7. Методичні вказівки що до формування цифрових картографічних даних для кадастрових гіс

До основних концептів цифрової моделі картографічних даних можна віднести наступні визначення.

Картографічний об’єкт – засіб структурування реальності, що має такі властивості:

• об’єкт складається з взаємозалежних елементів (чи частин). Зв’язки частин об’єкта між собою сильніше зв’язків з іншими об’єктами, зовнішніми стосовно даного;

• елементи об’єкту не можуть мати незалежний „час життя”, тобто вони створюються і знищуються одночасно крім випадків реструктуризації об’єкта в результаті дії законів формоутворення об’єкта, що не порушують його цілісності;

• до об’єкта адресуються як до єдиного цілого, а не шляхом індивідуальної адресації його окремих частин;

• з об’єктом зв’язуються допустимі типи перетворень, що не дозволяють суб’єкту виконувати з ним операції іншого, відмінного від даного типу.

Базові векторні об’єкти (геометричні примітиви) – точкові, лінійні, дуги і полігональні об’єкти.

Точковий об’єкт на карті – об’єкт, положення якого у просторі визначається координатами точки розміщення (x, y, z), а також, можливо, кутами повороту (Ax, By, Cy) навколо осей системи координат, початок якої збігається з точкою розміщення об’єкта .

Лінійний векторний об’єкт на карті – об’єкт у вигляді прямого відрізка, положення якого задається координатами кінців цього відрізка.

Дуга – векторний об’єкт як відрізок кола на карті.

Полігональний векторний об’єкт (полігон) – двовимірний (площинний) замкнутий об’єкт, утворений топологічно зв’язаними між собою прямими відрізками і дугами.

Атрибут – семантична властивість об’єкта, визначена в деякім середовищі (у певному уявленні суб’єкта), записане за допомогою деякої мови. 

Векторні об’єкти відображуються на електронній карті як умовні знаки відповідно до документа "Умовні знаки для топографічних планів масштабів М1:5000, М1:2000, М1:1000, М1:500".

Загальні вимоги до цифрової карти. У рамках ГІС-технології, за допомогою якої створюються цифрові карти М1:2000 і М1:500, один шар об’єктів можуть утворювати об’єкти, що складаються з будь-яких геометричних примітивів і їхніх сукупностей. Іншими словами, шар визначається як множина об’єктів одного класу, що мають однакові тематичні властивості, але не обов’язково однакові геометричні характеристики.

Помилка положення контурів об’єктів на цифровій карті щодо вихідного картографічного матеріалу не повинна перевищувати 0.2 мм у масштабі карти.

Якщо цифрова карта має растрове зображення, що складається із сегментів, то вони повинні бути об’єднані в одне расторове поле, зв’язане з заданою еталонною координатною сіткою. Растрове зображення кожного сегмента (планшета топопланів) повинно бути відкалібровано по набору реперних точок з відомими координатами.

Координати об’єктів на цифровій карті повинні бути задані у системі координат, яка має зв’язок з державною. Координати об’єктів повинні мати значення дійсного числа з подвійною точністю double (64біт).

Шари об’єктів повинні відповідати класам об’єктів, представленим відповідно до Умовних знаків для топографічних планів М1:2000 і М1:500, а також відповідно з "Класифікатором об’єктів на цифровій карті М1:2000 і М1:500".

Топологічні просторові відношення (ТПВ) і топологічні зв’язки (ТПЗ) між картографічними об’єктами.

ТПВ – це просторові відношення суміжності, перекриття, входження тощо. ТПВ у ГІС можуть встановлюватися автоматично системою або оператором, який виконує шифрування карти. ТПВ відображають лише прості абстрактні просторові відношення між об’єктами або їх частинами.

ТПЗ – це такі ТПВ, які крім просторових топологічних відношень несуть додаткове функціональне ”навантаження” - відображають реальні фізичні канали передачі речовинних, енергетичних і інформаційних ресурсів через границі об’єктів цифрової карти. Іншими словами, ТПЗ відображають ресурсні потоки на території і є основою, наприклад, для представлення топологічних моделей мережних комунікацій, у яких протікають фізичні процеси. ТПЗ установлюються, розриваються чи перетворюються в ТПВ або оператором, або динамічно моделюючими програмами, що працюють в середовищі ГІС.

ТПВ можуть перетворюватися в ТПЗ і навпаки. Виключенням є внутрішні ТПВ об’єкту, які не можуть перетворюватися в ТПЗ.

