Цифровая картография. Электронная картография и электронно-картографические системы

8.1. Сущность и задачи курса «Цифровая картография»

Курс «Цифровая картография» – составная часть картографии. Он изучает и разрабатывает теорию и методы создания цифровых и электронных карт, а также автоматизацию картографических работ.

Картография в настоящее время перешла на новый качественный уровень. В связи с развитием компьютеризации полностью изменились многие процессы создания карт. Появились новые методы, технологии и направления картографирования. Можно выделить различные направления, которыми сегодня занимается картография: цифровое картографирование, трехмерное моделирование, компьютерные издательские системы и т. д. В связи с этим появились новые картографические произведения: цифровые, (электронные и виртуальные) карты, анимации, трехмерные картографические модели, цифровые модели местности. Кроме создания компьютерных карт стоит задача формирования и ведения баз цифровой картографической информации.

Цифровые карты неотделимы от традиционных карт. Теоретические основы картографии, накопленные веками, остались прежними, изменились только технические средства создания карт. Использование компьютерной техники привело к значительным изменениям технологии создания картографических произведений. Намного упростилась технология выполнения графических работ: исчезли трудоемкие чертежные, гравировальные и другие ручные работы. В результате вышли из употребления все традиционные чертежные материалы и принадлежности. Картограф, знающий программное обеспечение, может быстро и качественно выполнить сложные картографические работы. Также появилось много возможностей выполнять на очень высоком уровне дизайнерские работы: оформление тематических карт, обложек атласов, титульных листов и др.

С внедрением компьютерной технологии объединились процессы составления и подготовки карт к изданию. Отпала необходимость делать высококачественную ручную копию составительского оригинала (издательский оригинал). Оформительский оригинал, выполненный на компьютере, позволяет очень легко редактировать и исправлять корректурные замечания без ухудшения его качества.

Преимуществами компьютерных технологий являются не только идеальное качество графических работ, но и высокая точность, значительное увеличение производительности труда, повышение полиграфического качества картографической продукции.

8.2. Определения цифровых и электронных картографических произведений

Первые работы по созданию цифровых карт были начаты в нашей стране в конце 70-х гг. В настоящее время цифровые карты и планы в основном создаются по традиционным оригиналам карт и планов, составительским оригиналам, тиражным оттискам и другим картографическим материалам.

Цифровые карты – цифровые модели объектов, представленные в виде закодированных в числовой форме плановых координат x и y и аппликат z .

Цифровые карты являются логико-математическими описаниями (представлениями) картографируемых объектов и отношений между ними (отношения объектов местности в виде их сочетаний, пересечений, соседства, разновысотности по рельефу, ориентации по сторонам света и т. д), сформированные в принятых для обычных карт координатах, проекциях, системах условных знаков с учетом правил генерализации и требований к точности. Подобно обычным картам они различаются по масштабам, тематике, пространственному охвату и т. п.

Главное назначение цифровых карт – служить основой для формирования баз данных и автоматического составления, анализа, преобразования карт .

По содержанию, проекции, системе координат и высот, точности и разграфке цифровые карты и планы должны полностью отвечать требованиям, предъявляемым к традиционным картам и планам. На всех цифровых картах должны быть соблюдены топологические отношения между объектами. В литературе существует несколько определений цифровых и электронных карт. Некоторые из них приведены в данной теме.

Цифровая карта – представление объектов карты в форме, которая позволяет компьютеру сохранять, манипулировать и выводить значение их атрибутов.

Цифровая карта – это база данных или файл, которые становятся картой, когда ГИС создает твердую копию или изображение на экране (В. Хаксхольд).

Электронные карты – это цифровые карты, визуализированные в компьютерной среде с использованием программных и технических средств, в принятых проекциях, системах условных знаков при соблюдении установленной точности и правил оформления.

Электронные атласы – компьютерные аналоги обычных атласов.

Капитальные атласы традиционными методами создаются очень долго, десятки лет. Поэтому очень часто еще в процессе создания их содержание устаревает. Электронные атласы позволяют значительно сократить сроки их изготовления. Поддержание электронных карт и атласов на уровне современности, их обновление делается в настоящее время очень быстро и качественно.

Существует несколько типов электронных атласов:

Атласы только для визуального просмотра («перелистывания») – вьюерные атласы .

Интерактивные атласы , в которых можно изменять оформление, способы изображения и классификацию картографируемых явлений, получать бумажные копии карт.

Аналитические атласы (ГИС-атласы) , позволяющие комбинировать и сопоставлять карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять наложение карт друг на друга.

Во многих странах, в том числе и России, созданы и создаются Национальные атласы. Национальный атлас России является официальным государственным изданием, созданным по поручению Правительства Российской Федерации. Национальный атлас России дает комплексное представление о природе, населении, хозяйстве, экологии, истории и культуре страны (рис. 8.1). Атлас состоит из четырех томов: том 1 – «Общая характеристика территории»; том 2 – «Природа. Экология»; том 3 – «Население. Экономика»; том 4 – «История. Культура».

Рис. 8.1. Национальный атлас России

Атлас выпускается в полиграфическом и электронном видах (первые три тома, электронная версия четвертого тома будет выпущена в 2010 г.).

Картографические анимации – динамические последовательности электронных карт, которые передают на экране компьютера динамику и перемещение изображаемых объектов и явлений во времени и пространстве (например, движение атмосферных осадков,

перемещение транспорта и т. п.).

Анимации нам очень часто приходится наблюдать в повседневной жизни, например, телевизионные карты прогноза погоды, на которых хорошо видны перемещения фронтов, областей высокого и низкого давления, атмосферные осадки.

