Digitalna kartografija. Teorijske osnove digitalne kartografije Digitalna kartografija

Brojač digitalne tehnologije za elektronske satove Korotaev G.1981, br. 1, str. 46. ​​Muzička kutijaPolin A.1981, br. 2, str. 47. Digitalni mjerač ekspozicije Psurtsev V.1981, br. 3, str. 23. Digitalni mjerač ekspozicije Psurtsev V.1981, br. 4, str. 30. Štoperica iz B3-23 Za narodnu privredu i život Zaltsman Yu 1981, br. 5, str.

Digitalni potpis.

Digitalni potpis. Ogromna prednost javne kriptografije je i mogućnost korištenja digitalni potpis, koji omogućavaju primaocu poruke da provjeri identitet pošiljaoca poruke, kao i integritet (vjernost) primljene poruke

8.1. Suština i ciljevi predmeta “Digitalna kartografija”

Kurs “Digitalna kartografija” je sastavni dio kartografije. Proučava i razvija teoriju i metode izrade digitalnih i elektronskih karata, kao i automatizaciju kartografskog rada.

Kartografija je sada prešla na novi kvalitativni nivo. Razvojem kompjuterizacije mnogi procesi izrade karata su se potpuno promijenili. Pojavile su se nove metode, tehnologije i oblasti mapiranja. Moguće je identifikovati različite oblasti kojima se kartografija danas bavi: digitalno mapiranje, trodimenzionalno modeliranje, kompjuterski izdavački sistemi itd. U tom smislu su se pojavila nova kartografska dela: digitalne, (elektronske i virtuelne) karte, animacije, trodimenzionalni sistemi itd. dimenzionalni kartografski modeli, digitalni modeli terena. Pored izrade kompjuterskih karata, postoji i zadatak kreiranja i održavanja baza digitalnih kartografskih informacija.

Digitalne karte su neodvojive od tradicionalnih karata. Teorijske osnove kartografije, akumulirane stoljećima, ostale su iste, samo su se promijenila tehnička sredstva izrade karata. Upotreba kompjuterske tehnologije dovela je do značajnih promjena u tehnologiji izrade kartografskih djela. Tehnologija izvođenja grafičkih radova postala je mnogo jednostavnija: nestalo je radno intenzivno crtanje, graviranje i drugi ručni rad. Kao rezultat toga, svi tradicionalni materijali za crtanje i potrepštine su izašli iz upotrebe. Kartograf koji poznaje softver može brzo i efikasno završiti složene kartografske poslove. Također postoji mnogo prilika za nastup na vrlo visoki nivo projektantski poslovi: izrada tematskih karata, omota atlasa, naslovnih stranica itd.

Uvođenjem računarske tehnologije kombinovani su procesi sastavljanja i pripreme karata za objavljivanje. Više nema potrebe da se pravi visokokvalitetna ručna kopija kompajlerovog originala (izdavački original). Originalni dizajn, napravljen na računaru, olakšava uređivanje i ispravljanje lektorskih komentara bez ugrožavanja njegovog kvaliteta.

Prednosti kompjuterska tehnologija nisu samo idealan kvalitet grafičkog rada, već i visoka tačnost, značajno povećanje produktivnosti rada, kao i povećanje kvaliteta štampe kartografskih proizvoda.

8.2. Definicije digitalnih i elektronskih kartografskih djela

Prvi radovi na izradi digitalnih karata počeli su u našoj zemlji kasnih 70-ih godina. Trenutno se digitalne karte i planovi uglavnom kreiraju od tradicionalnih originalnih karata i planova, originala sastavljača, otisaka i drugih kartografskih materijala.

Digitalne karte su digitalni modeli objekata, predstavljeni u obliku planskih koordinata x i y kodirani u numeričkom obliku i primjenjuju se na z.

Digitalne karte su logičko-matematički opisi (reprezentacije) kartiranih objekata i odnosa među njima (odnosi objekata terena u obliku njihovih kombinacija, raskrsnice, blizine, razlike u nadmorskoj visini u reljefu, orijentacija na kardinalne tačke itd.), formirana u koordinatama prihvaćenim za konvencionalne karte, projekcije, sisteme konvencionalnih znakova, uzimajući u obzir pravila generalizacije i zahtjeve za tačnost. Kao i obične karte, one se razlikuju po mjerilu, temi, prostornoj pokrivenosti itd.

Osnovna svrha digitalnih karata je da služe kao osnova za formiranje baza podataka i automatsko sastavljanje, analizu i transformaciju karata.

U pogledu sadržaja, projekcije, koordinatnog i visinskog sistema, tačnosti i izgleda, digitalne karte i planovi moraju u potpunosti ispunjavati zahtjeve za tradicionalne karte i planove. Sve digitalne karte moraju poštovati topološke odnose između objekata. U literaturi postoji nekoliko definicija digitalnih i elektronskih karata. Neki od njih su dati u ovoj temi.

Digitalna mapa predstavlja prikaz karakteristika karte u obliku koji omogućava računaru da pohranjuje, manipulira i prikazuje vrijednost njihovih atributa.

Digitalna mapa je baza podataka ili datoteka koja postaje mapa kada GIS kreira štampanu kopiju ili sliku na ekranu (W. Huxhold).

Elektronske kartice su digitalne karte vizualizirane u kompjuterskom okruženju pomoću softvera i tehnička sredstva, u prihvaćenim projekcijama, sistemi konvencionalnih znakova, podložni utvrđenoj tačnosti i pravilima projektovanja.

Elektronski atlasi– kompjuterski analozi konvencionalnih atlasa.

