Цифровая карта как компонент геоинформационной системы

В данной статье рассматриваются геоинформационные системы, цифровая карта как компонент геоинформационной системы, основные направления внедрения цифровых карт, а также признаки геоинформационных систем. 

Принято считать, что около 80% всех данных, производимых в настоящее время министерствами, ведомствами и частными компаниями, можно отнести к типу пространственных данных, образующих таким образом значительную часть национальных информационных ресурсов. Их эффективное использование предполагает наличие организационных структур и инструментов, позволяющих оперировать ими. Одним из таких инструментов являются географические информационные системы (ГИС). Идеи, зародившиеся на университетских кафедрах и в академических лабораториях, выросли в науку, называемую геоинформатикой. Сегодня они реализованы в тысячи технологических решений и программных продуктов, объединенных понятием «геоинформационные технологии».

Человек, абсолютно не знакомый с географическими информационными системами, может задать вопрос: «А зачем мне нужно знать, что такое геоинформатика?» Действительно, в жизни большинства из нас далеко не каждый день возникает необходимость обращаться к географическим атласам или картам. Но если разобраться, то геоинформационные технологии представляют из себя несколько больше, чем просто карту, помещенную в компьютер. В то же время, понятие «географическая информационная система (геоинформационная система, ГИС)» неразрывно связано с обычной печатной картой земной поверхности. По сути, любая географическая карта есть модель земной поверхности и является объектом анализа еѐ пользователей. Специалисту хватит беглого взгляда на географическое расположение каких-либо явлений или объектов на карте для оценки закономерностей их возникновения и связи с другими параметрами [1].

Простейший пример – это определение расстояния от одного пункта на карте до другого. Более сложной задачей является определение площадей объектов неправильной формы. В самых сложных задачах устанавливают зависимости между различными тематическими данными карт, например, зависимость популяции снежного барса от рельефа местности или состав почв от геологии коренных пород. Список примеров можно увеличивать. Человек в научной, производственной и управленческой деятельности постоянно сталкивается с необходимостью обработки больших массивов информации, которые связаны с пространственным местоположением разных объектов, описывающих трансформацию их свойств и характеристик в зависимости от времени. В итоге получают визуальное отображение, а весь процесс визуализации есть процесс создания карты.

Цифровая топографическая информация – важнейший элемент информационного обеспечения и пространственного моделирования в ГИС. Цифровые топографические карты (ЦТК) часто ассоциируют с базовыми пространственными данными - основами, на которые наносят тематическую информацию. Базовые пространственные данные являются одним из трех основных элементов национальной и глобальной инфраструктуры пространственных данных [2].

Потребность в цифровых топографических основах велика, однако предложение хронически отстает от спроса: Найти на нужную территорию и нужного масштаба качественные векторные данные, пригодные для решения пространственных задач - гидрография, рельеф, социально-экономическая инфраструктура - большая проблема.

Нередко предлагаемые цифровые топографические карты пригодны, в лучшем случае, для визуального воспроизведения их бумажного источника и не выдерживают критики с точки зрения топологической корректности. Чтобы довести эти данные «до ума», требуются значительные затраты сил и времени.

Цифровая карта является самым важным и, как правило, самым дорогостоящим компонентом ГИС. От ее качества зависит правильная работа всей системы в целом. Обеспечение выполнения определенных качественных параметров может значительно увеличить стоимость карты. По этой причине необходимо обоснованно выбирать структуру карты, ориентируясь в первую очередь на задачи, стоящие перед ГИС.

Цифровые карты представляют собой гибкий инструмент моделирования окружающей среды, поэтому нельзя сказать, например, «… вот эта цифровая карта плохая, а вот эта - хорошая». Необходимо учитывать специфику задачи, для которой создавалась карта, требования к точности решений (или выводов), которые предполагается получить. Все эти ограничения и требования, как правило, излагаются в технических заданиях на изготовление цифровых карт, составлению которых надо уделять самое пристальное внимание [3].

Основное направление применения цифровых карт на практике — автоматизация решения сложных пространственных вычислительных задач.  Их спектр необычайно широк: проектирование и строительство, транспорт и связь, экология и чрезвычайные ситуации, кадастры земель и природных ресурсов.

