Teoretické základy digitální kartografie. Digitální kartografie Kompilace a návrh map

Můžete počítat od tisíce devět set padesát sedm. Massachusetts Institute of Technology (USA) letos vyrobil první digitální model reliéfu a terénu mapy, který byl následně použit pro návrh dálnic. To svědčí o tom, že v kartografii se od poloviny dvacátého století začaly vyvíjet nové technologické postupy a metody tvorby map a vydávání map, které jsou zdokonalovány až do současnosti. Hlavní směry a trendy jejich zlepšování lze identifikovat:

• technologické (elektronické) metody tvorby map;
• digitální způsoby organizace bank a databází;
• technologie geoinformačního mapování;
• tvorba map v počítačových sítích;
• vývoj virtuálního mapování.

Pro efektivnější využití vědeckých a technologických postupů při vývoji kartografie je vyžadována co nejrychlejší dodávka jí vytvořených produktů ke konečnému uživateli. Poté je spotřebitelé okamžitě použijí k řešení konkrétních problémů, které si nastaví. V moderní realitě jsou všechny vědecké a výrobní sektory, včetně digitální kartografie, zaměřeny na uspokojování těchto požadavků a potřeb společnosti. Kartografie se tak pomocí digitálních technologií proměňuje ze vzdělávacích a jednoduchých orientačních prostředků v matematické nástroje a metody navrhování, organizace, řízení a plánování. Již nyní je zřejmé, že technologický pokrok ovlivnil způsoby použití karet, z nichž vyzdvihneme následující:

• komunikační metody;
• prostorové informace;
• systémové rozhodování.

Podstata digitální kartografie

Digitální kartografie může být prezentována ve třech nebo dokonce čtyřech smysluplných formách:

• sekce kartografické vědy;
• zpracovatelský průmysl;
• nová technologie.
• nástroj pro vizualizaci obrázků kartografických produktů.

Za prvé, jako odvětví kartografické vědy se digitální kartografie zabývá studiem a zobrazováním prostorového umístění různých objektů společenské činnosti, všech druhů přírodních jevů, jejich digitálního modelování a vztahů.

Digitální kartografie je díky použití a používání automatizovaných výrobních procesů, nových počítačových technologií a rozmanité vizuální škály obrázků obzvláště oblíbená mezi spotřebiteli i odborníky. Výroba kartografických produktů jako průmyslová výroba je multifunkční technologický proces využívající moderní technologie a je žádaný jako elektronický produkt.

Stojí za to si připomenout, jak byly mapy dříve konstruovány. Vznikaly celé prezenční kartografické skupiny a tematické party, jejichž služby vznikaly ve výrobě. Všechny přijaté informace o střelbě byly zaznamenány inkoustem na pauzovací papír nebo hustší základ. Vysoká pracnost, značné časové náklady a pečlivost v celém procesu mapování zpomalily proces. Nyní toto vše nahrazuje výpočetní technika s možností rychlejšího a přesnějšího provádění projektů, snadnou aktualizací a úpravou map.

Výhody digitálního mapování

Porovnáním všech dosavadních a současných možností různých metod tvorby map, včetně ekonomické složky efektivity trhu, můžeme vyzdvihnout následující výhody digitální kartografie:

• přenos přesných informací o objektu, prakticky eliminující možnost chyb, díky použití počítačové automatizace ve výpočtech;
• rychlost zpracování a získání konečného výsledku s vyšší produktivitou práce;
• ekonomičtější způsob vytváření map s menší pracností;
• možnost a pohodlí editace a periodické aktualizace map na stejném matematickém a geodetickém základě.

Je třeba také poznamenat, že digitální kartografie stále více zabírá prostor v globálním informačním toku, proniká do různých oblastí zajímavého moderního života na planetě a získává významné vrstvy uživatelů svých produktů, čímž vytváří zvýšenou poptávku. Tato situace nastává, jak se vyvíjí:

• nové (počítačové) technologie kartografických a geografických informačních systémů;
• nové (prostorové) metody geodetického prostorového určování polohy a určování polohy všech objektů;
• zlepšení sestavování map, zvýšení přesnosti a rychlosti zvládnutí nových oblíbených kartografických produktů.

