Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Картография. Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки 21.03.02 «Землеустройство и кадастры»
.pdf
81
– более экономичный способ создания карт с меньшими затратами
труда;
– возможность и удобство, как редактирования, так и
периодического обновления карт на той же математической основе.
Внедрение цифрового картографирования в производство
основано на использовании ЭВМ и другой цифровой техники. Переход к
цифровому картографированию местности осуществляется в трех
основных направлениях:
– разработка и использование автоматизированных
фотограмметрических приборов и устройств, специализированных
аппаратных комплексов, средств вычислительной техники;
– создание способов представления цифровой модели местности с
использованием ЭВМ и компьютерных технологий;
– организация технологического процесса в виде
автоматизированных систем и технологических линий
картографирования.
Цифровое картографическое производство занимается
следующими производственными процессами:
– разработкой цифровых карт и других картографических
материалов в виде массивов информации всей совокупности объектов;
– созданием тематических карт с использованием уже имеющихся
цифровых математической и картографической основ;
– ведение цифровых баз данных различной информации;
– цифровое картографирование по спутниковым и
аэрокосмическим снимкам.
Цифровая картография – сложный технологический процесс,
включающий: редакционный подготовительный период составления
цифровой карты, входной контроль исходных материалов,
классификацию объектов подготавливаемой документации, кодировку
объектов, редактирование карт, контроль качества, обновление,
82
преобразование в обменный и в заданный формат, оцифровку
материалов карты, векторизацию карт, автоматизацию
картографической генерализации, сводку цифровых карт, контроль
сводки карт, передачу в Фонд карт.
Наиболее ответственным, сложным и трудоемким процессом в
комплексе работ по автоматизированным технологиям является сбор
первичной информации. Важной проблемой построения цифровой
модели местности является разработка математических методов
моделирования местности и информационно-нормативной базы. Одним
из обязательных условий автоматизации картографирования является
переход к новой форме организации производства в виде
автоматизированных топографо-геодезических систем, представляющих
комплекс взаимосвязанных компонентов топографо-геодезического и
картографического производства:
– автоматизированных измерительных и регистрирующих
технических средств вычислительной техники, программ, методов и
технологий производства работ. Традиционные процессы
топографической съемки в условиях цифрового картографирования
реализуются в виде автоматизированных систем картографирования
(АСК), а процессы цифрового моделирования, автоматизированного
составления и подготовки оригиналов к изданию в виде
автоматизированных картографических систем (АКС), с использованием
информационных систем (АИС) в форме банков данных (БД). Данные
системы имеют свое целевое назначение и могут функционировать, как
во взаимосвязи, так и самостоятельно. Одной из разновидностей систем
нового поколения является автоматизированная региональная
картографическая система (АРСК), ориентированная на решение
топографических, картографических и других задач в пределах
значительных территорий, использующая разностороннюю
информацию.
