А.Д. Трубчанинов Решение задач по электронной карте

Министерство образования Российской Федерации Государственное учреждение

Кузбасский государственный технический университет Кафедра маркшейдерского дела и геодезии

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ КАРТЕ

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 311100 «Городской кадастр»

Составители: А.Д. Трубчанинов Ю.М. Игнатов В.А. Горбунова

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 50 от 23.10.01 г.

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 311100 Протокол № 18 от 25.12.01 г.

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2002

2

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является оказание методической помощи при составлении кадастровых планов на основе электронной карты. Приведены методы решения прикладных задач в ГИС-пакетах.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Географические информационные системы (ГИС) представляют собой автоматизированную систему сбора, хранения, анализа и интерпретации информации по географической оболочке и геологической среде.

В настоящее время большинство различных наук стало базироваться на основе ГИС. Технологически любая ГИС состоит из трех компонентов:

-пространственные данные;

-аппаратно-программные комплексы;

-объект решения.

Первые ГИС разрабатывались у нас в стране и за рубежом в качестве технологии создания электронных карт. Первые версии ГИС появились одновременно в 1964 г. в СССР и Великобритании. Однако широкого практического использования эти работы не получили, т.к. предполагали использование очень громоздких и мощных компьютеров. Второе рождение ГИС получили с внедрением ПЭВМ во второй половине 80-х годов. Тогда же были сформулированы единые требования ко всем ГИС;

-ГИС должна быть широко тиражируемой;

-ГИС должна быть простой в использовании и доступной для пользователей любой квалификации;

-ГИС должна быть послойной конструкции, причем с возможностью различного наполнения каждого слоя;

-ГИС должна быть ориентирована на работу ПЭВМ.

3

2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС MAPINFO

Решение задач по топографической карте производится с использованием ГИС MapInfo. Чтобы войти в систему решения задач необходимо с помощью манипулятора (мышь) выполнить следующие действия.

Сначала открываем ГИС. Для этого двойным кликом левой кнопки нажимаем «Мой компьютер» «Диск [С:]» Program Files MapInfo Professional Program Geo.exe.

Затем запускаем программу «MapInfo Professional 5.0». Для этого двойным кликом левой кнопки мыши нажимаем «Мой компьютер» «Диск [С:]» Program Files MapInfo Professional Mapinfow.exe. Или «Пуск Программы MapInfo Prof 5.0 MapInfo Professional 5.0».

После входа в программу запускаем цифровую рабочую карту. На компьютере есть директория, в которой находится цифровая учебная топографическая карта, которая используется для решения задач. Для ее открытия нужно запустить MapInfo и выбрать пункт меню "Файл Открыть рабочий набор". В появившемся на экране диалоге выбрать файл с именем 10000.WOR, находящийся в директории карты. После нажатия кнопки "ОК" откроется окно с цифровой топографической картой.

2.1. Определение долготы осевого меридиана

Для решения необходимо переключиться в MapInfo, по номенклатуре карты определить номер шестиградусной зоны, вернуться обратно в программу, перейти на закладку "1" (номер задачи) и ввести номер зоны (N) в строке ввода. После нажатия кнопки "Просчитать" появится результат, рассчитанный по формуле

Lo = 6º·N - 3º.

Например, если номенклатура карты У-35-18-А-б, то номер колонны будет 35, соответственно номер зоны определится:

4

N = 35 – 03 = 5. Для зоны N = 5 долгота осевого меридиана будет

L0 = 6°·5 - 3° = 27°.

2.2. Определение расстояния от осевого меридиана до точки

В окне MapInfo из панели "Пенал" выберите инструмент "Символ". Щелкните мышкой в окне карты в том месте, где необходимо поставить точку. Выберите из панели "Операции" инструмент "Стрелка". Дважды щелкните мышкой на этой точке. В открывшемся диалоговом окне появятся ее прямоугольные координаты. Переключитесь обратно в программу, перейдите на закладку "2" (номер задачи) и введите в строке ввода координату Y (до 0,1 м). После нажатия кнопки "Просчитать" выдается результат, рассчитанный по формуле

d = Y - 500 000 м.

Так, при Y = 6067132,0м d = 6067132,0 - 500 000 м = 5567132,0 м

2.3. Определение расстояния между двумя точками

В окне MapInfo из панели "Пенал" выберите инструмент "Символ". Щелкните мышкой в окне карты в том месте, где необходимо поставить точку. Выберите из панели "Операции" инструмент "Стрелка". Дважды щелкните мышкой на этой точке. В открывшемся диалоговом окне появятся ее прямоугольные координаты. Запомните их. Эту же операцию выполните для любой другой точки на карте. Запомните ее прямоугольные координаты.

