22

1.2.Элементы и характеристики морских электронных карт

1.2.1.Основные виды данных и составные части карт

Морские навигационные карты включают разнообразные данные, которые обычно делят на три основных типа: пространственные, описательные и метаданные. Пространственные данные представляют положение и форму картографических объектов, и их связи. Описательные данные содержат сведения о свойствах, характеристиках картографических объектов, заметки для мореплавателей и т.д. Метаданные - это общие сведения о наборе пространственных и описательных данных карты или коллекции карт. Метаданные карты могут включать: идентификатор выпускающего карту агентства, дату ее издания, масштаб, горизонтальный и вертикальные датумы, единицы измерения высот и глубин и т.д.

Различают следующие основные части навигационной карты: математическая основа, картографическое изображение, легенда карты.

Математическая основа карт – это математические правила, по которым строятся карты (масштаб и картографическая проекция).

Картографической проекцией называется математически определенный способ отображения поверхности земного эллипсоида на плоскости. Эта проекция устанавливает аналитическую зависимость между географическими координатами точек земного эллипсоида и прямоугольными координатами тех же точек на карте. При построении навигационных ЭК на экране ECDIS обычно используются проекции: нормальная Меркатора (НПМ) для широт в диапазоне 0÷850, поперечная Меркатора (ППМ) – 80÷900, стереографическая - 80÷900. За главную параллель карты в НПМ обычно принимается параллель, проходящая через центр экрана. Выбираемый в НИС масштаб изображения определяет масштаб карты по этой параллели.

Масштаб. Подробность навигационных карт зависит от их масштаба. Масштаб, которому соответствует содержание ЭК, называется ее оригинальным масштабом. Масштаб, в котором карта показывается на экране дисплея, именуют масштабом ее отображения. Для удобства пользования ЭК отображается в масштабе, соответствуюющем преобладающим обстоятельствам и условиям плавания.

Представление на мониторе карты в более крупном масштабе, чем оригинальный, называется перемасштабированием (overscale). Следует иметь в виду, что при перемасштабировании карта может оказаться недогруженной, т.е. недостаточно подробной. Поэтому о случаях перемасштабирования системы с ЭК обычно сообщают индикацией. Районы с перемасштабированием на экране ECDIS могут быть выделены штриховкой вертикальными линиями (рис. 1.8). Отображение на дисплее карты в масштабе меньшем оригинального называется недомасштабированием (underscale). Если не принимаются специальные меры, так называемая генерализация (обобщение), то при недомасштабировании векторная ЭК может стать перегруженной информацией.

23

Район с перемасштабированием

Граница района с перемасштабированием

Рис. 1.8. Выделение района с перемасштабированием

Под генерализацией (Generalization) изображения VNC понимается процедура, с помощью которой при недомасштабировании отдельные КО показываются упрощенно, либо не отображаются, в соответствии с используемым масштабом, чтобы избежать перегруженности карты. Генерализация позволяет выделить главные объекты или их характеристики, которые должны быть помещены на карте, и отбросить второстепенные, мешающие восприятию главных. Основными методами генерализации являются:

-отбор изображаемых объектов;

-упрощение рисовки контуров;

-укрупнение характеристик объекта и др.

ВНИС применяется автоматическая генерализация, называемая также алгоритмической. Она представляет собой формализованный отбор, сглаживание (упрощение) или фильтрацию изображения в соответствии с заданными алгоритмами и формальными критериями. Согласно стандарту IHO S-57 в ENC для возможности выполнения системой ECDIS генерализации обычно применяется атрибут SCAMIN (Scale Minimum - минимальный масштаб). Он добавляется в записи КО к их атрибутам. SCAMIN определяется производителем ENC. Объект или его характеристика показывается в ECDIS, когда масштаб отображения карты больше или равен SCAMIN. Некоторые пространственные объекты могут не включать атрибут SCAMIN. К ним относятся, например, элементы базовой нагрузки ENC. Применение характеристики SCAMIN позволяет требуемым образом уменьшать нагрузку карт при недомасштабировании и имеет существенное значение для обеспечения наглядности отображаемой карты.

С изменением масштаба ЭК связаны понятия наибольшего и наименьшего масштабов ее отображения. Наибольший (наименьший) масштаб ЭК – это значение самого крупного (мелкого) масштаба, в котором в системе может представляться определенная карта.

24

Картографическое изображение – это условно-знаковое представление объектов и явлений района карты в выбранной проекции. Условные обозначения можно промотреть в ECDIS, вызвав на отображение Карту №1.

