«КАРТОГРАФИЯ И ГИС УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ для слушателей образовательной программы профессиональной переподготовки специалиста в области землеустройства и кадастров. МОСКВА, 2008 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Общие вопросы картографии. ...»

Части, на которые разбиваются изображения, называют пикселями (Picture Element — элемент изображения). Пиксели часто называют точками, так как они очень малы. Рисунок из множества пикселей можно сравнить с мозаикой, когда из большого количества разноцветных камешков собирается произвольная картина. Если через увеличительное стекло рассмотреть изображение на экране телевизора или часть газетной иллюстрации, то можно увидеть растр - мелкие точки и пятнышки разной величины и цвета. Так и для моделирования изображения в компьютере оно раскладывается на множество точек, расположенных рядами и столбцами, в своего рода «мозаику», причем координата каждого элемента этой мозаики известна - это номер строки и (или) столбца в матрице чисел.

Если для представления каждого пикселя в черно-белом рисунке достаточно одного бита (бинарная форма записи ), то для работы с цветом или полутоновым изображения этого явно недостаточно. Однако подход при кодировании цветных изображений остается неизменным. Любой рисунок разбивается на пиксели, то есть небольшие части, каждая из которых имеет свой цвет.

Объем информации, описывающий цвет пикселя, определяет глубину цвета. Чем больше информации определяет цвет каждой точки в рисунке, тем больше вариантов цвета существует. Понятно, что для рисунков в естественном цвете требуется больший объем памяти. Чтобы представить более шестнадцати миллионов цветов, информация о каждой точке рисунка должна занимать четыре байта, что в тридцать два раза больше, чем для монохромного рисунка.

Пока говорилось, что пиксель — маленькая часть рисунка. А каков размер пикселя? Не определив размер пикселя, невозможно построить изображение на основе закодированных данных. Если же мы зададим размер, то без проблем восстановим закодированный рисунок. Однако на практике не используют размер пикселей, а задают две другие величины: размер рисунка и его разрешение. Размер описывает физические габариты изображения, то есть его высоту и ширину.

Можно задать размеры в метрах, миллиметрах, дюймах или любых других величинах, но в компьютере чаще всего размер задается в пикселях.

Например, размер рисунка компьютера равен 32 на 32 пикселя. При отображении на мониторе и последующей печати на принтере каждый пиксель представляется отдельной точкой, если оборудование не делает специальных преобразований. На старых мониторах с крупным зерном экрана монитора, рисунок получится большим, а на современном принтере, в котором используются мельчайшие точки, рисунок получится очень маленьким. А каким он должен быть на самом деле?

Для этого задается разрешение изображения. Разрешение - это плотность размещения пикселей, формирующих изображение, то есть количество пикселей на заданном отрезке. Чаще всего разрешение измеряется в количестве точек на дюйм — dpi (Dot Per Inch). Например, если мы укажем, что наш рисунок на компьютере имеет разрешение 72 dpi, это означает, что на каждом дюйме может разместиться семьдесят два пикселя.

При отображении рисунков на мониторе используют разрешение от 72 dpi до dpi,т.е. чем выше степень разрешения (72dpi,120dpi,200dpi и т.д.), тем меньше размер растровой точки и,соответственно, тем выше качество передачи изображения. При печати самым распространенным разрешением является 300 dpi, но для получения высококачественных отпечатков на современных цветных принтерах и плоттерах можно использовать и большее разрешение.

Разбив рисунок на пиксели, описав цвет каждого пикселя и задав разрешение, мы полностью закодируем любой рисунок. Имея эту информацию, любая компьютерная программа сможет восстановить исходное изображение.

Теперь, когда мы познакомились с принципами представления изображений в компьютере, можно разобраться, почему только современные персональные компьютеры способны работать с качественной графикой.

Как уже отмечалось, чтобы получить в рисунке естественные цвета, следует использовать для кодирования каждого цвета четыре байта. Современные цветные принтеры и плоттеры печатают изображения с разрешение до 2000 dpi. Для представления с таким разрешением и глубиной цвета изображения формата А (обычный лист бумаги), потребуется памяти около 765 мегабайт (Mb). Даже для современных компьютеров это слишком много. Но рисунки размерами по 50 мегабайт обрабатываются без особенных затруднений. Аэрофотоснимок размером 10х15см и глубиной цвета 24 бита может занять 395 килобайт (Kb) если используется разрешение 75 dpi, или более 35 мегабайт (Mb), при использовании разрешения 720 dpi.

Понятно, что при большем разрешении один и тот же чертеж разбивается на большее количество точек, что существенно улучшает его качество, однако работать с большими файлами становиться довольно трудно. Растровые изображения достаточно широко используются в цифровой картографии. Аэро- и космические снимки, введенные в компьютер, хранятся именно в виде растровых изображений. Большинство рисунков во всемирной компьютерной сети Интернет представляют собой растровые файлы. Имеется множество программ, предназначенных для работы с растровыми изображениями. Зная способ кодирования изображения, программа для работы с графикой может воспроизвести его на экране монитора или распечатать на принтере.

Растровые изображения обладают одним очень существенным недостатком: их трудно увеличивать или уменьшать, то есть масштабировать. При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении —увеличивается размер каждой точки, поэтому появляется ступенчатый контур и изображение начинает «сыпаться». Кроме того, растровые изображения занимают много места в памяти и на диске. Чтобы избежать указанных проблем, применяют так называемый векторный способ кодирования изображений.

Самые простые типы изображения - штриховые. Они слагаются из отдельных линий, отрезков, дуг, из которых можно создавать различных комбинации. Из элементарной математики мы знаем, что любой отрезок-это вектор, который характеризуется и определяется на плоскости координатами начала и конца отрезка. В векторном способе кодирования геометрические фигуры, кривые и прямые линии, составляющие рисунок, хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и геометрических абстракций, таких как круг, квадрат, эллипс и им подобных фигур. Например, чтобы закодировать круг, не надо разбивать его на отдельные пиксели, а следует запомнить его радиус, координаты центра и цвет. Для прямоугольника достаточно знать размер сторон, место, где он находится, и цвет закраски. С помощью математических формул можно описать самые разные фигуры. Любое изображение в векторном формате состоит из множества составляющих частей, которые можно редактировать независимо друг от друга. Эти части называются объектами. Так как с помощью комбинации нескольких объектов можно создавать новый объект, объекты могут иметь достаточно сложный вид.

Размеры, кривизна, цвет и местоположение для каждого объекта, хранятся в виде числовых коэффициентов. Благодаря этому появляется возможность масштабировать изображения с помощью простых математических операций, в частности, простым умножением параметров графических элементов на коэффициент масштабирования.

При этом качество изображения остается без изменений. Используя векторную форму представления данных можно не задумываться о том, готовите ли вы единичный условный знак для своего плана или рисуете двухметровый транспарант. Работа над изображением производится совершенно одинаково в обоих случаях. В любой момент можно преобразовать изображение в любой размер без потерь качества. Важным преимуществом векторного способа кодирования изображений является то, что размеры графических файлов векторной графики имеют значительно меньший размер, чем файлы растровой графики.

Однако есть и недостатки работы с векторной графикой. Прежде всего, это некоторая условность получаемых изображений. Так как все рисунки состоят из кривых, описанных формулами, трудно получить реалистичное изображение. Для этого понадобилось бы слишком много элементов, поэтому возможности векторной графики не могут использоваться для кодирования аэрофотоснимков. Если попытаться описать аэро- или космический фотоснимок векторами, размер полученного файла окажется значительно больше, чем соответствующий растровый файл.

В итоге отметим, что векторные данные используются в ГИС для представления информации, которая нуждается в дальнейшем анализе и манипуляции (обновление данных, корректура, удаление).

Растр применяется в основном там, где графическая информация представлена в виде картинки или фотографии, а также в качестве «растровой подложки» для дальнейшей векторизации картографического изображения при создании новых карт.

Другими словами, если векторная модель данных дает информацию о том, где расположен тот или иной объект, то растровая- информацию о том, что расположено в той или иной точке территории.

В любой мало-мальски развитой ГИС предусмотрены процедуры сбора, обработки, хранения, обновления, анализа и воспроизведения данных с помощью компьютера и технических средств машинной графики, оснащенных соответствующими программными средствами по обработке изображений.

Данные процедуры объединены в соответствующие блоки (подсистемы), основные из которых представлены на рис..

Каждая из этих подсистем выполняет определенные функции и отсутствие хотя бы одной из них говорит о неполноценности данной системы:

подсистемы ввода служат для преобразования графической информации в цифровой вид и ввода ее в компьютер;

подсистема хранения служит для организации хранения и обновления с помощью соответствующих баз данных (БД) и систем управления ими подсистема обработки и анализа служит для выполнения операций над географическими данными, построения изображений, поиска и анализа подсистема вывода служит для вывода изображений на экран монитора или печатающие устройства для получения твердых копий;

подсистема обработки, поиска и анализа информации - для проведения различных операций над географическими данными.

Атрибутивная Рис.5.2.1 Компоненты геоинформационной системы.

5.3. Подсистема ввода информации.

Компьютер для работы с графикой должен быть более мощным, чем обычный офисный или домашний компьютер. Прежде всего, у него должно быть много памяти и большой жесткий диск. Это обусловлено значительными размерами графических файлов. Минимум оперативной памяти для такого компьютера - 128 мегабайт, но лучше 256 мегабайт памяти. Объем жесткого диска должен составлять около гигабайт, хотя диск большего размера не повредит. Конечно, можно работать и с диском, размером 5 гигабайт, но потребуется постоянно освобождать место для новых изображений, удаляя старые(рис.5.3.2). Желательно иметь на компьютере устройство для записи компакт-дисков, чтобы можно было легко переносить готовые фрагменты карт на другие компьютеры.

К процессору никаких особых требований не предъявляется, он должен быть современным и достаточно быстрым, чтобы редактирование изображений не сопровождалось длительными раздумьями компьютера.

Видеоадаптер должен также быть современным, но не обязательно новейшей разработкой. При этом адаптер должен обеспечивать работу выбранного монитора в заданном режиме, т.е. поддерживать нужное разрешение, частоту смены кадров и глубину цвета.