Переключитесь на закладку "3" (номер задачи) и введите значения координат в строках ввода.

Результат выдается после нажатия кнопки "Просчитать" и определяется формулой

S = ( X1 − X 2 )2 +(Y1 −Y2 )2 .

5

Например, если Х1=5312162,589м; У1= 6067254,554; Х2= 5313381,068м; У2= 6066174,166м; то S = 1628,5м

Контроль вычислений возможен в MapInfo с использованием инструмента "Линейка" из панели "Операции". Выберите его и щелкните мышкой на первой выбранной Вами точке. Переместите курсор на вторую выбранную точку и снова щелкните мышкой. Во вспомогательном окне отобразится искомое расстояние. Чтобы закончить работу инструмента, щелкните мышкой дважды.

2.4. Определение дирекционного угла направления

Переключитесь на закладку "4" (номер задачи), определите и

введите прямоугольные координаты двух точек, нажмите кнопку "Просчитать". Результат определяется по формуле

α = arctg (Y1 −Y2 ) . (X 1 − X 2 )

Необходимо помнить, что в приведенной формуле будет подсчи-

тан обратный дирекционный угол заданной линии 1-2. Например,

для линии 1-2, если вводятся координаты исходных точек

Х1=5312162,589м; У1= 6067254,554м; Х2= 5313381,068м;

У2= 6066174,166м, будет просчитан и выведен на экран дирекционный угол линии 2-1 α21 = 318˚26΄15˝. Дирекционный угол линии 1-2:

α12 = α21 ±180˚ = 318˚26΄15˝- 180˚= 138˚26΄15˝.

Необходимо вычислить дирекционные углы пяти линий.

2.5. Определение превышений и высот точек

Выберите из панели "Пенал" инструмент "Символ" и поставьте на карте точку, расположенную между двумя горизонталями. Затем выберите из панели "Пенал" инструмент "Линия" и проведите линию от одной горизонтали до другой через эту точку. Определите прямоугольные координаты данной точки, а также точек пересечения линии с горизонталями.

6

Из панели "Операции" выберите инструмент "Информация" и укажите мышью на первую горизонталь. В появившемся окне возьмите значение высоты первой точки из поля "Высота_глубина". Аналогично определяется высота для точки, лежащей на второй горизонтали.

Переключитесь обратно на окно программы и введите все значения в строках ввода на закладке "5" (номер задачи). Нажмите кнопку "Просчитать".

Примечание. При решении задачи принимать за начальную точку 1 ту, что имеет меньшую отметку Н, за точку 2 – ту, что имеет большее значение Н, за точку 3 – определяемую точку.

Так, например, искомая точка с координатами Х3= 5311083,229м; У3= 6068247,061м располагается между горизонталью с отметкой Н1= 145,0м (т.1) и горизонталью с отметкой Н2 = 147,5м (т.2).

Координаты этих точек Хнач= 5311056,762м; Унач=6068226,643м; Хкон =5311111,204м; Укон=6068267,478м. Отметка искомой точки Н=146,3м, превышение d=1,3м.

2.6. Определение крутизны ската

Как и в предыдущей задаче, определите высоты двух интересующих точек по горизонталям. Возьмите их разность (ho=H2-H1) и введите

еев строке ввода для ho.

Вокне MapInfo из панели "Операции" выберите инструмент "Линейка" и с помощью мыши измерьте расстояние между данными точ-

ками. Введите его в строке ввода для S12. Нажмите кнопку "Просчитать".

К сожалению, при подсчете крутизны ската (уклона) расчет выполняется с точностью до 0,1, что не удовлетворяет требуемой точно-

сти инженерных расчетов. Так, если ho=11,3м, S12=68,05м, то крутизна ската будет 0,2.

2.7. Определение площади многоугольника

В окне MapInfo из панели "Пенал" выберите инструмент "Многоугольник". Нарисуйте его в окне карты, последовательно указывая мы-

7

шью все его вершины (не более 10 вершин). Чтобы завершить ввод, дважды щелкните мышью на месте последней вершины.

Из панели "Операции" выберите инструмент "Стрелка". Наводите им на вершины многоугольника, последовательно считывая их прямоугольные координаты.

Переключитесь обратно в программу и введите Ваши координаты в строках ввода на закладке "7" (номер задачи). Нажмите кнопку "Просчитать".

Например, для треугольника с координатами

Х1=5312175,012м У1=6067378,229м Х2=5312318,438м У2=6067309,934м Х3=5312194,529м У3=6067228,957м

площадь Р=215092036,3 кв.м или 21509,2 га.

2.8. Построение профиля по карте

В окне MapInfo из панели "Пенал" выберите инструмент "Линия". При помощи мыши проведите в окне карты линию между двумя точками, пересекающую горизонтали. Определите последовательно прямоугольные координаты каждой из точек пересечения данной линии с горизонталями.