Для создания анимаций используют всевозможные источники: данные дистанционного зондирования, экономико-статистические данные, данные непосредственных натурных наблюдений (например, различные описания, геологические профили, наблюдения метеостанций, материалы переписей и т. п.). Динамические (двигающиеся) изображения картографических объектов могут быть различными:

− перемещение всей карты по экрану и отдельных элементов содержания по карте;

− изменение внешнего вида условных знаков (размеров, цвета, формы, яркости, внутренней структуры). Например, населенные пункты могут быть показаны в виде пульсирующих пунсонов и т. д.;

− мультипликационные последовательности карт-кадров или трехмерные изображения. Так можно показать динамику таяния ледников, динамику развития эрозионных процессов;

− панорамирование, вращение компьютерных изображений;

− масштабирование изображения, использование эффекта «наплыва» или удаления объекта;

− создание эффекта движения над картой (облет, объезд территории).

Анимации могут быть плоскими и объемными, стереоскопическими и, кроме того, могут сочетаться с фотоизображением.

Трехмерные анимации, сочетающиеся с фотоизображением, называются виртуаль-

ными картами (создается иллюзия реальной местности).

Технологии создания виртуальных изображений могут быть разными. Как правило, вначале по топографической карте, аэроили космическому снимку создается цифровая модель, затем – трехмерное изображение местности. Его окрашивают в цвета гипсометрической шкалы и потом используют как реальную модель.

8.3. Понятие геоинформационных систем (ГИС)

Первые геоинформационные системы были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов. Первая ГИС появилась в начале 60-х гг. в Канаде. Главной целью канадской ГИС была задача осуществить анализ данных инвентаризации земель Канады. В нашей стране такие исследования начались на двадцать лет позже. В настоящее время во многих странах существуют различные геоинформационные системы, которые решают самые разные задачи в различных отраслях: в экономике, политике, экологии, кадастре, науке и т. д.

В отечественной научной литературе существуют десятки определений ГИС.

Географические информационные системы (ГИС) – аппаратно-программные ком-

плексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространст-

венно-координированных данных (А.М. Берлянт). Одна из функций ГИС – создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений.

Геоинформационная система – это информационная система, предназначенная для сбора, хранения, обработки, отображения и распространения данных, а также получения

на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных объектах и явлениях.

Сущность любой ГИС заключается в том, что она используется для сбора, анализа, систематизации, хранения различной информации, создания базы данных. Самая удобная форма представления информации пользователям – картографические изображения, кроме этого, информация может быть представлена и в виде таблиц, схем, графиков, текстов.

Отличительной особенностью ГИС является то, что вся информация в них представлена в виде электронных карт, которые содержат информацию об объектах, а также пространственную привязку объектов и явлений. Отличаются электронные карты от бумажных карт тем, что каждому условному знаку (объекту), изображенному на электронной карте, соответствует информация, занесенная в базу данных. Это позволяет анализировать их во взаимосвязи с другими объектами. Указав курсором мыши, например, на какой-либо район, можно получить всю информацию, занесенную о нем в базу данных (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Получение информации об объекте из базы данных

Кроме того, геоинформационные системы работают с картографическими проекциями, что позволяет осуществлять проекционные преобразования цифровых и электронных карт

Рис. 8.3. Выбор картографической проекции в ГИС MapInfo Professional

В настоящее время созданы специализированные земельные геоинформационные системы, кадастровые, экологические и многие другие ГИС.

На примере административной карты Томской области рассмотрим возможности ГИС. Мы имеем базу данных, в которую занесена информация о размерах площади районов Томской области и количестве жителей в каждом районе (рис. 8.4). На основе этих данных мы можем получить информацию о плотности населения Томской области, кроме этого, программа строит карту плотности населения (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Создание тематической карты по данным, занесенным в базу данных

Рис. 8.5. Карта плотности населения Томской области, построенная в автоматическом режиме

Таким образом, отличительными особенностями ГИС являются:

− географическая (пространственная) привязка данных;

− хранение, манипулирование и управление информацией в базе данных;

− возможности по работе с проекциями географической информации;

− получение новой информации на основе имеющихся данных;

− отражение пространственно-временных связей между объектами;

− возможность быстрого обновления баз данных;

− цифровое моделирование рельефа;

− визуализация и вывод данных.

8.3.1. Подсистемы ГИС

ГИС состоит из ряда блоков, важнейшими из которых являются блок ввода, обработки

и вывода информации (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Структура ГИС

Блок ввода информации включает в себя сбор данных (тексты, карты, снимки и др.) и устройства для преобразования информации в цифровую форму и ввода ее в память компьютера или в базу данных. Раньше для этой цели широко применялись специальные устройства дигитайзеры – устройства с ручным обводом объектов и автоматической регистрацией их координат. В настоящее время они полностью заменены автоматическими устройствами – сканерами . Отсканированное изображение цифруется с помощью специальных программных средств. Все характеристики цифруемых объектов, в том числе статистические данные, вводят с клавиатуры компьютера. Вся цифровая информация поступает в базу данных.

База данных – набор информации, организованной таким образом, чтобы ее можно было хранить в компьютере.

Формирование баз данных, доступ и работу с ними обеспечивает система управления базами данных (СУБД) , которая позволяет быстро находить требуемую информацию и проводить ее дальнейшую обработку.

Совокупности баз данных и средств управления ими образуют банки данных.

Блок обработки информации включает в себя использование различного программного обеспечения, которое позволяет привязывать растровое изображение к определенной системе координат, выбирать нужную проекцию, осуществлять автоматическую генерализацию элементов содержания, преобразовывать растровое изображение в векторное, подбирать способы изображения, строить тематические и топографические карты, совмещать их друг с другом, а также выполнять дизайн картографических произведений.

Блок вывода информации – включает устройства, которые позволяют выводить результаты картографирования, а также тексты, таблицы, графики, схемы, трехмерные изображения и др. Это экраны (дисплеи), печатающие устройства (принтеры), плоттеры и др.

ГИС производственного назначения включает в себя еще подсистему издания карт, которая позволяет изготовлять печатные формы и осуществлять печать тиража карт.