Монитор для работы над графическими изображениями следует выбирать более тщательно, так как в любом компьютере монитор является одним из самых главных компонентов, а при работе с изображениями - тем более. Мониторы с размером диагонали менее 17 дюймов не следует использовать, так как они морально устарели. Лучше воспользоваться мониторами размером 19"-21". Любой выбранный монитор должен обеспечивать разрешение не менее 1280 на 1024 точек. Лучше, если будет использоваться разрешение 1600 на 1200 точек. При выбранном разрешении следует установить глубину цвета как минимум 16 бит, а лучше 32 бита. Тогда появляется возможность отображать от шестидесяти четырех тысяч до более шестнадцати миллионов цветов одновременно. Частота обновления должна быть не менее 85 герц, чтобы ваши глаза не уставали при работе за компьютером.

Первой задачей на этапе подготовки к эксплуатации ГИС является,как мы уже говорили, преобразование графической или иной имеющейся информации в цифровой вид.

В настоящее время наиболее распространенными являются три способа преобразования графической информации в цифровую форму: точечный, линейный и сканирование. При точечном способе используют устройства, которые в литературе называют по-разному: кодировочный планшет, цифрователь, кодировщик, дигитайзер (от англ. –digit- цифра), а сам процесс называется дигитализацией (цифрованием). При ручном или линейном способе дигитализации человек имеет возможность предварительно отсортировывать информацию, вести обработку разнообразных планов, карт и чертежей без специальной их подготовки.

Кодировочные устройства дискретного типа состоят из планшета форматом от А4 до А0 и визира в виде увеличительного стекла с перекрестьем, либо щупа в виде карандаша или указки, которые связаны кабелем с декодирующим логическим устройством.

перпендикулярных проводников из медной проволоки (рис.5.3.3,а).

К каждому проводнику подводится определенный двоично-кодированный сигнал, который воспринимается визиром или указкой при помощи индуктивного контура. Электронная схема периодически (при нажатии кнопки на визире или легком нажатии на кончик указки) пропускает по проводникам электрический импульс, а контур воспринимает импульсы, поступавшие к нему от ближайших проводников.

Поскольку каждый дигитайзер имеет собственную систему координат, то таким способом определяется значение координат X и Y каждой точки обрабатываемого изображения. Оператор совмещает визир или указку с какой-либо точкой изображения и дает команду на фиксацию ее координат. Кривые линии заменяются на кусочноломанные визуально, а прямые задаются точками на их концах. Последние модели таких устройств обеспечивают точность считывания координат точек порядка 0,1 мм.

Известны конструкции(рис.5.3.3,б), основанные на акустическом принципе определения координат указки. На конце указки смонтирован искровой датчик, состоящий из двух электродов, между которыми через регулярные промежутки времени проскакивает искра. Чувствительные микрофоны, расположенные по краям планшета, воспринимают звуковые импульсы, а два счетчика отмечают интервалы времени между возникновением искры и моментом принятия звукового сигнала.

Значения времени задержки пересчитываются в значения координат определяемой точки.

Рис 5.3.3. Схемы конструкций кодировочного планшета :

а - сетчато-проводниковая; б - акустическая.1-указка; 2-искра; 3- микрофоны.

Значения координат точек и их смысловой код записываются на внешний носитель информации, либо передаются непосредственно в компьютер.

Многие дигитайзеры для повышения точности оцифровки снабжены различного рода лупами, визирами, подсветками.

При линейной дигитализации производится поочередное отслеживание оператором (или автоматически) кривых и прямых линий до их замыкания или пересечения с другими линиями.

Перестановка визира на новую обрабатываемую линию производиться вручную или полуавтоматически, если устройству задан алгоритм отслеживания линии.

Автоматическое чтение изображений, т.е. преобразование изображения в цифровой вид, может осуществляться электронными сканирующими устройствами.

Устройства такого типа, получившие название сканеров, позволяют читать и воспроизводить изображения с относительно большой точностью. Ширина строки может составлять всего 5 мкм. Обработке подлежат полутоновые черно-белые изображения, текст и цветные изображения на специально оборудованных аппаратах со светофильтрами. На устройствах этого типа обрабатываются, в частности, и космические снимки. Процесс считывания изображения на сканере автоматический.

Различают планшетные, роликовые и барабанные сканеры.

Сканеры последовательно развертывают изображение графического документа в одну строку, тем самым преобразуя двумерное пространство в одномерное, координата которого известна. Считываемое изображение крепится на вращающийся барабан, над которым перемещается фотоголовка или телекамера, связанная с фотоумножителем и регистратором координат. Импульсы электронной системы воспринимаются в двоичном коде: белое поле чертежа- ноль, черное поле-единица.

Рис. 5.3.4. Схема планшетного сканера: Рис. 5.3.5. Схема роликового сканера:

1— подвижная каретка; 2—направляющие; 1—- ролики подачи бумаги;

3— привод; 4—ременная передача 2—лампа; 3— зеркало; 4— объектив;

ПОДСИСТЕМА ВЫВОДА

ИЗОБРАЖЕНИЙ

Первые попытки вывести изображение при помощи ЭВМ на каком-либо автоматическом устройстве были предприняты тогда, когда класс больших ЭВМ стал снабжаться быстродействующими алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ). Поскольку такое устройство, как и обычная пишущая машинка, печатало литерами букв, то для того, чтобы получить изображение на печатающем устройстве, необходимо было закодировать рисунок, и для более темных мест на изображении подобрать более "жирные" буквы, для более светлых – "светлые" буквы или служебные знаки. В результате получали грубоватые, но в некоторых случаях, достаточные по точности схематические чертежи или забавные картинки.

Еще позже для класса средних и малых ЭВМ стали выпускаться печатающие устройства, в которых буквы и цифры набираются из несколько рядов мелких точек,образуя некоторое подобие матрицы. Печатающая головка содержит от 7 до штырьков-иголочек, образующих вертикальный ряд (рис.5.4.2 ).

Рис.5.4.2. Схема работы мозаичного (матричного)принтера:

/ — бумага; 2 — красящая лента; 3 — иголки При печати она пробегает вдоль строки, в нужные моменты (по команде компьютера) ударяя штырьками по бумаге. Такие устройства можно с успехом использовать для вывода графических документов. Если штырьки расположены на расстоянии 0,2-0,Змм друг от друга, то линии чертежа получаются несколько шероховатыми, но для многих целей такое качество приемлемо. Печатающие устройства такого типа получили название мозаичных (или матричных) принтеров (от англ. Print- печатать).

Большие возможности растровой регистрации изображений и текстов открывает развитие электрографических (лазерных) принтеров (рис.5.4.3), которые одновременно запечатывают всю страницу целиком. Миниатюрный лазер 1 включается и выключается микропроцессором миллионы раз в секунду. При этом световой луч отражается от шестиугольного зеркала 2. Отраженный луч нейтрализует положительно заряженные участки поверхности печатающего барабана 3, формируя скрытое негативное изображение. Затем на барабан напыляется мелкий положительно заряженный порошок 4, который пристает только к нейтральным участкам 5. Когда отрицательно заряженная бумага 6 входит в контакт с барабаном, порошок притягивается к ней и прилипает, создавая нужное изображение 7. Затем осуществляется закрепление изображения 8 под действием тепла и давления, и цикл печати повторяется.

Рис. 5.4.3. Схема работы электрографического (лазерного) принтера: 1-лазер; 2зеркало;3 - печатающий барабан; 4 -устройство для напыления порошка; 5 -скрытое изображение; 6 - бумага; 7 – изображение; 8 - закрепление изображения под действием тепла и давления; 9 — готовые оттиски.

По большей части принтеры используются при выводе малоформатной документации (текстовые документы, небольшие одноцветные чертежи, схемы).

Цветные лазерные принтеры, к сожалению, очень дороги.

Для вывода широкоформатных чертежей в цвете в настоящее время широко используются устройства, получившие название плоттеров (от англ. plot-наносить на карту).

По принципу построения изображения различают: векторные (перьевые) и растровые плоттеры. В векторных плоттерах пишущие элементы (напоминающие обыкновенные канцелярские ручки, рапидографы, фломастеры) перемещаются относительно бумаги в заданном направлении и рисуют вектора: прямые, окружности и т.д. В растровых плоттерах изображение формируется построчно и последовательно (строка за строкой), при этом направление вывода изображения постоянно и неизменно.

Из-за низкой производительности векторных плоттеров (динамические характеристики достигли своего предела и дальнейшее улучшение вряд ли возможно) практически все известные фирмы прекратили их производство. Тем не менее, этот тип плоттеров не потерял свою актуальность в высокоточном производстве (точностные характеристики выше, чем в растровых плоттерах) и там, где по ряду обстоятельств без них нельзя обойтись.

Среди растровых технологий (электростатических, лазерных, термотехнологий) особо выделяются плоттеры со струйной технологией печати.

Рис. 5.4.4. Схема работы струйного принтера:

1—бумага; 2—печатающая головка; 3 — подводящие шланги с чернильным раствором;

4 — распрыскиватели.

Фактически этот тип устройств размывает границу между плоттерами и принтерами и может с успехом применяться при выводе картографической продукции.

У них на сегодня наилучшие показатели по критериям «цена-производительностькачество» и этот отрыв с каждым днем увеличивается.

При выводе чертежей, карт, схем повышенной сложности, насыщенных цветными элементами, струйные плоттеры намного опережают перьевые. Печатающая система этих устройств состоит из картриджей, заполненных чернилами, (обычно:

один картридж — для монохромной модели; от 4 до 6 - в случае цветной), и струйной головки. Струйная головка представляет собой матрицу из большого числа сопел, через которые мельчайшие капельки чернил "выстреливаются" на бумагу.

Именно по этой технологии работают барабанные струйные плоттеры IRIS или IXIA (INTERGRAF, США), имеющие при формате АО разрешение 1800 dpi и представляющие по сути струйный плоттер, в котором струйная головка перемещается в направлении, перпендикулярном барабану. Печать на этих устройствах не требует специальных сортов бумаги и позволяет применять для печати любые материалы, которые можно накрутить на барабан (ткань, бумагу, полимерные пленки и т.д.) Графическая и атрибутивная базы данных.