Второе направление внедрения цифровых карт — оперативное отображение обстановки — берет свое начало в военном деле. Вполне очевидно, всем знакомы по фильмам и литературным произведениям о войне огромные карты, лежавшие в штабах и отражавшие обстановку на фронте. Понятно, что обстановка эта постоянно менялась, и карту постоянно приходилось перерисовывать. Но на это нужно время, и немалое. А если обстановка меняется ежеминутно, как бывает, скажем, при отражении воздушного нападения и решения командующему нужно принимать мгновенно? Никакой картограф не сможет наносить на карту условные знаки с такой скоростью.

Наконец, оперативная информация может поступать от автоматизированных систем, то есть уже в цифровой форме. Вот тут-то особенно нужны цифровые карты. На экране дисплея можно быстро наносить новые и удалять старые условные значки, а если информация поступает уже закодированная, то это хорошо: на фоне карты сами собой будут появляться и передвигаться различные объекты.

Оперативное отображение нужно не только военным. Скорости сегодня растут везде, и наблюдать за постоянно меняющейся обстановкой должны диспетчеры аэропортов, сотрудники органов гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций и многие другие.

С постоянно меняющейся обстановкой связано и третье направление использования цифровых карт. Речь идет об издании обычных бумажных карт. До сих пор подготовка к изданию даже не очень сложной карты была делом весьма трудоемким, так как требовалось вручную нанести на пластик ее изображение. Затем, при переизданиях, тем же путем вносить произошедшие изменения. Наличие цифровой карты делает этот процесс почти автоматическим. Стоит только указать, какими условными знаками изображать объекты местности, как карта будет готова к выводу. Картографу останется только подправить, подчистить (опять-таки на экране) полученное изображение [4].

Создание картографической продукции с помощью компьютера можно осуществить разными способами. Существует ряд графических редакторов (CorelDraw, Adobe illustrator, Adobe Indesign и др.), которые позволяют подготавливать карты со сложным содержимым очень высокого качества. Однако даже точные картографические изображения, созданные в графическом редакторе, нельзя именовать геоинформационной системой. Такие изображения называют цифровыми картами и рассматривают как составные элементы или результат функционирования ГИС. Очень часто понятие «цифровая карта» путают с понятием «компьютерная карта».

Важным признаком ГИС является географическая привязка объектов, что дает возможность пользоваться единым координатным пространством. Трансформирование из одной координатной системы в другую и изменения проекций можно выполнять, опираясь на особенности конечного продукта. Используя жесткую координатную привязку, можно с легкостью управлять одними и теми же слоями или объектами ГИС различного типа и масштабности. В итоге пользователю предоставляют набор деталей, которые можно собирать разными способами, а вид готовой ГИС будет определяться только его творческими способностями.

Другой фундаментальный признак ГИС – это применение аналитической обработки. В этом случае аналитический алгоритм составляется самим пользователем на основании запросов. Выполнив несколько последовательных операций пространственного анализа (буферизацию, объединение, вырезание, наложение), почти всегда можно получить необходимый результат.

К одной из наиболее значимых функций ГИС относится возможность моделирования на их основе. По сути, человеку нужно только составить серию запросов «что произойдет, если…», и простейшая модель местности или географического объекта готова [5].

Современные тенденции рынка технических средств показывают, что ГИС – быстрорастущая область информационных технологий, далеко обгоняющая многие другие, даже в периоды спада. А по мере роста числа организаций, знакомых с этой технологией, будет расти и потребность в понимании ее базовых принципов, а также потребность в специалистах, знающих эти принципы. При знакомстве с ГИС могут возникать некоторые проблемы, поэтому от изучающего ГИС требуется изучение идеи освоение техники.

 

Литература

  1. Берлянт А. М., Востокова А.В., Кравцова В.И. и др. Картоведение: Учебник для вузов. / Под ред. А.М. Берлянта – М.: Аспект Пресс, 2003. – 477 с.
  2. Майкл Н. Географические информационные системы. Основы. / Пер. с англ. – М.: Дата+,
  3. Замай С.С. , Якубайлик О.Э.. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учебное пособие. - Красноярск: Красноярский гос. ун-т. , 1998. - 110 с.
  4. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Геоинформатика: Учебник для студ. вузов / Под ред. В.С. Тикунова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 480 с., ил(л).
  5. Геоинформационные системы: Учебное пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2004. – 162 с.
Год: 2011
Город: Павлодар