Електронна картографія та електронно-картографічні системи. Картографія цифрова Історія цифрової картографії

8.1. Сутність та завдання курсу «Цифрова картографія»

Курс "Цифрова картографія" - складова частина картографії. Він вивчає та розробляє теорію та методи створення цифрових та електронних карт, а також автоматизацію картографічних робіт.

Картографія зараз перейшла на новий якісний рівень. У зв'язку з розвитком комп'ютеризації повністю змінилося багато процесів створення карт. З'явилися нові методи, технології та напрямки картографування. Можна виділити різні напрями, якими сьогодні займається картографія: цифрове картографування, тривимірне моделювання, комп'ютерні видавничі системи тощо. місцевості. Крім створення комп'ютерних карт стоїть завдання формування та ведення баз цифрової картографічної інформації.

Цифрові карти невіддільні від традиційних карток. Теоретичні основи картографії, накопичені століттями, залишилися незмінними, змінилися лише технічні засоби створення карт. Використання комп'ютерної техніки призвело до значних змін технології створення картографічних творів. Набагато спростилася технологія виконання графічних робіт: зникли трудомісткі креслярські, гравіювальні та інші ручні роботи. В результаті вийшли з ужитку всі традиційні креслярські матеріали та приладдя. Картограф, який знає програмне забезпечення, може швидко та якісно виконати складні картографічні роботи. Також з'явилося багато можливостей виконувати на дуже високому рівні дизайнерські роботи: оформлення тематичних карток, обкладинок атласів, титульних листів та ін.

З використанням комп'ютерної технології об'єдналися процеси складання та підготовки карток до видання. Відпала потреба робити високоякісну ручну копію оригіналу твору (видавничий оригінал). Оформлювальний оригінал, виконаний на комп'ютері, дозволяє легко редагувати і виправляти коректурні зауваження без погіршення його якості.

Перевагами комп'ютерних технологій є як ідеальне якість графічних робіт, а й висока точність, значне збільшення продуктивність праці, підвищення поліграфічної якості картографічної продукції.

8.2. Визначення цифрових та електронних картографічних творів

Перші роботи зі створення цифрових карт розпочато нашій країні наприкінці 70-х гг. В даний час цифрові карти і плани в основному створюються за традиційними оригіналами карт і планів, оригіналів, тиражних відбитків та інших картографічних матеріалів.

Цифрові карти – цифрові моделі об'єктів, представлені у вигляді закодованих у числовій формі планових координат x та y та аплікат z .

Цифрові карти є логіко-математичними описами (уявленнями) об'єктів, що картографуються, і відносин між ними (відносини об'єктів місцевості у вигляді їх поєднань, перетинів, сусідства, різновисотності по рельєфу, орієнтації по сторонах світу і т. д), сформовані в прийнятих для звичайних карт координатах , проекціях, системах умовних знаків з урахуванням правил генералізації та вимог до точності Подібно до звичайних карт вони різняться за масштабами, тематикою, просторовим охопленням і т.п.

Головне призначення цифрових карт – служити основою формування баз даних, і автоматичного складання, аналізу, перетворення карт .

За змістом, проекцією, системою координат і висот, точності та розграфуванням цифрові карти та плани повинні повністю відповідати вимогам, що пред'являються до традиційних карт і планів. На всіх цифрових картах мають бути дотримані топологічні відносини між об'єктами. У літературі існує кілька визначень цифрових та електронних карток. Деякі з них наведені у цій темі.

Цифрова карта – представлення об'єктів карти у формі, що дозволяє комп'ютеру зберігати, маніпулювати та виводити значення їх атрибутів.

Цифрова карта - це база даних або файл, які стають картою, коли ГІС створює тверду копію або зображення на екрані (Хаксхольд).

Електронні карти– це цифрові карти, візуалізовані в комп'ютерному середовищі з використанням програмних та технічних засобів, у прийнятих проекціях, системах умовних знаків за дотримання встановленої точності та правил оформлення.

Електронні атласи- Комп'ютерні аналоги звичайних атласів.

Капітальні атласи традиційними методами створюються дуже довго, десятки років. Тому дуже часто ще у процесі створення їх зміст застаріває. Електронні атласи дозволяють значно скоротити термін їх виготовлення. Підтримка електронних карт та атласів на рівні сучасності, їх оновлення робиться в даний час дуже швидко та якісно.

Існує кілька типів електронних атласів:

Атласи тільки для візуального перегляду («перегортання») – в'юєрні атласи.

Інтерактивні атласи, в яких можна змінювати оформлення, способи зображення і класифікацію явищ, що картографуються, отримувати паперові копії карт.

Аналітичні атласи(ГІС-атласи) , що дозволяють комбінувати та зіставляти карти, проводити їх кількісний аналіз та оцінку, виконувати накладення карток один на одного.