Druhy digitální kartografické produkce

Produkce digitálního mapování ve své moderní podobě se pro získání určitých výsledků zabývá následujícími výrobními procesy:

• vývoj digitálních standardních map a dalších kartografických materiálů k tomu nezbytných ve formě informačních polí celého souboru objektů;
• tvorba tematických map s využitím stávajících digitálních matematických a kartografických základů;
• udržování digitálních databází různých informací, včetně státních hranic;
• Digitální mapování založené na satelitních a leteckých snímcích;
• digitální aplikace konstrukce topografických map.

Výrobní procesy digitálního mapování

Digitální kartografie je komplexní technologický produkt, který představuje kartografickou výrobu, skládající se z následujících výrobních procesů:

• redakční přípravné období pro sestavení digitální mapy;
• vstupní kontrola zdrojových materiálů;
• klasifikace objektů připravované dokumentace;
• kódování objektů;
• popisy objektů digitální mapy;
• editace map;
• kontrola kvality;
• aktualizace;
• převod do výměnného formátu;
• převod do daného formátu;
• digitalizace mapových podkladů;
• vektorizace map;
• automatizace kartografické generalizace;
• digitální mapový souhrn;
• kontrola přehledu karet;
• převod do fondu topografických map.

Digitální kartografie a GIS

Kartografie zažívá v posledním desetiletí období hlubokých změn a technologických inovací způsobených elektronizací vědy, výroby i celé společnosti. Bylo potřeba revidovat a redefinovat mnoho koncepcí této vědní disciplíny. Například již v roce 1987 byly v rámci Mezinárodní kartografické asociace vytvořeny dvě pracovní skupiny pro kartografické definice a koncepty. Navíc jednou z hlavních otázek, které bylo třeba prostudovat a vyřešit, byla otázka, zda lze kartografii definovat bez pojmu „mapa“ a zda by do této definice měl být zahrnut GIS nebo jeho prvky. V roce 1989. Pracovní skupina navrhla následující definici: "Kartografie je organizace a sdělování geograficky odkazovaných informací v grafické nebo digitální podobě; může zahrnovat všechny fáze od sběru až po zobrazení a použití dat." Pojem „mapa“ není v této definici zahrnut, ale navrhuje se, aby byl posuzován samostatně jako „holistická (tj. holistická, strukturální) reprezentace a mentální abstrakce geografické reality, určená pro jeden nebo více účelů a transformující odpovídající geografické data do děl prezentovaných ve vizuální, digitální nebo hmatové podobě."

Tyto definice vyvolaly širokou debatu mezi kartografy a v důsledku toho se objevila alternativní definice kartografie, ve které je považována za „organizaci, zobrazování, komunikaci a používání prostorově koordinovaných informací prezentovaných v grafické, digitální a hmatové podobě; může zahrnovat všechny fáze od sběru dat před jejich využitím při tvorbě map nebo jiných prostorově informačních dokumentů.“

Podle většiny moderních kartografů nejsou technologické aspekty kartografie těmi hlavními v éře informatiky a všechny definice kartografie prostřednictvím technologie jsou chybné. Kartografie zůstává aplikovanou, převážně vizuální disciplínou, ve které mají komunikační aspekty velký význam. Chybné je také hodnocení počítačových map ve smyslu jejich podobnosti a nerozlišitelnosti od map vytvořených ručně. Skutečný význam technologie GIS spočívá právě v možnosti vytvářet nové typy děl. Při tom všem zůstává hlavním úkolem kartografie poznání reálného světa a zde je velmi obtížné oddělit formu (kartografické zobrazení) od obsahu (reflektované skutečnosti). Pokrok geografických informačních technologií pouze zvětšil okruh dat podléhajících mapování a rozšířil okruh vědních oborů vyžadujících kartografii. Obrazovkové (displejové) mapy a elektronické atlasy, které se dnes v mnoha zemích stávají součástí národních kartografických programů, jen posilují propojení kartografie s počítačovou grafikou a GIS, aniž by však měnily podstatu mapování.