Atlasi kapitala se stvaraju tradicionalnim metodama veoma dugo, decenijama. Stoga vrlo često, čak iu procesu stvaranja, njihov sadržaj zastari. Elektronski atlasi mogu značajno smanjiti vrijeme proizvodnje. Održavanje elektronskih karata i atlasa na savremenom nivou, njihovo ažuriranje trenutno se obavlja veoma brzo i efikasno.

Postoji nekoliko vrsta elektronskih atlasa:

Atlasi samo za vizuelno gledanje ("okretanje") - atlasi za gledanje.

Interaktivni atlasi, u kojem možete mijenjati dizajn, metode prikazivanja i klasifikacije kartiranih pojava, te primati papirne kopije karata.

Analitički atlasi(GIS atlasi), koji vam omogućavaju da kombinujete i uporedite karte, izvršite njihovu kvantitativnu analizu i evaluaciju i preklapate karte jedne na druge.

U mnogim zemljama, uključujući i Rusiju, kreirani su i stvaraju se Nacionalni atlasi. Nacionalni atlas Rusije je zvanična državna publikacija kreirana u ime Vlade Ruska Federacija. Nacionalni atlas Rusije daje sveobuhvatnu sliku prirode, stanovništva, privrede, ekologije, istorije i kulture zemlje (slika 8.1). Atlas se sastoji od četiri toma: tom 1 – „Opšte karakteristike teritorije“; tom 2 – „Priroda. Ekologija"; tom 3 – „Stanovništvo. Ekonomija"; tom 4 – „Istorija. Kultura“.

Rice. 8.1. Nacionalni atlas Rusije

Atlas je objavljen u štampanom i elektronskom obliku (prva tri toma, elektronska verzijačetvrti tom će biti objavljen 2010. godine).

Kartografske animacije– dinamičke sekvence elektronskih karata koje na ekran računara prenose dinamiku i kretanje prikazanih objekata i pojava u vremenu i prostoru (na primjer, kretanje padavina,

vozila u pokretu itd.).

U svakodnevnom životu vrlo često viđamo animacije, na primjer, televizijske karte vremenske prognoze, na kojima se jasno vide kretanja frontova, područja visokog i niskog tlaka, padavine.

Za kreiranje animacija koriste se sve vrste izvora: podaci daljinskog istraživanja, ekonomski i statistički podaci, podaci direktnih terenskih osmatranja (na primjer, razni opisi, geološki profili, osmatranja meteoroloških stanica, materijali za popis itd.). Dinamičke (pokretne) slike kartografskih objekata mogu biti različite:

− pomicanje cijele karte po ekranu i pojedinačnih elemenata sadržaja preko karte;

− promjena izgleda konvencionalnih znakova (veličina, boja, oblik, svjetlina, unutrašnja struktura). Na primjer, naseljena područja mogu biti prikazana kao pulsirajući udarci itd.;

− sekvence crtanih filmova okvir kartice ili 3D slike. Na ovaj način možete prikazati dinamiku topljenja glečera, dinamiku razvoja procesa erozije;

− pomicanje, rotiranje kompjuterskih slika;

− skaliranje slike, korištenje efekta rastvaranja ili uklanjanje objekta;

− stvaranje efekta kretanja po karti (letenje okolo, vožnja po teritoriji).

Animacije mogu biti ravne ili trodimenzionalne, stereoskopske i, osim toga, mogu se kombinirati sa fotografskom slikom.

Trodimenzionalne animacije u kombinaciji sa fotografskom slikom nazivaju se virtuelne

prave karte (stvara se iluzija stvarnog terena).

Tehnologije za kreiranje virtuelnih slika mogu biti različite. U pravilu se prvo kreira digitalni model pomoću topografske karte, zračnog ili satelitskog snimka, a zatim trodimenzionalne slike područja. Oslikana je bojama hipsometrijske skale i potom korištena kao pravi model.

8.3. Koncept geografskih informacionih sistema (GIS)

Prvi geo informacioni sistemi stvoreni su u Kanadi, SAD-u i Švedskoj za proučavanje prirodnih resursa. Prvi GIS pojavio se početkom 60-ih godina. U Kanadi. Glavni cilj kanadskog GIS-a bio je analizirati podatke o kanadskom popisu zemljišta. Kod nas su ovakva istraživanja počela dvadesetak godina kasnije. Trenutno u mnogim zemljama postoje različiti geografski informacioni sistemi koji rešavaju niz problema u različitim sektorima: ekonomiji, politici, ekologiji, katastru, nauci itd.

U domaćoj naučnoj literaturi postoji na desetine definicija GIS-a.

Geografski informacioni sistemi (GIS) – hardvera i softvera kom-

kompleksi koji obezbeđuju prikupljanje, obradu, prikaz i distribuciju prostornih

vena koordiniran podaci (A.M. Berlyant). Jedna od funkcija GIS-a je izrada i korištenje kompjuterskih (elektronskih) karata, atlasa i drugih kartografskih djela.

Geografski informacioni sistem je informacioni sistem dizajniran za prikupljanje, skladištenje, obradu, prikazivanje i distribuciju podataka, kao i primanje

na osnovu njih nove informacije i znanja o prostorno koordinisanim objektima i pojavama.

Suština svakog GIS-a je da se koristi za prikupljanje, analizu, sistematizaciju, skladištenje različitih informacija i kreiranje baze podataka. Najpogodniji oblik predstavljanja informacija korisnicima su kartografske slike, osim toga, informacije se mogu predstaviti u obliku tabela, dijagrama, grafikona i tekstova.

