Тема 2.2. Классификация и кодирование объектов.

Наряду с традиционными методами создания карт появились новые с широким распространением средств вычислительной техники.

Все больше создается карт и атласов, составленных автоматизированным способом. Создаются электронные карты и атласы. Возрастающие потребности в геоинформации на различных уровнях органов управления, планирования и развития народного хозяйства привели к необходимости создания новой единой системы картографо-геодезических фондов, банков цифровых систем. Общий объем картографической продукции всех масштабов превышает миллион номенклатурных листов.

Помимо этого в архивах федеральной службы геодезии и картографии России находится более 2-х с половиной миллионов космических снимков, полученных за последние 15 лет, а также серии топографических и тематических карт, созданных на основе аэрокосмических снимков.

Быстрый доступ к данным, эффективное манипулирование или комплексная обработка и системный анализ столь значительных объемов различной пространственной информации возможны только с ГИС технологиями. Необходимо обеспечить перевод накопленных фондов картографо-географической информации в цифровую форму и создание банков цифровых и электронных карт, цифрового кадастра и геодезических данных, что позволит получать, хранить, анализировать, обновлять и выдавать цифровые карты с применением ГИС технологий. Географические названия хранятся в отдельном файле и сопровождаются следующими обозначениями:

• код категории

• код цифрования

• административная единица(округ, муниципалитет, церковный приход)

• координаты

• местоположение

• начало названия (х;у)

Функции аппаратно-программного комплекса.

Аппаратно-программный комплекс представляет возможность выполнения следующих функций:

1. панорамирование: графическое представление требуемой учебной карты на экране дисплея.

2. привязка: ввод координат, ввод названия, обозначение учебной карты изображенной на дисплее.

3. выбор файлов и цветового отображения: выбор файловых элементов нагрузки и набор цвета.

4. вычисление расстояний: между двумя городами, между двумя наборами координат с целью последовательного определения координат точек.

5. переход от одной системы координат к другой.

6. вычисление площадей: объединение отдельных линий в замкнутых полигонах и определение их площадей.

4. Технология создания цифровой топокарты.

Способы создания цтп

Теория создания цифровой модели рельефа.

Топология – это раздел математики изучающий свойства фигур не меняющихся при любых деформациях.

При двухмерной топологии рельеф на картах будет представлен горизонталями и отметками высот.

При трехмерной топологии рельеф задается тремя координатами произвольно расположенных точек поверхности или регулярно треугольной или прямоугольной сетью. Цифровая форма представления поверхности используется для построения карт изменений, проекций поверхностей на плоскость, различных подсчетов в прикладных программах (на прим.: подсчета объема земляных работ, вычисление площадей, объемов)

Использовать цифровую форму представления поверхности в виде произвольно расположенных точек неудобно.

Необходима промежуточная упорядоченная форма представления.

Самой рспространееной упорядоченной формой представления поверхности является цифровая модель, заданная высотами в узлах прямоугольной координатной сети. Причем если сеть равномерная, то ее называют сетью квадратов, если сеть не равномерная, то ее называют неравномерной координатной сетью. Процесс перехода от поверхности заданной произвольно расположенными точками к поверхности заданной высотами в узлах прямоугольной координатной сети, заключается в определении высоты поверхности в узлах координатной сети.

При создании геоинформационных систем, цифровые карты могут храниться в двух видах:

• в векторном

• в растровом

Формат электронной карты определяет растровое представление карт. Это растровое представление м.б. получено путем сканирования карт на сканерах или можно визуально увидеть на растровом экране РС.

Классификация ЭТК

Создаваемые ЭТК классифицируются:

1. По назначению

• для отображения обстановки на экранах индивидуального и коллективного пользования, моделирования ситуаций и решения задач с использованием компьютерных средств.

• Для применения в АСУ и навигации/наземной, воздушной, космической.

2. По тематике, видам и масштабам:

• Тематические карты различных масштабов

• Электронные карты городов

• ЭТК

• Электронные авиационные карты

• Электронные космо-навигационные карты

2. По способам представления(изображения), пространственная информация:

• Двухмерной модели (х; у)

• Трехмерные модели (х; у;h)

• Четырехмерные модели или пространственно-временные модели (х; у; h; t)

2. По форме представления:

• Линейные

• Векторные

• Матричные

• Растровые

5. Теоретическая модель цвета электронной карты

Абсолютное большинство создаваемых цифровых карт - цветные.

Цвет является мощным изобразительным средством и играет важную роль.

Так вошло в традицию, все объекты гидрографии изображают голубым или синим цветом, рельефы - коричневым, а растительного покрова - зеленым и т.д.

Применение разных цветов увеличивает различимость объектов на карте и облегчает ее восприятие.

Для цифровой карты М 1:1000000 были разработаны цвета максимально близкие к принятым цветам топокарты масштаба 1: 1000000 в соответствии с «руководством по топографическим и картоиздательским работам». Карты являются объектно-знаковым отображением объектов и явлений, существующих в природе.

Отображение производится по средствам картографических условных знаков .

Картографические условные знаки были разработаны для ручного нанесения их на бумагу.

По явление средств ЭВМ, необходимость создания ГИС поставили задачу создания новых машинно-ориентированных картографических условных знаков, т.к. традиционные плохо распознаются при машинном чтении и их сложно отображать на экранах дисплеев, принтерах графопостроителях.

Необходимость машинного чтения, машинного анализа, картографического изображения и его машинного воспроизведения представляет новые требования к проектированию условных картографических знаков.