Je třeba poznamenat, že digitální kartografie z genetického hlediska není přímým pokračováním tradiční (papírové) kartografie. Vyvíjel se s celkovým vývojem softwaru GIS, a proto je často vnímán jako sekundární komponenta GIS, která na rozdíl od softwaru GIS nevyžaduje velké investice úsilí a peněz. Neškolený uživatel používající stávající GIS software po několika dnech školení tedy již dokáže vytvořit jednoduchou digitální mapu, ale ani za měsíc není schopen vytvořit funkční GIS software. Na druhou stranu, jak poznamenávají kartografové, digitální kartografie je pro svou zdánlivou snadnost a jednoduchost podceňována se všemi z toho plynoucími důsledky.

Digitální kartografie si začala žít svým vlastním životem a její propojení s tradiční kartografií je často vnímáno jako zcela zbytečné. Jak víte, tvorba tradiční papírové mapy vyžaduje poměrně složité vybavení a také tým zkušených specialistů (kartografů-designérů), kteří mapy vytvářejí a upravují a provádějí rutinní práce na zpracování primárního materiálu. Jedná se o technicky a technologicky velmi složitý a pracovně náročný proces. Na druhou stranu k vytvoření digitální mapy potřebujete pouze osobní počítač, externí zařízení, software a původní (zpravidla papírovou) mapu. Jinými slovy, každý uživatel dostane možnost vytvářet digitální mapy v podobě hotových výrobků – digitální mapy na prodej. V důsledku toho se v současné době zabývá digitálním mapováním spousta neprofesionálů a oddělení od teorie a metodologie tradiční kartografie vede ke ztrátě kvality při přenosu geometrických a topologických forem mapových objektů, protože schopnost kreslit dobře na papíře pro kvalitní digitalizaci nestačí (digitalizace je složitější proces, protože jak je třeba kvalitativně aproximovat spojité křivky s úsečkami). Zároveň trpí kvalita designu: často tištěné mapy „se podobají určité kresbě se sadou barevných skvrn, ale ne mapě“.

Teprve nedávno, s rozvojem trhu GIS, začala narůstat potřeba kvalitních digitálních map; uživatelé začali dbát nejen na rychlost digitalizace karet a jejich nízkou cenu, ale také na kvalitu. Roste počet míst, kde se vzdělávají specialisté pomocí technologie GIS; Západní systémy jsou rusifikovány a ukrajinizovány, čímž se rozšiřuje okruh potenciálních uživatelů GIS. Existuje tedy tendence ke kvalitativnímu rozvoji digitální kartografie v návaznosti na obecný rozvoj technologie GIS.

Podívejme se na některé vlastnosti technologie digitálního mapování a hlavní parametry digitálních map. Především je třeba poznamenat, že vzhledem k různorodosti problémů řešených pomocí digitálních map je obtížné jednoznačně určit univerzální kritéria pro jejich kvalitu, proto by nejobecnějším kritériem měla být schopnost poskytnout řešení daný problém. Současná situace na trhu digitálních map je taková, že jsou vytvářeny především pro konkrétní projekt, na rozdíl od klasické kartografie, kde se jako mapový podklad používají stávající kartografické materiály. Proto je tvorba digitální mapy nejčastěji určována nikoli zavedenými a léty prověřenými návody, ale roztroušenými a ne vždy profesionálně vypracovanými technickými specifikacemi.

Kvalita digitální mapy

Kvalita digitální mapy se skládá z řady složek, ale hlavními jsou informační obsah, přesnost, úplnost a správnost vnitřní struktury.

Informační obsah. Mapa jako model reality má epistemologické vlastnosti, např. smysluplnou korespondenci (vědecky podložené zobrazení hlavních rysů reality), abstraktnost (zobecnění, přechod od individuálních pojmů ke kolektivním, výběr typických charakteristik objektů a eliminace sekundárních), prostorově-časová podobnost (geometrická podobnost velikostí a tvarů, časová podobnost a podobnost vztahů, souvislostí, podřízenosti předmětů), selektivita a syntetičnost (oddělené zastoupení společně se projevujících jevů a faktorů, jakož i jednotný holistický obraz jevů a procesů, které se v reálných podmínkách objevují odděleně). Tyto vlastnosti samozřejmě ovlivňují kvalitu výsledného produktu - digitální mapy, ale především spadají do kompetence tvůrců původního kartografického díla: tvůrci tradiční zdrojové mapy odpovídají za její informační obsah a při tvorbě digitální mapy, je důležité správně vybrat tento zdroj a správně zprostředkovat s ohledem na vlastnosti digitálního mapování a informace obsažené v původní mapě.

