динамических моделей и наличие анимационных свойств;

формирование картографического изображения в интерактивном и автоматизированном режимах;

возможность интеграции геоинформации с данными дистанционного зондирования.

Электронная карта, как автоматизированная система характеризуется качественно новыми свойствами при обработке пространственной информации:

автоматическое поддержание информационного поля в различных временных режимах;

комплексное изображение совместно обрабатываемых априорных и оперативных данных.

оперативная селекция данных и построение изображения, синтезированного на основе послойного представления данных;

возможность создания оригинального дизайна пользователя. Он может добавлять или убирать информацию с экрана, менять масштаб и проекцию, получать псевдообъемные, псевдоцветные и динамические геоизображения, использовать дисплейные эффекты (мерцание, изменение цвета, яркости);

автоматическая картометрия: определение координат и направлений, расстояний и длин, площадей и объемов; построение линий уровней и поверхностей.

Хотя электронные карты как модели картографической информации относятся к классу динамических моделей, они могут создаваться в двух режимах: в режиме разделения времени (например, электронные атласы - аналоги обычных карт) и в режиме реального времени. Как системы реального времени электронные карты нашли большое применение в морской навигации. В частности, в Японии в 1984 г. системами электронных карт было оснащено 150 торговых и 4 тыс. рыболовецких судов.

Такие особенности электронных карт объясняются следующими факторами.

Обычная аналоговая карта не допускает существенного ее изменения. Это обусловлено тем, что в ее основе заложена неизменяемая статическая модель данных. В электронной карте форма и содержание визуализируемой информации варьируются неограниченно.

Электронная карта реализует мобильную или адаптивную модель данных, позволяющую настраивать состав, объем и форму отображаемых данных в соответствии с запросами пользователя.

В отличие от обычных карт цифровые карты представимы в различных картографических проекциях благодаря набору трансформационных методов, что создает возможность дополнительного анализа и сопоставления, т. е. повышает уровень автоматизации и производительности исследований.

Основной метод создания электронных карт - математико-картографическое моделирование содержания, нагрузки и условных знаков с использованием визуальной оценки получаемого изображения.

Технология создания электронных карт зависит от их вида; требований, предъявляемых к их точности, содержанию и условным знакам; исходных картографических данных; снимков; структур входных/выходных информационных массивов.

Электронные карты можно сравнить с набором справочников, которые должны храниться в библиотеках (банках данных), содержать подробную информацию, занимать минимальный объем и быть доступными в кратчайший период времени.

Примером коммерческого продукта электронной карты может служить разработка фирмы ESRI Digital Chart of the World (DCW). Это цифровая карта мира (суши) в формате Arclnfo, созданная на основе тактических навигационных карт Министерства обороны США. Исходный масштаб 1:1 000000, объем данных 1,7 Гбайта, носитель - четыре диска CD-ROM с книгой описания данных. Карта разбита на 2094 листа размером 5 х 5°. Число тематических слоев ни лист: от 3 до 27 (для России в среднем 17 слоев). Существуют версии DCW для UNIX-рабочих станций и для PC. Для просмотра и работы с картой можно использовать все ГИС-пакеты ESRI.

Основными процессами технологии создания электронных цифровых карт являются подготовка исходных картографических материалов; цифрование, обработка и редактирование цифровой картографической информации; формирование электронных, цифровых карт для хранения в архиве и выдачи их по запросам.

Электронные карты позволяют применять интерактивный режим работы с картографическими данными, описаниями и оперативной информацией. Это создает возможность в процессе планирования или проведения исследований по картам оперативно вторгаться в процесс проектирования карты и задавать новые проектные критерии, решения или ограничивающие условия.

Особенности функционирования цифровых карт как подсистем цифровых моделей местности

географическая информационная цифровая карта

Напомним, что цифровую карту можно определить как подсистему цифровой модели местности, которая работает с пространственными (географическими) данными исследуемого объекта или явления. Более того, цифровую карту как систему можно разделить на две составляющие: объектную и пространственную модели местности.

Объектная модель рассматривает свойства и атрибуты объектов местности (реки, дороги, колодцы и т.п.), тогда как в пространственной модели содержится информация о местоположении вышеописанных объектов. Четкое однозначное расположение объектов в пространстве определяет тесную связь между объектной и пространственной моделью.