У багатьох країнах, у тому числі й Росії, створені та створюються Національні атласи. Національний атлас Росії є офіційним державним виданням, створеним за дорученням Уряду Російської Федерації. Національний атлас Росії дає комплексне уявлення про природу, населення, господарство, екологію, історію та культуру країни (рис. 8.1). Атлас складається із чотирьох томів: том 1 – «Загальна характеристика території»; том 2 - «Природа. Екологія»; том 3 – «Населення. Економіка»; том 4 – «Історія. Культура».

Мал. 8.1. Національний атлас Росії

Атлас випускається у поліграфічному та електронному видах (перші три томи, електронну версію четвертого тому буде випущено у 2010 р.).

Картографічні анімації– динамічні послідовності електронних карт, які передають на екрані комп'ютера динаміку та переміщення зображуваних об'єктів та явищ у часі та просторі (наприклад, рух атмосферних опадів,

переміщення транспорту тощо).

Анімації нам дуже часто доводиться спостерігати у повсякденному житті, наприклад, телевізійні карти прогнозу погоди, на яких добре видно переміщення фронтів, областей високого та низького тиску, атмосферні опади.

Для створення анімацій використовують різні джерела: дані дистанційного зондування, економіко-статистичні дані, дані безпосередніх натурних спостережень (наприклад, різні описи, геологічні профілі, спостереження метеостанцій, матеріали переписів тощо). Динамічні (рухомі) зображення картографічних об'єктів можуть бути різними:

− переміщення всієї карти по екрану та окремих елементів утримання по карті;

− зміна зовнішнього вигляду умовних знаків (розмірів, кольору, форми, яскравості, внутрішньої структури). Наприклад, населені пункти можуть бути показані у вигляді пульсуючих пунсонів тощо;

− мультиплікаційні послідовностікарт-кадрів або тривимірні зображення. Так можна показати динаміку танення льодовиків, динаміку розвитку ерозійних процесів;

− панорамування, обертання комп'ютерних зображень;

− масштабування зображення, використання ефекту напливу або видалення об'єкта;

− створення ефекту руху над картою (обліт, об'їзд території).

Анімації можуть бути плоскими та об'ємними, стереоскопічними та, крім того, можуть поєднуватися з фотозображенням.

Тривимірні анімації, що поєднуються з фотозображенням, називаються віртуаль-

ними картами (створюється ілюзія реальної місцевості).

Технології створення віртуальних зображень можуть бути різними. Як правило, спочатку по топографічній карті, аероабо космічному знімку створюється цифрова модель, потім тривимірне зображення місцевості. Його фарбують у кольори гіпсометричної шкали і потім використовують як реальну модель.

8.3. Поняття геоінформаційних систем (ГІС)

Перші геоінформаційні системи було створено Канаді, навіть Швеції вивчення природних ресурсів. Перша ГІС з'явилася на початку 60-х. в Канаді. Головною метою канадської ГІС було завдання здійснити аналіз даних інвентаризації земель Канади. У нашій країні такі дослідження почалися на 20 років пізніше. В даний час в багатьох країнах існують різні геоінформаційні системи, які вирішують різні завдання в різних галузях: в економіці, політиці, екології, кадастрі, науці і т.д.

У вітчизняній науковій літературі є десятки визначень ГІС.

Географічні інформаційні системи (ГІС) – апаратно-програмніком-

плекси, що забезпечують збирання, обробку, відображення та розповсюдження просторів.

військово-координованихданих (А.М. Берлянт). Однією з функцій ГІС є створення та використання комп'ютерних (електронних) карт, атласів та інших картографічних творів.

Геоінформаційна система– це інформаційна система, призначена для збору, зберігання, обробки, відображення та розповсюдження даних, а також отримання

на їх основі нової інформації та знань про просторово-координовані об'єкти та явища.

Сутність будь-якої ГІС полягає в тому, що вона використовується для збирання, аналізу, систематизації, зберігання різної інформації, створення бази даних. Найзручніша форма подання інформації користувачам – картографічні зображення, крім цього, інформація може бути представлена у вигляді таблиць, схем, графіків, текстів.

Відмінною особливістю ГІС є те, що вся інформація в них представлена у вигляді електронних карток, які містять інформацію про об'єкти, а також просторову прив'язку об'єктів та явищ. Відрізняються електронні карти від паперових карток тим, що кожному умовному знаку (об'єкту), зображеному на електронній карті, відповідає інформація, занесена до бази даних. Це дозволяє аналізувати їх у взаємозв'язку коїться з іншими об'єктами. Вказавши курсором миші, наприклад, на якийсь район, можна отримати всю інформацію, занесену про нього до бази даних (рис. 8.2).

Мал. 8.2. Отримання інформації про об'єкт із бази даних

Крім того, геоінформаційні системи працюють з картографічними проекціями, що дозволяє здійснювати проекційні перетворення цифрових та електронних карт.

Мал. 8.3. Вибір картографічної проекції у ГІС MapInfo Professional

В даний час створено спеціалізовані земельні геоінформаційні системи, кадастрові, екологічні та багато інших ДВС.

