2.Технічні засоби автоматизації картографування.

При автоматизованому складанні карт, як правило, виділяють три основні етапи:

1) інформаційне забезпечення автоматизованого картографу­вання (цифрування картографічної інформації за допомогою відпо­відних пристроїв уведення, створення баз і банків даних та ін.);

2) логіко-математичну обробку інформації на ЕОМ (переобчислення, трансформування числових даних дня їх переведення у необхідну форму для автоматизованого виготовлення карт; обробку числової інформації для одержання нових кількісних та якісних показників і характеристик картографованих явищ; обробка числової інформації або виведення її в графічному або іншому вигляді за допомогою пристроїв виведення та ін.):

3) автоматизоване відтворення карт за допомогою пристроїв виведення (алфавітно-цифрових друкуючих пристрою та їх сучасних модифікацій, автоматичних координатографів, графобудівників дис­плеїв, мікрофільм-плоттерів та ін.).

Основним методом підготовки картографічної інформації для її машинної обробки є перетворення вихідної графічної інформації у цифрову форму. Пристрої, які перетворюють графічну інформацію у цифровий вигляд, називаються цифрувателем або цифровими перетворювачами. Цифрові перетворювачі, які застосовуються в автоматизованих картографічних системах (АКС), класифікуються за способом цифрування, за ступенем і характером автоматизації цифрування та за іншими ознаками, що детально розглядається у курсі обчислювальної техніки.

У загальному випадку із усіх існуючих видів цифрувателів можливо виділити чотири основних типа:

1) з ручним обведенням графічного (картографічного) зображен­ня і автоматичною реєстрацією координат на машинному носієві інформації;

2) з автоматичним обведенням графічного зображення і реєстрації, його поточних координат на машинному носієві інформації;

3) з автоматичним зчитуванням графічного зображення шляхом його сканування (розгортки) з одночасною реєстрацією (записом) координат у пам'ять ЕОМ;

4) з автоматичним обведенням графічного зображення шляхом направленого векторного сканування у межах заданої смуги при постійному контакті картографа із скануючим пристроєм для керів­ництва рухом візира приладу.

Найбільш широке застосування при автоматизованому карто­графуванні знайшли цифрувателі першої групи — матричні цифрувателі (дигітайзери), і третьої — різноманітні сканери.

Дигітайзер — прилад (рис.1) для ручного цифрування картографічної та іншої графічної інформації, тобто перетворення її у цифрову форму у вигляді послідовності точок, положення яких визначається прямокутними декартовими координатами х і у.

Рис. 1 Планшетний дигітайзер

Частіше при картографуванні використовують дигітайзери планшетного типу, основними частинами яких є електронний планшет (в останніх за-кордонних моделях доповнений меню - невеликою частиною робочого поля (звичайно лівий нижній кут планшета) у вигляді сенсорної клавіатури) і курсор (з дванадцятьма і більше клавішами). У карто­графії найбільш поширеними є широкоформатні дигітайзери форматів А2 (420х594) – А0 (84 їх 1189), з точністю цифрування не нижче 0,25 мм.

Серед переваг дигітайзерів перед сканерами необхідно виділити такі:

- більш висока точність цифрування (окремі дигітайзери мають розрішення до 10 000dpі² і точність до 50 мкм) у порівнянні із сканерними технологіями;

- можливість звичайного розшарування картографічного зоб­раження окремими кольорами (монохромні сканери при напівтоновому скануванні можуть видати абсолютно не розбірні растри, а кольорові широкоформатні сканери дуже дорогі);

- можливість роботи з картографічними матеріалами, які мають велику товщину (до 5 мм), наприклад, з планами, які наклеєні на картон тощо;

- можливість більш якісного цифрування картографічних ма­теріалів, які погано збереглися або дуже забруднені (як відомо, біль­шість сканерів пред'являють дуже великі вимоги до якісного стану картографічних матеріалів, які підлягають скануванню);

- одержання оцифрованої інформації у векторній формі, яка безпосередньо готова до використання у різних автоматизованих системах (растрові файли, які отримують при скануванні, перед безпосереднім введенням до ЕОМ потребують векторизації, а це задача далеко нетривіальна і порівняно трудоміська);

- економічний фактор: вартість дигітайзерів у порівнянні з широкоформатними сканерами (до яких, крім того, необхідно придбати векторизатор і, як правило, достатньо дорогий комп'ютер з потужними ресурсами) на декілька порядків нижча, дигітайзери економічно ефективніші.

Сканер - пристрій аналого-цифрового перетворення зображення для його автоматизованого введення у растровому фор­маті з високим розрішенням (звичайно 300- 600 пікселів на дюйм) у відбитому або прохідному світлі з непрозорого або прозорого оригіналу (карти, фотознімку тощо). Цифрування карт сканування аналогічно відомому у картографічному виробництві процесу автома­тичного кольороподілу. Вихідна карта (фотознімок тощо) для цифрування закріплюється на барабані В ( при використанні бара­банного сканера (рис. 2). Скануюча головка S з променем, перпендикулярним вісі барабана, здійснює один рух - уздовж вісі X. Після закінчення читання рядка барабан обертається на ΔY - ширину рядка, після чого одразу виконується наступний пробіг головки і т.д. Крім барабанних сканерів, які забезпечують найбільшточність сканування, використовують роликові та планшетні сканери.