Posebnost GIS-a je da su sve informacije u njima predstavljene u obliku elektronskih karata, koje sadrže informacije o objektima, kao i prostornu referencu objekata i pojava. Elektronske karte se razlikuju od papirnih po tome što svaki simbol (objekat) prikazan na elektronskoj karti odgovara informaciji unesenoj u bazu podataka. Ovo vam omogućava da ih analizirate u odnosu na druge objekte. Usmjeravanjem kursora miša, na primjer, na određeno područje, možete dobiti sve informacije o njemu unesene u bazu podataka (slika 8.2).

Rice. 8.2. Dobivanje informacija o objektu iz baze podataka

Pored toga, geografski informacioni sistemi rade sa kartografskim projekcijama, što omogućava projekcijske transformacije digitalnih i elektronskih karata

Rice. 8.3. Odabir projekcije karte u GIS MapInfo Professional

Trenutno su kreirani specijalizovani zemljišno-geografski informacioni sistemi, katastarski, ekološki i mnogi drugi GIS.

Na primjeru administrativne karte regije Tomsk razmotrit ćemo mogućnosti GIS-a. Imamo bazu podataka koja sadrži informacije o veličini područja okruga Tomske oblasti i broju stanovnika u svakom okrugu (slika 8.4). Na osnovu ovih podataka možemo dobiti informacije o gustini naseljenosti Tomske regije, osim toga, program gradi mapu gustine naseljenosti (slika 8.5).

Rice. 8.4. Izrada tematske karte na osnovu podataka unesenih u bazu podataka

Rice. 8.5. Mapa gustine naseljenosti Tomske regije, automatski izgrađena

dakle, karakteristične karakteristike GIS su:

− geografska (prostorna) referenca podataka;

− pohranjivanje, manipulacija i upravljanje informacijama u bazi podataka;

− sposobnosti za rad sa projekcijama geografskih informacija;

− dobijanje novih informacija na osnovu postojećih podataka;

− odraz prostorno-vremenskih veza između objekata;

− mogućnost brzog ažuriranja baza podataka;

− digitalno modeliranje reljefa;

− vizualizacija i izlaz podataka.

8.3.1. GIS podsistemi

GIS se sastoji od niza blokova, od kojih su najvažniji ulaz, blok za obradu

i izlaz informacija (slika 8.6).

Rice. 8.6. GIS struktura

Blok za unos informacija uključuje prikupljanje podataka (tekstova, mapa, fotografija itd.) i uređaja za pretvaranje informacija u digitalni oblik i unos u memoriju računala ili u bazu podataka. Ranije su se u tu svrhu naširoko koristili posebni uređaji, digitalizatori - uređaji s ručnim praćenjem objekata i automatskom registracijom njihovih koordinata. Trenutno su u potpunosti zamijenjeni automatskim uređajima - skenerima. Skenirana slika se digitalizira pomoću specijalne softver. Sve karakteristike digitalizovanih objekata, uključujući i statističke podatke, unose se sa tastature računara. Sve digitalne informacije idu u bazu podataka.

Baza podataka je zbirka informacija organizovana na način da se može pohraniti na računar.

Osigurava se formiranje baza podataka, pristup i rad sa njima sistem za upravljanje bazom podataka (DBMS), što vam omogućava da brzo pronađete tražene informacije i izvršite njihovu dalju obradu.

Zbirke baza podataka i alati za njihovo upravljanje formiraju banke podataka.

Jedinica za obradu informacija uključuje korištenje različitih softvera koji vam omogućavaju da rasterske slike povežete sa određenim koordinatnim sistemom, odaberete željenu projekciju, automatski generalizirate elemente sadržaja, pretvorite rastersku sliku u vektorsku sliku, odaberete metode slikanja, izgradite tematske i topografske karte, kombinujete ih međusobno, a također i dizajniraju kartografska djela.

Blok izlaza informacija– uključuje uređaje koji vam omogućavaju da prikažete rezultate mapiranja, kao i tekstove, tabele, grafikone, dijagrame, trodimenzionalne slike itd. To su ekrani (displeji), uređaji za štampanje (štampači), ploteri itd.

GIS za proizvodne svrhe takođe uključuje podsistem za objavljivanje karata, koji vam omogućava da proizvodite štampane obrasce i štampate kopije karata.

8.3.2. Organiziranje podataka u GIS-u

Podaci koji se koriste u GIS-u mogu biti vrlo različiti: rezultati geodetskih i astronomskih osmatranja, podaci terenskog osmatranja (geološki profili, presjeci tla, popisni materijali itd.), razne karte, slike, statistički podaci itd.

Podaci u GIS-u imaju slojevitu organizaciju, odnosno informacije o objektima istog tematskog sadržaja pohranjuju se u jednom sloju (hidrografija, reljef, putevi itd.).

Dakle, GIS karta se sastoji od skupa informacionih slojeva (slika 8.7). Svaki sloj sadrži različite vrste informacija: područja, tačke, linije, tekstove i zajedno čine mapu.

Distribucija objekata u slojeve omogućava vam brzo uređivanje objekata, rad s upitima i razne promjene. Slojevima na mapi se može upravljati: mijenjati, isključivati ​​vidljivost, blokirati, zamrznuti, izbrisati itd.

Prilikom kreiranja digitalne karte slojevi moraju biti raspoređeni u određenom nizu, tako da se pri kreiranju novog sloja postavlja na određeno mjesto. Slojevi elemenata pozadine moraju biti postavljeni ispod slojeva elementa linije tako da ne zaklanjaju sliku. Redoslijed postavljanja slojeva prenosi ispravno preklapanje elemenata linije i pozadine karte.

Broj slojeva za svaku kartu može biti različit i ovisi o namjeni karte i zadacima koji će se rješavati pomoću ove karte. Vrlo važan zadatak je ispravna kompozicija slojeva i raspodjela objekata među slojevima. Treba imati na umu da veliki broj slojeva može otežati rad s mapom.