На прикладі адміністративної карти Томської області розглянемо можливості ДВС. Ми маємо базу даних, до якої занесено інформацію про розміри площі районів Томської області та кількість мешканців у кожному районі (рис. 8.4). На основі цих даних ми можемо отримати інформацію про густоту населення Томської області, крім цього, програма будує карту густини населення (рис. 8.5).

Мал. 8.4. Створення тематичної карти за даними, занесеними до бази даних

Мал. 8.5. Карта густоти населення Томської області, побудована в автоматичному режимі

Таким чином, відмінними рисами ГІС є:

− географічна (просторова) прив'язка даних;

− зберігання, маніпулювання та управління інформацією в базі даних;

− можливості роботи з проекціями географічної інформації;

− одержання нової інформації на основі наявних даних;

− відображення просторово-часових зв'язків між об'єктами;

− можливість швидкого оновлення баз даних;

− цифрове моделювання рельєфу;

− візуалізація та виведення даних.

8.3.1. Підсистеми ГІС

ГІС складається з низки блоків, найважливішими з яких є блок введення, обробки

та виведення інформації (рис. 8.6).

Мал. 8.6. Структура ГІС

Блок введення інформаціївключає в себе збір даних (тексти, карти, знімки та ін) та пристрої для перетворення інформації в цифрову форму та введення її в пам'ять комп'ютера або базу даних. Раніше з цією метою широко застосовувалися спеціальні пристрої дігітайзери – пристрої з ручним обведенням об'єктів та автоматичною реєстрацією їх координат. Нині вони повністю замінені автоматичними пристроями – сканерами . Відскановане зображення цифрується за допомогою спеціальних програмних засобів. Усі характеристики об'єктів, що цифруються, у тому числі статистичні дані, вводять з клавіатури комп'ютера. Вся цифрова інформація надходить до бази даних.

База даних – це набір інформації, організованої таким чином, щоб її можна було зберігати на комп'ютері.

Формування баз даних, доступ та роботу з ними забезпечує система управління базами даних (СУБД), яка дозволяє швидко знаходити необхідну інформацію та проводити її подальшу обробку.

Сукупності баз даних та засобів управління ними утворюють банки даних.

Блок обробки інформаціївключає використання різного програмного забезпечення, яке дозволяє прив'язувати растрове зображення до певної системи координат, вибирати потрібну проекцію, здійснювати автоматичну генералізацію елементів змісту, перетворювати растрове зображення у векторне, підбирати способи зображення, будувати тематичні і топографічні карти, поєднувати їх один з одним, а також виконувати дизайн картографічних творів.

Блок виведення інформації– включає пристрої, які дозволяють виводити результати картографування, а також тексти, таблиці, графіки, схеми, тривимірні зображення та ін. Це екрани (дисплеї), пристрої друку (принтери), плотери та ін.

ГІС виробничого призначення включає ще підсистему видання карт, яка дозволяє виготовляти друковані форми і здійснювати друк тиражу карт.

8.3.2. Організація даних у ГІС

Дані, що використовуються в ГІС, можуть бути різними: результати геодезичних і астрономічних спостережень, дані натурних спостережень (геологічні профілі, ґрунтові розрізи, матеріали переписів та ін), різні карти, знімки, статистичні дані та ін.

Дані ГІС мають пошарову організацію, т. е. відомості про об'єкти одного тематичного змісту зберігаються в одному шарі (гідрографія, рельєф, дороги і т. д.).

Таким чином, карта ГІС складається з набору інформаційних шарів (рис. 8.7). Кожен шар містить різні види інформації: області, точки, лінії, тексти, а разом вони становлять карту.

Розподіл об'єктів за шарами дозволяє швидко редагувати об'єкти, працювати із запитами, вносити різні зміни. Шарами на карті можна керувати: міняти місцями, відключати видимість, блокувати, заморожувати, видаляти і т.д.

При оформленні цифрової карти шари повинні розташовуватись у певній послідовності, тому при створенні нового шару його поміщають у певне місце. Шари фонових елементів необхідно розташовувати нижче шарів штрихових елементів, щоб вони не закривали зображення. Послідовність розміщення шарів передає правильність накладання штрихових та фонових елементів картки.

Кількість шарів для кожної картки може бути різною і залежить від призначення карти та завдань, які вирішуватимуться по цій карті. Дуже важливим завданням є правильне складання шарів та розподіл об'єктів по шарах. Слід пам'ятати, що багато шарів може ускладнювати роботу з картою.

8.1. Сутність та завдання курсу «Цифрова картографія»

Курс "Цифрова картографія" - складова частина картографії. Він вивчає та розробляє
дає теорію та методи створення цифрових та електронних карт, а також автоматизацію
тографічних робіт.

Картографія зараз перейшла на новий якісний рівень. У зв'язку
з розвитком комп'ютеризації повністю змінилося багато процесів створення карт. Співаючи
вилися нові методи, технології та напрямки картографування. Можна виділити раз
особисті напрямки, якими сьогодні займається картографія: цифрове картографування
ня, тривимірне моделювання, комп'ютерні видавничі системи і т. д. У зв'язку з цим
з'явилися нові картографічні твори: цифрові, (електронні та віртуальні)
карти, анімації, тривимірні картографічні моделі, цифрові моделі місцевості. Кро
ме створення комп'ютерних карт стоїть завдання формування та ведення баз цифрової картографії
ної інформації.

