Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS)
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 3.46. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:1000000
Каждая карта масштаба 1:1000000 содержит трапеции масштаба
1:500000 (обозначаемыми в виде N-37-Г – в конце добавляется русская
прописная буква А, Б, В или Г; рис. 3.47), трапеций масштаба
1:300000 (обозначаемыми в виде IX-N-37 – в начале добавляется римская
цифра от I до IX; рис. 3.48), трапеций масштаба 1:200000
(обозначаемыми в виде N-37-XXXVI – в конце добавляется римским числом
номер от 1 до 36; рис. 3.49) и трапеции масштаба 1:100000
(обозначаемыми в виде N-37-144 – в конце добавляется арабскими цифрами
номер трапеции; рис. 3.50).
Рис. 3.47. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:500000
Рис. 3.48. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:300000
Рис. 3.49. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:200000
Рис. 3.50. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:100000
Номенклатура листов карт более крупных масштабов строится аналогичным
образом, но на основе листа карты масштаба 1:100000.
Каждая карта масштаба 1:100000 содержит трапеции масштаба
1:50000 (обозначаемыми в виде N-37-144-Г – в конце добавляется русская
прописная буква А, Б, В или Г; рис. 3.51).
Рис. 3.51. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:50000
В свою очередь каждая карта масштаба 1:50000 может быть разбита на
трапеции масштаба 1:25000 (обозначаемыми в виде N-37-144-Г-г –
в конце добавляется русская строчная буква а, б, в или г; рис. 3.52) или
трапеций масштаба 1:10000 (обозначаемыми в виде N-37-144-Г-г-4
– в конце добавляется арабскими цифрами номер трапеции; рис. 3.53).
Рис. 3.52. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:25000
Рис. 3.53. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:10000
При разграфке карт масштабов 1:5000 и 1:2000, создаваемых на территории
более 20 км
2
, также берется некоторый базовый лист карты масштаба
1:100000, который делится на частей – карт масштаба 1:5000
(обозначаемыми в виде N-37-144-Г-(256) – в конце добавляется в скобках
арабскими цифрами номер листа; рис. 3.54), а каждый лист масштаба 1:5000
делится на листов карты масштаба 1:2000 (обозначаемыми в виде N-
37-144-Г-(256) – в конце добавляется обозначающая листы строчная буква а,
б, в, г, д, е, ж, з или и; рис. 3.55).
Рис. 3.54. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:5000
Рис. 3.55. Номенклатура и разграфка листов карт масштаба 1:2000
Для топографических планов, создаваемых на участки площадью менее 20
км
2
, применяется разграфка по прямоугольной координатной сетке с
размерами рамок см
2
для планов масштаба 1:5000, а для масштабов
1:2000, 1:1000 и 1:500 – см
2
. При этом в основу разграфки берется
лист карты масштаба 1:5000, обозначаемый арабскими цифрами. Порядок
нумерации этих листов устанавливается произвольно решением главного
архитектора населенного пункта (рис. 3.56). Такая номенклатура листов карт
часто называется внутригородской номенклатурой.
Рис. 3.56. Внутригородская номенклатура и разграфка листов
топографических планов масштаба 1:5000 на примере г. Томска
В этой разграфке лист масштаба 1:5000 делится на листа масштаба
1:2000 (обозначаемые заглавными русскими буквами А, Б, В и Г), которые, в
свою очередь, делятся ещё на листа масштаба 1:1000
(обозначаемые римскими цифрами; рис. 3.57) или на листов
масштаба 1:500 (обозначаемые арабскими цифрами; рис. 3.58).
Рис. 3.57. Внутригородская номенклатура и разграфка листов карт масштаба
1:2000
Рис. 3.58. Внутригородская номенклатура и разграфка листов карт масштаба
1:500
3.5.Источники пространственных данных
В качестве источников пространственных данных выступают аналоговые
или цифровые данные, которые служат основой для создания моделей
пространственных данных. Существует несколько основных типов
источников пространственных данных:
1. Картографические источники, в т.ч. карты, планы, атласы, схемы и другие
картографические изображения, нанесенные на бумагу, картон, пленку,
пластик или иные носители. Такие данные должны быть вначале переведены
в электронный вид с помощью сканирования или фотографирования.