Рис. 1.9. Пример текстового и картинного меню для работы с ECDIS картой №1

Рис. 1.10. Одна из групп объектов ECDIS карты №1

25

Она является частью S-52 Библиотеки презентации для ECDIS (БПДЭ) и распространяется в виде графиков и таблиц на бумаге, а также в виде цифровых файлов ENC 0.000 [31, 32]. Меню, используемые для работы с картой №1 в ряде ECDIS, показаны на рис. 1.9. Объекты, относящиеся к одному из разделов меню, представлены на рис. 1.10.

Легенда карты включает общую информацию, относящуюся к отображаемым на экране районам. Примеры легенды карт, вызываемых на отображение в ECDIS «FEA-2107» компании Furuno, показаны на рис. 1.11.

Обычно легенда карты ENC включает в себя:

–единицы измерения глубин и высот;

–масштаб изображения;

–указание о достоверности данных;

–горизонтальный и вертикальные датумы карты;

–значения безопасной глубины и безопасной изобаты;

–величину магнитного склонения;

–дату и номер последнего из NtMs, относящегося к карте;

–дату издания ENC и ее номер;

–наименование проекции карты.

Рис. 1.11. Пример легенды векторной и растровой карты

1.2.2. Геодезические датумы карт

Горизонтальные геодезические датумы карт. Для отсчета координат КО используется та или иная референцная система, основой которой является геодезический датум. Под датумом понимается совокупность параметров, которые характеризуют референц-эллипсоид и его расположение в теле Земли. Имеется три типа геодезических датумов – горизонтальный, вертикальный и комбинированный (горизонтальный с вертикальным).

Горизонтальный датум представляется 8-мю параметрами: два из них описывают размеры референц-эллипсоида, три другие определяют позицию центра эллипсоида относительно выбранного центра Земли, остальные

26

характеризуют ориентацию трех осей эллипсоида относительно выбранных осей Земли. Широта и долгота объекта (в том числе и судна) на БНК или ЭК напрямую зависят от горизонтального датума этих карты. Одна и та же точка на Земной поверхности в разных датумах имеет неодинаковые координаты, причем отличие между ними может превышать сотни метров. На такую же величину может увеличиться погрешность в определяемом по GPS положении судна при нанесении его на карту, если не учитывать датум.

Таким образом, неучет датума карты при определениях по GPS может привести к ошибке, превышающей 1000 м.

Чтобы избежать больших погрешностей определений, датум, в котором предоставляет координаты приемоиндикатор GPS, должен быть таким же, как и на карте. Для этого в приемоиндикаторе GPS обеспечивается возможность выдачи координат в разных датумах. Однако и здесь необходимо помнить,

что представление в GPS данных в датуме, отличном от WGS-84, может увеличить погрешность определений на десятки метров из-за возможных ошибок пересчета координат из одного датума в другой.

Различают локальные, региональные и всемирные геодезические системы координат. Локальные датумы соответствуют небольшим участкам земной поверхности. В качестве примера можно привести датум «Bissau Base North West and Pillar». Региональные геодезические системы относятся к обширным районам Земли. Примерами таких систем являются: Советская 1942 года (Pulkovo 1942), Европейский датум 1950 года (ED50), Британская система 1936 г, Токийский датум, Индийский датум, Новый североамериканский датум 1983 г. (NAD83 – New North American Datum of 1983). Горизонтальный датум, относящийся к территории государства,

называется государственным или национальным. Всемирный (глобальный)

датум определяет геодезическую систему координат для всего земного шара. Глобальными, например, являются американский датум WGS-84 и российский PE90 (по-русски - ПЗ90).

Преобразование координат КО из одного геодезического датума в другой называется конвертированием (трансформацией) датумов. Для такого преобразования созданы различные программные средства (например, MADTRAN и GEOTRANS-2). Для трансформации различных датумов в WGS-84 и обратно рекомендуется использовать публикацию IHO S60 – «User’s handbook on Datum transformations involving WGS-84», 3-е изд., 2003 г.

Для пересчета широты, долготы и высоты над эллипсоидом из одного датума в другой нередко пользуются формулами профессора М.С.Молоденского.

Наличие большого количества горизонтальных датумов и возможные ошибки пересчета из одного датума в другой требуют применения в мире единой системы отсчета горизонтальных координат. В качестве такого датума выступает в настоящее время WGS-84.

Вертикальные геодезические датумы. Вертикальный датум - это уровенная поверхность, с которой соотносятся высоты и/или глубины и/или береговая черта на карте. На навигационной карте такой датум может быть