8.3.2. Организация данных в ГИС

Данные, используемые в ГИС, могут быть самыми различными: результаты геодезических и астрономических наблюдений, данные натурных наблюдений (геологические профили, почвенные разрезы, материалы переписей и др.), различные карты, снимки, статистические данные и др.

Данные в ГИС имеют послойную организацию, т. е. сведения об объектах одного тематического содержания хранятся в одном слое (гидрография, рельеф, дороги и т. д.).

Таким образом, карта в ГИС состоит из набора информационных слоев (рис. 8.7). Каждый слой содержит разные виды информации: области, точки, линии, тексты, а все вместе они составляют карту.

Распределение объектов по слоям позволяет быстро редактировать объекты, работать с запросами, вносить различные изменения. Слоями на карте можно управлять: менять местами, отключать видимость, блокировать, замораживать, удалять и т. д.

При оформлении цифровой карты слои должны располагаться в определенной последовательности, поэтому при создании нового слоя его помещают в определенное место. Слои фоновых элементов необходимо располагать ниже слоев штриховых элементов, чтобы они не закрывали собой изображение. Последовательность размещения слоев передает правильность наложения штриховых и фоновых элементов карты.

Количество слоев для каждой карты может быть различным и зависит от назначения карты и задач, которые будут решаться по данной карте. Очень важной задачей является правильное составление слоев и распределение объектов по слоям. Следует помнить, что большое количество слоев может затруднять работу с картой.

Эта великолепная по краткости и емкости формулировка легендарного капитана Врунгеля в полном объеме раскрывает задачи, решаемые судоводителями с помощью навигации в плаваниях, вне зависимости от того, где они проходят, - на озере, в море или в океане.

На протяжении нескольких тысячелетий основными инструментами навигации были компас, карта и секстант. Достигнув в ходе развития совершенства, эти три кита, на которых покоилось судовождение, стали, тем не менее, преградой на пути технического прогресса в судовождении. Возросшие размеры и скорости судов, повышение интенсивности судоходства потребовали внедрения новых навигационных технологий, автоматизации судовождения, повышения безопасности судов. Традиционные орудия судоволителя не могли обеспечить выполнение этих требований.

Для того чтобы преодолеть тупик, требовался качественный скачок в картографии - и он произошел в конце прошедшего столетия. Новые высокопроизводительные компьютеры дали возможность переводить бумажные карты в цифровую форму, хранить их, записывать на компактные носители, передавать по линиям связи и вновь восстанавливать на дисплеях компьютеров.

Вершиной современных навигационных и компьютерных технологий стало создание мозга современного судна - электронной картографической информационной системы ECDIS, осуществляющей отображение карт и места судна, прокладку трассы движения и контроль отклонений от заданного маршрута, вычисление безопасных курсов, предупреждение судоводителя об опасности, ведение судового журнала, управление автопилотом и т.п.

Современная электронно-картографическая система состоит из трех основных элементов - цифровых карт, записанных на каких-либо носителях (в основном на компакт-дисках), приемника GPS и компьютера с соответствующим программным обеспечением. Такая система применяется на больших судах профессионального флота, но на малых судах - катерах, моторных и парусных яхтах, небольших рыболовных ботах - ее использование связано с большими трудностями, как правило из-за недостатка места и необходимости защиты компьютера от воды, влаги, морской соли. Поэтому для малого флота были созданы специальные приборы, имеющие разные названия, - картплоттеры, навигационно-картографические системы, навигационные центры, содержащие в своем герметичном корпусе приемник GPS, компьютер с установленной на заводе программой и миниатюрный носитель картографической информации (картридж).

Рассмотрим отдельные элементы навигационно-картографической системы малого судна.

Носителями картографической информации для навигационных систем малых судов (картплоттеров) являются мини-картриджи. Если на лазерных компакт-дисках обычно записывается мировая база электронных карт, то на мини-картриджах записывается набор карт различного масштаба отдельных районов. Количество записываемых карт зависит от емкости картриджа. Так, например, один картридж C-Map NT+ может содержать комплект карт Азовского и Черного морей.

Существует несколько электронно-картографических систем, используемых для записи карт на картриджи: С-Мар NT+, Navionics Nav-Charts™, Furuno MiniChart и некоторые другие. Наибольшим покрытием Мирового океана обладает коллекция картриджей С-Map NT+, и, что самое важное, в ее состав входят электронные карты отечественных регионов: Ладожского и Онежского озер, Финского залива, Баренцева, Белого, Азовского, Черного и Каспийского морей, акваторий, прилегающих к дальневосточному побережью России. Поэтому в дальнейшем разговор у нас пойдет об аппаратуре, работающей с электронными картами в формате C-Map NT+. Картриджи C-Map NT+ производятся международной компанией С-МАР, представителем которой в России является фирма «C-МАР Россия».

Существуют картриджи, удобные для коротких «прогулочных» рейсов (Local), есть такие, которые используются для переходов на средние расстояния (Standard), и имеются картриджи, предназначенные для длительных путешествий (Wide). Например, если на одном картридже S (Standard) размещаются карты Онежского или Ладожского озер, то в состав картриджа

W (Wide) входят одновременно карты обоих озер и восточного участка Финского залива. Специально для рыбаков выпущены картриджи, включающие в себя батиметрические данные. Большинство картриджей С-МАР NT+ содержат портовую информацию и информацию о приливах и отливах, которая может быть выведена пользователем на дисплей плоттера. В состав одного картриджа может входить более 150 электронных навигационных карт и планов портов различных масштабов от 1:1500000 до 1:1500.

Специальный пользовательский картридж (USER C-Card) позволит записать координаты любых точек, которые могут понадобиться в следующем походе, будь то ресторан на берегу или место для подводного плавания.