Пожалуй, основным ядром каждой информационной системы (и ГИС в том числе), является база данных (БД). Под базой данных понимается поименованная совокупность данных, отображающая состояние объекта, его свойства и взаимоотношения с другими объектами, а также комплекс технических и программных средств для ведения этих баз данных.

В самом общем смысле база данных (БД) - это набор записей и файлов, организованных специальным образом. В базе данных любой ГИС можно хранить, например, фамилии и адреса друзей или клиентов (текстовая информация) и карту города с нанесенными домами (графическая информация), координаты, значения площадей, другие количественные характеристики (метрическая информация).

Базы данных делятся на иерархические, сетевые и реляционные.

Иерархические базы данных устанавливают строгую подчиненность между записями.

Для хранения данных, имеющих такую структуру, была разработана иерархическая модель данных, которую иллюстрирует рис. 9.12.

Сетевые базы данных использовались в том случае, если структура данных оказывалась сложнее, чем обычная иерархия, т.е. простота структуры иерархической базы данных становилась её недостатком. Как сетевые, так и иерархические базы данных были очень жесткими. Наборы отношений и структуру записей приходилось задавать заранее.

Землепользование Землепользование Землепользование Изменение структуры базы данных обычно означало перестройку всей базы данных, а для получения ответа на запрос приходилось писать специальную программу поиска данных. Реализация пользовательских запросов часто затягивалась на недели и месяцы, и к моменту появления программы информация, которую она предоставляла, часто оказывалась бесполезной.

Недостатки иерархической и сетевой моделей привели к появлению новой, реляционной модели данных. Реляционная модель была попыткой упростить структуру БД. В ней все данные были представлены в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы.

В реляционной базе данных информация организована в виде таблиц, разделённых на строки и столбцы, на пересечении которых содержатся значения данных. У каждой таблицы имеется уникальное имя, описывающее её содержимое. Более наглядно структуру таблицы иллюстрирует рис.5.5.2, на котором изображена таблица РАЙОНЫ.

Каждая горизонтальная строка этой таблицы представляет отдельную физическую сущность – один административный район. Она же представлена на карте отдельным графическим объектом.

Все N строк таблицы вместе представляют все N районов одной области. Все данные, содержащиеся в конкретной строке таблицы, относятся к району, который описывается этой строкой.

Все значения, содержащиеся в одном и том же столбце, являются данными одного типа. Например, в столбце Районный центр содержатся только слова, в столбце Площадь содержатся десятичные числа, а в столбце ID содержатся целые числа, представляющие коды объектов, установленные пользователем. Связь между таблицами осуществляется по полям.

Каждая таблица имеет собственный, заранее определенный набор поименованных столбцов (полей). Поля таблицы обычно соответствуют атрибутам объектов, которые необходимо хранить в базе. Количество строк (записей) в таблице не ограничено и каждая запись несет информацию о каком-либо объекте.

На сегодняшний день реляционные базы данных являются наиболее популярной структурой для хранения данных, поскольку сочетают в себе наглядность представления данных с относительной простотой манипулирования ими.

При использовании ГИС в картографии, в реляционных БД содержатся два типа данных: графические и атрибутивные (или семантические).

В графической базе данных хранится так называемая графическая или метрическая основа карты в цифровом виде. Атрибутивная база данных содержит в себе определенную смысловую нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту- это описание территории или информация, описывающая качественные характеристики объектов (атрибуты). Таблица, содержащая атрибуты объектов, называется таблицей атрибутов, например при сборе характеристик по городу можно указать численность жителей, число театров и концертных залов, протяженность автодорог и линий связи;

по району- его общая площадь и число землепользователей; по сотруднику предприятия - имя, фамилия, отчество, пол, возраст, стаж работы, размер заработной платы и т. д. И для хранения всей этой информации применяют атрибутные таблицы.

В ГИС обычно встроены не только средства отображения базы данных, но и специальные программы- так называемые системы управления базами данных (СУБД).

С использованием СУБД осуществляется поиск, сортировка, добавление и исправление информации в базах данных. Этот модуль позволяет создать новую атрибутивную таблицу, заполнить ее и привязать к карте.

Не следует понимать, что графические объекты живут сами по себе, а атрибутика - сама по себе. Напротив, интеграция достигает порой той степени, когда графический объект физически хранится как одно из полей атрибутивной таблицы, несколько же других полей реально в таблице базы данных не существуют, а отображают автоматически отслеживаемые географические параметры объекта (длину, периметр, площадь.) Атрибутивные базы данных не только помогают по-разному отобразить объекты с различными свойствами. При выполнении пространственных запросов атрибутика помогает более точно идентифицировать объект - в самом простом случае мы можем указать объект на карте и получить о нем подробную информацию (номер, имя, размер и т.д.) Можно, разумеется, организовывать выбор объектов на карте посредством запросов к атрибутивной таблице, так как мы знаем, что выделение объектов связано с выделением их атрибутивных записей.

Все объекты и примитивы должны иметь свой номер или идентификатор, при помощи которого можно поставить в соответствие к графической информации атрибутивную (рис.5.5.3).

Использование идентификаторов открывает широкие возможности для просмотра и анализа картографического изображения. Пользователь может указать на объект, например курсором, и система определит его идентификатор, по которому найдет относящиеся к объекту одну или несколько баз данных и, наоборот, по информации в базе определит графический объект.

Н-Фоминский Одинцовский Рис. 5.5.3. Связь графических и атрибутивных баз данных в ГИС.

Однако набор записей (иногда несколько сот тысяч), содержащий графическую и атрибутивную информацию о каком-либо объекте хоть и очень (метрическую) похож, однако еще очень далек от того образа реального мира, который мы называем картой. Пока можно говорить только о том, что множество цифровых данных о пространственных объектах образует цифровую модель объекта местности, содержащую сведения о его местоположении (координаты) и набор свойств и характеристик (атрибутов).

Рассматривая вопрос о цифровых моделях, нельзя не отметить, что в реальных ГИС мы имеем дело не с абстрактными линиями и точками, а с объектами, занимающими пространственное положение и имеющими сложные взаимосвязи между собой. Поэтому полная цифровая модель объекта в цифровой карте в обязательном порядке включает в себя:

• геометрическую (метрическую) информацию;

• атрибуты-признаки, связанные с объектом и его характеризующие;

• неметрические (топологические) характеристики, которые объясняют связи К топологическим характеристикам можно отнести: ориентацию (по отношению одного объекта к другому); примыкание (наличие общей границы и точек); включение (вложенность контуров), совпадение (наложение одного объекта на другой) и т.п.

Топологические характеристики заносятся при кодировании данных в виде дополнительных атрибутов. Этот процесс во многих ГИС осуществляется автоматически при дигитализации данных.

Но и это еще не все. Чтобы система могла свободно оперировать с огромным числом таким образом организованной пространственной информации, ее наборы необходимо определенным образом соотнести с элементами изображения карты. Для этих целей в большинстве случаев используется метод квантования информации, т.е.

разделение ее на целый ряд уровней (слоев). В цифровой картографии данный подход получил название послойного принципа организации элементов изображения. В процессе дигитализации составитель карты может собрать в отдельную группу все элементы гидрографии, в другую- дорожную сеть и т.д. и каждой группе (слою) присвоить свою атрибутивную таблицу. Послойная организация пространственных данных является в настоящий момент одним из общепринятых принципов при конструировании и создании ГИС..

Второй принцип организации элементов изображения- так называемый объектно-ориентированный, когда группировка объектов происходит более сложным образом, в соответствии с логическими связями между ними, с построением различного иерархий и зависимостей в данном пособии рассматриваться не будет.

5.6. Подсистема обработки, поиска и анализа данных. Послойная организация данных.

Подсистема включает операции, производимые компьютером над географическими данными в информационной системе. К наиболее важным из операций принадлежат те, что обеспечивают выбор и внесение данных в память машины, а также все аналитические операции, которые осуществляются при решении задачи. К наиболее типичным относятся: 1) поиск данных в памяти; 2) установление размерности отдельных исследуемых областей; 3) проведение логических операций над конкретными данными применительно к территориальным единицам исследуемой области; 4) статистические расчеты; 5) специальные математические расчеты в соответствии с требованиями пользователя.

Итак, ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения тех или иных объектов. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач.

Слой составляют объекты, объединенные одной темой, например, элементы гидрографии. В традиционной картографии этому примерно соответствуют цветные расчлененные оригиналы карты, выполненные на прозрачных пленках и наложенные друг на друга. В некоторых ГИС в слое могут содержатся объекты одного типа, а не одной темы: слои точек, слои линий, слои полигонов. Иногда в слое могут быть объекты, разные и по типу и по теме, но чаще всего встречается все-таки логическая организация информации на слои (рис.5.6.1.).

гидрография населенные растительность Рис.5.6.1. Концептуальная схема организации данных в ГИС Поскольку каждый слой может содержать информацию, относящуюся к одной или нескольким темам, то, например, для целей изучения земельных ресурсов такими темами могут быть: почвы, их механический состав, использование земель, агроэкология, оценка земель и т. п. Для задач городского кадастра такой набор может включать данные по улицам, развитию инфраструктуры населенных пунктов, подземным коммуникациям, зеленым насаждениям, строениям, землевладельцам и арендаторам недвижимости.

Такое подразделение информации на слои интуитивно понятно и привычно, и легко соотносится с общепринятыми принципами работы с бумажной картой.

Послойная организация данных предполагает, что слои в пространстве не имеют разрывов, и что везде мы имеем какую-то информацию.

При наличии соответствующих баз данных и систем управления базами данных (СУБД) при послойной их организации можно без проблем получать ответы как на простые вопросы, например: Кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены некие объекты? Где расположен данный земельный участок?, так и на более сложные,требующие дополнительного анализа запросы, например : Где есть места для строительства нового дома? Каков основной тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?. Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу "что будет, если...". Современные ГИС имеют множества мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизаций. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? Сколько покупателей живет не далее 1 км от данного магазина? Какова сумма арендных платежей за земельные участки, на которых расположены предприятия торговли?

Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. Данная процедура получила название оверлейной операции (оверлей слоев). В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и местоположении землевладения со ставками земельного налога.

ГЛАВА 6. Технологические вопросы создания тематических Наряду с традиционной, так называемой "бумажной" технологией создания карт, которая кратко изложена в первой части пособия, в последнее десятилетие стали бурно развиваться компьютерные технологии создания карт с использованием географических информационных систем (ГИС).