С точки зрения пространственной модели любой объект на карте может принадлежать к одной из трех категорий: точечные объекты, линейные объекты и полигональные (или площадные) объекты. Местоположение точечного объекта (например, колодца или буровой скважины) описывается парой координат (x,y). Линейные объекты (такие, как дороги, реки, трубопроводы, ЛЭП) сохраняются как наборы координат (x,y). Полигональные объекты (например, речные водосборы, земляные участки) хранятся в виде замкнутого набора координат (x,y).

В некоторых цифровых картах, помимо наборов абсолютных координат, каждый объект содержит информацию о своем расположении относительно других объектов карты. Также для высотных точек (линий) помимо координат x и y записывается третья координата z.

Любой объект имеет уникальный идентификатор, с помощью которого в рамках этого объекта осуществляется связь между объектной и пространственной моделями. Кроме того, каждый объект имеет собственные атрибутивные характеристики (т.е. специфическую информацию: например, для объекта «дорога» атрибутом будет «тип дорожного покрытия»). Атрибутивные данные хранятся в виде таблиц, каждая запись в которых соответствует определенному пространственному объекту. Эта связь также реализуется с помощью уникального идентификатора.

Одной из основных особенностей электронной карты является то, что она может быть организована как множество слоев. Слои построены на основе объединения пространственных объектов, имеющих какие-либо общие свойства или функциональные признаки. Такими свойствами могут быть принадлежность к одному типу пространственных объектов (жилые здания, подземные коммуникации, административные границы), представление одинаковыми графическими примитивами (точечные, линейные и полигональные объекты), отображение на карте одним цветом и т.д. Принадлежность объекта к слою позволяет использовать и добавлять групповые свойства объектам данного слоя. Кроме того, с помощью системы фильтров или заданных параметров объекты, принадлежащие слою, могут быть одновременно обработаны: масштабированы, перемещены, скопированы, записаны в базу данных. Также можно наложить запрет на редактирование объектов слоя, запретив их просмотр.

Многослойная организация электронной карты при наличии гибкого механизма управления слоями позволяет объединить и отобразить не только большее количество информации, чем на обычной карте, но существенно упростить анализ картографических данных путем селекции данных, необходимых для текущего рассмотрения, и применения механизма "прозрачности" электронной карты.

Таким образом, функционирование цифровой карты можно показать с помощью следующей схемы:

Современные электронные карты используют набор возможностей мультимедиа, что придает им большую выразительность и наглядность по сравнению с обычными картами. В качестве примера можно привести поставляемый на компакт-диске 3D-Atlas (abc and Electronic Arts). Система может рассматриваться для демонстрации электронных карт и как неполная ГИС для обучения. В 3D-Atlas информационная основа интегрирована на атласе мира. Система позволяет осуществлять наблюдение карт в разных масштабах и допускает трехмерную визуализацию.

Возможно перемещение над поверхностью (режим "полет") с визуальным эффектом полета в трехмерном пространстве.

Кроме наблюдения поверхности Земли в системе имеется возможность просмотра глобальных карт атмосферы, гидросферы, биосферы, геосферы, литосферы, часовых поясов и т.п. Система позволяет просматривать атрибуты и проводить небольшие операции анализа данных.

Существует большое количество форматов электронных карт. Рассматривая эти форматы и способы их применения в России, можно условно выделить два подхода к обмену данными.

Первый подход заключается в применении форматов, которые описывают разные виды объектов с помощью графических примитивов, не используя системы классификации и кодирования объектов. Например, так применяется формат DXF. Он имеет простую структуру и поддерживается многими прикладными системами.

Второй подход состоит в применении системы классификации и кодирования, которая позволяет исключить описание внешнего вида объектов из файлов, предназначенных для обмена и хранения данных. Такой подход гарантирует однозначную интерпретацию объектов при конвертировании данных между этими форматами, в том числе когда используются разные классификаторы, но их содержимое (соответствие кодов и объектов) известно.

Имеется определенная гибкость при конвертировании этих форматов в формат DXF, когда для одних и тех же объектов можно задать разные графические примитивы по требованию пользователей информации. Это обеспечивается применением таблиц, содержащих описание кодов объектов с помощью графических примитивов.