Если хочется поработать над пройденным путем или спланировать будущий маршрут, находясь дома, то можно использовать РС Planner NT. Этот прибор разработан для того, чтобы использовать персональный компьютер (ПК) в качестве инструмента для навигационного планирования. На экране дисплея ПК отображаются имеющиеся электронные карты с помощью картриджей C-MAP NТ+, которые используются непосредственно на борту судна. Функции PC Planer NT - это просмотр карт, масштабирование, создание пользовательских отметок, планирование маршрута, просмотр пройденного пути. Каждая функция планирования на картографическом плоттере может быть так же легко реализована на домашнем компьютере.

Источниками данных электронных карт С-МАР являются официальные карты, производимые гидрографическими службами, собственное производство данных по договорам с гидрографическими службами, оцифровка материалов съемки малых гаваней при отсутствии официальных бумажных карт (по заказу местных властей).

Картографическая база данных NT подвергантся регулярной корректировке по извещениям мореплавателей. Новые выпуски базы данных NT производятся трижды в год. Пользователь может обменять старый картридж на откорректированный (впрочем, как и приобрести новый), просто обратившись в офис «С-МАР Россия» или к одному из дилеров.

КАРТПЛОТТЕРЫ

Картплоттер (или навигационный центр) - это функционально законченный прибор, содержащий в своем водонепроницаемом корпусе приемник GPS (в некоторых моделях приемник может быть и выносным), компьютер с заложенной на заводе-изготовителе программой, монохромный или цветной дисплей, клавиатуру для управления и слот для ввода картриджа. В некоторых моделях приемник GPS отсутствует, и информация о собственных координатах поступает от внешнего источника. Обязательным элементом является порт для ввода-вывода информации в международном морском формате NMEA 0183.

C работой и характерными особенностями картплоттеров познакомимся на примере популярной модели - Raychart 520 с монохромным дисплеем или его аналога Raychart 530 c цветным дисплеем производства известной английской компании Raymarine.

Оба картплоттера имеют 12-канальный параллельный приемник GPS, совмещенный с антенной. Приемник обладает всеми полагающимися функциями: определением координат и параметров движения, возможностями создания и хранения путевых точек и маршрутов движения по ним, графическими средствами отображения.

Для облегчения работы с картплоттерами в них на заводе предварительно устанавливается мировая карта с нанесенными всеми крупными портами и населенными пунктами. На ней нет присущей морской карте подробной информации, поэтому пользоваться ею можно лишь там, где заведомо известно об отсутствии навигационных опасностей.

Подробные карты какого-либо конкретного района (например, Oнежского озера, Черного моря) вводятся с картриджа, для чего картплоттер имеет один или два слота.

РАБОТА С КАРТПЛОТТЕРОМ

Нажатием клавиши POWER включаем приемник. Еще одно нажатие этой клавиши - и на экране появляются регуляторы яркости подсветки и контрастности изображения, позволя- ющие регулировать качество изображения.

Управление практически всеми картплоттерами осуществляется так же как в компьютере, через меню, или с помощью трекбола и функциональных клавиш. С помощью меню устанавливают необходимые настройки дисплея, трассы, единиц измерения, охранных зон и пр., выбирают различные функции, создают маршруты и путевые точки.

После включения прибора, как только его приемник GPS захватит сигналы спутников, на экране установится карта района нахождения судна, изображение которого будет располагаться в центре. Если на этот район есть картридж, то на экране появится подробная карта конкретного участка.

Движение судна отображается на дисплее одним из двух способов. В первом случае его отметка остается неподвижной в центре экрана на фоне движущейся карты, во втором случае отметка движется от центра к краю экрана и по достижении его возвращается назад одновременно со сдвигом карты. При необходимости может отображаться траектория движения судна и его текущие координаты.

Использование курсора

Важную роль в работе с картплоттером играет курсор. С его помощью решается множество задач: измерение азимута и дальности до объектов, определение их координат, создание путевых точек и маршрутов, получение информации и многое другое. Рассмотрим для примера несколько функций курсора.

Если в ходе плавания возникнет необходимость определения расстояния до какого-то объекта на карте (банки, вешки), достаточно навести перекрестие курсора на эту точку, и в информационном окне появятся ее координаты, а также дальность и направление относительно судна. Аналогичным образом с помощью курсора получают информацию об отмеченных на карте названиях островов, населенных пунктах, портах, о навигационной обстановке, глубинах и т.п.

Использование курсора значительно облегчает создание путевых точек и маршрутов. В отличие от приемника GPS, где эта задача решается с помощью бумажной карты с дальнейшим вводом полученных координат через меню, в картплоттере это просто и быстро осуществляется с помощью курсора: достаточно установить его на нужное место на электронной карте и нажать нужную клавишу. Полученную путевую точку затем можно легко отредактировать, присвоить ей какой-либо символ или имя, передвинуть на другое место или удалить.

Аналогичным образом создается маршрут: назначают его номер и на находящуюся на экране карту курсором последовательно наносят точки, определяющие трассу движения судна. Результаты прокладки останутся на карте в виде ломаной линии, которую можно при подготовке и в ходе плавания корректировать путем перемещения, добавления или удаления точек курсором.

Полученные маршруты и составляющие их точки размещаются на специальных страницах в виде таблиц с координатами. Их можно переименовывать, присваивать символы (например, якорь, крест, рыбка и т.п.), изменять координаты, удалять, причем делать это можно не только в плавании, но и дома, используя для этого режим симуляции.

Плавание по маршрутуПод «плаванием по маршруту» будем понимать последовательное движение от точки к точке заранее спланированного и хранящегося в памяти маршрута с использованием технических и программных возможностей приборов, позволяющих контролировать отклонения судна от заданного направления.