83
8.2. Использование космической техники в картографировании
Для получения информации дистанционного зондирования Земли
применяются различные методы и технические средства. К их числу
относятся телекамеры, сканирующие системы, радиометры,
радиолокационные системы бокового обзора, одно- и многоканальные
фотоаппараты, средства визуальных наблюдений на пилотируемых
космических станциях. Они позволяют вести зондирование в видимом
оптическом, ИК, СВЧ радиодиапазонах, позволяющие в любых погодных
условиях, независимо от времени года обеспечивать съемку суши и
акватории океанов, с высокой разрешающей способностью. Космическая
съемка позволяет осуществлять получение информации с меньшими
затратами, чем аэрофотосъемка, обеспечивает заданную спектральную
избирательность и генерализацию изображений в результате которой
выделяются необходимые признаки объектов и явлений; другие ее
преимущества – это мгновенная фиксация информации об огромных
территориях в одинаковых физических условиях; широкое
использование при дешифрировании метода аналогии, возможность
постановки исследований по принципу от общего к частному, снижение
затрат на камеральную обработку результатов съемки. Тематическая
обработка данных дистанционных измерений заключается в оценке
факторов, определяющих характеристики электромагнитного излучения
в местах их измерения. На основе космической информации создается
комплексная система инвентаризации природных ресурсов в виде
цифровых карт. Такой банк данных о природном потенциале территорий
в последующем может расширяться и уточняться на основе новой
полученной информации. На основе космической информации
создается комплексная система инвентаризации природных ресурсов в
виде цифровых карт. Такой банк данных о природном потенциале
территорий в последующем может расширяться и уточняться на основе
84
новой полученной информации. На основе космической информации
возможно создание и обеспечение функционирования динамического
кадастра природных ресурсов, как звена автоматизированной системы
управления природопользованием. Космические снимки сверхвысокого
разрешения эффективно используются при составлении и обновлении
картографических материалов, современных земельных карт для
контроля за землепользованием и лесопользованием, для учета земель
в кадастре. По сравнению с аэросъемочными технологиями,
использование космических снимков более удобно в ГИС, имеет
меньшую стоимость выполняемых работ. Действующие нормативы
точности прописаны в «Положении о земельно-кадастровой
информации земель населенных пунктов» от 26.08.1997 г. Согласно
этому документу, погрешность определения планового положения
пунктов опорной межевой сети не должна превышать: 0,1 м – для
областных центров и городов областного подчинения, 0,2 м – для
населенных пунктов районного подчинения и 0,4 м – для сел. Поэтому
картографические материалы должны составляться в масштабах 1:500 –
1:2000. Средняя квадратическая погрешность определения положения
контура объекта не должна превышать 0,5 мм в масштабе плана.
Масштаб картографических материалов, составленных по данным
дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), определяется
разрешающей способностью снимков. Для того, чтобы опознать объект
на космическом снимке, представляющий файл растровой графики,
необходимо увидеть его образ, состоящий, как минимум из 3х3
пикселей, даже если объект очень контрастный. Если для опознания
объекта нужно задействовать два пикселя, то средняя квадратическая
погрешность определения плановых координат составит
,Pmyx
,22
yx
,23,Pm
где Р – размер пикселя. Так при
использовании космического снимка с разрешением 0,61 м, в случае с
двумя пикселями погрешность составит 1,73 м, с тремя – 2,59 м, что
85
находится за пределами точности крупномасштабных планов, но вполне
удовлетворяют картам масштаба 1:10 000, а в некоторых случаях и
1:5000.
8.3. Современные тенденции использования картографической
информации для решения различных задач
Картографический метод сбора, обработки, анализа, обобщения и
интерпретации информации позволяет решать большой круг задач
научного и практического направления о пространственном
размещении, количественных, качественных и временных
характеристиках объектов, процессов и явлений, интересующих
человека. Это позволяет создавать легко воспринимаемые
информационные модели в нужном масштабе, с любым
территориальным охватом, целевой направленностью, генерализацией
и обобщением. Создание карт, как концентрированных информационных
документов, зависит от технического уровня средств коммуникаций,
транспорта и связи.
Картография, как научная дисциплина, опирается на достижения
смежных отраслей знаний: астрономии, геодезии, математики,
приборостроения, на развитие новых технологий с использованием
космической техники. Производство съемок с орбитальных высот на
много порядков увеличивает полосу обзора изучаемой территории в
сотни и тысячи км. Спутник «Метеор» только за один виток обозревает
20% площади земного шара. При традиционной постановке
геологических съемок для выявления разломов земной коры требуется
создание геодинамических полигонов и выполнение многократных
высокоточных геодезических измерений. По космическим снимкам
картографирование геологических структур, как правило,
осуществляется путем прямого дешифрирования. Для решения
геологических задач необходим весь масштабный ряд, получаемых из
86
космоса снимков в разных зонах спектра и выполнение съемки в разные
сезоны года. Представляет интерес опыт нефтегазопоисковых работ
вокруг Каспийского моря по снимкам с орбитальных станций,
позволивших установить 66 структур, перспективных по нефти и газу.