Úplnost Přenosy obsahu. Hodnota tohoto parametru závisí především na technologii tvorby digitální mapy, tedy na tom, jak přísně operátoři kontrolují přístup k digitálním objektům. Pro kontrolu lze použít papírovou kopii digitální mapy vytištěné na plastu v měřítku originálu. Když je digitální mapa následně aplikována na zdroj, je ověřen obsah digitální mapy a zdrojový materiál. Tuto metodu lze také použít pro posouzení kvality přenosu tvarů objektů, ale je nepřijatelná pro posouzení chyby v poloze obrysů, protože výstupní zařízení vždy produkuje znatelné zkreslení. Při vektorizaci rastru umožňuje kombinace vrstev vytvořené digitální mapy a rastrového pozadí rychle identifikovat ztracené objekty.

Přesnost. Pojem přesnosti digitální mapy zahrnuje takové parametry, jako je chyba polohy vrstevnic vůči zdroji, přesnost přenosu velikostí a tvarů objektů při digitalizaci a také chyba polohy mapy. vrstevnice digitální mapy vzhledem k terénu související se zdrojem digitálního mapování (deformace papíru, deformace rastrového obrazu při skenování atd.). Přesnost navíc závisí na softwaru, použitém hardwaru a zdroji digitalizace. V současné době existují dvě technologie digitalizace map paralelně a vzájemně se doplňují - digitalizační vstup a rastrová digitalizace (skenování). Praxe ukazuje, že je nyní těžké mluvit o výhodě některého z nich. Při digitalizaci digitizéru většinu práce na zadávání digitálních map provádí obsluha v manuálním režimu, tzn., že pro zadání objektu obsluha najede kurzorem na každý vybraný bod a stiskne tlačítko. Přesnost vstupu během digitalizace kriticky závisí na dovednosti operátora. Při vektorizaci rastrových map mají subjektivní faktory menší vliv, protože rastrový substrát umožňuje neustále korigovat zadání, přenos tvaru objektů je však ovlivněn kvalitou rastru a při oříznutí okrajů rastrové čáry, začnou se objevovat ohyby nakreslené vektorové čáry, které nejsou způsobeny obecným tvarem čáry, ale lokálními poruchami rastru.

Správnost vnitřní struktury.

Hotová digitální mapa musí mít správnou vnitřní strukturu, danou požadavky na karty tohoto typu. Například jádrem kartografického subsystému v GIS využívajícím digitální vektorové mapy je vícevrstvá struktura map (vrstev), nad nimiž musí být prováděny operace end-to-end vyhledávání a překrývání, aby se vytvořily odvozené digitální mapy a zachovalo se spojení mezi objekty. identifikátory původních a odvozených map. Pro podporu těchto operací vyžaduje topologická struktura digitálních map v GIS požadavky, které jsou mnohem přísnější než například mapy, které se používají k řešení problémů s automatizovaným mapováním nebo navigací. Je to dáno tím, že obrysy objektů z různých map (vrstev) musí být striktně konzistentní, i když v praxi i přes poměrně přesnou digitalizaci zdrojových map odděleně není této koordinace dosaženo a při překrývání digitálních map dochází k překrývání map, např. vznikají falešné polygony a oblouky. Nesrovnalosti mohou být vizuálně nerozlišitelné až do určitého měřítka zvětšení, což je docela přijatelné pro automatizované mapovací úlohy zaměřené na vytváření tradičních map s pevným měřítkem pomocí počítače. To je však zcela nepřijatelné pro fungování GIS, kdy se k řešení různých analytických problémů používá striktní matematický aparát. Například topologická mapa musí mít správnou lineárně-uzlovou (polygony musí být sestaveny z oblouků, oblouky musí být spojeny v uzlech atd.) a vícevrstvou strukturu (odpovídající hranice z různých vrstev se shodují, oblouky jedné vrstvy přesně sousedí k předmětům jiného atd. .d). Vytvoření správné struktury digitální mapy závisí na možnostech softwaru a digitalizační technologie.