Рис. 2. Принцип дії барабанного сканера.

Роликові сканери можуть сканувати тільки гнучкі картографічні матеріали (аркуші топокарт тощо) і мають невелику; точність із-за ефекту прослизання паперу (або плівки) під роликами,, що помітно обмежує їх застосування при точних картографічних роботах.

Планшетні сканери перш за все використовуються при цифруванні, коли потрібно здійснити сканування картографічного ма­теріалу, який розміщується на твердій основі. Проте широкоформатні моделі планшетних сканерів значно дорожчі від барабанних та роли­кових.

Сучасні сканери, будучи могутнім автоматизованим засобом цифрування картографічного матеріалу, зайняли помітне місце в авто­матизованих картографічних і геоінформаційних системах. Технологіч­ний процес сканування потребує, крім самих сканерів (як правило, ве­ликої вартості), векторизаторів, потужних комп'ютерів, серверів і т. д, також участі висококваліфікованих спеціалістів, операторів, що у підсумку тимчасово стримує їх широке впровадження у вітчизняне картографічне виробництво.

Автоматичне виведення картографічної інформації в ЕОМ з перетворенням цифрових даних після машинної обробки у карто­графічне зображення здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв виведення, до яких відносяться принтери, графобудівники (плотери), автоматизовані координатографи, мікрофільм-плотери та ін.

Принтери - це друкуючі пристрої, які призначені для виведення із ЕОМ текстової (алфавітно-цифрової) і графічної інфор­мації на папір. У залежності від способу (принципу) друку роз­різнюють:

- алфавітно - цифрові принтери, які широко використовувались при ЕОМ-картографуванні на початковому етапі автоматизованого картографування;

- матричні принтери або точково-матричні з генерацією знаку у вигляді точок растру шляхом удару гонок дру­куючої головки по фарбуючій стрічці; у деяких матричних принтерах застосовується багатокольоровий друк і можливість змінювати стандартний набір друкуючих символів;

- лазерні принтери, в яких зображення переноситься лазерним променем на папір (або інший матеріал) за принципом ксерографії (тобто зображення переноситься на папір із спеціального барабана, до якого електрично притягуються частки фарби), при цьому забезпечується високе якість друку, близька до поліграфічного, і розрішення (300-600 точок на дюйм);

- струйні принтери, в яких зображення формується мікрокраплями фарбуючої речовини шляхом видавлення їх на папір через сопла форсунок (до 1000 точок у знакові), а також можливістю багатокольорового друку (до 1000 різних кольорів і відтінків).

- перові принтери, які повільніші струйних і не роблять суцільної заливки, проте мають важливі для вітчизняного картографування переваги:

1) робота з вітчизняним ватманом, калькою тощо;

2) точна прив'язка системи координат карти до системи координат принтера;

3) встановлення на принтерах скануючих головок, з перетворенням їх в широкоформатні сканери з розрішенням до 400 dрі; 4) низькі екс­плуатаційні витрати та ін.

Власне картографічними приладами, які пристосовані для швид­кого відтворення цифрової інформації у графічній формі, є автоматичні координатографи.

Автоматичний координатограф – це креслярський автомат, який має високу точність (менше 0,05 мм), невелику швидкість переміщення реєстраційного вузла (10-90 мм/с) і особливі способи нанесення зображення (креслення, вирізування, гравіювання, експонування та ін.) на відповідну робочу основу (папір, пластини, покриті шаром лаку або емалі, плівку з гравіювальним шаром фотоплівку, фотопластини та ін.).

Автоматичні координатографи використовують у картографіч­них роботах при виготовленні складальних оригіналів планів і карт на папері, пластику та інших основах, а також для виведення графічної інформації у вигляді схем, графіків, профілів, блок-діаграм тощо. Проте автоматичні координатографи відносно повільні у роботі і тому поступаються місцем графобудівникам.

Графобудівник - це креслярський автомат (пристрій відображення), призначений для виводу цифрової інформації із ЕОМ у графічній (а також і текстовій) формі на папір, пластик, фоточуттєвий матеріал або інший носій шляхом креслення, гравіювання, фотореєстрації світовим пером або іншим засобом (рис.3).

Сучасні графобудівники мають достатньо велику швидкість реєстрації (до 1 м/с) з великими розмірами робочого поля (до 2х7 м). Основними конструктивними елементами графобудівника є:

1) засіб реєстрації - папір, фотопапір, пластик з гравіювальним шаром, електронно-промінева трубка та ін.;

2) інструмент для креслення (олівець, шарикова ручка, вічне перо, гравіювальні різці, світовий або електронний промінь та ін.);

3) привід креслярською голівкою (пристрій для відхилення променя);

4) пристрій управління.

Рис. 3 Планшетний автоматичний графобудівник.

Реєстрація зображення здійснюється переміщенням креслярської голівки над поверхнею носія (засоби реєстрації) за двома координатними осями.

Креслярська голівка, як правило, має декілька креслярських інструмента, що дозволяє одержувати лінії різної товщини (або малюнка) і різного кольору.