Основными свойствами условного картографического знака являются:

• Размер

• Форма (ориентировка)

• Цвет

• Фактура (основные части знаков)

Размер - минимальным размером знака является предел различимости знака, а максимальным – размер карты.

Форма - элементарными формами представления знака являются:

Точка, пробел, прямая линия, дуга.

Система условных знаков электронных карт, представленная в виде файла – библиотеки, должна обеспечивать автоматический вывод картографического изображения на устройство отображения и получения его твердых копий на графических регистрационных устройствах.

Графические изображения условных знаков электронных карт выведенные на устройство отображения или графическое регистрирующие устройство, должны соответствовать используемым на топокарах.

Матричная и векторная форма описания знаков.

В зависимости от типа условного знака и используемого устройства отображения могут быть использованы матричные и векторные формы описания знаков.

• Матричная форма описания используется для вывода изображений внемасштабных условных знаков, сеток, заливок и заполняющих условных знаков, площадных объектов на устройства и представляет собой матрицу кадров цветов элементов изображения, совокупность образует на экране устройство отображения условных знаков.

• Векторное описание условных знаков может быть использовано для всех типов условных знаков и обеспечивает их отображение, как на растровых, так и векторных устройствах.

Если используется векторной изображение цифровой карты, то всю информацию на карте можно разбить на точечную, линейную, площадную и текстовую.

Классификация электронно-тематических карт.

По пространственному охвату среди электронно-тематических карт встречаются карты практически всех категорий, однако большинство составляют карты и атласы отдельных государств и крупных городов.

По назначению создаваемые электронно-тематические карты можно разделить на две большие группы:

• Карты для народного хозяйства и управления, носящие справочный характер (к ним относятся карты моделирования ситуаций и оперативного принятия решений).

• Дорожные и навигационные карты.

Тематика создания электронной карты охватывает практически все отрасли научной и хозяйственности деятельности.

Среди карт природы преобладают геологические, геохимические, геофизические, карты рельефа, а также климатические и океанографические.

В разделе социально-экономических карт, больше всего карт населения. Значительное место занимают карты оценки и охраны природной среды. Меньше всего в электронном исполнении исторических карт.

Цифровая модель рельефа местности

Исходные данные о рельефе местности кодируются с карт или планов районов.

Кодирование планов производится при помощи устройства ввода графической информации.

С постоянным шагом снимаются координаты изолиний. Массивы координат заносятся в базу данных. К этим координатам добавляются особые точки поверхности.

В область вычерчивания компоновочной схемы вводится или создается по массивам координат координатная сеть. Определяются значения высот в узлах координатной сети. Определение значений высот производится по опорным точкам путем пересечения значений высот по касательной плоскости с взвешиванием. По значениям высот в узлах координатной сети строится карта изолиний. На карту выводятся также некоторые опорные точки рельефа. Цифровая модель рельефа местности заданная в виде значений высот координатной сети, может быть использована далее для подсчета капитальных затрат на освоение территории, для подсчета объема земляных работ и для вычерчивания карт с рельефом измененным в процессе строительства.

Карта рельефа на схеме способствует правильному проведению корректировочных работ и выбору окончательных работ и выбору окончательного варианта.

Вертикальная планировка рельефа местности.

При проектировании промышленных комплексов производится вертикальная планировка рельефа местности, определяются вертикальные отметки всех сооружений и коммуникаций, имеющихся на генеральном плане. Для автоматизации процесса вертикальной планировки создана специальная программа, которая целенаправленно перебирает допустимые варианты планировки, считая для каждого варианты стоимость земляных работ. Выбирается планировка, для которой эта стоимость минимальна.

На графопостроителе вычерчивается картограмма земляных работ.

В программу в качестве исходных данных вводятся:

1. замеры высот рельефа полученные в результате тахеометрической съемки или отметки высот в углах сетки генерального плана.

2. категория грунта и уровень грунтовых вод.

3. расположение на генеральном плане зон (т.е. участков планируемых участков под плоскость).

4. направление стока воды для каждой зоны.

5. расположение зданий и коммуникаций.

6. сведения о допустимых уклонах дорог и допустимых откосов.

7. экономические характеристики (стоимость разработки грунта) и т.д.

В результате работы программы определяется оптимальный по стоимости земляных работ вариант планировки. Выходными данными программы являются:

1. высота и угол наклона каждой зоны

2. отметки всех дорог

3. объемы выемки и насыпи земли

4. стоимость земляных работ для найденного варианта планировки.

Генеральный план промышленного комплекса

Графическим результатом программы вертикальной планировки является генеральный план промышленного комплекса, на котором имеется:

• квадратная координатная сеть;

• прямоугольная система координат;

• начало координат совпадает с одним из углов сетки, а направления совпадают с направлениями прямых образующих сетку;

• в каждом углу сетки поставлена красная и черная отметки рельефа, т.е. высота рельефа местности до вертикальной планировки и после нее;

• все сооружения вводимые, в пределах зон называются зданиями. Каждое здание имеет форму многоугольника, углы которого пронумерованы по порядку обхода периметра здания;

• на генеральном плане имеется сеть дорог. Все дороги на генеральном плане представляют собой совокупность прямоугольных отрезков, концы которых называются перекрестками. Перекрестки бывают 2 видов:

  1. свободные, т.е. те, отметка которых может варьироваться.

  2. закрепленные, т.е. отметки, которых жестко связаны с отметками зданий.

• на генеральном плане вычерчиваются горизонтали рельефа после планировки.