Цифрові карти невіддільні від традиційних карток. Теоретичні основи картопри
фії, накопичені століттями, залишилися колишніми, змінилися лише технічні засоби
створення карток. Використання комп'ютерної техніки призвело до значних змін
технології створення картографічних творів Набагато спростилася технологія ви
виконання графічних робіт: зникли трудомісткі креслярські, гравірувальні та інші ручки.
ні роботи. В результаті вийшли з ужитку всі традиційні креслярські матеріали
та приладдя. Картограф, що знає програмне забезпечення, може швидко і якісно.
виконати складні картографічні роботи. Також з'явилося багато можливостей
виконувати на дуже високому рівні дизайнерські роботи: оформлення тематичних карт,
обкладинок атласів, титульних листів та ін.

З впровадженням комп'ютерної технології об'єдналися процеси складання та підготування
товки карток до видання. Відпала потреба робити високоякісну ручну копію
упорядницького оригіналу (видавничий оригінал). Оформлювальний оригінал, викон
ний на комп'ютері, дозволяє дуже легко редагувати і виправляти коректур
мітки без погіршення його якості.

Перевагами комп'ютерних технологій є не лише ідеальна якість
графічних робіт, а й висока точність, значне збільшення продуктивності
праці, підвищення поліграфічної якості картографічної продукції

8.2. Визначення цифрових та електронних
картографічних творів

Перші роботи зі створення цифрових карт розпочато нашій країні наприкінці
70-х pp. В даний час цифрові карти та плани в основному створюються за традицією
ним оригіналам карт та планів, упорядницьким оригіналам, тиражним відбиткам та іншим
картографічних матеріалів.

Цифрові карти - цифрові моделі об'єктів, представлені у вигляді закодовано
них у числовій формі планових координат х і у і аплікат I.

Цифрові карти є логіко-математичними описами (уявленнями)
картографованих об'єктів і відносин між ними (відносини об'єктів місцевості
де їх поєднань, перетинів, сусідства, різновисотності по рельєфу, орієнтації по стороні
нам світла і т. д), сформовані в прийнятих для звичайних карт координатах, проекціях,
системах умовних знаків з урахуванням правил генералізації та вимог до точності. Подібно
звичайним картам вони різняться за масштабами, тематикою, просторовим охопленням і т.п.

Головне призначення цифрових карт - служити основою для формування баз даних та авт
томатичного складання, аналізу, перетворення карток.

За змістом, проекцією, системою координат і висот, точності та розграфкою цифрові
карти та плани повинні повністю відповідати вимогам, що пред'являються до традиційних
карт і планів. На всіх цифрових картах повинні бути дотримані топологічні
ня між об'єктами. У літературі існує кілька визначень цифрових
та електронних карт. Деякі з них наведені у цій темі.

Цифрова картка - представлення об'єктів карти у формі, яка дозволяє ком
п'ютеру зберігати, маніпулювати та виводити значення їх атрибутів.

Цифрова картка - це база даних або файл, які стають картою, коли
ГІС створює тверду копію або зображення на екрані (В. Хаксхольд).

Електронні карти - це цифрові карти, візуалізовані в комп'ютерній системі
де з використанням програмних та технічних засобів, у прийнятих проекціях, системах
умовних знаків за дотримання встановленої точності та правил оформлення.

Електронні атласи- Комп'ютерні аналоги звичайних атласів.

Капітальні атласи традиційними методами створюються дуже довго, десятки років.
Тому дуже часто ще у процесі створення їх зміст застаріває. Електронні атла
си дозволяють значно скоротити терміни їх виготовлення. Підтримка електронних карт
та атласів на рівні сучасності, їх оновлення робиться в даний час дуже швидко.
ро та якісно.

Існує кілька типів електронних атласів:

Атласи тільки для візуального перегляду («перегортання») - в'юєрні атласи.

- Інтерактивні атласи,в яких можна змінювати оформлення, способи
ня та класифікацію картографованих явищ, отримувати паперові копії карток.

- Аналітичні атласи (ГІС-атласи) , що дозволяють комбінувати та зіставляти
карти, проводити їх кількісний аналіз та оцінку, виконувати накладення карт один на
друга.

У багатьох країнах, у тому числі й Росії, створені та створюються Національні атласи.
Національний атлас Росії є офіційним державним виданням, створеним
за дорученням Уряду Російської Федерації. Національний атлас Росії дає ком
плексне уявлення про природу, населення, господарство, екологію, історію та культуру
країни (рис. 8.1). Атлас складається з чотирьох томів: том 1 - «Загальна характеристика терито
рії»; том 2 – «Природа. Екологія»; том 3 – «Населення. Економіка»; том 4 – «Історія.
Культура».

