1. Основы электронной картографии

1.1. Основные понятия

Название данной дисциплины состоит из трех понятий; картография, электронная, основы. Картография - эта карта и все что с ней связано. Основы - это основные знания о электронной картографии. Понятие "электронная" трудно привязать к карте. Более проще понять когда карту назвать цифровой. Но так сложилось это понятие.

Основы электронной картографии - это основные знания об электронной картографии.

Структура электронной картографии приведена на рис.1.

Законодательство и нормативные документы
Требования к источникам данных	Требования к обработке данных	Требования к данным перед представлением в системе отображения	Требования к системам отображения данных	Требования к пользователю
Возможность использования в электронных картах	Возможность использования после обработки в существующих системах отображения	Необходимость преобразования данных в формат соответствующий системе отображения данных	Соответствие требованиям соответствующих организаций	Знание основ электронной картографии

Источники данных для электронных карт

Обработка данных для отображ.

Данные для отображе-

ния

Системы отображения данных

Пользователь электронных карт

Нав.Системы

GPS, ГЛОНАСС, АИС, наз. тр-т, др.

Системы обр. Данных

ArcGis, MapInfo,

Easy Trace,

Панорама,

др.

Использова- ние: навигация морская и сухопутная,

обработка геоданных, наука, образование, различные области

Носитель данных
Бумажный, фотобумага, электронный (цифровая, анал. камера, телев. камера)	Бумажный, Фотобумага, электронный (цифровая камера, телев. камера)	электронный
Вид данных
Растровый, векторный	Растровый, векторный	векторный растровый
Формат данных
	Форматы в растровом и векторном виде	в формате системы отображения

Рис. 1. Структура электронной карты

В бумажной картографии символы наносятся на бумажную основу. При этом символы понятны человеку и соответствуют определенным требованиям. В электронной карте аналогично, только вместо бумажной основы - система отображения в виде дисплея.

Источники создания электронных карт те же что и у бумажных, плюс данные в цифровом виде. В процессе развития электронной картографии сложилось так, что данные в различных системах отображения имеют различные форматы, что затрудняет или вообще не позволяет использовать данные в других системах отображения.

Возникает необходимость в обработке данных перед их представлением в системе отображения.

Источники данных для электронной картографии, системы обработки данных, данные перед представлением в системе отображения, сами системы отображения и пользователь электронных карт должны удовлетворять соответствующим требованиям, определенных на основе нормативных документов и законодательных актов.

Кроме этого, для работы с электронной картографией необходимы знания о форматах данных, видах графики (векторная, растровая), устройстве систем отображения способах обработки и представления данных и другие знания, связанные с электронной картографией.

Для получения этих знаний курсантами определен перечень лекций и лабораторных работ, необходимых курсанту с освоением дисциплины "Основы электронной картографии"

Согласно ГОСТ 21667-76 Картография. Термины и определения,

Картография - это область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений.

Исходный картографический материал   - картографический материал, который используется для создания или обновления карты.

Карта - построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, поверхности другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на них объекты в определенной системе условных знаков.

Согласно ГОСТ 28441-99 КАРТОГРАФИЯ ЦИФРОВАЯ, цифровая карта; ЦК: Цифровая картографическая модель, содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба.

Более простым языком, карта - это бумажный носитель с нанесенным на нем условными обозначениями, согласно нормативных документов необходимый человеку для его деятельности.

Цифровая карта - информация, удовлетворяющая стандарту. S57,

В системе отображения ECDIS цифровая карта удовлетворяет стандарту S57 в части обмена данными между системами и определенному стандарту в самой системе.

Основная цель электронных карт и навигационных систем, построенных на их основе, - упрощение повседневного труда штурмана и повышение безопасности мореплавания.

Первые электронные карты появились в 90-х годах и представляли собой сканированные копии бумажных карт. Подобные карты принято называть растровыми электронными картами. Однако выяснилось, что простое сканирование бумажных карт, зачастую приводит к невозможности их использования совместно с современными навигационными устройствами. Кроме того, использование растровых электронных карт (RENC) затрудняет проведение автоматического анализа навигационной ситуации.