Таким образом, сущность цифровых моделей местности заключается в объединении пространственных характеристик объектов с их информационными свойствами, атрибутами. Информационные базы данных связываются с технологией электронных карт, что позволяет решать многочисленные проблемы современных геоинформационных систем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Топографические карты и планы: Учеб. пособие / А.В. Никитин, В.И. Никитин, Вл. Анисимов и др. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. - 63 с.: ил.

Матвеев, С.Ю. Цифровая модель местности и ее использование в современных геоинформационных системах / С.Ю. Матвеев, В.А. Курочкин, И.С. Швецов, С.И. Кемайкин // "ВЕСТНИК" Калининградского государственного университета, #1 "Наука КГУ-региону". - Калининград: Издательство Калининградского государственного университета, 2000. - 250 с.

Цветков, В.Я. Геоинформационные системы и технологии / В.Я. Цветков. - М.: Финансы и статистика, 1998. - 288 с.

Стандарт отрасли. Карты цифровые топографические / Федеральная служба геодезии и картографии России. - М.: Госгеоцентр, 1998. - 20 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Схема построения агрегативной ЦММ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Возможности программы GeoDraw, используемой при издании цифровых карт

GeoDraw для Windows - векторный топологический редактор для создания цифровых карт - является одним из программных средств геоинформационных систем (ГИС), разрабатываемых Центром Геоинформационных Исследований ИГРАН. В комплекс этих средств входят также GeoGraph для Windows - ГИС для уровня конечного пользователя, GeoConstructor для Windows - инструментальное средство для разработки ГИС-приложение и другие специализированные продукты.

Идеология, лежащая в основе GeoDraw, включает следующие положения:

GeoDraw является инструментом для создания высококачественных цифровых карт, учитывающих требования ведущих мировых ГИС;

создаваемая и редактируемая в GeoDraw структура пространственных данных цифровой карты (включая отношения связности, смежности, соседства, вложенности объектов и др.) гарантирует при соблюдении технологии корректную фиксацию и изменение отношений между пространственными объектами, их связи с базой атрибутивных данных, позволяет преобразовывать созданные в GeoDraw цифровые карты в другие ГИС (как топологические, например ARC/INFO, так и нетопологические, например Marlnfo и др.)

мощные средства трансформации создаваемых карт (преобразования более 40 типов картографических проекций, широкий набор преобразований плоскости и др.) позволяет решать задачи их интеграции (осуществлять "склейку" листов, "посадку" одних карт на другие с образованием многослойной структуры и др.)

GeoDraw является легким в освоении программным продуктом, отображающим опыт работы коллектива ЦГИ ИГРАН с ведущими мировыми ГИС, сотнями пользователей GeoDraw, тысячами карт и планов разнообразной тематики и масштабов от 1:500 до 1:50 000 000.

GeoDraw для Windows позволяет:

осуществлять перевод карт и планов в цифровую форму посредством векторизации по растровой подложке, ввода значений координат объектов по имеющимся данным или по результатам измерений на местности;

вводить и редактировать пространственные объекты типа точка, дуга, полигон при помощи "мыши", клавиатуры, путем ввода координат или импорта из открытых текстовых форматов;

использовать широкий спектр функций отображения пространственных объектов на экране: изменение масштаба отображения, сдвиг изображения в процессе цифрования текущей дуги, отображение только определенных типов узлов и слоев и т. д.;

погружать столько слоев, сколько позволит конфигурация компьютера; оперативно менять их статус и атрибуты отображения;

осуществлять топологическое согласование объектов и создавать корректную многослойную структуру при помощи широкого набора операций над топологической структурой - создания линейно-узловой структуры, цифрования общих границ полигонов один раз и сборки полигонов из дуг, захвата произвольных частей объектов из одного слоя в другой и др.;

выделять группы объектов в карте или связанной с ней таблице, удалять, копировать, генерализировать, идентифицировать только выделенные группы;

осуществлять преобразования цифровых карт из различных картографических проекций в географические координаты и обратно;

осуществлять аффинные, локально аффинные, проективные, квадратичные и полиномиальные (5-й степени) преобразования, поворот оси;