Полученные растровые изображения могут быть непосредственно
использованы в качестве растрового слоя карты в ГИС, либо их можно
векторизовать – перевести в векторный вид. Кроме современного метода
«сканирование–векторизация», ранее широко (сейчас уже достаточно редко)
использовался метод цифрования (дигитализации), когда векторные данные
непосредственно «скалывались» специальным пером с твердой копии карты,
уложенной поверх дигитайзера (цифрового планшета).
2. Данные дистанционного зондирования (ДДЗ), включая аэро- и
космоснимки в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом, радиодиапазоне
или во многих диапазонах волн сразу; результаты лазерного сканирования
поверхности земли, а также другие данные, полученные неконтактным
способом.
3. Данные полевых изысканий, полученные с использованием различных
геодезических приборов (теодолиты, нивелиры, электронные тахеометры,
лазерные сканеры) и приборы глобальной спутниковой навигации (GPS,
ГЛОНАСС, Galileo).
4. Данные натурных наблюдений на гидрометеорологических и иных постах
и станциях. Как правило, эти данные характеризуют распределение полей
некоторых явлений на Земле, таких как температура, осадки, скорость и
направление ветра и др. Эти данные обычно передаются в ГИС в виде
точечных объектов (с координатами места наблюдения), которым заданы в
виде атрибутов измеренные значения.
5. Статистические данные ведомственной и государственной статистики.
Такие данные обычно помещаются в ГИС в виде атрибутов
пространственных объектов.
Как правило, источники пространственных данных не могут быть
непосредственно переданы в геоинформационную систему для
использования.
3.6.Векторизация
Процедура векторизации предназначена для перевода существующих
картографических изображений из растрового в векторный вид.
Предполагается, что с помощью сканера или цифрового фотоаппарата
получено растровое изображение, которое предстоит векторизовать с
помощью компьютера.
В настоящее время массовое применение векторизации в ГИС – это во
многом вынужденное и временное явление. Со временем роль векторизации
в подготовке данных для ГИС будет падать, т.к. уже сейчас почти все вновь
создаваемые карты изготавливаются с помощью компьютеров сразу в
векторной форме, а потому в будущем для всех бумажных карт будут
существовать исходные векторные данные, на основе которых они были
созданы.
Процедура векторизации разбивается на несколько основных этапов:
1.Геометрическая коррекция снимка. Необходимость этого этапа может
возникать, например, из-за небольших погрешностей в работе механики
сканера, что приводит к неравномерному движению сканирующей головки
по противоположным краям сканируемого листа. В результате
прямоугольник на карте может превратиться в трапецию в памяти
компьютера. Если ввод данных в компьютер выполнялся с помощью
цифрового фотоаппарата, то на этом этапе исправляются оптические
искажения, вызванные оптикой объектива фотоаппарата.
2.Привязка к требуемой картографической проекции. На данном этапе
определяется использованная в исходном изображении картографическая
проекция и на растре отмечается некоторое число характерных точек,
координаты которых можно точно установить из каких-то соображений.
Такими характерными точками обычно выступают кресты координатной или
картографической сетки, и только при их недостаточном количестве – другие
точечные объекты.
3.Склейка различных растров в единое полотно для сплошного покрытия
территории. Для выполнения склейки на смежных растровых изображениях
находятся общие объекты (например, дорога, проходящая через несколько
листов карты), координаты которых должны быть совмещены на карте.
После этого программа векторизации подбирает оптимальное
преобразование (обычно кусочно-линейное или кусочно-квадратичное),
позволяющее достичь заданных требований с минимальными искажениями
растра.
По окончании первых трех этапов растр обычно преобразуется в новый, в
котором исправлены все геометрические и проекционные искажения, а также
данный растр увязан с другими, смежными.
4.Подготовка к векторизации. На данном этапе обычно последовательно
выполняется корректировка яркости и контраста (гистограммным способом),
удаление различных шумов (удаление очень мелких пятен, устранение
маленьких разрывов линий и др.).