Možete brojati od hiljadu devetsto pedeset sedam. Ove godine, Massachusetts Institute of Technology (SAD) proizveo je prvi digitalni model reljefa i terena karte, koji je kasnije korišten za projektovanje autoputeva. To ukazuje da su se u kartografiji od sredine dvadesetog stoljeća počeli razvijati novi tehnološki procesi i metode izrade karata i izdavanja karata, koji su unapređeni do danas. Mogu se identifikovati glavni pravci i trendovi njihovog poboljšanja:

• tehnološke (elektronske) metode za izradu karata;
• digitalni načini organiziranja banaka i baza podataka;
• tehnologije geoinformacionog kartiranja;
• formiranje karata u računalnim mrežama;
• razvoj virtuelnog mapiranja.

Za efikasnije korištenje naučnih i tehnoloških procesa u razvoju kartografije potrebna je najbrža isporuka njome kreiranih proizvoda do krajnjeg korisnika. Tada će ih potrošači odmah koristiti za rješavanje specifičnih problema koje postavljaju. U modernim realnostima, svi naučni i proizvodni sektori, uključujući i digitalnu kartografiju, fokusirani su na zadovoljavanje ovakvih zahtjeva i potreba društva. Tako se, uz pomoć digitalnih tehnologija, kartografija pretvara iz edukativnog i jednostavnog sredstva za orijentaciju u matematičke alate i metode projektovanja, organizacije, upravljanja i planiranja. Već je očigledno da je tehnološki napredak utjecao na načine korištenja kartica, od kojih izdvajamo sljedeće:

• metode komunikacije;
• prostorne informacije;
• sistemsko donošenje odluka.

Suština digitalne kartografije

Digitalna kartografija se može predstaviti u tri ili čak četiri smislena oblika:

• sekcija kartografske nauke;
• prerađivačka industrija;
• nova tehnologija.
• alat za vizualizaciju slika kartografskih proizvoda.

Prije svega, kao grana kartografske nauke, digitalna kartografija se bavi proučavanjem i prikazom prostornog položaja različitih objekata društvene djelatnosti, svih vrsta prirodnih pojava, njihovog digitalnog modeliranja i odnosa.

Uz primjenu i korištenje automatiziranih proizvodnih procesa, novih kompjuterskih tehnologija i raznolikog vizualnog spektra slika, digitalna kartografija je posebno popularna među potrošačima i stručnjacima. Proizvodnja kartografskih proizvoda, kao industrijska proizvodnja, multifunkcionalni je tehnološki proces koji koristi moderne tehnologije i tražen je kao elektronički proizvod.

Vrijedi se prisjetiti kako su mape ranije bile konstruirane. Stvorene su čitave stalne kartografske grupe i tematske zabave čije su usluge nastale u produkciji. Sve primljene informacije o snimanju bilježene su tintom na paus papiru ili gušću podlogu. Visok intenzitet rada, značajni troškovi vremena i savjesnost u cjelokupnom procesu mapiranja učinili su proces sporim. Sada sve to zamjenjuje kompjuterska tehnologija, uz mogućnost bržeg i preciznijeg izvođenja projekata, lakoću ažuriranja i uređivanja karata.

Prednosti digitalnog mapiranja

Upoređujući sve dosadašnje i sadašnje mogućnosti različitih metoda izrade karata, uključujući i ekonomsku komponentu tržišne efikasnosti, možemo istaći sljedeće prednosti digitalne kartografije:

• prijenos točnih informacija o objektu, praktično eliminirajući mogućnost grešaka, zbog upotrebe računalne automatizacije u proračunima;
• brzina obrade i dobijanje konačnog rezultata uz veću produktivnost rada;
• ekonomičniji način kreiranja mapa uz manje rada;
• mogućnost i pogodnost uređivanja i periodičnog ažuriranja karata na istoj matematičkoj i geodetskoj osnovi.

Treba napomenuti i da digitalna kartografija sve više zauzima prostor u globalnom informacionom toku, prodire u različita područja zanimljivog modernog života na planeti i osvaja značajne slojeve korisnika svojih proizvoda, stvarajući tako povećanu potražnju. Ova situacija se javlja kako se razvija:

• nove (kompjuterske) tehnologije kartografskih i geografskih informacionih sistema;
• nove (prostorne) metode geodetskog prostornog pozicioniranja i određivanja lokacije svih objekata;
• poboljšanje sastavljanja karata, povećanje točnosti i brzine savladavanja novih popularnih kartografskih proizvoda.

Vrste digitalne kartografske produkcije

Proizvodnja digitalnih karata u svom modernom obliku uključuje sljedeće proizvodne procese kako bi se postigli određeni rezultati:

• razvoj digitalnih standardnih karata i drugih kartografskih materijala potrebnih za to u obliku informacionih nizova cjelokupnog skupa objekata;
• izrada tematskih karata koristeći postojeće digitalne matematičke i kartografske osnove;
• održavanje digitalnih baza podataka različitih informacija, uključujući državne granice;
• digitalno mapiranje na temelju satelitskih i zračnih fotografija;
• digitalna primjena izrade topografskih karata.

Proizvodni procesi digitalnog mapiranja

Digitalna kartografija je složen tehnološki proizvod koji predstavlja kartografsku proizvodnju, koji se sastoji od sljedećih proizvodnih procesa:

• uređivački pripremni period za izradu digitalne karte;
• ulazna kontrola izvornih materijala;
• klasifikacija objekata pripremljene dokumentacije;
• kodiranja objekata;
• opisi objekata digitalne karte;
• uređivanje karata;
• kontrola kvaliteta;
• ažuriranja;
• konverzija u format razmjene;
• konverzija u dati format;
• digitalizacija kartografskog materijala;
• vektorizacija karata;
• automatizacija kartografske generalizacije;
• sažetak digitalne karte;
• kontrola sažetka kartice;
• prijenos u Fond za topografske karte.