В наиболее общем виде так называемую ГИС-технологию создания карт можно представить в следующем виде:

1. подготовка исходных материалов и ввод данных:

а) с накопителей электронных тахеометров;

б) приемников GPS;

в) систем обработки изображений;

г) дигитализацией (цифрованием) материалов обследований, авторских или составительских оригиналов, а также имеющихся планово-картографических материалов;

д) сканированием исходных материалов и трансформированием полученного растрового изображения;

2. формирование и редактирование слоев создаваемой карты и таблиц к ним, а также формирование базы данных;

3. ввод табличных и текстовых данных с характеристиками объектов (атрибутов);

4. разработка знаковой системы (легенды карты);

5. совмещение слоев, формирование картографического изображения тематической карты и его редактирование;

6. компоновка карты и формирование макета печати;

7. вывод карты на печать.

Среди всего великолепия ГИС при изложении материала мы в первую очередь остановимся на, пожалуй, самой распространенной в Российской Федерации системе настольного типа - программный продукт MapInfo.

Отличительная особенность MapInfo- ее универсальность, т.е. система позволяет:

— просматривать и обрабатывать графические изображения;

— осуществлять поиск по запросу и редактирование карт;

— производить построения картографических символов, диаграмм, работать с — производить подготовку к печати и печать карт.

Система имеет три возможных типа окна для просмотра данных: текстовое, картографическое и графическое соответственно. На экране монитора одновременно могут присутствовать окна различного типа. Например, пользователь может наблюдать картографическое окно, показывающее изображение улиц города, и одновременно просматривать табличные данные, относящиеся к ним, в текстовом окне. Окно, имеющееся на экране, является активным. Если окон больше одного, они объявляются связанными, так называемыми "горячими окнами". Это означает, что графический объект, соответствующая табличная запись которого выбрана в текстовом окне, будет подсвечен в картографическом и наоборот. Текстовое окно имеет вид таблицы, подобной электронной, со строками и столбцами. Каждая строка представляет из себя запись и каждая колонка определяет поле записи. Система позволяет добавлять, редактировать и уничтожать записи. Пользователь может отбирать нужные столбцы для просмотра в окне и менять их размер. Картографическое окно при показе использует послойное изображение, как это принято во многих других ГИС.

Характеристики каждого слоя могут быть показаны выборочно, отредактированы, показаны в порядке, устраивающем пользователя. Внешне картографическое окно оформляется так же, как и текстовое, оно снабжено возможностями горизонтального и вертикального прокручиваний для показа соседних областей.

Графическое окно используется для работы с объектами типа точка, линия, полигон и т.п.

MapInfo имеет развитые средства генерации отчетов, построения графиков и диаграмм, составления статистических карт.

Система позволяет создавать иллюстративные тематические карты, имеет библиотеку условных знаков, шрифтов и заполнений, допускает использование шкал для отображения качественных и количественных зависимостей, описанных в полях базы данных (величина ступени шкалы задается пользователем), а также позволяет формировать легенду карты, снабжать ее подписями, редактировать изображение.

распространенные типы интерфейсов, что позволяет использовать множество современных устройств ввода (дигитайзеров или сканеров). В системе предусмотрена корректировка графических данных в интерактивном режиме, условные знаки выбираются из соответствующей библиотеки. Имеется библиотека шрифтов и заполнений.

MapInfo является классической настольной ГИС информационно - справочного типа.

Перечисленные возможности географической информационной системы MapInfo могут создать иллюзию, что стоит только нажать кнопку – и карта готова! Однако собственно составлению карты, вне зависимости от выбранной технологии составления, предшествует серьезная работа.

Прежде чем приступить к составлению карты, специалисту-исполнителю надо ясно представлять себе, что именно он должен в конечном итоге получить. Для этого он должен знать назначение карты, в каком масштабе ее следует составлять, какую территорию надо охватить, какие элементы содержания являются главными и с какой степенью подробности следует показывать каждый из них, по каким материалам будет составляться карта, каковы особенности территории, которую необходимо изобразить, и многие другие детали. Не зная этого, не имея перед собой конкретно поставленной задачи, трудно составить карту, соответствующую своему назначению.

Поэтому составлению карты предшествует тщательная редакционноподготовительная работа, которую проводит редактор карты. Именно он изучает и разрабатывает все вышеперечисленные вопросы и фиксирует их в специальном документе, который получил название программы карты или редакционного плана.

Содержание программы, особенности ее разработки, изложены в соответствующих учебных пособиях,например, в / 2/. Мы же, при изложении материала будем исходить из того, что основополагающие моменты из теории картографии и "бумажная" технология составления тематических карт освоены в достаточной мере и в повторении не нуждаются.

Подготовка исходных данных.

Подготовка исходных материалов при составлении карты с помощью ГИСтехнологий заключается, как мы уже знаем, в подготовке исходной цифровой основы будущей карты посредством цифрования картографических материалов. Цифрование может осуществляться двумя способами: дигитализацией картографических материалов при помощи специальных устройств с получением изображения в векторном виде или путем сканирования материалов с дальнейшей векторизацией растровых данных.

Растровое изображение.

В MapInfo растровые изображения используются только для просмотра; вносить изменения в само изображение нельзя. К нему нельзя "привязать" никаких данных, в отличие от векторных карт. Обычно они используются как подложки для векторных карт, т.к. степень детализации растрового изображения гораздо выше, чем у векторных карт. Система читает такие растровые форматы, как TIFF, JPEC и др.

Поскольку MapInfo не общается непосредственно со сканерами, а читает уже подготовленные другими программами файлы изображений, необходимо сформировать растровое изображение при помощи планшетного сканера и имеющегося программного обеспечения. Для этого необходимо поместить картографический источник на стекло сканера и запустить процесс сканирования. Полученное растровое изображение необходимо сохранить со своим уникальным именем.

Полученное растровое изображение необходимо зарегистрировать с целью дальнейшей векторизации растра в выбранной картографической проекции и системе координат.

Запуск программы MapInfo и начало работы.

Чтобы запустить программу MapInfo, дважды укажите на иконку MapInfo в Диспетчере файлов (Рис. 6.2.1).

Через несколько секунд появится диалог начала сеанса. В нем можно указать, с чего следует начать сеанс работы (Рис. 6.2.2).

Если Вы уже работали ранее с MapInfo, то можно восстановить то состояние, которое было на экране в конце последнего сеанса работы, выбрав "Восстановить прошлый сеанс", или открыть последний использовавшийся "Предыдущий рабочий набор", или открыть другой "Рабочий набор". При запуске программы в первый раз, выберите "Таблицу".

Работа с растровым изображением. Открытие растра.

После диалога начала сеанса появится диалог "Открыть таблицу" (Рис. 6.2.3). В зависимости от полученного задания необходимо обратиться к папке, в которой хранится растровое изображение, и ввести имя файла.

В диалоге указываем "Тип файлов – Растр" и "Представление — В активной карте". После нажатия клавиши "Открыть", на экране монитора появится соответствующее растровое изображение.

Открывая файл растрового изображения, необходимо иметь представление о процедуре, называемой регистрацией изображения.

Незарегистрированное изображение служит только для просмотра растра в условной системе координат, поэтому в данном пособии рассматриваться не будет.

После того как выбран растровый файл и нажата кнопка "Открыть", появляется запрос, в котором необходимо ответить "Регистрировать" (Рис. 6.2.4).

Регистрация растра проводится в диалоге "Регистрация изображения", в котором указываются географические координаты предварительно определенных опорных точек (в терминологии MapInfo – контрольных точек), или прямоугольные координаты поворотных точек границ землепользования, для чего необходимо нажать кнопку "Проекция" и выбрать соответствующий тип проекции (Рис. 6.2.5, Рис.6.2.6).

Выбор опорных точек Укажите на выбранную опорную точку регистрируемого изображения (обычно пересечение линий картографической сетки, поворотные точки границ землепользований или значки населенных пунктов, обозначенные точечным условным знаком).

Появится диалог "Добавить контрольную точку". Задайте в этом диалоге координаты, полученные одним из изложенных выше способов. Контрольные точки на изображении нумеруются. Нажмите OK. Повторите процедуру для следующей точки.

Необходимо указать не менее трех опорных точек (Рис.6.2.7, Рис. 6.2.8).

Замечание: Масштаб показа изображения в окне просмотра меняется кнопками “+” и “–“ снизу от изображения. Увеличивая масштаб, можно добиться большей точности определения положения точек привязки. Передвигать растр можно при помощи линейки прокрутки.

Если надо внести изменения в координаты опорных точек (как правило, по причине слишком большой погрешности регистрации), выберите запись о точке в верхней части диалога "Регистрация изображения" и задайте другое расположение точки на растре или повторите заново процедуру определения географических координат опорных точек на исходной карте. Контрольные точки можно удалять, нажимая кнопку "Удалить".

При регистрации растрового изображения по четырем опорным точкам, в диалоге "Регистрация изображения" появится сообщение об ошибках в пикселях, которые возникают в результате грубого определения координат опорных точек на исходном материале или из-за погрешности наведения курсора и фиксации координат точек на растре.

Если опорные точки размещены аккуратно, MapInfo будет показывать растровое изображение без искажений и поворотов. При наложении векторных данных MapInfo трансформирует векторную информацию, чтобы добиться правильного взаимного расположения растра и векторных слоев.

последующий раз файл с растровым изображением открывается так же, как любая другая таблица MapInfo.

Формирование и редактирование слоев карты При использовании ГИС-технологии оператор на первом этапе получает отсканированное изображение исходного картографического материала, визуализированное на экране монитора, которое необходимо "оцифровать", т.е.

преобразовать растровое изображение в векторное и сформировать слои цифровой картографической генерализации в этом случае выполняется одновременно с дигитализацией. Программные средства генерализации изображения, имеющиеся в данном пакете, будут рассмотрены в отдельном разделе данного пособия.

ГИС-технология составления карт предполагает на этом этапе не только формирование, но и редактирование слоев. Слои в упрощенном виде, как уже было сказано выше, можно представить себе в виде набора листов прозрачного пластика, на каждом из которых по отдельности изображены как элементы географической основы (гидрография, населенные пункты, административные границы, дорожная сеть и т.д.), так и элементы специального (тематического) содержания (в виде заливок, штриховок).