Мал. 8.1. Національний атлас Росії

Атлас випускається в поліграфічному та електронному видах (перші три томи, елек
тронну версію четвертого тому буде випущено в 2010 р.).

Картографічні анімації- динамічні послідовності електронних
карт, які передають на екрані комп'ютера динаміку та переміщення зображуваних
об'єктів та явищ у часі та просторі (наприклад, рух атмосферних опадів,
переміщення транспорту тощо).

Анімації нам дуже часто доводиться спостерігати у повсякденному житті, наприклад,
телевізійні карти прогнозу погоди, на яких добре видно переміщення фронтів,
областей високого та низького тиску, атмосферні опади.

Для створення анімацій використовують різні джерела: дані дистанційного
зондування, економіко-статистичні дані, дані безпосередніх натурних
страв (наприклад, різні описи, геологічні профілі, спостереження метеостан
цій, матеріали переписів тощо). Динамічні (рухомі) зображення картографічні
ських об'єктів можуть бути різними:

Переміщення всієї карти по екрану та окремих елементів утримання по карті;

Зміна зовнішнього вигляду умовних знаків (розмірів, кольору, форми, яскравості, внут
ній структури). Наприклад, населені пункти можуть бути показані у вигляді пульсуючого
чих пунсонів і т. д.;

Мультиплікаційні послідовності карт-кадрів або тривимірні зображення.
Так можна показати динаміку танення льодовиків, динаміку розвитку ерозійних процесів;

Панорамування, обертання комп'ютерних зображень;

Масштабування зображення, використання ефекту «напливу» або видалення
об'єкта;

Створення ефекту руху над картою (обліт, об'їзд території).

Анімації можуть бути плоскими і об'ємними, стереоскопічними і, крім того,
гут поєднуватися з фотозображенням.

Тривимірні анімації, що поєднуються з фотозображенням, називаються віртуаль.
ними картами(Створюється ілюзія реальної місцевості).

Технології створення віртуальних зображень можуть бути різними. Як правило,
спочатку за топографічною картою, аеро- або космічного знімку створюється цифрова мо
дель, потім – тривимірне зображення місцевості. Його фарбують у кольори гіпсометричної
шкали і потім використовують як реальну модель.

8.3. Поняття геоінформаційних систем (ГІС)

Перші геоінформаційні системи були створені в Канаді, США та Швеції для
Вивчення природних ресурсів. Перша ГІС з'явилася на початку 60-х. в Канаді. Головною
метою канадської ГІС було завдання здійснити аналіз даних інвентаризації земель Ка
нади. У нашій країні такі дослідження почалися на 20 років пізніше. В даний
В багатьох країнах існують різні геоінформаційні системи, які
вирішують різні завдання в різних галузях: в економіці, політиці, екології, як
дастрі, науці і т.д.

У вітчизняній науковій літературі є десятки визначень ГІС.

Географічні інформаційні системи (ГІС)- апаратно-програмні кому
плекси, що забезпечують збір, обробку, відображення та розповсюдження простору
військово-координованих даних (А.М. Берлянт). Одна з функцій ГІС - створення та використання
користування комп'ютерних (електронних) карт, атласів та інших картографічних програм
зведень.

Геоінформаційна система- це інформаційна система, призначена для
збору, зберігання, обробки, відображення та розповсюдження даних, а також отримання
на їх основі нової інформації та знань про просторово-координовані об'єкти
та явищах.

Сутність будь-якої ГІС полягає в тому, що вона використовується для збору, аналізу, сис
тематизації, зберігання різноманітної інформації, створення бази даних. Найзручніша форма
подання інформації користувачам - картографічні зображення, крім цього,
інформація може бути представлена у вигляді таблиць, схем, графіків, текстів.

Відмінною особливістю ГІС є те, що вся інформація в них представлена
у вигляді електронних карт, які містять інформацію про об'єкти, а також простір
ну прив'язку об'єктів і явищ. Відрізняються електронні картки від паперових карток
тим, що кожному умовному знаку (об'єкту), зображеному на електронній карті, відповідає
є інформація, занесена до бази даних. Це дозволяє аналізувати їх у взаємо
зв'язки з іншими об'єктами. Вказавши курсором миші, наприклад, на якийсь район, можна
отримати всю інформацію, занесену про нього до бази даних (рис. 8.2).

Мал. 8.2. Отримання інформації про об'єкт із бази даних

Крім того, геоінформаційні системи працюють з картографічними проекціями,
що дозволяє здійснювати проекційні перетворення цифрових та електронних карток
(Рис. 8.3).

Мал. 8.3. Вибір картографічної проекції в ГІС Мар!п& Рго&88юпа1

В даний час створено спеціалізовані земельні геоінформаційні системи.
теми, кадастрові, екологічні та багато інших ГІС.

На прикладі адміністративної карти Томської області розглянемо можливості ДВС.
Ми маємо базу даних, до якої занесено інформацію про розміри площі районів Том
ської області та кількості мешканців у кожному районі (рис. 8.4). На основі цих даних ми
можемо отримати інформацію про щільність населення Томської області, крім цього, про
грама будує карту густини населення (рис. 8.5).