На основе тщательного изучения современных информационных технологий и их специфики в области морской навигации, Гармонизационной группой ИМО/МГО был разработан эксплутационный стандарт на систему отображения электронных карт и информации ECDIS, основывающийся на использовании векторных электронных карт формата S-57. Основное предназначение стандарта S-57 - стандартизация обмена гидрографическими данными между Гидрографическими Службами, Агентствами, производителями картографической продукции и ECDIS-систем.

Согласно S-57, гидрографическая информация структурируется в наборы данных, которые, в свою очередь, могут объединяться в наборы обмена. Набор данных S-57 может рассматриваться как объектно-ориентированная база данных, подчиняющаяся перечисленным в стандарте семантическим правилам (объекты, атрибуты, связи между ними и т.д.) и записанная (закодированная) в соответствии с описанным в стандарте синтаксисом.

Семантика стандарта опирается на то, что любой картографический объект обладает, как пространственно-геометрическими, так и функционально-описательными свойствами. В соответствии с этим карта S-57 состоит из двух типов объектов: пространственных (spatial) и описательных (feature). Spatial объекты (например, node - узел, edge - сегмент, face - площадь), характеризуются координатами, задающими их местоположение на поверхности Земли. Feature объекты, обладают определенным набором атрибутов и описывают некий естественный или искусственный предмет, например: LNDARE - область суши, DEPARE - область глубин, BOYCAR - кардинальный буй и т.д. Между объектами могут существовать связи различного типа, позволяющие смоделировать сколь угодно сложную сущность реального мира. Подробное описание стандарта находится в IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data Edition 3.0 -

В настоящий момент осуществляется переход от версии 2 стандарта S-57 (известного как DX90) к последнему изданию S-57 edition 3. Следует отметить, что из-за существенных изменений в семантической модели, конвертация данных из DX90 в S-57 ed. 3 является достаточно сложной задачей. Программы dKart Inspector и dKart Office позволяют автоматизировать процесс преобразования данных и создания цифровых наборов обмена, предоставляя средства для контроля качества изготавливаемой продукции.

Являясь стандартом обмена гидрографическими данными, S-57 не оптимален при прямом использовании в судовых навигационных системах. Навигационные электронно-картографические системы могут использовать внутренний формат представления данных - SENC (System ENC). Формат SENC более компактен и специально предназначен для представления картографической информации на экране монитора.

Одним из широко распространенных S-57 совместимых SENC-форматов является формат картографических данных CM93 фирмы C-Map.

Навигационные электронно-картографические системы dKart Navigator и dKart Explorer ориентированы на использование S-57 совместимых данных, в том числе CM93 и DCF.

По вопросам приобретения электронных навигационных карт CM93 обращайтесь к разделу электронные карты.

По сравнению с традиционными бумажными картами и публикациями, электронные карты обладают рядом преимуществ, повышающих безопасность судовождения и облегчающих ориентацию в текущей навигационной ситуации:

помимо данных, содержащихся на традиционных морских картах, электронные карты содержат данные и из других источников - книг огней и знаков, лоций и пр. - нет

По сравнению с традиционными бумажными картами и публикациями, электронные карты обладают рядом преимуществ, повышающих безопасность судовождения и облегчающих ориентацию в текущей навигационной ситуации:

• помимо данных, содержащихся на традиционных морских картах, электронные карты содержат данные и из других источников - книг огней и знаков, лоций и пр. - нет необходимости искать навигационную информацию в разрозненных источниках - все данные сосредоточены в электронной карте;

• векторная структура данных (являющаяся стандартной для электронных карт) позволяет проводить быстрый анализ навигационной ситуации, информируя судоводителя о возможных опасностях;

• процедура корректуры электронной карты намного легче традиционной и может быть выполнена в течение минут, непосредственно в море. Используя электронные карты и цифровые корректуры, судоводитель получает уверенность в том, что имеющаяся у него картографическая информация отражает самые последние изменения;

• совместно с внешними навигационными устройствами (GPS, САРП, АИС-транспондер) электронные карты предоставляют возможности для отображения в реальном времени навигационной ситуации, включая собственное местоположение судна, положение радарных и АИС-целей.

Общие принципы построения систем отображения навигационной информации используемые в электронной картографии

Сейчас координаторскую деятельность по стандартизации электронных карт осуществляет IHO во содействии с IMO . Электронная карта. обхватывает как термин три понятия :

описание данных ;

программное обеспечение для их обработки ;

электронную систему отображения данных.