Листы этого пластика, наложенные друг на друга, и создают картографическое изображение. Точно так же, как и при составлении карт по традиционной технологии, в первую очередь создаются слои с элементами географической основы (гидрография, дорожная сеть, населенные пункты, границы и т.д.), а затем — тематические.

Цифрование слоев содержит некоторые особенности. Так, цифруя исходные картографические материалы по элементам содержания, необходимо различать внутри каждого элемента следующие подуровни:

а) полигон (объекты, представляющие собой полигон);

б) дуга (объекты, представляющие собой дуги);

в) точка (точечные объекты), например, из элементов гидрографии: полигон — озёра, водохранилища; дуга — реки; точка — источники минеральных вод и т.д.

MapInfo позволяет на одном слое содержать несколько различных типов элементов (в том числе и текст).

цифрования(панель "Пенал"):

цифрования(панель «Пенал»):

Добавить узел - инструмент, с помощью которого можно добавлять узлы в Дуга -инструмент, который позволяет Рисовать дуги с угловым размером в четверть эллипса;

Эллипс - инструмент, с помощью которого можно Рисовать эллипсы и круги;

Линия - инструмент, Рисующий прямые линии;

Стиль линии - Открывает диалог "Стиль линии", в котором можно выбрать стиль, цвет и толщину для линейных объектов;

Полигон (Многоугольник) - инструмент, позволяющий создавать замкнутые области, ограниченные прямыми линиями;

Полилиния (Ломаная) - инструмент, позволяющий создавать ломаные (незамкнутые) линии;

Прямоугольник - инструмент, позволяющий создавать прямоугольники и Стиль области - Открывает диалог "Стиль области", в котором можно выбрать штриховку, цвет и стиль контура замкнутой области;

Форма - Включает и выключает режим Форма, в котором можно перемещать, добавлять и удалять узлы объектов;

Скругленный прямоугольник инструмент, позволяющий создавать Символ (Булавка) - инструмент, который позволяет помещать на Карту точечные объекты;

Стиль символа - Открывает диалог "Стиль символа", в котором можно выбрать размер, стиль и цвет символа, представляющего точечный объект;

Текст - инструмент, с помощью которого на Карты или Отчеты помещаются тексты и подписи;

Стиль текста - Открывает диалог "Стиль текста", в котором можно выбрать гарнитуру, размер, стиль и цвет фона для текстового объекта.

Например, для оцифровки линейного объект выбирают следующие инструменты:( Рис. 6.2.9, Рис. 6.2.10).

Рис. 6.2.9. Цифрование линейного объекта.

6.3. Управление слоями.

Для управления слоями и элементами на них используется диалог "Управление слоями" панели инструментов "Операции" (Рис. 6.3.1).

Видимость слоя Возможность привязки к узлам объектов для активизации косметического После нажатия данной иконки появится представленный выше диалог (Рис. 6.3.2).

Наличие или отсутствие в соответствующей ячейке напротив названия слоя флажка означает возможность или невозможность выполнения действия.

Выставляя флажки в соответствующем окошке можно манипулировать слоями изображения и отключать растровую подложку, т.е. делать ее невидимой, можно поочередно просматривать каждый оцифрованный слой с целью проверки правильности выполнения действий и т.д.

Косметический слой.

Каждое окно Карты содержит косметический слой. Косметический слой можно представить себе как чистую, на начальном этапе, прозрачную пленку. Каждый слой представляет различные коллекции географических объектов. Косметический слой это пустой слой, лежащий поверх всех прочих слоев. Он используется для оцифровки, проектирования и т.д. В него помещаются подписи, заголовки карт, разные графические объекты. Косметический слой всегда является самым верхним слоем Карты. Его нельзя удалить из окна Карты. Нельзя изменить также и его положение по отношению к остальным слоям.

Выбрать вид штриховки, тип линий, символов и шрифтов для Косметического слоя можно также с помощью меню "Настройки" и соответствующих команд СТИЛЬ... (Рис. 6.3.3).

изображения в окне. За исключением символов, все объекты и текст на косметическом слое увеличиваются или уменьшаются при изменении размера изображения в окне.

Создание слоев выполняется на косметическом слое, который предварительно в "Редактирование" (Рис. 6.3.2). Создание слоев выполняется поверх нижнего слоя, которым является растровая подложка с отсканированным изображением Административной карты.

Административные границы.

Слой "Административные границы", хотя это линейные объекты, лучше оцифровать как площадные объекты с тем, чтобы можно было в дальнейшем определять площади полигонов.

Выбрав в панели инструментов команду "Полигон", задаем командой "СТИЛЬ ПОЛИГОНА" толщину, цвет и форму границы района, области, республики и т.д. из появившейся таблицы стилей линий. После этого подводим курсор к поворотной точке границы района, нажимаем левую кнопку мыши, и продвигаемся к соседней точке излома границы, при этом нажимая на левую клавишу мыши в следующей поворотной точке (точке излома границы). При наведении курсора на конечную точку проведенной линии появляется перекрестие (предварительно должна быть нажата клавиша "S" (при англ. раскладке клавиатуры) сочетание) и при нажатии левой кнопки мыши происходит замыкание границы. Таким же образом оцифровываются остальные границы районов до тех пор, пока все границы не будут замкнуты.

Замечание:Для оцифровки смежных границ полигонов удобно пользоваться следующим приемом: удерживая нажатой клавишу Shift, указываем левой кнопкой мышки (при активированном инструменте цифрования "Многоугольник") в начальную точку общей границы полигонов и затем в последнюю точку. MapInfo автоматически оцифрует всю смежную границу. (Для обхода полигона по противоположной стороне необходимо удерживать "Ctrl")..

Для просмотра параметров полигона (площади, координат рабочего пространства и центра тяжести фигуры), стиля линий и способа заливки необходимо произвести двойной щелчок левой кнопкой мыши внутри полигона.

Таким образом, получаем набор полигонов, которые соответствуют границам районов. Затем в меню "КАРТА" выбираем команду "СОХРАНИТЬ КОСМЕТИКУ" и далее для первого слоя указать имя файла, а для всех последующих слоев "Создать новый" и "Сохранить" (Рис. 6.3.4).

В диалоге указываем имя файла и адрес сохраняемого файла, при этом сохраняем созданный слой как: "Тип файла" "ТАБЛИЦА" (Рис. 6.3.5).

добавится к списку слоев, которые мы видим в "Управлении слоями" (Рис. 6.3.6).

Аналогичным образом создаются слои: "Города", "Дороги", "Гидрография", как полигональные, точечные и линейные объекты с соответствующим типом значков и стилем линий. (Рис.6.3.7).

После оцифровки и корректировки Ваша карта должна иметь приблизительно такой вид (Рис.6.3.8):

Переходим к следующему шагу создания электронной карты в ГИС MapInfo. Это создание базы данных и присвоение атрибутивной или семантической информации объектам цифровой карты.

MapInfo содержит всю графическую, текстовую и другую информацию, как мы уже говорили выше, в так называемых таблицах. Одной таблице MapInfo соответствует один слой карты. Каждая таблица представляет собой набор файлов-компонентов:

·.TAB: этот файл содержит описание структуры данных таблицы.

Он представляет собой небольшой текстовый файл, описывающий формат того файла, который содержит данные;

·.DAT или.WKS,.DBF,.XLS: этот файл содержит табличные данные. Кроме того, таблицы, содержащие растровые изображения, хранят данные в файлах форматов BMP, TIF или GIF;

·.MAP: этот файл описывает графические объекты.

·.ID: этот файл содержит список указателей (идентификаторов) на графические объекты, позволяющий MapInfo быстро находить объекты на карте.

Таблица может содержать также и индексный файл. Индексный файл позволяет проводить поиск объектов на карте с помощью команды НАЙТИ. Если необходимо соответствующие поля таблицы должны быть проиндексированы. Индекс хранится в файле: ·.IND.

На экране монитора MapInfo позволяет отображать таблицу в виде “Карты”, “Списка” или “Графика”. Каждое представление показывает данные в специальном окне, выбрать которое можно в меню “Окно”.

Окно Карты представляет информацию в графическом виде, не являясь, по сути, картой в общепринятом виде, позволяя видеть взаимное расположение данных, анализировать их и выявлять закономерности (Рис. 6.4.1).

В окнах Карт показываются географические объекты, относящиеся к таблице.

Окно Карты может содержать информацию сразу из нескольких таблиц, при этом каждая таблица представляется отдельным слоем.

Окно Списка представляет записи из базы данных в формате электронной таблицы, позволяя применять привычные приемы работы с базами данных (Рис. 6.4.2).

В окнах Списков можно просматривать и обрабатывать данные в традиционной форме строк и колонок, которая обычно используется в системах баз данных и электронных таблицах. Каждая колонка содержит определенный тип информации (например, поле фамилии, адреса, номера телефона или суммы счета).

В окне Списка можно изменять, копировать, удалять и добавлять записи.

Замечание: Окна "Списка" и "Карты" взаимосвязаны. Вектору на "Карте" соответствует строка в "Списке" и наоборот. Удаление записи повлечет за собой удаление и изображения на карте. Выделение мышкой объекта в "Списке" подсвечивает объект на "Карте". При оцифровке растра в "Списке" создаются пустые строки (без информации) и только одна колонка (при выполнении оцифровки в косметическом слое).

Для заполнения базы данных и создания тематической карты необходимо изменить структуру "Списка" в соответствии с тематикой создаваемой карты, например, для слоя "Границы" необходимо выделить поля и ввести: название района, состав пашни по каждому административному району, состав сельскохозяйственных земель, распаханность (т.е. долю пашни в общей площади сельскохозяйственных угодий района), долю сельскохозяйственных земель в районе и пр. Для слоя "Населенные пункты" - названия населенных пунктов, число жителей в них. Для слоя "Потребность почв в фосфорных удобрениях" - индекс записи, дозу внесения удобрения, номер поля севооборота, площадь поля и т.п. Изменение структуры представлено на Рис.6.4.3.