V současné době se ve světě již zformoval celý průmysl digitálních map a rozvinul se rozsáhlý trh s digitálními mapami a atlasy. Za první úspěšný komerční projekt by zde měl být považován Digitální atlas světa (vyrobený společností Delorme Mapping Systems), vydaný v roce 1988. Následoval British Domesday Project /100/, v jehož důsledku vznikl digitální atlas Velké Británie na optických discích (jako zdrojové mapy a topografické podklady byly použity vojenské topografické průzkumné materiály). Od roku 1992 kartografická agentura Ministerstva obrany USA vyrábí a aktualizuje digitální mapu světa (Digital Chart of the World - DCW) v měřítku 1:1 000 000 Národní digitální atlasy a obecně geografické mapy vytvořené v mnoha zemích po celém světě. Na Obr. Obrázek 5.1 ukazuje černobílý výtisk jednoho z fragmentů digitálního atlasu světa.

Digitální kartografie - 3,7 z 5 na základě 6 hlasů

"...Digitální kartografie: část kartografie zahrnující teorii a praxi vytváření a používání digitálních kartografických produktů..."

Zdroj:

"GOST 28441-99. Digitální kartografie. Termíny a definice"

(v účinnosti vyhláškou o státní normě Ruské federace ze dne 23. října 1999 N 423-st)

• - nauka o zeměpisu mapy vyrostly z měření Země, z těch požadavků a potřeb, které vyvstaly, když jsme se seznamovali s jinými zeměmi, z kosmologie. spekulace...

  Starověk. encyklopedický slovník

• - Zeměpisná věda. mapy vyrostly z dimenze Země, z těch požadavků a potřeb, které vyvstaly, když jsme se seznamovali s jinými zeměmi, z kosmologie. spekulace...

  Slovník starověký

• - Již na první pohled jsou nápadné vnější rozdíly mezi středověkými mapami a moderními mapami. Středověk neznal místopisné průzkumy...

  Slovník středověké kultury

• - kartografie je věda o zobrazování a pochopení přírodních a socioekonomických geosystémů prostřednictvím map jako modelů...

  Zeměpisná encyklopedie

• - nauka o geografických mapách, způsoby jejich sestavování a používání...

  Geologická encyklopedie

• - ".....

  Oficiální terminologie

• - nauka o geografických mapách, způsoby jejich tvorby a použití. Tato nejběžnější definice K. odráží jeho technické aspekty...

  Velká sovětská encyklopedie

• - nauka o geografických mapách, způsoby jejich tvorby a použití...

  Moderní encyklopedie

• - věda včetně teorie, metodologie a technických technik pro tvorbu a používání zeměpisných map, glóbů, map Měsíce, planet, hvězdné oblohy atd. Dělí se na kartografii, matematickou kartografii,...

  Velký encyklopedický slovník

• - R., D., Pr....

  Pravopisný slovník ruského jazyka

• - kartografie,...

  Spolu. Odděleně. Pomlčky. Slovník-příručka

• - KARTOGRAFIE, -a, žena. Věda o vytváření map a jejich kompilaci...

  Ozhegovův výkladový slovník

• - KARTOGRAFIE, kartografie, mnoho. ne, samice . Nauka o technikách sestavování zeměpisných map. || Stejně jako mapování...

  Ušakovův vysvětlující slovník

• - kartografie 1. Vědní obor studující metody tvorby a používání map I. 2...

  Vysvětlující slovník Efremové

• - kartograf...

  Ruský pravopisný slovník

• - KARTOGRAFIE a g. kartografie f. Věda o vytváření zeměpisných map. BAS-1. || Stejné jako mapování. BAS-1. - Lex. Mýto 1864: ...

  Historický slovník galicismů ruského jazyka

"Digitální kartografie" v knihách

15.1. Kartografie snů