В современных картплоттерах при плавании по маршруту контроль отклонения осуществляется двумя способами: либо по положению отметки судна на проложенной трассе движения, либо с помощью специальных графических индикаторов, используемых обычно в приемниках GPS - «хайвей» («дорога»), «компас», «маршрут». Некоторые модели картплоттеров могут объединять на одном экране оба режима, что делает более удобным судовождение в сложной навигационной обстановке. Помимо этого, графические индикаторы позволяют пользоваться прибором как обычным приемником GPS в тех местах, карты C-Map NT которых отсутствуют.

Если маршрут создан заблаговременно и хранится в памяти прибора, то через меню входят в библиотеку маршрутов, находят нужный и активируют его одним из имеющихся способов, после чего на экране отобразится участок карты с проложенным маршрутом и картплоттер перейдет в режим навигации. При этом в окне данных появятся значения направления на первую путевую точку маршрута, дальность до нее, время в пути и время прибытия, а графические дисплеи будут показывать отклонения от истинного курса. По прибытии в первую точку прибор автоматически перейдет в режим движения к следующей точке и т.д., вплоть до прибытия к конечному пункту плавания. Приближение к точке на определенное расстояние может по желанию сопровождаться звуковым сигналом одновременно с появлением сообщения в информационном окне на экране.

Плавание по путевым точкам

Навигация по путевым точкам является частным случаем плавания по маршруту, поэтому принципы использования картплоттера и судовождения одни и те же.

Путевые точки могут создаваться заблаговременно и храниться в памяти прибора, откуда они могут извлекаться, активироваться с помощью функции «GO TO» и использоваться для навигации. Создание путевых точек в ходе плавания очень эффективно осуществляется с помощью курсора: для этого достаточно навести его перекрестие на нужное место и нажать клавишу «GO TO» - и картплоттер перейдет к навигации на выбранную точку.

СЕРВИСНЫЕ ФУНКЦИИ

База информационных данных

Каждый картплоттер содержит набор информационных данных, объем и содержание которого могут быть различными в разных моделях. Часть информационной базы вводится при производстве приборов, а основная часть поступает вместе с электронной картой района.

Основную часть базы данных составляет навигационная информация, обязательно присутствующая в каждом картплоттере. Сюда входят сведения о глубинах, навигационных опасностях, навигационной обстановке, названия островов, заливов, портов и т.п. Такие данные обычно выводятся автоматически в информационное окно при наложении курсора на данный объект или, в некоторых моделях, при попадании отметки судна в установленную область около объекта. При желании можно получить более подробную информацию об отмеченном объекте: высоту, цвет и характеристики огней маяков и буев, вешек, характеристики районов плавания, сведения о наличии запретов на плавание и рыбную ловлю и т.п.

Второй блок данных может содержать список портов и укрытий для данной карты с расстояниями до судна и направлениями на них, их характеристики (наличие телефона и телеграфа, больницы, нефтебазы, особенности акватории). Нередко список портов выстраивается по возрастанию расстояний до судна, что позволяет в случае необходимости быстро выбрать ближайшее укрытие.

Пользовательские функции

Под этим не очень корректным названием будем понимать набор самых разнообразных функций, облегчающих пользователю работу с картплоттером. В каждой модели прибора имеется свой набор функций, поэтому остановимся только на наиболее распространенных.

МОВ («Человек за бортом»)

Это одна из важнейших функций, позволяющая одним нажатием клавиши запомнить место упавшего за борт человека и перевести картплоттер в режим навигации на точку падения.

Функция «Возврат к судну»

При прокладке маршрута или при просмотре карты с помощью курсора можно «потерять» отметку судна. Для быстрого возврата на место судна существует функция, которая может называться в разных моделях «НОМЕ», «Find ship», «Ship» или еще как-нибудь. Нажатием данной функциональной клавиши на экран быстро выводится участок карты, в центре которого находится судно и курсор.

Запись трасс

При движении судна любой картплоттер обязательно записывает и сохраняет пройденную трассу. Наиболее сложные и дорогие приборы могут хранить несколько трасс вместе с их характерными особенностями и при необходимости воспроизводить их, корректировать и использовать для судовождения.

Навигационные алармы

Эта функция позволяет вырабатывать сигналы тревоги (предупреждений) в случаях вхождения в установленную зону, при подходе к путевой точке маршрута, к навигационной опасности, при прохождении над местом, где глубина меньше заданной, при дрейфе судна на якоре.

Каталоги карт

Некоторые дорогие картплоттеры нередко содержат в себе каталоги карт, позволяющие в плавании легко найти нужный картридж или заказать его. Каталог карт может быть как для района, так и всемирный.

«Эхолот»

Эта функция, имеющаяся в некоторых картплоттерах, позволяет считывать с карты текущие значения глубины и отображать их одновременно с картой на экране в цифровой либо в графической форме.

Современный рынок предлагает большой выбор картплоттеров производства различных фирм, с разными размерами экранов, цветных и монохромных, носимых и стационарных. В приложении приводятся характеристики некоторых наиболее распространенных приборов, использующих картографию С-Map NT и C-Map NT+. В заключение о бумажной карте. Картплоттер, несомненно, удобнее бумажной карты, он не мнется, не рвется, не намокает, им легко пользоваться, у него более богатые информационные возможности. Однако бумажная карта остается по настоящий день, наряду с вахтенным журналом, основным документом мореплавателя, по которым, в случае аварии будут разбираться компетентные органы.

Помните об этом!

Характеристики некоторых электронных картплоттеровразличных производителей
	RAYMARINE Raychart 320	RAYMARINE Raychart 520 (Raychart 530)	INTERPHASE Chartmaster 7MX (Chartmaster 7CVX)	INTERPHASE Chartmaster 11MX (Chartmaster 11CVX)	FURUNO GP-1650
	4,75" монохромный	7" монохромный (цветной)	6" монохромный (цветной)	10,4" монохромный (цветной)	5,6" цветной
Приемник	12 каналов встроенный	12 каналов выносной	12 каналов встроенный	12 каналов встроенный	8 каналов встроенный
Кол-во путевых точек
Кол-во маршрутов
Питание, В
Размеры, мм
Масса, кг
Ориентиро-вочная цена, у.е.