Диалог вызывается из меню Таблица — Изменить — Перестроить. Далее выбирается имя таблицы, структура которой изменяется. Добавление полей осуществляется кнопками Добавить – Удалить поле. Параметры поля вводятся в диалоге Описание поля (Имя, Тип данных) которые будут содержаться в поле и пр.). В поле Индекс необходимо установить флажки (для осуществления запросов и др. логических операций с объектами). В верхней части рис. 46 показано окно списка после изменения структуры таблицы.

Замечание: Описание типов данных полей можно найти в "Справочнике" MapInfо.

После нажатия ОК окно со "Списком" и "Картой", содержащее эту таблицу, будет закрыто. Пугаться этого не надо, таким образом, MapInfo обновляет структуру таблицы. Для того, чтобы таблица вновь отобразилась, необходимо войти в диалог Управление слоями — Добавить и в перечне выбрать имя необходимой таблицы. Она отобразится в окне Управления слоями.

Замечание: Расположение слоев в окне Управления слоями и соответственно в окне "Карты" должно соответствовать принципу "Слоеного пирога" – самым нижним должен быть растр (за исключением прозрачных растров), выше границы, далее гидрография, дороги, населенные пункты, подписи (если они выносятся на отдельный слой). Расположение тематических слоев необходимо определять исходя из поставленной задачи.

Ввод информации в таблицу можно осуществить несколькими способами:

экспорт из внешних источников БД, автоматический метод (ввод площадей, длин линий, координат), непосредственно ручной ввод. Мы рассмотрим автоматический и ручной ввод информации.

Ручной ввод. а) Данные вводят непосредственно в табличном виде (ячейки как в EXCEL), для чего необходимо в окне Списка. б) Перейдя в окно "Карта", "Информация" (i) и указать курсором в объект на карте, информация по которому вводится. (Рис.6.4.4) Автоматический ввод. Данный метод обычно применяется в тех случаях, когда необходимо получить данные по большому количеству объектов землепользований и т.п.), а также ответ на ряд нестандартных вопросов, например о количестве полей, содержащих дерново-подзолистые почвы; общей площади трансформируемых угодий и т.д. Для этого используется специальный язык запросов (SQL), который в данном пособии не рассматривается.

ГЛАВА 7. Создание тематических карт.

7.1 Создание тематических слоев в ГИС MapInfo.

Из «классической» картографии известно более десяти различных способов изображения тематического содержания на картах. В MapInfo реализованы некоторые их них: способу качественного фона соответствует способ "Отдельные значения"; способу картограммы - "Диапазоны значений"; точечному способу Плотность точек"; значковому - "Размерные символы"; способу изолиний Поверхность"; способу картодиаграммы - "Столбчатые и круговые диаграммы".

Рассмотрим процесс создание тематических слоев на примере создания тематических карт г. Москвы.

При разработке карты способом «Отдельные значения», MapInfo позволяет тематически выделять точки, линейные и площадные объекты по отдельным значениям из заданного поля таблицы. Программа сопоставляет каждому значению свой цвет, который при желании можно поменять вручную. Выделение можно производить по числовым, или нечисловым значениям. То есть каждому отдельному значению сопоставляется свой цвет. Способ применяется при составлении карт растительности, почвенных, землеустройства, административных и др.

Административные округа, изображенные на приведенном ниже слое карты, показаны цветом (на рисунке - оттенки серого). Данный слой был создан путем автоматического присвоения цветового тона каждому значению (названию округа), в атрибутивной таблице слоя «автономные округа» (Рис.7.1.1).

При использовании способа «Диапазоны значений», MapInfo группирует записи с близкими значениями тематической переменной и присваивает созданным группам единые цвета, типы символов или линий. Способ «Диапазоны значений» также применяется в тех случаях, когда размер областей не связан напрямую с соответствующими этим областям числовыми значениями. Способ используется при изображении на картах относительных картографических показателей по административным или территориально-хозяйственным единицам, т.е. при составлении карт распаханности, плотности населения, доли земель в общей площади района или области, а также агрохимических карт по хозяйственным или территориальным единицам и др.

Слой карты «Диапазоны значений», показанный на рис.7.1.2, отображает ставки земельного налога по территориальным экономическим зонам г.Москвы.

Рис.7.1.2. Слой «Диапазоны значений».

При разработке слоя способом «Поверхность», MapInfo отображает тематические данные в виде растровой поверхности с непрерывной цветовой раскраской карты.

Тематические карты поверхности используются во многих геоинформационных системах и других программах, где точечные данные имеют какое-либо числовое значение, относящееся к месту дислокации этих точек. Например, можно использовать тематическую растровую поверхность для иллюстрации изменений температуры, толщины снежного покрова или изображения рельефа топографической поверхности.

Приведенный ниже пример показывает участок рельефа, изображенный изолиниями с послойной окраской.(Рис. 7.1.3).

Рис.7.1.3. Слой карты с типом легенды «Поверхность».

При разработке легенды типа «Размерные символы» используются символы разного размера для показа различных значений.

Слой с типом легенды «Размерные символы», приведенный ниже, показывает общую площадь земель по административным округам г. Москвы (Рис.7.1.4).

Слой «Размерные символы», можно использовать для любых типов графических объектов на карте. Наилучшим образом этот тип подходит для отображения числовых данных. При создании карты способом «Размерные символы» можно настраивать три следующие атрибута: цвет, тип и предельные допустимые размеры символов. Чтобы изменить любой из этих атрибутов, надо нажать на кнопку символа в диалоге "Настройка размерных символов". Появится диалог "Стиль символа". Стандартный вид размерных символов - красные кружочки. При настройке допустимых размеров символов появляются окошки, содержащие значения данных, и соответствующие им размеры символов. При построении карты используются все размеры символов, от нуля до максимального указанного размера. Чтобы малым значениям соответствовали более крупные символы, следует увеличить максимальный допустимый размер символов.

Можно отображать символами даже отрицательные значения. В отдельном окошке можно выбрать символы, которые бы отличались по виду от символов, сопоставляемых записям с положительными значениями.

При этом появляется новый диалог "Стиль символа", в котором можно выбрать тип символа, изменить его цвет и/или допустимый размер. Стандартный вид размерных символов, изображающих отрицательные значения – синий кружок. Способ используется при составлении карт численности населения по городам или округам, типов промышленного производства в городах и поселениях и др.

Тип «Плотность точек» используется, чтобы отобразить на карте данные, сопоставленные с некоторой областью или территорией. Общее число точек внутри каждой из областей обозначает значение, которое соответствует этой области. Карта со слоем «Плотность точек», приведенная ниже, показывает сумму поступивших платежей за аренду земельных участков по административным округам г. Москвы. В этом слое объекты, представленные точками, показывают расположение и характеризуют количество поступивших платежей в каждом округе (Рис.7.1.5).Способ также используется для создания карт посевов сельскохозяйственных культур, карт населения, животноводства и др.

При создании тематической карты методом "Плотность точек" можно регулировать значение, изображаемое одной точкой, вводя понятие "веса" точки. Точки внутри областей расставляются случайным образом.

Тип "Столбчатые диаграммы", позволяет изобразить на тематической карте несколько тематических переменных одновременно. На такой карте для каждого графического объекта строится своя столбчатая диаграмма, которая привязывается к центру данного ареала, и позволяет сравнивать значения нескольких тематических переменных, изображенных разными столбцами на графике.

На слое карты "Столбчатые диаграммы", приведенном ниже, отображено распределение штрафных санкций за земельные нарушения по административным округам г. Москвы. Цветом столбца в диаграмме обозначают различные платежи, а высота столбца – размер платежа (Рис.7.1.6).Способ используется для изображения таких показателей, как площадь под угодьями или отдельными культурами, для характеристики сбора валовой продукции сельскохозяйственных культур по районам области и др.

Рис.7.1.6. Слой карты с типом «Столбчатые диаграммы».

Цвет каждого столбца на диаграмме можно подбирать или создавать и закрашивать фоновым цветом рамку вокруг каждого графика. Кроме того, можно изменять ориентацию столбцов, например, делать их горизонтальными, а не вертикальными (вертикальная ориентация является стандартной). Можно задавать сдвиг диаграммы по отношению к центроиду(центру тяжести фигуры) ареала:

непосредственно в точке центроида (стандартный режим), или еще в восьми возможных позициях. Можно также изменять вид диаграмм, кроме того, для разных столбцов можно задавать различные их размеры. Местоположение центроида, т.е.

автоматически.

Рис.7.1.7. Слой карты с типом «Круговые диаграммы».

Тип "Круговые диаграммы", позволяет анализировать значения нескольких тематических переменных одновременно. На такой карте значения переменных определяют величину соответствующего сегмента диаграммы, его можно сравнивать с другими сегментами в той же диаграмме или с аналогичными сегментами в других диаграммах. (Рис.7.1.7).

На слое с типом "Круговые диаграммы" отображено целевое назначение земель по административным округам г. Москвы. Размер кружка показывает общую площадь земель в районе. Сектора в диаграмме обозначают различные категории земель, а площадь сектора обозначает относительную площадь этих земель в общей структуре землепользования.

Круговые и столбчатые диаграммы активно используются, в частности, в демографическом анализе. Пользователь может настраивать цвета всех секторов круговой диаграммы так же, как и тип границ секторов и всей диаграммы. Можно задавать угол, определяющий начальное положение первого сектора диаграммы, а также в каком порядке следуют сектора по ходу часовой стрелки или против. Как и для столбчатых диаграмм, для круговых диаграмм можно задавать расположение.

Стандартным расположением является точка центроида. Можно установить флажок Калибровать или Полукруг. Флажок Калибровать означает, что размер секций на круговой диаграмме будет изменяться в зависимости от суммы значений ее компонент.

Флажок Полукруг задает режим показа, при котором сектора выделяются из полукруга, а не из полного круга.

В среде MapInfo описанная выше процедура выполняется следующим образом.

Например, при составлении карты по способу "Диапазоны значений" необходимо выполнить следующие действия, для чего:

Выполните команду Карта > Создать тематическую Карту, и на экран будет выведен диалог "Создание тематической Карты - Шаг 1 из 3".

Нажмите на кнопку "Диапазоны" и кнопку "Дальше", на экран будет выведен диалог "Создание тематической Карты - Шаг 2 из 3".