Мал. 8.4. Створення тематичної карти за даними, занесеними до бази даних

Мал. 8.5. Карта густоти населення Томської області, побудована в автоматичному режимі

Таким чином, відмінними рисами ГІС є:

Географічна (просторова) прив'язка даних;

Зберігання, маніпулювання та управління інформацією в базі даних;

Можливості роботи з проекціями географічної інформації;

отримання нової інформації на основі наявних даних;

Відображення просторово-часових зв'язків між об'єктами;

Можливість швидкого оновлення баз даних;

Цифрове моделювання рельєфу;

Візуалізація та виведення даних.

Цифрові карти можуть безпосередньо сприйматися людиною при візуалізації електронних карт (на відеоекранах) і комп'ютерних карт (на твердій основі), а можуть використовуватися як джерело інформації в машинних розрахунках без візуалізації у вигляді зображення.

Цифрові карти є основою для виготовлення звичайних паперових та комп'ютерних карток на твердій підкладці.

створення

Цифрові карти створюються такими способами або їх комбінацією (фактично способи збирання просторової інформації):

· Оцифрування (цифрування) традиційних аналогових картографічних творів (наприклад, паперових карт);

· Фотограмметрична обробка даних дистанційного зондування;

· польова зйомка (наприклад, геодезична тахеометрична зйомка або зйомка з використанням приладів систем глобального супутникового позиціонування);

· Камеральна обробка даних польових зйомок та інші методи.

Способи зберігання та передачі

Оскільки моделі, що описують простір (цифрові карти), дуже нетривіальні (на відміну, наприклад, від растрових зображень), то для їх зберігання часто використовують спеціалізовані бази даних (БД, див. просторова база даних), а не одиночні файли заданого формату.

Для обміну цифровими картками між різними інформаційними системами використовують спеціальні обмінні формати. Це можуть бути або популярні формати будь-яких виробників програмного забезпечення (ПЗ) (наприклад, DXF, MIF, SHP та ін.), які стали стандартом де-факто, або міжнародні стандарти (наприклад, такий стандарт Open Geospatial Consortium (OGC) як GML).

Картографія

Картографія (від грец. χάρτης - папір з папірусу, і γράφειν - малювати) - наука про дослідження, моделювання та відображення просторового розташування, поєднання та взаємозв'язку об'єктів, явищ природи та суспільства. У ширшому трактуванні картографія включає технологію та виробничу діяльність.

Об'єктами картографії є Земля, небесні тіла, зоряне небо та Всесвіт. Найбільш популярними плодами картографії є образно-знакові моделі простору у вигляді: плоских карт, рельєфних та об'ємних карт, глобусів. Вони можуть бути представлені на твердих, плоских або об'ємних матеріалах (папір, пластик) або у вигляді зображення на моніторі.

Розділи картографії

Математична картографія

Математична картографія вивчає способи відображення Землі на площині. Оскільки поверхня Землі (приблизно сферична, для опису якої часто користуються поняттям земного сфероїда) має певну, не рівну нескінченності кривизну, її не можна відобразити на площині зі збереженням усіх просторових співвідношень одночасно: кутів між напрямками, відстаней та площ. Можна зберегти лише деякі з цих співвідношень. Важливе поняття в математичній картографії - картографічна проекція, - функція, що задає перетворення сфероїдичних координат точки (тобто координат на земному сфероїді, що виражаються в кутовій мірі) у плоскі прямокутні координати в тій чи іншій картографічній проекції (простіше кажучи, лист картки, який можна розкласти собі на поверхні столу). Інший значний розділ математичної картографії – картометрія, яка дозволяє за даними карти вимірювати відстані, кути та площі на реальній поверхні Землі.

Складання та оформлення карт

Складання та оформлення карток - область картографії, область технічного дизайну, що вивчає найбільш адекватні способи відображення картографічної інформації. Ця область картографії тісно взаємопов'язана з психологією сприйняття, семіотикою тощо гуманітарними аспектами.

Оскільки на картах відображається інформація, що відноситься до різних наук, виділяють також такі розділи картографії, як історична картографія, геологічна картографія, економічна картографія, ґрунтознавча картографія та інші. Ці розділи відносяться до картографії лише як до методу, за змістом вони належать до відповідних наук.

Цифрова картографія

Цифрова (комп'ютерна) картографія не стільки самостійним розділом картографії, скільки її інструментом, обумовленим сучасним рівнем розвитку технології. Наприклад, не скасовуючи способів перерахування координат при відображенні поверхні Землі на площині (вивчається таким фундаментальним розділом, як математична картографія), цифрова картографія змінила способи візуалізації картографічних творів (вивчаються розділом «Складання та оформлення карток»).

Так, якщо раніше авторський оригінал карти креслився тушшю, то зараз він викреслюється на екрані монітора комп'ютера. І тому використовують Автоматизовані картографічні системи (АКС), створені з урахуванням спеціального класу програмного забезпечення (ПО). Наприклад, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace, Панорама, Mapinfo та ін.