использовать набор функций по идентификации пространственных объектов цифровых карт для связи с базами атрибутивных данных, включая присвоение объектам пользовательских идентификаторов, нахождение объектов, не имеющих таких идентификаторов, или объектов с определенными идентификаторами, генерирование отчета об имеющихся пользовательских идентификаторах и др.;

погружать в среду редактора таблицы атрибутивных данных, осуществлять проверку идентификации объектов по табличным данным, при необходимости вводить и редактировать записи таблицы для конкретных объектов карты, показывать текущий объект таблицы на карте или объект, выделенный на карте;

осуществлять проверку соответствия карты с таблицей;

экспортировать и импортировать данные в широко используемые форматы (GEN PC ARC/INFO, MIF/VID Marlnfo, VEC IDRISI, DXF AutoCAD).

Таким образом, с помощью программы можно:

Открыть несколько окон, в каждом из которых можно создать множество новых слоев или загрузить существующие слои. В качестве слоев могут выступать векторные слои или растровые изображения. Для каждого окна формируется своя Легенда, т. е. список слоев со своими атрибутами отображения и типами объектов.

Выполнять векторизацию объектов в пределах любого из выбранных векторных слоев, задавать атрибуты отображения объектов.

Для связи с базой данных производится присвоение пространственным объектам пользовательских идентификаторов, может создаваться или подгружаться таблица атрибутных данных и устанавливается соответствие между пространственными объектами внутри слоя, могут быть представлены в виде таблиц, которые в свою очередь могут использовать при написании приложений, использующих такие связи.

Для целей интеграции карт из разных источников доступен широкий спектр преобразований слоев.

Обмен данными с другими системами осуществляется через функции экспорта (импорта) в обменные форматы других систем.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Требования к качеству цифровых топографических карт

Требования к качеству цифровых топографических карт (ЦТК) определены стандартом и сформулированы в нормативном источнике [4]. Стандарт устанавливает основные требования к качеству ЦТК масштабов 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000,1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000.

Для характеристики качества приняты такие термины:

Избыточные объекты - объекты, имеющиеся в ЦТК, но отсутствующие на исходном картографическом материале, или объекты, оцифрованные повторно.

Исходный картографический материал - картографическое произведение, которое используется для создания цифровых карт.

Обязательные характеристики - характеристики объектов ЦТК, наличие которых у объектов является обязательным в соответствии с применяемой системой классификации и кодирования цифровой картографической информации и правилами цифрового описания картографической информации.

Полнота объектового состава ЦТК - степень, с которой все объекты, подлежащие включению в ЦТК в соответствии с принятой системой классификации и кодирования цифровой картографической информации, включены в оцениваемую реальную ЦТК.

Полнота характеристик объектов - степень, с которой все характеристики объектов, подлежащие присвоению объектам ЦТК в соответствии с принятой системой классификации и кодирования цифровой картографической информации, включены в оцениваемую реальную ЦТК.

Точность определения кодов объектов - степень соответствия кодов объектов ЦТК кодам, заданным принятой системой классификации и кодирования цифровой картографической информации для конкретных типов объектов.

Точность определения характеристик объектов - степень соответствия характеристик объектов ЦТК характеристикам, предусмотренным принятой системой классификации и кодирования цифровой картографической информации и имеющимся на исходном картографическом материале.

Стандартом определенны также следующие сокращения:

ЦТК - цифровая топографическая карта;

ИКМ - исходный картографический материал;

ЦКИ - цифровая картографическая информация;

НЛ ЦТК - номенклатурный лист цифровой топографической карты;

Под качеством ЦТК понимается совокупность показателей, характеризирующих степень соответствия ЦКТ требованиям, предъявляемым к топографическим картам данного масштаба. Оценка качества ЦКТ - процесс определения показателей, характеризующих качество ЦКТТ, который выполняется изготовлением или пользователем ЦКТ. Характеристики качества ЦКТ описывают в паспорте листа карты или в формуляре.

Оценка качества должна быть выполнена по следующим показателям:

1. Полнота ЦТК

НЛ ЦТК без паспорта, с неправильно оформленным или не полностью заполненным паспортом дальнейшей проверке не подлежит.

В ЦТК количество избыточных и пропущенных объектов не должно превышать 0,1% от общего количества объектов данного НЛ ЦТК.