Выберите таблицу, объекты которой будут выделены, и выберите поле или составьте выражение, значения которого будет использоваться как значения тематической переменной.

Нажмите на кнопку "Дальше", и на экран будет выведен диалог "Создание тематической Карты - Шаг 3 из 3". Задайте настройки тематической карты и ее легенды.

Нажмите на кнопку "ОК". В окне карты будет создан тематический слой.

Под термином "Настройки " в MapInfo понимается процедура разработки числовых и графических шкал, а также определение стилей оформления объектов, принадлежащих каждому диапазону.

В зависимости от метода создания карты и выбранного способа изображения тематического содержания, полуавтоматическая разработка числовых шкал легенды в MapInfo возможна следующими пятью методами: "Равное количество записей", "Равный разброс значений", "Естественные группы", "На основе дисперсии" и "Квантование". Диапазоны можно также задать "Вручную".

Метод "Равное количество записей" создает диапазоны с одинаковым числом записей в каждом из них в зависимости от установленного порядка округления, т.е. в каждый диапазон будет включено примерно равное число картографируемых показателей.

Метод "Равный разброс значений" разбивает записи на диапазоны, исходя из разброса значений данных. Например, в таблице содержатся значения от 1 до 100.

Пусть Вы хотите создать тематическую карту с четырьмя одинаковыми по разбросу значений диапазонами. MapInfo выделит следующие диапазоны: 1-25, 26-50, 51-75 и 76-100.

Методы "Естественные группы" и "Квантование", позволяют анализировать неравномерно распределенные данные. В режиме "Естественные группы" диапазоны создаются с помощью алгоритма, использующего среднее значение в каждом диапазоне для того, чтобы добиться наиболее равномерного распределения данных в пределах каждого диапазона. Значения распределяются таким образом, чтобы среднее значение в каждом диапазоне было как можно ближе к каждому из значений в данном диапазоне. Таким образом можно характеризовать диапазоны по их средним значениям, а значения данных в диапазонах сгруппированы как можно более компактно.

распределение тематической переменной по некоторому сегменту данных. Например, можно применить режим "Квантование" к населению области по отношению к численности городского населения, чтобы показать, как распределено городское население на территории России. При этом в легенде не будет указано, что используется режим Квантование для построения диапазонов. Легенду можно будет настроить так, чтобы она содержала название поля, которое использовалось для построения диапазонов.

При использовании метода "На основе дисперсии" два средних диапазона разделяет среднее значение, а размер этих диапазонов равен стандартному отклонению Кроме того, можно самому определить диапазоны методом "Вручную".

7.3. Компоновка карты и формирование макета печати.

В MapInfo компоновка выполняется в окне Отчета. В окне Отчета можно размещать окна Карт, Списков, Легенд, Графиков, а также наносить разнообразную текстовую и графическую информацию (нарисовать штамп, рамку и т.д.), и впоследствии использовать этот отчет как шаблон. Между окном Отчета и окнами, отображенными в нем, существует динамическая связь – все изменения, происходящие в этих окнах, сразу отображаются в окне Отчета, причем в MapInfo можно создавать отчеты размером в несколько страниц распечатки.

После внесения в макет всех необходимых компонентов будущей карты, его можно вывести на принтер или другое доступное для печати устройство.

Для создания нового отчета необходимо выполнить команду "Окно" — "Новый отчет". В диалоге необходимо указать "Рамку, содержащую окно….." (оставляем параметр по умолчанию) (Рис.7.3.1).

В результате откроется окно "Отчета", представляющее собой макет страницы печати. Добавление новых элементов отчета производится при помощи кнопки "Рамка" и указания границ рамки в окне макета (Рис. 7.3.2).

Замечание: Для задания точного масштаба отображения карты необходимо дважды щелкнуть в контуре рамки, в которой содержится карта и в нижнем правом углу диалога указать значение масштаба. Также, если щелкнуть правой кнопкой мыши в окне отчета, то появятся дополнительные возможности настройки Макета печати.

Если единицы измерения макета не метры, то необходимо войти в меню Настройки Режимы – Система и выполнить необходимые установки.

7.4. Требования к цифровой карте. Проверка топологической Основными характеристиками качества цифровых карт, на наш взгляд, могут быть следующими:

• полнота цифровой карты, • точность цифровой карты, • правильность идентификации объектов и характеристик, • логическая согласованность структуры цифровой карты и представления в ней объектов картографирования.

К этим показателям следует добавить еще один показатель, который является одним из важнейших и достоин того, чтобы быть первым в этом списке, а именно:

• топологическая корректность векторных данных, составляющих метрическую компоненту информации, содержащейся в цифровой карте.

Что понимается в данном случае под топологической корректностью?

Топологическая корректность – это такое качество векторных данных, при котором их топологические свойства удовлетворяют заданным требованиям.

Детальные требования топологической корректности могут меняться в зависимости от используемой модели данных цифровой карты, но в любом случае они должны быть четко сформулированы. Однако можно выделить наиболее общие требования к топологическим свойствам векторных данных, применимых для всех векторных цифровых карт (см. Табл.11.1.).

• Границы площадных объектов должны быть замкнуты, т.е. координаты первой точки контура должны быть равны координатам последней точки.

• Осевые линии линейных объектов не должны иметь разрывов в местах, где их не имеют соответствующие объекты картографирования.

Таблица 11.1. Требования к топологическим свойствам векторных данных Общие требования к топологическим свойствам векторных данных, применимых для всех векторных цифровых карт Границы площадных объектов должны быть замкнуты, т.е. координаты первой точки контура должны быть равны координатам последней точки.

Осевые линии линейных объектов не должны иметь разрывов в местах, где их не имеют соответствующие объекты картографирования.

Дополнительные требования для векторной топологической модели На пересечении линий, используемых как границы площадных объектов, должны быть образованы узлы, а линии должны быть разбиты на отдельные сегменты (дуги, контурные элементы) Начальная и конечная точки каждой линии, не являющейся границей замкнутого полигона, должны совпадать с точками других линий и образовывать узлы в местах совпадения.

Отсутствие дублирующихся линий Если используется топологическая векторная модель данных, то к этим требованиям необходимо добавить следующие:

• На пересечении линий, используемых как границы площадных объектов, должны быть образованы узлы, а линии должны быть разбиты на отдельные сегменты (дуги, контурные элементы).

• Начальная и конечная точки каждой линии, не являющейся границей замкнутого полигона, должны совпадать с точками других линий и образовывать узлы в местах совпадения, т.е. каждая линия должна опираться своими крайними точками на точки других линий.

• Должны отсутствовать дублирующиеся линии.

В системе MapInfo имеется возможность проверки топологической корректности полигонов и топологической коррекции объектов.

Проверка топологической корректности полигонов позволяет определять уровень толерантности, в пределах которой выделять все пересечения и "недоводы", которые встречаются на границе смежных областей.

Проверка топологической корректности полигонов осуществляется с помощью меню «Проверка полигонов», в котором можно активизировать следующие функции:

Определение самопересечений. При установке флажка в этом пункте меню, места возникновения самопересечений полигонов (узлы пересечений линейных сегментов, принадлежащих одному полигону) помечаются специальным символом.

Определение перекрытий. Если в этом пункте меню установлен флажок, то программа будет находить перекрытия площадных объектов. Вы можете выбрать стиль полигона (заливку и тип границы), которым будут отображаться перекрытия на карте.

Определение пустот между полигонами. При установке флажка в этом пункте меню пустоты между полигонами (замкнутые области, не содержащие объектов), которые меньше площади указанной в меню, будут отражаться на карте специальным образом.

Пример проверки топологической корректности полигонов приведен на рис.11.9.

Рис.7.4.1. Проверка топологической корректности полигонов.

Топологическая коррекция объектов осуществляется с помощью меню «Топологическая коррекция объектов».

Операция «Удаление перекрытий» аналогична функции проверки регионов, в результате проверки все пересечения удаляются. Операция «Удаление пустот между полигонами», позволяет автоматически совмещать узлы объектов, которые, по различным причинам не были совмещены или имеют самопересечения, удалять лишние узлы в объекте, если они не несут топологической нагрузки, например, располагаются на прямой линии.

Пример топологической коррекции объектов приведен на рис.7.4.2.

Полнота цифровой карты оценивается следующими показателями:

• Наличие паспорта цифровой карты, полнота и правильность его заполнения;

• Полнота объектового состава;

• Полнота характеристик объектов.

Паспорт цифровой карты – это набор данных, содержащих информацию об общих ее характеристиках, или так называемые метаданные, т.е. данные о содержащихся в ней картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание, в котором дается следующее определение этого понятия:

Метаданные электронных карт данные, которые позволяют описывать содержание, объем, положение в пространстве, качество (точность, полноту, достоверность и современность) и другие характеристики электронных карт, а также данные геодезической, гравиметрической, фотограмметрической и картографической информации, которую используют при создании (обновлении) и применении электронных карт.

В соответствии с этим стандартом общие метаданные должны содержать наиболее общие характеристики пространственных данных и включать в себя следующее:

• сведения об организации, представившей метаданные, • сведения об организации-изготовителе цифровой карты, • описание вида продукции, • дата изготовления (обновления);

• сведения о качестве (точность, полнота данных, критерии генерализации);

• сведения об источниках информации (исходные материалы, метод создания);

• сведения о системе координат, картографической проекции, эллипсоиде;

• сведения о территории, представленной на карте.

Следует заметить, что данный стандарт устанавливает требования в общем виде к содержанию метаданных, но, к сожалению, содержание паспорта цифровой карты детально не регламентировано каким-либо нормативно техническим документом. Во многих случаях выпускается продукция, не имеющая паспорта цифровой карты вообще.

Полнота объектового состава представления в цифровой карте всех требуемых объектов картографирования в соответствии с классификатором и реальной ситуацией на местности. В цифровой карте должны быть представлены все объекты картографирования, имеющиеся на местности, подлежащие отображению в соответствии с требованиями используемого классификатора объектов.

Объекты, которые в соответствии с требованиями классификатора, должны иметь характеристики должны содержать в составе цифровой карты соответствующие значения характеристик.