При цьому не слід плутати АКС та Географічні інформаційні системи (ГІС), тому що їх завдання різні. Однак на практиці той самий набір ПЗ є інтегрованим пакетом, що використовується для побудови і АКС, і ГІС (яскраві приклади - ArcGIS, GeoMedia та MGE).

Створення електронних карток (контурів) полів.

Для ефективного управління сільгосппідприємством не зайвим буде точно знати які посівні площі Ви маєте. Не рідко керівники та агрономи господарств лише приблизно знають розміри своїх полів, що негативно впливає на точність розрахунку необхідних добрив та підрахунку врожаю. За допомогою GPS-приймача, польового комп'ютера та спеціального програмного забезпечення (ПЗ) можна отримати електронні карти (контуру) полів з сантиметровою точністю!

Ресурсозберігаючі технології і зокрема точне землеробство (precision agriculture) передбачають роботу з електронними картами полів. Це геоінформаційна база, на підставі якої проводяться практично всі агротехнічні операції в точному землеробстві. Наприклад, одна з найскладніших агротехнічних операцій точного землеробства - диференційоване внесення мінеральних добрив, заснована на картах розподілу поживних речовин (N, P, K, Гумус, ph) по полю. Для цього проводиться агрохімічне обстеження сільгоспугідь.

Але навіть якщо не використовувати електронні карти полів для подальшого застосування технологій точного землеробства, користь від створення таких карт очевидна. Знаючи точні площі Ваших полів та відстані між ними, Ви можете більш якісно та раціонально:

1. Розраховувати кількість необхідних добрив та агрохімікатів, а також насіннєвого матеріалу

2. Враховувати отриману врожайність

3. Розраховувати плановану витрату ПММ

4. Вести щорічний облік засіяних площ з високою точністю щодо кожної культури

5. Вести історію полів (сівозмін)

6. При необхідності готувати наочні звіти високої точності (друк карток)

Створення контурів полів проводиться за допомогою GPS-приймача, польового комп'ютера та програмного забезпечення, об'єднаних в єдиний програмно-апаратний комплекс. У режимі полігон необхідно об'їхати або обійти поле по його кордоні і зберегти отриманий контур. При збереженні можна вказати назву поля та інші необхідні атрибути та примітки. Після збереження контуру нам стане відома точна площа поля.

Програмне забезпечення дозволяє також наносити іншу геоінформаційну інформацію: лінії та точки. Лініями можна оперувати під час розмітки робочих ділянок на полях. Наприклад, якщо Ви вже маєте електронні карти Ваших полів за минулий рік і Вам необхідно зафіксувати лише розміщення культур по полях цього року, то немає потреби заново оконтурювати поля. Потрібно тільки нанести розмежувальні лінії між культурами, і то в тому випадку, якщо на одному полі вирощують дві і більше культури.
Крапки використовуються для нанесення на карту особливостей поля, таких як стовпи, великі камені та інші.

Всю отриману геоінформацію з програмно-апаратного комплексу необхідно перенести на стаціонарний комп'ютер для подальшого аналізу та використання у розрахунках та при прийнятті управлінських рішень. На стаціонарному комп'ютері також має бути встановлено геоінформаційне програмне забезпечення (ГІС), яке дозволить коректно працювати з отриманою інформацією. Для цього ми рекомендуємо використовувати програму MapInfo ©.

В принципі можна використовувати будь-яку ГІС-систему, що працює з форматом SHP (Shape). Майже всі ГІС-системи можуть правильно працювати з цим форматом. Однак MapInfo © є, на наш погляд, оптимальним вибором для обліку посівних площ та ведення історії полів. У MapInfo. Ви можете створювати тематичні карти, накладати контури полів на супутникові знімки та аерофотознімки, а також на оцифровані топографічні карти. Також у MapInfo є зручний інструмент для вимірювання відстаней (наприклад, для вимірювання відстані від гаража до поля).

Нині переважає дуже високий рівень автоматизації, і це відбивається на всіх сферах людської діяльності. У зв'язку з такою актуальністю технічного прогресу виникла цифрова картографія, яка є комп'ютерною обробкою та аналізом картографічної інформації. На даний момент саме цифрова картографія є найпопулярнішою у своїй науковій галузі, оскільки зараз створення будь-яких картографічних зображень виконується саме на комп'ютері.

Цифрову картографію не можна назвати окремою дисципліною чи розділом. Це, швидше за все, ефективний інструмент, який дозволяє зручно та швидко обробляти картографічні дані за допомогою ПК. Однак вплив цифрової картографії на науку є справді сильним, і цей спосіб відображення місцевості докорінно змінив принцип візуалізації території.