На цифровій карті мають місце наступні ТПВ:

• внутрішні ТПВ об’єкту (частини об’єкта повинні мати топологічні відношення між собою);

• міжоб’єктні ТПВ (окремі суміжні об’єкти повинні мати загальні вузли і дуги);

• підвидом міжоб’єктних ТПВ є міжшарові ТПВ, які відображаютьі той факт, що топологічні відношення можуть встановлюватися між об’єктами різних шарів цифрової карти;

• на основі міжшарових ТПВ можуть будуватися ТПВ - мережі об’єктів, множини об’єктів, що зв’язані між собою відповідно до принципу нерозривності простору.

ТПЗ встановлюються тільки між об’єктами (міжоб’єктні ТПЗ, у тому числі між об’єктами різних шарів - міжшарові ТПЗ) і не можуть встановлюватися між частинами об’єкта на тому масштабному рівні карти, де об’єкти представлені функціонально (елементарними).

Внутрішні ТПВ встановлюються для всіх цілісних об’єктів (частини об’єкта повинні утворювати між собою топологічні конструкції), наприклад, будинки повинні утворювати цілісні об’єкти, частини яких зв’язані просторовими топологічними відношеннями.

Внутрішні ТПВ також мають місце в наступних випадках:

• в об’єкті, складеному елементами одного шару (насипи, виїмки, автодороги і т.д.), частина об’єкту, що визначає його форму, має ТПВ з вторинними об’єктами (схил виїмки, дно ями).

• в об’єкті, складеному окремими об’єктами різних шарів, топологічні відношення між головним (наприклад, будинком) і додатковим (наприклад, ганком) встановлюється за схемою «гнучкий»-«твердий»: при операціях з головною частиною (будинок) другорядна (ганок) залишається незмінною.

Кожен векторний об’єкт є цілісним і припускає його перенесення як цілого (а не частинами – по вузлах чи по гранях) з одного місця поля цифрової карти на інше. Це можливо за умови, що ГІС -технологія, яка використовується для формування цифрової карти підтримує об’єктну топологію.

Об’єкти, які „умовно” розділяються границями растрових зображень планшетів, утворюють цільний векторний об’єкт, якому поставлено в відповідність один запис в семантичній базі даних (таблиці). Перевірка здійснюється таким чином: при виборі об’єкта мишкою він повинен відмічатися як „вибраний” об’єкт, а на екран повинна виводитися відповідний даному об’єкту єдиний запис з семантичної бази даних.

Границі суміжних об’єктів, які представлені у вигляді дуг, повинні співпадати. Вузли суміжних об’єктів, які беруть участь в створенні просторових топологічних відношень або зв’язків, повинні співпадати з абсолютною точністю.

На цифровій карті повинні бути представлені "гнучкі" та "жорсткі" об’єкти. "Жорсткі" об’єкти – це такі об’єкти, які зберігають свою форму завжди, крім випадку виконання явної операції редагування форми даного об’єкту. "Гнучкий" об’єкт змінює свою форму, якщо в результаті редагування або переносу змінює свою форму сусідній з ним об’єкт, який має з ним топологічні відношення або топологічні зв’язки.

Надання статусу "жорсткий" для об’єктів повинно бути логічно виправдано. Наприклад, пари полігональних об’єктів, які є поверхнями природного походження, задаються зі статусом "гнучкий"-"гнучкий"; топологічна пара "будинок"-"частина будинку" - зі статусами "гнучкий"-"жорсткий"; топологічна пара "будинок"-"газон" (грунти та ін.) представляється зі статусами "жорсткий"-"гнучкий" тощо.

Кожен об’єкт на цифровій може мати декілька портів (інтерфейсів), які є моделями входів та виходів об’єкту, через які в нього із зовнішнього середовища (або з нього в зовнішнє середовище) передаються ресурсні потоки. Кожний порт типізується (має тип). Дозволено зв’язувати тільки порти, які утворюють дозволені зв’язки за типами (концептуальна топологія). Порти, які зв’язуються з вузлами картографічних об’єктів, називаються точковими портами.

Порти, які зв’язуються з ребрами картографічних об’єктів називаються лінійно розподіленими або просто лінійними.

Порти, які зв’язуються з гранями тривимірних об’єктів або площиною двохвимірного полігонального об’єкту, називаються площинними.

Ресурси, які подаються в об’єкт через лінійні та площинні порти, дозволяють ввести в опис взаємодії с зовнішнім середовищем поняття щільності потоку ресурсу через даний порт.