Digitalne karte ljudi mogu direktno percipirati prilikom vizualizacije elektronskih karata (na video ekranima) i kompjuterskih mapa (na čvrstoj osnovi), a mogu se koristiti kao izvor informacija u mašinskim proračunima bez vizualizacije u obliku slike.

Digitalne karte služe kao osnova za izradu konvencionalnih papirnih i kompjuterskih karata na čvrstoj podlozi.

Kreacija

Digitalne karte se kreiraju na sljedeće načine ili njihovu kombinaciju (u stvari načini prikupljanja prostornih informacija):

· digitalizacija (digitalizacija) tradicionalnih analognih kartografskih djela (na primjer, papirne karte);

· fotogrametrijska obrada podataka daljinske detekcije;

· terensko snimanje (na primjer, geodetsko taheometrijsko snimanje ili snimanje pomoću instrumenata globalnih satelitskih sistema za pozicioniranje);

· stolna obrada podataka terenskog istraživanja i druge metode.

Načini skladištenja i prijenosa

Budući da su modeli koji opisuju prostor (digitalne karte) vrlo netrivijalni (za razliku od, na primjer, rasterskih slika), za njihovo pohranjivanje često se koriste specijalizirane baze podataka (DB-ovi, vidi prostornu bazu podataka), umjesto pojedinačnih datoteka određenog formata.

Za razmjenu digitalnih karata između različitih informacionih sistema koriste se posebni formati za razmjenu. To mogu biti ili popularni formati bilo kojeg proizvođača softvera (na primjer, DXF, MIF, SHP, itd.), koji su postali de facto standard, ili međunarodni standardi (na primjer, standard Open Geospatial Consortium (OGC), kao što je GML ).

Kartografija

Kartografija (od grčkog χάρτης - papirus papir, i γράφειν - crtati) je nauka o istraživanju, modeliranju i prikazivanju prostornog uređenja, kombinacije i međuodnosa objekata, prirodnih pojava i društva. U širem tumačenju, kartografija uključuje tehnologiju i proizvodne aktivnosti.

Objekti kartografije su Zemlja, nebeska tijela, zvjezdano nebo i Univerzum. Najpopularniji plodovi kartografije su figurativni i simbolički modeli prostora u obliku: ravnih karata, reljefnih i volumetrijskih karata, globusa. Mogu se prikazati na čvrstim, ravnim ili voluminoznim materijalima (papir, plastika) ili kao slika na video monitoru.

Sekcije kartografije

Matematička kartografija

Matematička kartografija proučava načine prikazivanja Zemljine površine na ravni. Budući da površina Zemlje (približno sferična, za opisivanje koje se često koristi koncept Zemljinog sferoida) ima određenu zakrivljenost koja nije jednaka beskonačnosti, ne može se prikazati na ravni uz istovremeno očuvanje svih prostornih odnosa : uglovi između pravaca, udaljenosti i površina. Samo neki od ovih odnosa mogu se sačuvati. Važan koncept u matematičkoj kartografiji je kartografska projekcija, funkcija koja specificira transformaciju sferoidnih koordinata tačke (tj. koordinata na Zemljinom sferoidu, izražene u ugaonoj mjeri) u ravne pravokutne koordinate u jednoj ili drugoj projekciji karte ( drugim riječima, u list karte koji se može raširiti ispred vas na površini stola). Još jedan značajan dio matematičke kartografije je kartometrija, koja omogućava korištenje kartografskih podataka za mjerenje udaljenosti, uglova i površina na stvarnoj površini Zemlje.

Mapiranje i dizajn

Mapiranje i dizajn je oblast kartografije, oblast tehničkog dizajna koja proučava najadekvatnije načine prikaza kartografskih informacija. Ovo područje kartografije usko je povezano sa psihologijom percepcije, semiotikom i sličnim humanitarnim aspektima.

Budući da karte prikazuju informacije koje se odnose na širok spektar znanosti, izdvajaju se i dijelovi kartografije kao što su povijesna kartografija, geološka kartografija, ekonomska kartografija, kartografija tla i drugi. Ovi odeljci se odnose na kartografiju samo kao metodu, a po sadržaju se odnose na odgovarajuće nauke.

Digitalna kartografija

Digitalna (kompjuterska) kartografija nije toliko samostalan dio kartografije koliko njen alat, zbog trenutnog nivoa razvoja tehnologije. Na primjer, bez ukidanja metoda ponovnog izračunavanja koordinata pri prikazivanju Zemljine površine na ravni (proučavane u tako fundamentalnom dijelu kao što je matematička kartografija), digitalna kartografija je promijenila metode vizualizacije kartografskih radova (proučavane u dijelu „Izrada i dizajn karata”).

Dakle, ako je ranije originalna autorova mapa bila iscrtana mastilom, danas se crta na ekranu kompjuterskog monitora. Da bi to učinili, koriste automatizirane sisteme za mapiranje (ACS), kreirane na osnovu posebne klase softvera. Na primjer, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace, Panorama, Mapinfo, itd.

Istovremeno, ne treba brkati ACN i Geografski informacioni sistem (GIS), jer su njihovi zadaci različiti. Međutim, u praksi, isti set softvera je integrisani paket koji se koristi za izgradnju i ACC i GIS-a (istaknuti primeri su ArcGIS, GeoMedia i MGE).

Izrada elektronskih karata (kontura) polja.