"...Цифровая картография: раздел картографии, охватывающий теорию и практику создания и использования цифровой картографической продукции..."

Источник:

" ГОСТ 28441-99. Картография цифровая. Термины и определения"

(введен в действие Постановлением Госстандарта РФ от 23.10.1999 N 423-ст)

• - наука о географич. картах выросла из измерения Земли, из тех запросов и потребностей, к-рые возникали по мере знакомства с др. землями, из космологич. спекуляций...

  Древний мир. Энциклопедический словарь

• - Наука о географич. картах выросла из измерения Земли, из тех запросов и потребностей, которые возникали по мере знакомства с другими землями, из космологич. спекуляций...

  Словарь античности

• - Уже с первого взгляда бросаются в глаза разительные внешние отличия средневековых карт от карт Нового времени. Средние века не знали топографической съемки...

  Словарь средневековой культуры

• - картогра́фия наука об отображении и познании природных и социально-экономических геосистем посредством карт как моделей...

  Географическая энциклопедия

• - наука о географических картах, методах их составления и использования...

  Геологическая энциклопедия

• - ".....

  Официальная терминология

• - наука о географических картах, о методах их создания и использования. Это наиболее распространённое определение К. отражает её технические аспекты...

  Большая Советская энциклопедия

• - наука о географических картах, методах их создания и использования...

  Современная энциклопедия

• - наука, включающая теорию, методику и технические приемы создания и использования географических карт, глобусов, карт Луны, планет, звездного неба и т. д. Делится на картоведение, математическую картографию,...

  Большой энциклопедический словарь

• - Р., Д., Пр....

  Орфографический словарь русского языка

• - картогра/фия,...

  Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник

• - КАРТОГРА́ФИЯ, -и, жен. Наука о составлении карт, а также их составление...

  Толковый словарь Ожегова

• - КАРТОГРА́ФИЯ, картографии, мн. нет, жен. . Учение о приемах составления географических карт. || То же, что картографирование...

  Толковый словарь Ушакова

• - картогра́фия ж. 1. Научная дисциплина, изучающая методы создания и использования карта I. 2...

  Толковый словарь Ефремовой

• - картогр"...

  Русский орфографический словарь

• - КАРТОГРАФИЯ и, ж. cartographie f. Наука о составлении географических карт. БАС-1. || То же, что картографирование. БАС-1. - Лекс. Толль 1864: ...

  Исторический словарь галлицизмов русского языка

"Картография цифровая" в книгах

15.1. Картография сновидений

Из книги Сновиденный практикум Равенны. Ступень 1-2 автора Балабан Александр

Цифровая головоломка

Из книги Самые трудные головоломки из старинных журналов автора Таунсенд Чарлз Барри

Цифровая головоломка Эту головоломку придумал знаменитый говорящий носорог Руперт. Расположите четыре цифры - 2,3,4 и 5 - и знаки «+» и «=» таким образом, чтобы получился арифметический пример.Эта головоломка проста только на первый

Картография

автора

Картография Географические карты – один из главных языков географии. Язык этот как средство выражения представлений людей об окружающей их географической среде и передачи пространственной информации является более древним, нежели любая форма письменности. Известны

Античная картография

Из книги Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона автора Калюжный Дмитрий Витальевич

Античная картография Страбон был совершенно прав, когда писал, что наиболее точным изображением земной поверхности является глобус больших размеров. Но поскольку официальная история неправильно датирует время его жизни, то и получается, что эта идея была реализована в

КАРТОГРАФИЯ УДОСТОВЕРЯЕТ

Из книги автора

КАРТОГРАФИЯ УДОСТОВЕРЯЕТ Согласно современной историографии, Русь появляется только в VIII в. н. э. Это идет вразрез с тем, что я доказываю в данной монографии. Серьезный аргумент моих противников – утверждение о том, что если бы Россия (Русь) существовала до данного

Цифровая фотокамера

Из книги 100 великих чудес техники автора Мусский Сергей Анатольевич

Цифровая фотокамера В 1989 году фабрика «Свема» выпустила последнюю партию любительской кинопленки формата 8 миллиметров, пять лет назад закрылась последняя лаборатория по проявке этой пленки, а чуть позже из продажи исчезли и все необходимые химикаты… Так, на наших

Картография

БСЭ

Картография историческая

Из книги Большая Советская Энциклопедия (КА) автора БСЭ

«Геодезия и картография»

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ГЕ) автора БСЭ

Математическая картография

Из книги Большая Советская Энциклопедия (МА) автора БСЭ

Экономическая картография

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЭК) автора БСЭ

Цифровая система

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЦИ) автора БСЭ

Цифровая видеокамера

Из книги Тысяча и один совет по дому и быту автора Поливалина Любовь Александровна

Цифровая видеокамера Как уже упоминалось, цифровые видеокамеры стоят дороже аналоговых, а потому не всегда доступны обычному потребителю. Запись производится в форматах Digital-8 и MiniDV на DV-кассету.Они имеют все те же функции, которые применяются в аналоговых камерах.

Цифровая Техника

Из книги Путеводитель по журналу "Радио" 1981-2009 гг автора Терещенко Дмитрий

Цифровая Техника Счетчик для электронных часовКоротаев Г.1981, № 1, с. 46. Музыкальная шкатулкаПолин А.1981, № 2, с. 47. Цифровой экспозиметрПсурцев В.1981, № 3, с. 23. Цифровой экспозиметрПсурцев В.1981, № 4, с. 30. Секундомер-таймер из Б3-23Для Народного Хозяйства И БытаЗальцман Ю.1981, № 5, с.

Цифровая подпись.