Порівняємо цифрову картографію зі старим способом створення карток. У давнину картографи проводили дні і ночі безперервно, перебуваючи біля карти, викреслюючи кожен елемент тушшю. Така робота була дуже копітка, і трудовитрати були просто невиправдані. Зараз технологія створення карт істотно змінилася, і тепер всю рутинну роботу виконує комп'ютер, причому набагато швидше. Під час обробки картографічної інформації на ПК використовують спеціальні автоматизовані системи, які мають великий функціонал, що складається з інструментів, необхідних створення карт. Завдяки своїй гнучкості автоматизовані картографічні системи дають масу можливостей сучасним картографам, які справді спрощують та покращують процес ілюстрації місцевості.

Можна відраховувати від тисячі дев'ятсот п'ятдесят сьомого року. Цього року в Массачусетському технологічному інституті (США) було виготовлено першу цифрову модель рельєфу та місцевості карти, яку використали надалі для проектування автомобільних доріг. Це свідчить про те, що в картографії з середини ХХ століття почали розвиток нові технологічні картоупорядницькі та картовидавничі процеси та методи, які вдосконалюються дотепер. Основними напрямками та тенденціями вдосконалення в них можна виділити:

технологічні (електронні) методи створення карток;
цифрові методи організації банків та баз даних;
технології геоінформаційного картографування;
формування карток у комп'ютерних мережах;
розробка віртуального картографування.

Для ефективнішого застосування науково-технологічних процесів розвитку картографії потрібна найшвидша доставка створених нею продуктів до кінцевого користувача. Тоді вони будуть оперативно використані споживачами для вирішення конкретних завдань, що ставляться ними. У сучасних реаліях всі науково-виробничі галузі, у тому числі цифрова картографія, орієнтуються на задоволення таких запитів і потреб суспільства. Таким чином, за допомогою цифрових технологій картографія перетворюється з пізнавальних і просто засобів орієнтування на математичний інструментарій та методи проектування, організації, управління та планування. Вже очевидно, що технічний прогрес вплинув способи використання карт, у тому числі виділимо такі:

методи комунікації;
просторової інформації;
системного ухвалення рішень.

Сутність цифрової картографії

Цифрову картографію можна представити у трьох, а то й чотирьох змістовних формах:

розділ картографічної науки;
виробничої промисловості;
нову технологію.
інструмент візуалізації зображень картографічної продукції.

Насамперед, як робив картографічної науки, цифрова картографія займається дослідженням та відображенням просторового розташування різних об'єктів діяльності суспільства, всіляких природних явищ, їх цифрового моделювання та взаємозв'язків.

Із застосуванням та використанням автоматизованих процесів виготовлення, нових комп'ютерних технологій та різноманітного візуального ряду зображень цифрова картографія користується особливою популярністю як у споживачів, так і фахівців. Виготовлення картографічної продукції як індустріального виробництва є багатофункціональним технологічним процесом із застосуванням сучасних технологій і мають попит як електронного продукту.

Варто згадати, як раніше будувалися карти. Створювалися цілі штатні картографічні групи та тематичні партії, послуг яких виникала виробнича необхідність. Вся знімальна інформація, що отримується, фіксувалася тушшю на кальці або більш щільній основі. Велика трудомісткість, значні тимчасові витрати та скрупульозність у всьому картоупорядному процесі робили процес повільним. Зараз все це замінюють комп'ютерні технології, з можливістю більш швидкого та точного виконання проектів, зручності в оновленні та редагуванні карток.

Переваги цифрової картографії

Порівнюючи всі попередні та реальні можливості різних способів побудови карт, включаючи економічну складову ринкової ефективності, можна виділити такі переваги цифрової картографії:

передача точної інформації про об'єкт, що практично виключає можливість отримання помилок, у зв'язку з використанням у розрахунках комп'ютерної автоматизації;
швидкість обробки та отримання підсумкового результату з більш високою продуктивністю праці;
більш економічний спосіб створення карток з меншими витратами праці;
можливість та зручність, як редагування, так і періодичного оновлення карт на тій самій математичній та геодезичній основі.

Слід також зазначити, що цифрова картографія все більше займає місця у світовому інформаційному потоці, проникає у різні сфери цікавого сучасного життя планети та завойовує значні прошарки користувачів своєї продукції, створюючи тим самим підвищений попит. Така ситуація відбувається в міру розвитку:

нових (комп'ютерних) технологій картографічних та геоінформаційних систем;
нових (космічних) методів геодезичного просторового позиціонування та визначення розташування всіх об'єктів;
вдосконалення складання карт, що підвищують точність і швидкість освоювання нових затребуваних картографічних продуктів.

Види цифрового картографічного виробництва

Цифрове картографічне виробництво для отримання певних результатів у сучасному вигляді займається наступними виробничими процесами:

розробкою цифрових типових карт та інших, необхідних при цьому картографічних матеріалів як масивів інформації всієї сукупності об'єктів;
створенням тематичних карт з використанням вже наявних цифрових математичних та картографічних основ;
ведення цифрових баз даних різної інформації, у тому числі в межах держав;
цифрове картографування за супутниковими та аерофотографічними знімками;
цифрове застосування будівництва топографічних карток.