Za efikasno upravljanje poljoprivrednim preduzećem neće biti suvišno znati tačno koju površinu imate. Nije neuobičajeno da rukovodioci farmi i agronomi samo približno znaju veličinu svojih njiva, što negativno utiče na tačnost izračunavanja potrebnih đubriva i izračunavanja prinosa. Pomoću GPS prijemnika, terenskog računara i specijalnog softvera možete dobiti elektronske karte (konture) polja sa centimetarskom preciznošću!

Tehnologije koje štede resurse, uključujući preciznu poljoprivredu, uključuju rad sa elektronskim kartama polja. Ovo je geografska informaciona baza na osnovu koje se izvode gotovo sve agrotehničke operacije u preciznoj poljoprivredi. Na primjer, jedna od najsloženijih agrotehničkih operacija precizne poljoprivrede - diferencirana primjena mineralnih đubriva zasniva se na kartama raspodjele hranjivih tvari (N, P, K, humus, ph) po polju. U tu svrhu vrši se i agrohemijsko ispitivanje poljoprivrednog zemljišta.

Ali čak i ako ne koristite elektronske karte polja za dalju upotrebu tehnologija precizne poljoprivrede, prednosti kreiranja takvih karata su očigledne. Znajući tačne površine vaših polja i udaljenosti između njih, možete efikasnije i efektivnije:

1. Izračunajte količinu potrebnih đubriva i agrohemikalija, kao i sjemenskog materijala

2. Uzmite u obzir rezultirajući prinos

3. Izračunati planiranu potrošnju goriva i maziva

4. Voditi godišnju evidenciju zasejanih površina sa visokom tačnošću za svaki usev

5. Održavati istoriju polja (plodored)

6. Po potrebi pripremiti vizuelne izvještaje visoke tačnosti (štampanje karata)

Kreiranje kontura polja vrši se pomoću GPS prijemnika, terenskog računara i softvera kombinovanih u jedan hardverski i softverski kompleks. U režimu "poligon" morate obići ili zaobići polje duž njegove granice i sačuvati rezultirajuću konturu. Prilikom spremanja možete odrediti naziv polja i druge potrebne atribute i napomene. Nakon spremanja konture, znat ćemo tačnu površinu polja.

Softver također omogućava primjenu drugih geoinformacijskih informacija: linija i tačaka. Linije se mogu koristiti za označavanje radnih površina na poljima. Na primjer, ako već imate elektronske karte svojih njiva za prošlu godinu i trebate samo zabilježiti raspored usjeva na poljima ove godine, onda nema potrebe da ponovo ocrtavate polja. Potrebno je samo povući linije razgraničenja između useva i to samo u slučaju da se na jednom polju uzgajaju dva ili više useva.
Tačke se koriste za mapiranje karakteristika polja kao što su stubovi, velike stijene i drugo.

Sve primljene geoinformacije iz hardversko-softverskog kompleksa moraju se prenijeti na desktop računar za dalju analizu i korištenje u proračunima i donošenju upravljačkih odluka. Softver za geografske informacije (GIS) također mora biti instaliran na desktop računaru, koji će vam omogućiti ispravan rad sa informacijama primljenim u poljima. U ove svrhe preporučujemo korištenje programa MapInfo ©.

U principu, možete koristiti bilo koji GIS sistem koji radi sa .SHP (Shape) formatom. Skoro svi GIS sistemi mogu ispravno raditi sa ovim formatom. Međutim, MapInfo © je, po našem mišljenju, optimalan izbor voditi računa o zasijanim površinama i održavati istoriju polja. U MapInfo. Možete kreirati tematske karte, prekrivati ​​konture svojih polja na satelitskim i zračnim fotografijama, kao i na digitaliziranim topografskim kartama. MapInfo također ima praktičan alat za mjerenje udaljenosti (na primjer, mjerenje udaljenosti od garaže do polja).

Digitalna kartografija i GIS

U posljednjoj deceniji, kartografija doživljava period dubokih promjena i tehnoloških inovacija uzrokovanih kompjuterizacijom nauke, proizvodnje i društva u cjelini. Postojala je potreba da se revidiraju i redefinišu mnogi koncepti ove naučne discipline. Na primjer, još 1987. godine u okviru Međunarodnog kartografskog udruženja stvorene su dvije radne grupe za kartografske definicije i koncepte. Štaviše, jedno od glavnih pitanja koje je trebalo proučiti i riješiti bilo je pitanje da li se kartografija može definirati bez koncepta „karte“ i da li GIS ili njegovi elementi trebaju biti uključeni u ovu definiciju. Godine 1989. Radna grupa je predložila sljedeću definiciju: "Kartografija je organizacija i komunikacija geografski referenciranih informacija u grafičkom ili digitalnom obliku; može uključivati ​​sve faze od prikupljanja do prikaza i korištenja podataka." Koncept „karte“ nije uključen u ovu definiciju, već se predlaže da se smatra odvojeno kao „holistička (tj. holistička, strukturalna) reprezentacija i mentalna apstrakcija geografske stvarnosti, namijenjena za jednu ili više svrha i transformacija odgovarajućeg geografskog podatke u radove predstavljene u vizuelnom, digitalnom ili taktilnom obliku."

Gore navedene definicije izazvale su široku diskusiju među kartografima, a kao rezultat toga, Alternativna opcija definicija kartografije, koja je smatra "organizacijom, prikazom, komunikacijom i korištenjem prostorno koordinisanih informacija predstavljenih u grafičkom, digitalnom i taktilnom obliku; može uključivati ​​sve faze od prikupljanja podataka do njihove upotrebe u kreiranju karata ili drugih dokumenata prostornih informacija ."