Из панели "Операции" выберите инструмент "Информация" и определите в том же порядке значения высот для каждой из горизонталей, пересекающихся с Вашей линией.

Вернитесь в программу и введите полученные значения на закладке "8" (номер задачи). После нажатия кнопки "Просчитать" на экране появится профиль местности вдоль заданной Вами линии. Результаты работы с программой можно вывести на принтер. Для этого необходимо нажать кнопку "Просмотр/Печать".

3. ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ В ГИС

Решение задач по топографической карте производится с исполь-

зованием ГИС MapInfo Professional 5.0.

8

Запускаем программу «MapInfo Professional 5.0». Для этого двойным кликом левой кнопки нажимаем «Мой компьютер» «Диск [С:]»

Program Files MapInfo Professional Mapinfow.exe. Или «Пуск Программы MapInfo Prof 5.0 MapInfo Professional 5.0».

После входа в программу запускаем цифровую рабочую карту. На компьютере есть директория, в которой находится цифровая учебная топографическая карта, которая используется для решения задач. Для ее открытия нужно запустить MapInfo и выбрать пункт меню "Файл Открыть рабочий набор". В появившемся на экране диалоге выбрать файл с именем 10000.WOR, находящийся в директории карты. После нажатия кнопки "ОК" откроется окно с цифровой топографической картой.

3.1. Определение площади водного фонда

Для выполнения работы сначала необходимо визуально ознакомиться со всем листом карты. Для этого используются следующие инструменты панели «Операции»: «Увеличивающая лупа» - увеличение масштаба карты на экране, «Уменьшающая лупа» - уменьшение масштаба карты на экране и «Ладошка» - передвижение по карте фиксированного масштаба.

Находим все объекты водного фонда: реки, озера, ручьи, болота и

т.д.

Инструментом «Стрелка» панели «Операции» при помощи мыши щелкаем на выбранный объект. Он подсвечивается красными диагональными штрихами. Если объект мал в заданном масштабе отображения карты, необходимо увеличить масштаб при помощи инструмента «Увеличивающая лупа».

Далее нажимаем клавишу F7, появляется диалоговое окно «Геоинформация». В четвертой строчке сверху отображается площадь данного объекта, выраженная в квадратных метрах.

Данную операцию проделываем для всех объектов водного фонда на данной карте и данные заносим в табл.1.

9

Запускаем программу «MapInfo Professional 5.0». После входа в программу запускаем цифровую рабочую карту аналогично предыдущей задачи.

Находим все объекты лесного фонда: леса, кустарники, лесополосы и т.д. Инструментом «Стрелка» панели «Операции» при помощи манипулятора (мыши) щелкаем на выбранный объект. При необходимости можно увеличить масштаб при помощи инструмента «Увеличивающая лупа».

Далее нажимаем клавишу F7, появляется диалоговое окно «Геоинформация». В четвертой строчке сверху отображается площадь данного объекта в м2. Для лесополос выбираем из окна «Геоинформация» характеристику – общая длина – и перемножаем на среднюю ширину лесной защитной полосы – 20м.

Данную операцию проделываем для всех объектов лесного фонда на данной карте и данные заносим в табл.2.

10

3.3. Определение площади земель населенных пунктов

Запускаем программу «MapInfo Professional 5.0» как и в предыдущих задачах.

После входа в программу запускаем цифровую рабочую карту. Находим все населенные пункты на данной карте: города, посел-

ки, рабочие поселки, кладбища, отдельно стоящие дома. Инструментом «Стрелка» панели «Операции» при помощи мани-

пулятора Мышь щелкаем на выбранный объект. При необходимости можно увеличить масштаб при помощи инструмента «Увеличивающая лупа».

Далее нажимаем клавишу F7, появляется диалоговое окно «Геоинформация». В четвертой строчке сверху отображается площадь данного объекта в квадратных метрах. Данную операцию проделываем для всех земель населенных пунктов на данной карте, и данные заносим в табл.3.

3.4. Определение длины дорог различных категорий

Запускаем программу «MapInfo Professional 5.0», как в разделе 3. После входа в программу запускаем цифровую рабочую карту.

Находим все объекты дорожного фонда: железные дороги, автомобильные магистрали, проселочные дороги и т.д.

Инструментом «Стрелка» панели «Операции» при помощи манипулятора Мышь щелкаем на выбранный объект. При необходимости увеличиваем масштаб при помощи инструмента «Увеличивающая лупа».

Нажимаем клавишу F7, появляется диалоговое окно «Геоинформация». В четвертой строчке сверху отображается общая длина данного