Из книги PGP: Кодирование и шифрование информации с открытым ключом. автора Левин Максим

Цифровая подпись. Огромным преимуществом публичной криптографии также является возможность использования цифровой подписи, которая позволяют получателю сообщения удостовериться в личности отправителя сообщения, а также в целостности (верности) полученного

Цифровая картография и ГИС

В последнее десятилетие картография переживает период глубо­ких перемен и технологических инноваций, вызванных информатиза­цией науки, производства и общества в целом. Возникла необходимость пересмотра и переопределения многих понятий этой научной дисцип­лины. Например, еще в 1987 году в составе Международной Картогра­фической Ассоциации были созданы две рабочие группы по картографическим определениям и концепциям. Причем одним из главных воп­росов, подлежащих изучению и разрешению, был вопрос о том, мож­но ли определить картографию без понятия "карта" и должны ли в это определение включаться ГИС или ее элементы. В 1989 году. рабочая группа предложила следующую дефиницию: "Картография - это организация и коммуникация географически привязанной информации в графической или цифровой форме; она может включать все этапы от сбора до отображения и использования данных". Понятие "карта" не включено в это определение, а предложено рассматривать ее отдель­но как "холическое (т. е. целостное, структурное) отображение и мыс­ленную абстракцию географической реальности, предназначенную для одной или нескольких целей и трансформирующую соответствующие географические данные в произведения, представленные в визуальной, цифровой или осязательной формах".

Приведенные дефиниции вызвали широкую дискуссию среди картографов, и в результате появился альтернативный вариант определения картографии, в котором она рассматривается как "организация, отображение, коммуникация и использование пространственно коор­динированной информации, представляемой в графической, цифровой и осязательной формах; может включать все этапы от сбора данных до их использования при создании карт, либо других информационных пространственных документов ".

По мнению большинства современных картографов, технологичес­кие аспекты картографии не являются главными в эпоху информатики и все определения картографии через технологию - ошибочны. Картография остается прикладной, преимущественно визуальной дисципли­ной, в которой большое значение имеют коммуникационные аспекты. Ошибочна также и оценка компьютерных карт в смысле их похожести, неотличимости от карт, создаваемых вручную. Действительное зна­чение ГИС-технологии как раз и состоит в возможности создания про­изведений нового типа. При всем этом главной задачей картографии остается познание реального мира, и здесь весьма трудно отделить форму (картографическое отображение) от содержания (отражаемая действительность). Прогресс геоинформационных технологий лишь увеличил диапазон данных, подлежащих картографированию, расширил круг научных дисциплин, нуждающихся в картографии. Экранные (дисплейные) карты и электронные атласы, которые становятся теперь частью национальных картографических программ во многих странах, лишь усиливают связи картографии с компьютерной графикой и ГИС, не меняя, однако, сущности картографирования.

Следует отметить, что цифровая картография в генетическом пла­не не является прямым продолжением традиционной (бумажной) кар­тографии. Она развивалась в ходе общего развития программного обеспечения ГИС и поэтому часто рассматривается как второстепенная ГИС-составляющая, которая, в отличие от программного обеспечения ГИС, не требует вложения больших сил и средств. Так, неподготовленный пользователь с помощью существующего программного обеспечения ГИС после нескольких дней обучения уже может создать простую цифро­вую карту, однако даже за месяц он не в состоянии создать работоспо­собное программное обеспечение ГИС. С другой стороны, как отмеча­ют специалисты-картографы, из-за видимой легкости и простоты про­исходит недооценка цифровой картографии со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Цифровая картография стала жить собственной жизнью и ее связь с традиционной картографией зачастую рассматривается как совершенно лишняя. Как известно, для создания традиционной бумажной карты требуется довольно сложное оборудование, а также коллектив опыт­ных специалистов (картографов-дизайнеров), создающий и редактиру­ющий карты, выполняющий рутинную работу по обработке первичного материала. Это технически и технологически очень сложный и тру­доемкий процесс. С другой стороны, для создания цифровой карты ну­жен лишь персональный компьютер, внешние устройства, программ­ное обеспечение и исходная (в общем случае бумажная) карта. Иными словами, любой пользователь получает возможность создавать цифро­вые карты в виде готовой продукции - цифровых карт на продажу. В результате в настоящее время цифровым картографированием занято очень много непрофессионалов, а отрыв от теории и методики тради­ционной картографии приводит к потере качества передачи геометри­ческих и топологических форм объектов карты, ибо умения хорошо чертить на бумаге недостаточно для качественного цифрования (дигитизирование - процесс более сложный, так как приходится качественно аппроксимировать непрерывные кривые отрезками прямых). При этом страдает и качество оформления: зачастую карты, выведенные на печать, "напоминают некий чертеж с набором цветовых пятен, но никак не карту".

Лишь в последнее время с развитием рынка ГИС начала возрастать потребность в качественных цифровых картах; пользователи стали обращать внимание не только на скорость цифрования карт и их низкую цену, но и на качество. Растет количество мест, где осуществляется подготовка специалистов с использованием ГИС-технологии; западные системы русифицируются и украинизируются, расширяя круг потенциальных пользователей ГИС. Таким образом, налицо тенденция каче­ственного развития цифровой картографии в фарватере общего развития ГИС-технологии.

Рассмотрим некоторые особенности технологии цифрового картографирования и основные параметры цифровых карт. Прежде все­го необходимо отметить, что в силу многообразия задач, решаемых с помощью цифровых карт, трудно однозначно определить универсаль­ные критерии их качества, поэтому наиболее общим критерием долж­на быть способность обеспечить решение поставленной задачи. В насто­ящий момент ситуация на рынке цифровых карт такова, что в основ­ном они создаются для конкретного проекта, в отличие от традицион­ной картографии, где в качестве картоосновы используются уже существующие картографические материалы. Поэтому чаще всего создание цифровой карты определяется не устоявшимися и проверенны­ми временем инструкциями, а разрозненными и не всегда профессионально составленными техническими заданиями.