Prema mišljenju većine modernih kartografa, tehnološki aspekti kartografije nisu glavni u eri informatike i sve definicije kartografije kroz tehnologiju su pogrešne. Kartografija ostaje primijenjena, pretežno vizualna disciplina u kojoj su komunikacijski aspekti od velike važnosti. Takođe je pogrešno ocjenjivati ​​kompjuterske karte u smislu njihove sličnosti i nerazlučivosti od mapa izrađenih ručno. Pravi značaj GIS tehnologije leži upravo u mogućnosti stvaranja novih vrsta radova. Uz sve to, glavni zadatak kartografije ostaje poznavanje stvarnog svijeta i ovdje je vrlo teško odvojiti formu (kartografski prikaz) od sadržaja (reflektovane stvarnosti). Napredak geografske informacione tehnologije samo je povećao opseg podataka koji su predmet mapiranja i proširio raspon naučnih disciplina kojima je potrebna kartografija. Ekranske (prikazne) karte i elektronski atlasi, koji danas postaju dio nacionalnih kartografskih programa u mnogim zemljama, samo jačaju veze kartografije sa kompjuterskom grafikom i GIS-om, ne mijenjajući, međutim, suštinu kartiranja.

Treba napomenuti da digitalna kartografija u genetskom smislu nije direktan nastavak tradicionalne (papirne) kartografije. Razvio se tokom opšti razvoj GIS softver i stoga se često posmatra kao sekundarna GIS komponenta koja, za razliku od GIS softvera, ne zahtijeva veliko ulaganje truda i novca. Dakle, neobučeni korisnik koji koristi postojeći GIS softver nakon nekoliko dana obuke već može kreirati jednostavnu digitalnu mapu, ali ni za mjesec dana nije u stanju napraviti funkcionalan GIS softver. S druge strane, kako napominju kartografi, zbog svoje prividne lakoće i jednostavnosti, digitalna kartografija je potcijenjena sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze.

Digitalna kartografija je zaživjela svoj život i njena veza s tradicionalnom kartografijom često se smatra potpuno nepotrebnom. Kao što znate, za izradu tradicionalne papirne karte potrebna je prilično složena oprema, kao i tim iskusnih stručnjaka (kartografa-dizajnera) koji kreiraju i uređuju karte i obavljaju rutinske radove na obradi primarnog materijala. Ovo je tehnički i tehnološki vrlo složen i radno intenzivan proces. S druge strane, za kreiranje digitalne karte potrebno je samo PC, vanjski uređaji, softver i originalna (uglavnom papirna) mapa. Drugim riječima, svaki korisnik dobija priliku da kreira digitalne karte u obliku gotovih proizvoda - digitalnih karata za prodaju. Kao rezultat toga, veliki broj neprofesionalaca se trenutno bavi digitalnim mapiranjem, a odvajanje od teorije i metodologije tradicionalne kartografije dovodi do gubitka kvaliteta u prijenosu geometrijskih i topoloških oblika kartografskih objekata, jer sposobnost crtanja dobro na papiru nije dovoljno za kvalitetnu digitalizaciju (digitalizacija je složeniji proces, budući da se moraju kvalitativno aproksimirati neprekidne krive sa ravnim segmentima). Istovremeno, pati i kvalitet dizajna: često štampane karte „liče na određeni crtež sa skupom mrlja u boji, ali ne i na kartu“.

Tek nedavno, s razvojem GIS tržišta, potreba za visokokvalitetnim digitalnim kartama počela je da raste; korisnici su počeli obraćati pažnju ne samo na brzinu digitalizacije kartica i njihovu nisku cijenu, već i na kvalitet. Raste broj mjesta na kojima se stručnjaci obučavaju primjenom GIS tehnologije; Zapadni sistemi se rusificiraju i ukrajiniziraju, čime se širi krug potencijalnih korisnika GIS-a. Dakle, postoji tendencija kvalitativnog razvoja digitalne kartografije na tragu opšteg razvoja GIS tehnologije.

Razmotrimo neke karakteristike tehnologije digitalnog kartiranja i glavne parametre digitalnih karata. Prije svega, treba napomenuti da je zbog raznovrsnosti problema koji se rješavaju uz pomoć digitalnih karata teško jednoznačno odrediti univerzalne kriterije za njihovu kvalitetu, pa bi najopćenitiji kriterij trebao biti sposobnost rješenja za dati problem. Trenutna situacija na tržištu digitalnih karata je takva da se one uglavnom kreiraju za određeni projekt, za razliku od tradicionalne kartografije, gdje se kao baza karte koriste postojeći kartografski materijali. Stoga se najčešće kreiranje digitalne karte ne određuje utvrđenim i vremenski provjerenim uputama, već raštrkanim i ne uvijek stručno sastavljenim tehničkim specifikacijama.

Kvalitet digitalne karte

Kvaliteta digitalne karte sastoji se od niza komponenti, a glavne su informativni sadržaj, tačnost, potpunost i ispravnost unutrašnje strukture.

Informativni sadržaj. Mapa kao model stvarnosti ima epistemološka svojstva, na primjer, kao što su smislena korespondencija (naučno utemeljen prikaz glavnih obilježja stvarnosti), apstraktnost (generalizacija, prijelaz sa pojedinačnih koncepata na kolektivne, odabir tipičnih karakteristika objekata i eliminacija sekundarnih), prostorno-vremenska sličnost (geometrijska sličnost veličina i oblika, vremenska sličnost i sličnost odnosa, veza, podređenosti objekata), selektivnost i sintetičnost (zasebno predstavljanje zajednički manifestiranih pojava i faktora, kao i jedinstvena holistička slika pojava i procesa koji se pojavljuju zasebno u realnim uslovima). Ova svojstva, naravno, utječu na kvalitetu finalnog proizvoda - digitalne karte, ali uglavnom spadaju u nadležnost kreatora originalnog kartografskog djela: kreatori tradicionalne izvorne karte odgovorni su za njen informativni sadržaj, a prilikom izrade karte digitalnoj karti, važno je pravilno odabrati ovaj izvor i pravilno prenijeti, uzimajući u obzir karakteristike digitalnog mapiranja i informacije sadržane u originalnoj karti.