Кроме того, в связи с тем, что для печати карт обычно применяется
небольшое количество различных цветов, каждый из которых используется
для обозначения различного рода пространственных сущностей, на данном
этапе растр может быть разделен по цветам на несколько отдельных
растров.Например, на картах железные дороги могут быть отмечены черным
цветом, красным цветом – автомобильные дороги государственного
значения, а синим – автомобильные дороги местного значения. Поэтому для
векторизации транспортных сетей имеет смысл разделить по цветам
исходный растр на 3 разных.
5.Собственно векторизация. Существует 3 способа векторизации: ручной,
полуавтоматический и автоматический. При ручном способе пользователь
самостоятельно отмечает координаты фигур пространственных объектов
поверх растра с помощью компьютерной мыши. При полуавтоматическом
способе пользователь отмечает объект, который предстоит векторизовать, а
система предлагает векторный вариант (линию или полигон), который может
быть принят пользователем, отвергнут или модифицирован. В
автоматическом режиме программа анализирует сразу весь растр и выделяет
все имеющиеся объекты. Главным недостатком автоматического режима
является невысокая точность распознавания. Это связано как
непосредственно с математическими и алгоритмическими проблемами
решения задачи распознавания, так и с проблемой каскадных ошибок, когда
один неверно распознанный объект может повлиять на распознавание
следующего объекта. Поэтому после автоматического распознавания
оператор вынужден визуально полностью проверять полученные результаты
и вносить коррективы. В итоге общее время такой работы может превзойти
время полуавтоматической векторизации. Именно поэтому на практике
наибольшее распространение получили программы полуавтоматической
векторизации, позволяющие гибко управлять процессом перевода растра в
векторный вид.
3.7.Дистанционное зондирование
Данные дистанционного зондирования (ДДЗ), включая аэро- и космоснимки в
видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом, радиодиапазоне или во многих
диапазонах волн сразу; результаты лазерного сканирования поверхности
Земли, а также другие данные, полученные неконтактным способом.
Раньше ДДЗ получали с помощью фотокамер, которыми делали снимки с
самолетов или спутников. Фотопленка из камер затем доставлялась на
Землю, где проявлялась и переводилась в цифровой вид.
В настоящее время наибольший объем ДДЗ поступает от оптических или
радиосенсоров, установленных на искусственных спутниках Земли или на
самолетах. Кроме того, в ряде случаев используются вертолеты, дирижабли и
различные беспилотные летательные аппараты (радиоуправляемые
вертолеты и самолеты).
Сенсоры, установленные на спутниках и пригодные для картографических
работ, имеют относительно невысокую разрешающую способность. Самые
лучшие из них имеют точность 2 м, 1 м и даже 0,4 м в оптическом диапазоне.
Аппараты, работающие во многих диапазонах одновременно, обычно дают
меньшее разрешение (5, 10, 50, 100 м), в особенности в радиодиапазонах.
Кроме того, разрешение по вертикали и горизонтали иногда бывает разным.
На рис. 3.59 показан пример космического снимка большой территории с
низким разрешением. Снимок выполнялся с помощью российского спутника
Ресурс-01 № 3.
На рис. 3.60 приведён космический снимок высокого разрешения,
выполненный в целях создания карты г. Томска масштаба 1:5000.
Стоит также отметить, что на спутниках работают сенсоры и гораздо более
высокого разрешения чем 0,4, однако они имеют узкую полосу
фотографирования, не обеспечивающую взаимного перекрытия снимков, и
ряд других недостатков. В настоящее время такие сенсоры используются в
основном только в разведывательных целях.
Высокая разрешающая способность космических фотоснимков в ряде
случаев имеет и свои недостатки. В связи с общим ограничением на
количество пикселей в снимках высокое разрешение означает также
небольшую площадь картографируемой области, что не всегда хорошо. Так,
в различных задачах мониторинга (например, своевременное обнаружение
лесных пожаров) требуется регулярно получать свежие снимки одного и того
же участка местности (для обнаружения пожаров желательно не реже одного
раза в сутки).
ДДЗ могут поступать пользователям напрямую со спутника, либо из архивов
эксплуатирующей спутник компании.
Рис. 3.59. Пример космического снимка Казахстана, выполненного
с помощью российского спутника Ресурс-01 № 3