Опыт показывает ценность космической информации для изучения
сейсмических явлений и современных движений земной коры. Изучение
и рациональное использование земельных и лесных ресурсов имеет
актуальное значение для решения продовольственных проблем.
Многозональное фотографирование дает ценную информацию для
изучения почв и почвенного картографирования, что способствует
выявлению кормовых ресурсов, классификации пастбищ по
продуктивности, условиям и сезонам использования. Учет техногенного
воздействия на ландшафты и окружающую среду становится все более
необходимым, особенно вокруг промышленных городов и в сельском
хозяйстве. Дистанционное зондирование позволяет определить
состояние и динамику сельскохозяйственного использования земель,
обнаружить нарушения почвенного покрова в результате техногенной
деятельности человека, установить изменения в режиме грунтовых вод
и динамику речных стоков, особенно в Закарпатье, где ежегодно бывают
катастрофические наводнения. Исследования Мирового океана
являются одной из актуальных задач, позволяющих определять
состояние водных ресурсов, подводный рельеф на глубинах до 30 м,
кормовые запасы, использование шельфа на больших глубинах.
Большое значение имеет картографическая и космическая информация
при проектировании сооружений линейного типа. Изучение ландшафта
по космическим снимкам и глубокий анализ всей совокупности
природных факторов способствует выработке таких решений, которые
исключают пагубные последствия вмешательства человека в природную
среду. Функционирование Всемирной службы погоды, надежного
прогнозирования метеообстановки на территории страны
87
обеспечивается спутниками погоды «Метеор», которые эксплуатируются
с 1967 г. Успешно решаются задачи раннего обнаружения тропических
вихрей, ураганов, лесных и торфяных пожаров, наводнений, песчаных
бурь и других стихийных явлений. По космической информации
определяются районы возможного схода лавин, селей и оползней.
Оперативный характер космической информации, передаваемой с
автоматических аппаратов, делает ее незаменимой для обеспечения
навигации и безопасного движения воздушных и морских судов.
При использовании материалов космической съемки меняется и
технология составления карт. Возможность применения исходных
изображений различных масштабов позволяет осуществлять прямое
картосоставление, минуя традиционный переход от крупных масштабов
к более мелким. Это сокращает время изготовления карт, исключает
промежуточные процессы, увеличивает производительность труда.
Применение многозональных съемок и синтезирующих приборов
способствует повышению достоверности интерпретации видеоданных.
Характеристики зональных изображений выбираются для решения
определенных задач в конкретных физико-географических условиях,
когда одна из зон обеспечивает фиксацию большей части необходимых
объектов, а другие дополняют ее недостающей информацией.
Например, в ближнем ИК-диапазоне хорошо фиксируется
гидрографическая сеть, даже если мелкие водотоки скрыты пологом
леса, а болота замаскированы различной растительностью.
Спектрозональные снимки, полученные в определенный период года,
обеспечивают надежную дешифровку пород деревьев, травянистого
покрова, кустарников. В диапазоне 450-550 мм получают изображение
подводного рельефа, донных грунтов. Снижаются затраты на
редакционно-составительские работы. Так, при авторской разработке
тематических карт снижение затрат составляет 50-70%, при
редактировании на 40-60%, при составлении на 20-40%. При
88
использовании космических снимков создание общегеографических и
тематических карт осуществляется в 3-4 раза быстрее, чем при
использовании традиционных способов картографирования.