Kompletnost Transferi sadržaja. Vrijednost ovog parametra ovisi uglavnom o tehnologiji izrade digitalne karte, odnosno o tome koliko strogo operateri kontroliraju pristup digitalnim objektima. Za kontrolu se može koristiti štampana kopija digitalne mape štampane na plastici u razmeri originala. Kada se digitalna karta naknadno primjenjuje na izvor, provjerava se sadržaj digitalne karte i izvornog materijala. Ova metoda se može koristiti i za procjenu kvalitete prijenosa oblika objekata, ali je neprihvatljiva za procjenu greške u položaju kontura, budući da izlazni uređaj uvijek proizvodi uočljiva izobličenja. Prilikom vektorizacije rastera, kombinovanje slojeva kreirane digitalne karte i rasterske pozadine omogućava vam da brzo identifikujete propuštene objekte.

Preciznost. Koncept tačnosti digitalne karte uključuje parametre kao što su greška u položaju kontura u odnosu na izvor, tačnost prenosa veličina i oblika objekata tokom digitalizacije, kao i greška u položaju konture digitalne karte u odnosu na teren povezan s izvorom digitalnog mapiranja (deformacija papira, izobličenje bitmap prilikom skeniranja itd.). Dodatno, tačnost zavisi od softvera, hardvera koji se koristi i izvora digitalizacije. U ovom trenutku, dvije tehnologije digitalizacije mapa postoje paralelno i međusobno se nadopunjuju - unos digitalizatora i rasterska digitalizacija (skeniranje). Praksa pokazuje da je sada teško govoriti o prednostima bilo koje od njih. Prilikom digitalizacije digitalizatora glavninu posla na unosu digitalnih karata operater obavlja u ručnom režimu, odnosno da bi uneo objekat, operater pomera kursor preko svake izabrane tačke i pritiska dugme. Preciznost unosa tokom digitalizacije kritično zavisi od veštine operatera. Kod vektorizacije rasterskih mapa subjektivni faktori manje utiču, budući da rasterska supstrat omogućava konstantnu korekciju unosa, međutim, na prenos oblika objekata utiče kvalitet rastera i kada se ivice rasterske linije preseku, počinju se pojavljivati ​​krivine u nacrtanoj vektorskoj liniji, koje nisu uzrokovane općim oblikom linije, već lokalnim poremećajima rastera.

Ispravnost unutrašnje strukture.

Gotova digitalna karta mora imati ispravnu unutrašnju strukturu, utvrđenu zahtjevima za karte ovog tipa. Na primjer, jezgro kartografskog podsustava u GIS-u koji koristi digitalne vektorske karte je višeslojna struktura karata (slojeva), nad kojima se moraju izvoditi operacije pretraživanja i preklapanja od kraja do kraja kako bi se kreirale izvedene digitalne karte i očuvala veza između objekata. identifikatori originalnih i izvedenih mapa. Kako bi podržala ove operacije, topološka struktura digitalnih karata u GIS-u zahtijeva zahtjeve koji su mnogo strožiji od, na primjer, mapa koje se koriste za rješavanje problema automatiziranog mapiranja ili navigacije. To je zbog činjenice da konture objekata sa različitih karata (slojeva) moraju biti striktno konzistentne, iako se u praksi, uprkos prilično preciznoj digitalizaciji izvornih karata zasebno, ta koordinacija ne postiže, a kada se digitalne karte superponiraju, formiraju se lažni poligoni i lukovi. Odstupanja mogu biti vizuelno nerazlučiva do određene skale uvećanja, što je sasvim prihvatljivo za zadatke automatizovanog mapiranja koji imaju za cilj kreiranje tradicionalnih karata fiksne skale pomoću računara. Međutim, to je potpuno neprihvatljivo za funkcioniranje GIS-a, kada se za rješavanje različitih analitičkih problema koristi strogi matematički aparat. Na primjer, topološka karta mora imati ispravnu linearno-čvornu (poligoni moraju biti sastavljeni od lukova, lukovi moraju biti povezani u čvorovima, itd.) i višeslojnu strukturu (odgovarajuće granice iz različitih slojeva se poklapaju, lukovi jednog sloja su tačno susjedni na objekte drugog, itd. .d). Izrada ispravne strukture digitalne karte ovisi o mogućnostima softvera i tehnologije digitalizacije.

Trenutno se u svijetu već formirala čitava industrija digitalnih karata, a razvilo se i opsežno tržište digitalnih karata i atlasa. Prvim uspješnim komercijalnim projektom ovdje, očigledno, treba smatrati Digitalni atlas svijeta (proizvođača Delorme Mapping Systems), objavljen 1988. Uslijedio je Britanski projekat Domesday /100/, kao rezultat kojeg je napravljen digitalni atlas Velike Britanije na optičkim diskovima (kao izvorne karte i topografske baze korišteni su materijali vojnog topografskog snimanja). Od 1992. godine Kartografska agencija Ministarstva obrane SAD-a proizvodi i ažurira digitalnu kartu svijeta (Digital Chart of the World - DCW) u mjerilu 1:1.000.000 Nacionalni digitalni atlasi i opšte geografske karte stvorena u mnogim zemljama širom svijeta. Na sl. Slika 5.1 prikazuje crno-bijeli ispis jednog od fragmenata digitalnog atlasa svijeta.

Digitalna kartografija - 3.7 od 5 na osnovu 6 glasova