Качество цифровой карты

Качество цифровой карты складывается из ряда составляющих, но основными являются информативность, точность, полнота и коррект­ность внутренней структуры.

Информативность. Карта как модель действительности обладает гносеологическими свойствами, например, такими, как содержатель­ное соответствие (научно-обоснованное отображение главных особен­ностей действительности), абстрактность (генерализованность, пере­ход от индивидуальных понятий к собирательным, отбор типичных характеристик объектов и устранение второстепенных), пространствен­но временное подобие (геометрическое подобие размеров и форм, вре­менное подобие и подобие отношений, связей, соподчиненности объек­тов), избирательность и синтетичность (раздельное представление со­вместно проявляющихся явлений и факторов, а также единое целост­ное изображение явлений и процессов, которые в реальных условиях проявляются раздельно). Эти свойства, естественно, влияют и на качество конечного продукта - цифровой карты, однако в основном относятся к компетенции создателей исходного картографического произведения: создатели традиционной карты-источника несут ответствен­ность за ее информативность, и при создании цифровой карты важно правильно подобрать этот источник и корректно передать, учитывая особенности цифрового картографирования, заложенную в исходную карту информацию.

Полнота Передачи содержания. Величина этого параметра зависит в основном от технологии создания цифровой карты, т. е. от того, на­сколько строго осуществляется контроль пропусков операторами объектов цифрования. Для контроля может использоваться твердая копия цифровой карты, выведенная на пластик в масштабе оригинала. При последующем наложении на источник цифрования проводится сверка содержания цифровой карты и исходного материала. Такой метод мо­жет также использоваться для оценки качества передачи форм объек­тов, но он неприемлем для оценки ошибки положения контуров, так как устройство вывода всегда дает заметные искажения. При вектори­зации растра совмещение слоев созданной цифровой карты и растро­вой подложки позволяет оперативно выявить пропущенные объекты.

Точность. В понятие точности цифровой карты входят такие пара­метры, как ошибка положения контуров относительно источника, точ­ность передачи размеров и форм объектов при цифровании, а также ошибка положения контуров цифровой карты относительно местности, связанная с источником цифрового картографирования (деформация бумаги, искажения растрового изображения при сканировании и т. п.). Кроме того, точность зависит от программного обеспечения, использу­емого оборудования и источника цифрования. В настоящий момент па­раллельно существуют и дополняют друг друга две технологии оцифровки карт - дигитайзерный ввод и цифрование по растру (сканирова­ние). Практика показывает, что сейчас трудно говорить о преимуще­стве какой-то одной из них. При дигитайзерной оцифровке основной объем работ по вводу цифровых карт выполняется оператором в руч­ном режиме, т. е. для ввода объекта оператор наводит курсор на каж­дую выбранную точку и нажимает кнопку. Точность ввода при цифро­вании в решающей степени зависит от квалификации оператора. При векторизации растровых карт субъективные факторы влияют меньше, так как растровая подложка позволяет все время корректировать ввод, однако на передачу формы объектов влияет качество растра и при изрезанных краях растровой линии начинают появляться изгибы про­водимой векторной линии, которые вызваны не общей формой линии, а локальными нарушениями растра.

Корректность внутренней структуры.

Готовая цифровая карта должна иметь корректную внутреннюю структуру, определяемую тре­бованиями, предъявляемыми к картам данного типа. Например, ядром картографической подсистемы в ГИС, использующих цифровые векторные карты, является многослойная структура карт (layers), над ко­торыми должны выполняться операции сквозного поиска, наложения с созданием производных цифровых карт и сохранением связи иденти­фикаторов объектов исходных и производных карт. Для поддержки этих операций к топологической структуре цифровых карт в ГИС предъяв­ляются требования, значительно более жесткие, чем, например, к картам, которые используются для решения задач автоматизирован­ного картографирования или навигации. Это связано с тем, что контуры объектов с разных карт (слоев) должны быть строго согласованы, хотя на практике, несмотря на достаточно точное цифрование исход­ных карт по отдельности, это согласование не достигается, и при на­ложении цифровых карт образуются ложные полигоны и дуги. Несов­падения могут быть визуально неразличимы до определенного масш­таба увеличения, что вполне допустимо для задач автоматизированного картографирования, ориентированных на создание традиционных карт фиксированного масштаба с помощью ЭВМ. Однако это совер­шенно неприемлемо для функционирования ГИС, когда для решения различных задач анализа используется строгий математический аппа­рат. Например, топологическая карта должна иметь корректную ли­нейно-узловую (полигоны должны собираться из дуг, дуги должны соединяться в узлах и т. д.) и многослойную структуру (соответствующие границы из разных слоев совпадают, происходит точное примыкание дуг одного слоя к объектам другого и т. д). Создание корректной струк­туры цифровой карты зависит от возможностей программного обеспечения и от технологии цифрования.

В настоящее время в мире уже сформировалась целая индустрия цифрового картографирования, сложился обширный рынок цифровых карт и атласов. Первым успешным коммерческим проектом здесь, по-видимому, следует считать Цифровой Атлас Мира (производитель - фирма Delorme Mapping Systems), выпущенный в 1988 году. Затем пос­ледовал британский Domesday Project /100/, в результате которого был создан цифровой атлас Великобритании на оптических дисках (в качестве исходных карт и топооснов использовались материалы воен­но-топографической съемки). С 1992 года Картографическое агенство Министерства обороны США выпускает и корректирует цифровую карту мира (Digital Chart of the World - DCW) масштаба 1:1 000 000. Во мно­гих странах мира уже созданы национальные цифровые атласы и общегеографические карты. На Рис. 5.1 представлен черно-белый вари­ант распечатки одного из фрагментов цифрового атласа мира.

Цифровая картография - 3.7 out of 5 based on 6 votes