8.4. Комплексное изучение и картографирование природных
ресурсов в интересах развития экономики
Комплексное исследование природных ресурсов состоит в научнообоснованном изучении природно-экономического потенциала и
экосистемных условий регионов с использованием космической
информации. Результаты исследований представляются в виде серий
взаимосвязанных тематических карт, отражающих пространственное
размещение, качественные и количественные характеристики
природных ресурсов соответствующей территории и окружающей
среды, то есть обеспечивается создание кадастра природных ресурсов
и окружающей среды. На этапе оценки естественного потенциала
территории, определения стратегии ее хозяйственного использования,
разработки планов, проектов и инженерных решений космическая
съемка позволяет получать объективную, всестороннюю и оперативную
исходную информацию. Значительный экономический эффект может
быть достигнут при исследовании геологических структур, когда
традиционные методы требуют в десятки раз больших затрат на поиски
перспективных месторождений полезных ископаемых. Современные
ГИС можно использовать не только как средство для географического
анализа, но и как аналитический инструмент. Это позволяет сразу
получать данные, необходимые для принятия определенных решений.
Разные категории земель, как известно, оцениваются по-разному. Есть
земли в пределах населенных пунктов оздоровительного или
рекреационного назначения, есть сельхозугодья, с особым режимом
использования, а есть менее ценные земли, особенно нарушенные
территории в городах Донбасса. В зависимости от того, какой проект
89
реализуется, можно выбирать и рассчитывать необходимый объем
инвестиций. На предыдущих этапах развития ГИС стояла задача
ускоренного создания цифровых карт, а затем – создания баз
геоданных. ГИС – прежде всего информационно-аналитическая система,
включающая программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий
обработку и систематизацию информации для различных
пользователей и общества в целом. От масштаба настольных систем
уровень решаемых задач поднялся до масштаба региональных и даже
национальных ГИС. В настоящее время при создании карт и атласов
используются ГИС, цифровые карты затем конвертируются в
графические пакеты и там дизайнерами доводятся до необходимого
вида, оформляются и готовятся к печати. Появилось больше
возможностей для 3D-редактирования, трехмерной визуализации карт
городов или моделей местности. ГИС сегодня – это информационные
системы, которые не только решают какие-то частные задачи, а
приносят реальную пользу экономикам и обществу, особенно в развитых
странах.
Вопросы для закрепления материала
1. Цифровое картографирование.
2. Основные направления цифрового картографирования.
3. Сбор первичной информации.
4. Автоматизированная региональная картографическая система.
5. Банк данных о природном потенциале территорий.
6. Использование данных дистанционного зондирования.
7. Технология составления карт по материалам космической
съемки.
8. Сферы применения данных дистанционного зондирования.
9. Геоинформационные системы.
10. Комплексное изучение природных ресурсов.
90
9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТ
КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
9.1. Использование карт
Использование карт – раздел картографии, в котором изучаются
проблемы применения картографических произведений в разных
сферах научной, практической, культурно-просветительской, учебной
деятельности, разрабатываются приемы и способы работы с ними,
оцениваются надежность и эффективность получаемых результатов.
Первые примеры использования карт в научных целях относятся к
XVІІІ – XІХ ст., когда систематизация материала, накопленного в науках
о Земле, привела к созданию первых тематических карт, а сами карты
стали служить материалом для новых исследований. По картам было
открыто много глобальных закономерностей, выявлены связи одних
явлений с другими и предугаданы еще не открытые объекты. Среди
наиболее ярких примеров удачного использования карт в научных
исследованиях: открытие закона общей географической зональности на
основе картографических исследований А. Гумбольдта и позднее В.В.
Докучаева, разработка А. Вегенером теории дрейфа континентов и
глобальной тектоники плит.
Картографический метод исследований – это метод
использования карт для познания изображенных на них явлений. Под
познанием имеется в виду изучение по картам структуры, взаимосвязей,
динамики и эволюции явлений во времени и пространстве, прогноз их
развития, получение качественных и количественных характеристик.
Картографический метод служит средством для принятия практических
решений, связанных с планированием и освоением территорий,
размещением населения, и другими хозяйственными проблемами.
Широкое использование картографического метода исследований
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]