Данная статья посвящена разработке электронных карт. Выявлены особенности растровых и векторных электронных карт. На основе проведенного исследования предлагается выделить основные проблемы электронных карт и решения этих проблем.
Ключевые слова: электронная карта, растровая и векторная карта, цифровое картографирование
В современном мире используются различные виды картографической продукции в виде электронных и цифровых карт. Непрерывный и быстрый рост карт объясняется тем, что они необходимы в разных сферах: при оперативном управлении промышленностью, транспортом и сельским хозяйством, анализе социальных процессов, планировании использования материальных и природных ресурсов, поиске полезных ископаемых и т. д. В каждой области деятельности электронные карты выполняют свою функцию.
В народнохозяйственных системах электронные карты должны обеспечивать оперативное управление народнохозяйственным комплексом в целом по отраслям, планирование использования материальных и природных ресурсов, анализ социальных процессов, моделирование управления ресурсами, создание и ведение кадастров.
В автоматических системах управления электронные карты должны предоставлять в реальном времени оценку обстановки и принимать решение, ставить задачи и организовывать взаимодействие, изучать географические особенности регионов, территорий, а также выполнять необходимые расчеты при оценке обстановки, моделировании действий, прогнозировании изменений местности, определении координат объектов на местности.
В автоматических системах навигации электронные карты должны обеспечивать наземную, воздушную и космическую навигацию [1].
Электронная карта — эта цифровая картографическая модель; визуализированная или подготовленная к визуализации на экране средства отображения информации в специальной системе условных знаков, содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба. Электронная карта бывает векторная или растровая.
Растровая карта представляет собой цифровое изображение, получаемое путем сканирования обычной бумажной карты. Растровая карта имеет две особенности.
Первая особенность заключается в том, что, как правило, получаемый после сканирования карта имеет очень большой объем.
Вторая особенность заключается в том, что программное обеспечение практически нечего, кроме отображения, делать с растровой картой не умеет. По растровой карте компьютер не может выполнять такие расчеты как: определение оптимального маршрута движения, расчет профиля земной поверхности и т. д. Более того, ввиду больших объемов, отображение растровых карт на маломощных компьютерах происходит достаточно медленно.
Перечисленные особенности, являющиеся недостатками растровых карт, существенно ограничивают их применение, однако, в некоторых случаях, их использование бывает оправдано, ввиду низких затрат на их производство.
Векторная карта по своему внутреннему содержимому не имеет ничего общего с растровой картой. Она представляет собой базу данных, в которой хранится информация об объектах карты. Эта информация состоит их двух видов: геометрическое и атрибутивное описание объектов. Атрибутивное описание включает в себя такие, например, данные, как высота дерева, ширина дороги, скорость течения реки, название населенного пункта и т. д. Геометрическое описание определяет контура объектов, представляя их, как правило, ломаными прямыми, которые с допустимой погрешностью аппроксимируют исходные кривые контура.
Основной проблемой векторных карт является существенные затраты на производство. Однако неоспоримое преимущество векторных карт — это возможность автоматической обработки ее компьютером, объясняет все большее и большее их распространение во всевозможных компьютерных приложениях, в том числе и для навигационных целей в авиации [2].
Процесс создания электронных карт сложная и трудоемкая процедура, она включает следующие основные этапы:
1) автоматизированное преобразование исходной картографической информации в цифровую форму;
2) символизация цифровой картографической информации и автоматизированное составление электронных карт;
3) разработка пользовательской системы управления базами данных для работы с электронными картами.
На первом этапе решается задача получения на основе имеющихся исходных картографических материалов (аэрокосмических снимков, расчлененных оригиналов и цветных тиражных оттисков карт) векторной цифровой модели карты — основы электронной карты.
Эта задача решается следующими основными методами:
1) методом цифрования исходных картографических материалов на планшете путем отслеживания контуров объектов, подготовки и ввода семантики, структуризации цифровой информации;
2) методом сканирования исходных картографических материалов с последующей автоматической или интерактивной векторизацией и распознаванием растрового изображения на экране дисплея, ввода требуемой семантики и структуризации цифровой информации.
На втором этапе решаются задачи:
‒ символизации векторной модели;
‒ составления электронной карты по уровням нагрузки;
‒ контроля и редактирования символизированных электронных карт;
‒ получения архивной графической символизированной копии электронной карты.
Сущность процесса символизации состоит в присвоении каждому объекту кода соответствующего условного знака из библиотеки условных знаков по классификационному коду, характеристикам объектов и их значений.
В процессе составления электронных карт по уровням нагрузки осуществляется программный и визуальный контроль и редактирование информации, которое, в основном, сводится к размещению подписей объектов. Процесс создания электронных карт завершается получением символизированной графической копии последовательно для каждого уровня нагрузки, начиная с первого.
Формирование электронных карт осуществляется в универсальной структуре данных, обеспечивающей возможность записи векторной информации, как в последовательном, так и в цепочно-узловом представлении, в растровом виде, справочной информации, а также формирование сегментов данных пользователей. Технология реализуется на комплексе автоматизированных рабочих мест, объединенных в локальную вычислительную сеть [2].
Все самые основные качества и преимущества электронных карт проявляются при их использовании.
Но при создании карты нужно учитывать ряд проблем. Первая из этих проблем — старение исходных картографических материалов. Финансирование предприятий Роскартографии из государственного бюджета значительно уменьшилось. Как следствие, увеличились сроки обновления карт. Таким образом, создавать электронные карты по имеющимся традиционным методам не имеет смысла по причине старения карт.
Ряд проблем цифрового картографирования связано с используемыми технологиями, техническими средствами, программным и информационным обеспечением [1].
В настоящее время эффективность технологий создания электронных карт практически полностью определяется качеством программного обеспечения. Говоря о программном обеспечении, его необходимо разделить на две категории: импортное и отечественное. Зарубежное программное обеспечение дороже отечественного; часто бывает, что стоимость программных средств, для одного рабочего места превышает стоимость оборудования. Кроме того, локализованные версии программного обеспечения либо отсутствуют, либо появляются с опозданием. Отечественное программное обеспечение характеризуется более приемлемой стоимостью, но его функциональные возможности отстают от ожиданий и потребностей производства.
Самая большая проблема в цифровом картографировании,- это отсутствие национальных стандартов на классификацию и кодирование топографической информации, и форматы обмена цифровыми топографическими данными. На некоторые масштабы имеется несколько классификаторов, и перевод данных из одного классификатора в другой сопровождается потерей информации. И если организации Роскартографии обмениваются между собой классификаторами, то перед другими, в особенности небольшими, фирмами открываются широкие горизонты для творчества. Определенное количество этих фирм занимается цифровым картографированием незаконно, не имея необходимых лицензий и квалифицированных специалистов.
Для того чтобы ограничить изготовление и распространение цифровых топографических планов и электронных карт сомнительного свойства, нужно ввести в практику обязательность получения сертификата качества на цифровую топографическую продукцию всеми организациями-изготовителями.
Электронные цифровые карты по различной тематике составляются широким потоком и заменяют карты, созданные на бумаге. Накапливается опыт создания карт, совершенствуются методические приемы их составления. Интенсивно развиваются новые версии программных пакетов, используемых для создания электронных карт.
Литература:
- Буров Н. И. Электронная навигация и картография. Издательство ОГМА. 1996. 26 с.
- Ватущенко Л.Л, Лдипевич В. А., Кошевой А. А. Электронные системы отображения навигационных карт. Издательство ОГМА. 2000. 120 с.
