13. Цифровая и электронная карты – базовые понятия геоинформатики. Цифровая картографическая основа

Это базовые понятия геоинформатики. Понятие «цифровая карта» – типичная научная метафора. Как явление цифровой среды, цифровая «карта» не является картографическим изображением в традиционном смысле, т.е. не является картой. А будучи визуализированной перестает быть цифровой. Адекватен термин «цифровая модель карты», который со временем редуцировался до «цифровой карты» (ЦК).

Электронные карты (ЭК) – картографические изображения в полном смысле этого слова. Электронная карта (electronic map) – картографическое изображение, визуализированное на экране дисплея на основе данных цифровых карт и баз данных ГИС с использованием соответствующих программных средств. Происхождение термина «электронная карта» принято связывать с наименованием электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) – синонимом дисплея.

ЦК общегеографического содержания, включая топографические карты, создаются государственными топографо-картографическими и кадастровыми службами и другими ведомствами, имеющими лицензии на выполнение такого рода работ. Эти карты охватывают всю территорию России с известным масштабным рядом. Обычно такие работы, имея государственное значение, ведутся в рамках национальных программ цифрового картографирования. В ряде стран такие работы считаются завершенными.

Наличие цифровых топографических карт – одна из предпосылок эффективной реализации крупных геоинформационных проектов. Необходимы базовые наборы данных – содержащие ограниченный набор общегеографических элементов. Существует понятие «цифровая карта-основа» (ЦКО). Под ЦКО в геоинформатике понимается не только цифровая карта, но и набор базовых слоев ГИС. ЦКО могут готовиться в разных форматах и реализованы в различных моделях данных (векторном и растровом).

ЦКО в векторном формате – наиболее распространенный вид цифровой топоосновы. Векторная ЦКО обладает рядом преимуществ, но процедура векторизации весьма трудоемка. Поэтому в ряде случаев можно ограничиться растровыми копиями топографических карт. Растровые копии имеют недостатки: 1) трудность актуализации, 2) ограниченные возможности изменения масштаба, 3) невозможность разгрузки, 4) трудность присвоения атрибутов, 5) объемы данных и др. Достоинства – скорость работ по созданию растровой основы ЦКО (сканирование) и более низкие затраты на их создание. Вполне удовлетворительное качество (пространственное и цветовое разрешение) растровой графической подложки обеспечивают сканеры общего назначения (включая малоформатные А3-А4).

В последнее время все большее распространение получили «безбумажные» технологии цифровых моделей карт. В этом случае ЦК создается в компьютере непосредственно по материалам полевым съемок (электронные тахеометры, GPS и пр.), минуя использование промежуточных «твердых» носителей информации.

Основное назначение ЦКО в ГИС – служить средством координирования тематических слоев данных или их графической подложкой – определяет требования к ЦКО (спецификация систем координат, масштабы, проекции, элементы содержания, форматы представления и модели данных, технологии создания и обновления).

Система координат. В России с 01.07.02 произошел официальный переход из системы координат 1942 г. СК-42 для топокарт СССР и РФ масштаба 1:10 000 – 1:200 000 к системе координат 1995 г. Она обязательна при выполнении топографо-картографических, геодезических и геоинформационных работ на территории России. Однако практически заметные графические расхождения между координатными сетками на топокартах в старой и новой системах координат будут проявляться начиная с масштаба 1:50 000 и крупнее.

ЦКО для локальных ГИС могут создаваться в местных системах координат. При проектировании ЦКО для ГИС регионального и межрегионального уровней или обслуживающих позиционирование линейных объектов (ЛЭП, магистральные трубопроводы и т.п.), когда территория покрытия распространяется на несколько координатных зон проекции Гаусса – Крюгера, могут использоваться глобальные координатные системы, например, WGS-84, ITRF-94, ПЗ-90.

Проекция. Топокарты, служащие источником данных для ЦКО, обычно строятся в равноугольной поперечной цилиндрической проекции Гаусса – Крюгера с отображением эллипсоида на плоскости по шестиградусным зонам.

Масштаб. ЦКО обычно изготавливается в некотором фиксированном масштабе, который определяет ее детальность (пространственное разрешение). Возможен полимасштабный вариант для набора разномасштабных тематических слоев, требующих неодинаковой детальности.

Элементы содержания – это набор избранных элементов цифровой топографической карты. Применяемые графические изображения воспроизводят условные знаки, принятые на бумажных источниках и соответствующие определенным нормативам (классификаторам, кодам). Для этого существуют Классификаторы картографической информации, Классификатор графических изображений и пр.

Технология создания ЦКО, если на моделируемую территорию отсутствуют цифровые топокарты, заключается в цифровании аналоговых источников.

Актуализация содержания ЦКО – трудно разрешимая проблема, учитывая быстрое старение источников и отсутствие системы топографического мониторинга.

Существует ряд глобальных цифровых карт-основ (масштаб 1:1 000 000), используемых в глобальных и региональных ГИС-проектах. Как правило, это продукт объединенных усилий многих стран. Создаются они и у нас.

Проблемой также является интеграция разнородных цифровых картографических материалов для создания единой картографической основы (ЕКО). ЕКО должна быть согласована по территориальному охвату, содержанию, формату, масштабам, системам условных знаков, классификаторам.