ТПЗ між об’єктами встановлюються тільки через порти.

З кожним картографічним об’єктом, який має зв’язані порти, може буди зв’язано декілька множин імітаційних моделей об’єкту, які обробляють дані на вхідних портах і розміщують оброблені дані в вихідні порти.

Топологічні мережі утворюють об’єкти, які мають з навколишніми об’єктами як топологічні просторові відношення, так і топологічні фізичні зв’язки. Відповідно до цього розрізняють ТПВ - мережі та ТПЗ - мережі.

Топологічні зв’язки встановлюються не між усіма об’єктами, які перетинають (або дотикаються) один одного (а, можливо і мають ТПВ), а лише між тими, які утворюють фізично реальні топологічні зв’язки ("зшиті" по портам), наприклад, обладнання фізичних інженерних комунікацій.

ТПЗ - мережі є топологічними моделями деяких класів предметно-орієнтованих мереж (наприклад, високовольтна електрична мережа, водонапірна мережа, міська освітлювальна мережа, транспортна мережа та ін.) ТПЗ - мережа може утворювати об’єкти декількох класів (шарів), які зв’язані між собою в магістралі у відповідності з деякою предметною технологією (енергетика, водопостачання, теплопостачання та ін.). Певну мережну технологію необхідно забезпечити відповідною технологією створення векторної і топологічної моделі мережі в об’єктах цифрової карти.

ТПВ - мережа земельних ділянок. Земельні ділянки є полігональними об’єктами, які об’єднані в земельно-кадастрову карту, що складається з шарів, кожний з яких відповідає певному типу земельних ділянок (земель) згідно з прийнятим класифікатором земель. Земельні ділянки утворюють самостійну ТПВ – мережу – кадастрове покриття. Вузли полігональних областей, які утворюють земельні ділянки, можуть утворювати додаткові ТПВ з іншими об’єктами на карті (наприклад, огорожі, берегові лінії тощо).

ТПЗ - мережа гідрографічних об’єктів. Річки, озера, ставки, джерела, струмки, канави утворюють ТПЗ - мережі. Протяжний об’єкт (річка) може складатися з окремих відрізків (полігональних сегментів), топологічно зв’язаних (ТПЗ) між собою.

Деякий об’єкт може одночасно входити в склад різних ТПВ - і ТПЗ - мереж. Наприклад, велика підстанція входить в наступні відносно самостійні ТПЗ - мережі: енергетична мережа міста; міська освітлювальна мережа (якщо підстанція є одиницею, яка живить цю мережу); водопровідна мережа; каналізаційна мережа; мережа теплових комунікацій.

Генералізація. Один і той же об’єкт може по-різному відображатися на картах різних масштабів. Цифрові карти масштабу 1:5000 або 1:10000 повинні бути зв’язана на основі механізму генералізації з цифровими картами крупніших масштабів. Тобто об’єкт має один семантичний запис, але декілька форм відображення, рознесених по масштабам. Для такого зв’язку кожному об’єкту присвоюють унікальний ідентифікатор, значення якого є похідним від центроїду об’єкту, що забезпечує його унікальність в множині об’єктів певного класу та інваріантним до сфер застосування моделі та масштабів класі. Наприклад, житловий будинок на планах М1:500 і М1:5000 повинен мати один і той же ідентифікатор, проте, на плані М1:500 об’єкт може мати інший стиль оформлення та форму, ніж на плані М1:5000.

Підписи до об’єктів повинні бути представлені як складова частина відображуваного об’єкту. Це означає, що не повинно бути роздільних шарів просторових та косметичних об’єктів (підписів). Мова може йти тільки про просторові та косметичні елементи одного об’єкта. Правильність нанесення підпису до об’єктів перевіряються наступним чином:

• вибір графічного об’єкта та його знищення автоматично повинно приводити до знищення всіх підписів до об’єкту;

• перенесення графічного об’єкта в інше місце карти повинно приводити і до автоматичного перенесення підпису до об’єкту.

Карта не повинна містити тексти довільного характеру, не зв’язані з яким-небудь картографічним об’єктом. Текстове (цифрове) значення підпису до об’єкту повинно бути зв’язано з записом в семантичній таблиці для цього об’єкту. Зміна значення в семантичній таблиці повинно призводити до зміни відображення підпису на карті. Об’єкт може мати довільну кількість підписів, зв’язаних з відповідними полями семантичного запису, який відноситься до об’єкту.