20. Цифровые, электронные и компьютерные карты

Цифровая карта – цифровая модель карты, созданная путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных ДЗ, цифровой регистрации данных полевой съемки или иным способом в отличие от цифровых пространственных данных в ГИС и цифровых моделей местности. Цифровые карты содержат не атрибуты моделируемых ими объектов реальности, а свойства картографических знаков, выражающих эти атрибуты графически. Осн. назначение – комп. картографирование(изготовление бум карт).

Компьютерная карта - карта, полученная средствами геоинформационного картографирования с использованием графопостроителей, принтеров и иных устройств, обеспечивающих картографическое качество печати, вычерчивания, гравирования или фоторегистрации на бумаге, пластике, фотопленке, ином материале. Одна из задач создания комп. карты - приблизить дизайн генерируемых изображений к традиционному облику составительских или издательских оригиналов картографических изображении в соответствии с нормативами традиционного процесса их проектирования, составления и издания. Создание компьютерных карт с помощью неспециализированных устройств отображения или пренебрежение картографическими требованиями приводят к весьма грубой имитации традиционных карт, например, в виде «ЭВМ-карт» или «ЭВМ-атласов».

Электронная карта - картографическое изображение, визуализированное на экране дисплея на основе данных цифровых карт и баз данных ГИС с использованием программных средств. Картографическое изображение создается в принятых для карт проекции и системе условных знаков. Масштаб изображения на экране может меняться программно в соответствии с потребностями детальности визуализации.

С понятием электронных карт связано и понятие электронных атласов, разработке которых в настоящее время уделяется большое внимание: электронный атлас - это электронное картографическое произведение, функционально подобное электронным картам, сопровождаемое программным обеспечением типа картографических браузеров (картографических визуализаторов). Помимо картографических изображений, электронные атласы включают текстовые комментарии, табличные данные (таблицы атрибутов), а также мультимедийные изображения - анимации, видеофильмы и звуковое сопровождение. Большинство электронных атласов распространяется на компакт-дисках (CD-ROM). Создание электронных атласов, менее дорогое в издании и распространении по сравнению с бумажными, позволяет обеспечить организации разных типов, в том числе школы, качественным набором картографических материалов для разностороннего использования.

21. Трансформирование векторных изображений (на примере перехода из относительной прямоугольной системы коорд в равнопромежуточную коническую)

Алгоритмы трансформирования геоизображений.

Цели преобразования систем координат:

- Взаимная регистрация карт с разными системами координат.

- Осуществление небольших преобразований проекций.

- Изменение разрешения изображений в нецелое число раз.

- Регистрация ДДЗ в прямоугольной системе координат.

Аффинные (линейные) способы трансформирования.

Осуществление операций параллельного переноса, изменение масштаба, поворота, зеркального отражения или их сочетаний.

Можно убрать небольшие искажения типа растяжение, сжатие, поворот. Сохраняется параллельность линий. Полиномы 1 степени с 6 неизвестными коэффициентами.

u=a₁+ a₂x+a₃y, v=b₁+b₂x+b₃y.

Где (u,v) – векторные или растровые координаты опорных точек до преобразования, (x,y) – после преобразования.

Нелинейные способы трансформирования.

Позволяют корректировать произвольные (нелинейные) искажения изображений. Реализуются полиномами n-й степени для выполнения трансформирования n-го порядка.

u=a₁+ a₂x+a₃y+a₄x²+a₅y²+a₆xy+a_myⁿ, v=b₁+b₂x+b₃y+b₄x²+b₅y²+b₆xy+b_myⁿ.

Где a_m, b_m – коэффициенты полиномов (число которых равно к), n – их степень, m – число опорных точек, и m=k/2.

Полиномы 2 степени используются для трансформирования изображений больших территорий с учетом кривизны земной поверхности, например, искажения камерой, еще для преобразования географических координат в прямоугольные.

Полиномы 3 степени используют при сканировании деформации карт, с случаях дефектных аэрофотоснимков и для улучшения радарных изображений.

Полиномы 4 степени редко, только в случае сильно искаженных снимков.

Метод резинового листа.

Метод основании на применении полиномиальной аппроксимации.

Число опорных точек больше (n+1)(n+2)/2.

Используется для устранения значительных геометрических искажений, вызванных несовершенной регистрации при создании карты и др., когда неизвестна или искажена проекция источника.

Т рансформ вектор изобр (переход из отн прямоугл сист коорд в равнопромеж конус): Нужно опр коорд. (φ,λ) оцифрованной точки карты по координатам (х,у). Это можно сделать геометрически. Установим связь между парами координат прямоугольной системы и постоянными для данного листа карты параметрами проекции: углом, определяемым долготами крайнего и среднего меридианов, значениями крайних широт и длин отрезков меридианов.

Пусть А – произвольная точка на карте, измеренные коорд (х,у) которой нужно перевести в (φ,λ), и МА=р, а б – разность между долготой меридиана точки А и долготой среднего меридиана М, б= а_пр(λ-λ0); далее МВ=рs=(ув-у0)/sina, МВ=р0=(уc-у0)/sina

Выражаются через известные параметры проекции и листа карты р0, рs и а – полярный угол , образованный долготами крайнего и среднего меридианов листа карты, т.е. б=а_пр(λ1-λ0), где а_пр – постоянная проекции.

Составим для точки А систему уравнений связи координат:

x=ps-pcosб+x0, y=psinб+y0.

Соотв sinб=(у-у0)/р cosб=(ps-x+x0)/р

т.к. sin^2+cos^2=1, p=((у-у0)^2+(ps-x+x0)^2)^0,5.

Определив б при найденном р, получим значение геогр координаты λ=λ0+arcsin(у-у0)/р.

Для нахождения коорд φ составим пропорцию

(ps-p0)/(фs-ф0)=(ps-p)/(ф-ф0), откуда ф=фs+(p-ps)(ф0-фs)/(ps-p0).