Точность цифровой карты характеризуется точностью координат точек контуров объектов, содержащихся в метрической информации. Как правило, в соответствии с требованиями нормативно-технических документов характеристикой точности является средняя ошибка координат точек контуров объектов с четкими очертаниями относительно ближайших точек планового съемочного обоснования.

Действующие в настоящее время нормативно-технические документы (основные положения, инструкции Роскартографии) устанавливают требование к допустимой средней ошибке положения контуров с четкими очертаниями в пределах 0.5 мм в масштабе карты.

Правильность идентификации объектов и характеристик – это правильность указания кодов объектов и характеристик в соответствии с классификатором, использованным при создании цифровой карты, а также правильность самих значений характеристик.

Логическая согласованность структуры цифровой карты и представления в ней объектов картографирования – это удовлетворение требованиям используемой концептуальной модели данных и структуры модели данных или формату данных, в том числе и обменному, если речь идет о передаче продукции потребителю. Этот показатель также называют еще целостностью данных или их непротиворечивостью.

Он является очень важным, но, к сожалению, часто недооцениваемым, так как выявление всех ошибок целостности данных зачастую бывает очень трудоемким и кропотливым процессом. Чем же характеризуется целостность данных? Каким общим требованиям должна удовлетворять цифровая карта в этом аспекте? К таким общим требованиям можно отнести следующие.

• В цифровой карте не должно быть объектов с одинаковыми идентификаторами, которые по определению должны быть уникальными.

• Не должно быть контуров, контурных элементов и вообще каких либо наборов метрических данных с одинаковыми идентификаторами, которые по определению должны быть уникальны.

• Все наборы данных (контуры, контурные элементы, графические объекты и проч. ) должны иметь связь другими компонентами цифровой карты, которые предусмотрены используемой моделью данных. Не должно содержаться связей, противоречащих используемой модели данных. Например, для цифровой карты все графические объекты должны иметь ссылки на объекты, представленные в таблице объектов. Если объект имеет характеристики, то графический объект должен иметь ссылку на таблицу атрибутов и запись в этой таблице. Но с другой стороны конкретная запись в таблице атрибутов должна иметь связь с графическим объектом, но только с одним.

• В цифровой карте должны быть представлены все данные, на которые ссылаются другие компоненты цифровой карты. Например, если в цифровой карте в графическом файле для данного графического объекта будет указана ссылка на запись в таблице объектов, но такой записи в таблице объектов не окажется, это будет нарушением целостности данных.

Глава 8. Технологические схемы создания цифровых кадастровых 8.1. Технологическая схема создания цифровой кадастровой карты в комплексе работ по инвентаризации земель.

обеспечивающими создание информационной основы земельного кадастра, являются инвентаризация земель территории и кадастровое картографирование этой территории.

Эти два процесса неотделимы друг от друга, так как используют общие исходные материалы, полевые работы проводятся одновременно одним исполнителем.

Результаты работ по инвентаризации и кадастровому картографированию территории представляются в виде кадастровых карт и описательных инвентаризационных материалов (инвентаризационных карт).

Связь между данными, содержащимися на кадастровых и инвентаризационных картах, осуществляется посредством идентификаторов земельных участков. В качестве таких идентификаторов используют при выполнении инвентаризации и кадастровому картографированию рабочие идентификационные номера, а при внесении сведений в базу данных Государственного земельного кадастра - кадастровые номера.

Кадастровое картографирование - это комплекс мероприятий по созданию кадастровой карты территории района или населенного пункта.

Таким образом, единство процессов картографирования и инвентаризации выражается в том, что кадастровая карта является одним из видов продукции земельнокадастровых работ по инвентаризации и кадастровому картографированию, представляющим собой картографический компонент информационной основы земельного кадастра. Кадастровая карта предназначена для наглядного отражения результатов проведенной инвентаризации земель, определения местоположения земельных участков и их границ и площадей, используется как основа для последующего ведения дежурной кадастровой карты.

Для кадастровых карт и планов территорий населенных пунктов как правило, применяются масштабы 1:1000 и 1:2000, а для территорий вне населенных пунктов и мельче.

Так как создание кадастровых карт и планов, как правило, связано с большим территориальным охватом, то кадастровые карты и планы создаются преимущественно методом аэрофототопографической съемки с использованием цифровой технологии, причем для застроенных территорий применяется метод стереотопографической съемки, а для незастроенных - съемка на ортофотоплане. Для застроенных территорий могут сочетаться два этих метода, при этом здания и высокие сооружения снимаются путем стереофотограмметрических измерений, а остальная часть содержания -с использованием ортофотоплана.

В некоторых случаях, как правило, на небольших территориях, для создания планов в масштабах 1:2000, 1:1000 и в особенности 1:500 может применяться тахеометрическая съемка.

Далее мы будем рассматривать технологию создания кадастровых карт и планов, в основном опираясь на аэрофототопографический метод съемки, имея в виду аэрофотоснимок как основной источник картографической информации. Однако наряду с материалами аэрофотосъемки могут использоваться также существующие исходные картографические материалы и результаты полевых съемок в виде векторной модели контуров объектов.

На Рис. 5.1. представлена обобщенная технологическая схема работ по созданию кадастровых карт и планов с применением современных ГИС-технологий. В этой технологической схеме, как уже подчеркивалось, материалы аэрофотосъемки являются основным источником информации. Применение ГИС-технологий и соответствующих программных средств в основном ограничено камеральными фотограмметрическими и картосоставительскими работами.

Подготовительные Сбор, обработка и систематизация архивной информации;

Подготовка списков землепользователей.

Составление проекта планово-высотной подготовки аэрофотоснимков, создания ОМС, закрепления границ Полевые работы по планово-высотной подготовке материалов аэрофотосъемки, созданию ОМС, привязки точек границ населенных пунктов (района) с использованием GPSприемников Материалы планово-высотной подготовки, Координаты точек границ населенного пункта аэрофотосъемки, создание ортофотопланов уточнение и инструментальная съемка границ участков (при необходимости), дешифрирование увеличенных аэрофотоснимков, или ортофотопланов,сбор информации об участках, уточнение списков землепользователей Материалы полевого обследования и дешифрирования, инвентаризационные Камеральные фотограмметрические и картосоставительские Рис.8.1.1. Технологическая схема производства работ по созданию кадастровых карт и планов с полевым дешифрированием на ортофотопланах Данная технологическая схема производства работ по кадастровой съемке территории отражает единство процессов кадастрового картографирования и инвентаризации и строится на основе преимущественного использования следующих современных принципов и методов:

• аэрофототопографического метода съемки с использованием GPS - систем для целей навигации и определения координат центров фотографирования;

технологического решения;

• цифровых методов фотограмметрии;

• получения цифровых кадастровых карт как самостоятельного вида продукции;

• совместной обработки данных, полученных из различных источников;

картографических документов;

• использования ортофотоплана как рабочего материала для проведения инвентаризации (нанесения результатов установления границ, дешифрирования 8.2. ГИС-технология создания кадастровых карт в среде автоматизированной системы кадастрового картографирования.

Наиболее эффективно и полноценно современная ГИС-технология создания кадастровых карт и планов реализуется средствами специализированной системы Автоматизированной системой кадастрового картографирования.

Автоматизированная система кадастрового картографирования (АСКК) представляет собой совокупность автоматизированных рабочих мест, связанных в локальную вычислительную сеть и объединенных общей технологией создания продукции кадастрового картографирования. Автоматизированная система кадастрового картографирования предназначена для выполнения всего комплекса камеральных работ, связанных с фотограмметрической обработкой материалов аэрофотосъемки, цифрованием карт, обработкой цифровой картографической информации, собранной различными методами, включая полевую съемку, и получением конечной продукции цифрового картографического кадастрового производства: цифровых карт и планов, карт и планов, отпечатанных на твердом носителе, ортофотопланов и ортофотокарт в цифровой и традиционной форме.

В структуре Автоматизированной системы кадастрового картографирования можно выделить три подсистемы:

• фотограмметрическая подсистема;

• подсистема векторизации карт и ортофотопланов;

• подсистема обработки цифровой картографической информации.

Каждая из указанных подсистем в свою очередь состоит из рабочих мест, как показано в таблице 7.1.

Под рабочим местом понимается комплекс технических и программных средств, обеспечивающий выполнение определенных технологических процессов и операций.

Как видно из таблицы, одним из основных компонентов автоматизированной системы кадастрового картографирования является подсистема обработки цифровой картографической информации. Она обеспечивает выполнение всех производственных процессов, необходимых после фотограмметрического сбора данных, цифрования карт, выполнения полевых съемочных работ для получения цифровых карт как одного из видов конечной продукции системы.

картографической • Администратора проекта В качестве исходных материалов и данную подсистему поступает следующее.

• Векторные данные, получаемые от фотограмметрической подсистемы.

• Векторные данные, получаемые от подсистемы векторизации карт в виде файлов векторных данных, как результат векторизации карт и ортофотопланов.

• Кадастровая картографическая информация, получаемая в результате полевых съемок с использованием тахеометров.

• Контрольные абрисы контуров объектов, снятых различными методами:

стереофотограмметрическим, векторизацией карт и ортофотопланов, в результате полевых съемок.

• Семантическая информация (атрибутивные данные) о картографируемых объектах в документальной форме и в виде текстовых файлов, материалов дешифрирования аэрофотоснимков, исходных картографических материалов.

• Семантическая информация о картографируемых объектах в файлах внутренних форматов системы, получаемых из фотограмметрической подсистемы и подсистемы цифрования ортофотопланов и карт, если программные средства подсистем обладают возможностями сбора семантической информации (атрибутов объектов).

• Данные создаваемых листов карты (название, номенклатура, координаты углов, система координат, проекция и проч.).

• Цифровые ортофотопланы (растровые данные).

Выходной информацией и материалами подсистемы являются конечные продукты картографирования.

• Цифровая кадастровая карта, представляющая совокупность векторных (графических) данных, отображающих пространственное положение объектов картографирования, и связанной с ней семантической информации (атрибутивные данные), характеризующей эти объекты и представленной в таблицах базы данных.

• Цифровая карта, представленная в виде файла обменного формата.

• Растровые файлы, представляющие результат совмещения изображений ортофотопланов с векторными данными (рамка, координатная сетка, зарамочное оформление, картографическое изображение объектов картографирования).

• Твердые копии ортофотопланов.