Отсутствие в ЦТК объектов, отображаемых в цифровых топографических картах смежных более мелких масштабов, недопустимо.

В ЦТК общее количество избыточных и пропущенных характеристик объектов не должно превышать 0,1% от общего количества характеристик, присвоенных в данном НЛ ЦТК.

Отсутствие у объектов обязательных характеристик не допускается.

2. Точность ЦТК

Размеры сторон и диагоналей рамок НЛ ЦТК должны соответствовать теоретическим значениям в пределах 0.2 мм по сторонам, и 0.3 мм по диагоналям.

Средние квадратические отклонения в положении дискретных объектов ЦТК относительно соответствующих объектов ИКМ не должны превышать 0.1 мм в масштабе ЦТК (табл. 5.1).

Погрешности, превышающие предельные (удвоенные значения величин, указанных в таблицах), не допускаются.

Точность положения горизонталей в плане относительно горизонталей на ИКМ - отклонения не должны превышать значений, приведенных в табл. 5.2. Средние квадратические погрешности в положении горизонталей относительно ИКМ на ЦТК масштабов 1:200 000, 1:500 000, 1:1000 000 плоскоравнинных районов не должны превышать 0.35, 0.25, 0.15 мм (соответственно) в масштабе ЦТК, а равнинных, пересеченных и всхолмленных районов с преобладающими углами наклона до 6° - 0.15, 0.1 и 0.1 мм соответственно. Погрешности, превышающие предельные (удвоенные значения приведенных величин), не допускаются.

Для ЦТК низкогорных, среднегорных и высокогорных районов смещения горизонталей ЦТК в этих районах относительно ИКМ не должны превышать одной трети высоты сечения; горизонтали должны правильно отражать формы рельефа, согласовываться с отметками высот.

При этом положение основных структурных линий и характерных точек рельефа (водоразделов, тальвегов, седловин, перегибов склонов, вершин, бровок и т.д.) должно соответствовать их положению на ИКМ.

3. Правильность идентификации объектов ЦТК

В ЦТК общее количество объектов с ошибочно присвоенными кодами не должно превышать 0.1 % от общего количества объектов данного НЛ ЦТК. Наличие объектов без кодов не допускается. В ЦТК процент ошибочных характеристик объектов не должен превышать 0.2% от общего количества характеристик объектов в данном НЛ ЦТК. В ЦТК общее количество объектов с ошибками в определении связей и направления цифрования, в метрической согласованности объектов и других правил цифрового описания не должно превышать 0.2 % от общего количества объектов данного НЛ ЦТК.

Таблица 5.1 Средние квадратические отклонения

Масштаб ЦТК	Средние квадратические отклонения в положении твердого контура в составе ЦТК относительно ИК должны быть в масштабе ЦТК не более, мм
	В равнинных районах	В горных, высокогорных и пустынных районах
1:10 000 - 1:100 000 1:200 000 1:500 000 1:1 000 000	0,20 0,15 0,10 0,10	0,30 0,20 0,10 0,10
Масштаб ЦТК	Средние квадратические отклонения в положении контура растительного покрова и грунта, в составе ЦТК относительно ИКМ, должны быть в масштабе ЦТК не более, мм
1:10000 - 1:100 000 1:200 000 1:500 000 1:100 000	0,4 0,2 0,1 0,1

Таблица 5.2 Точность положения горизонталей

Районы работ	Значение средних квадратических отклонений в масштабе ЦТК, не более мм
	1:10 000	1:25 000	1:50 000	1:100 000
1. Плоскоравнинные с уклоном местности до двух градусов 2. То же в районах мелиорации земель 3. То же в населённых районах 4. Равнинные, пересеченные и холмистые с преобладающими уклонами местности до шести градусов, а также районы песчаных пустынь 5. То же в районах мелиорации земель 6. То же в открытых районах при уклонах местности до четырех градусов 7. То же в заселенных районах	0,55 0,3 0,8 0,3 0,25 0,45 0,45	0,35 0,35 0.55 0,3 0,3 0,2 0,45	0,7 0,7 1,4 0,3 0,3 0,45 0,65	0,7 0,7 1,4 0,35 9.35 0,55 0,7

Размещено на Allbest.ru

...