близки к радиально расходящимся от полюса прямым линиям, а параллели – к концентрическим окружностям.

Область минимальных искажений Земной поверхности на карте в ППМ лежит в узкой полосе, центральной линией которой является фиктивный экватор.

2.4. Форматы данных электронных карт.

Понятие об информационном формате. В общем случае под

форматом понимается структура информационного объекта.

Формат определяет способ расположения и представления данных в разнообразных объектах: таблицах, файлах, базах данных (БД), принтерах и т.д. Различают форматы данных, адресов, кодов, команд, страниц, строк проверочных последовательностей и т.д.

Любой пользователь, знакомый с компьютером, знает, что программы и данные хранятся в памяти в определенных форматах.

Формат данных представляет собой набор правил, соглашений, стандартов для записи и хранения информации.

Форматы, используемые для представления данных в файлах,

делятся на текстовые, графические и комбинированные (метафайлы).

В настоящее время в обращении находится довольно много форматов разных видов. Что касается графических форматов, то их десятки, а если учесть многочисленные версии этих форматов, то это число уверенно превысит сотню.

Представление графических данных в компьютере можно разделить на две большие ветви: растровую и векторную.

Растровые форматы. Растры представляют изображение в виде точек. В их основе лежит битовая карта (матрица), на пересечении строк и столбцов которой располагаются элементы изображения — пиксели. С каждым пикселем связывается числовая характеристика, которая описывает его тон (если изображение черно-белое) или цвет (для цветного изображения), а также яркость. Главным преимуществом растровой формы представления графической информации является простота исходной концепции. Каждый отдельный пиксель изображения представляет самого себя, вне зависимости от его положения и роли, которую он играет в рисунке. Построение изображения состоит в простом воспроизведении на экране информации, хранящейся в памяти.

Самыми распространенными из растровых форматов для графической информации, предназначенной для массового пользователя, являются: TIFF, BMP, GIF, JPEG, PNG.

57

Векторные форматы. Эти графические форматы служат для хранения сведений о векторных изображениях, которые представляют собой совокупность геометрических примитивов: точек, линий, овалов, прямоугольников, дуг и др. Векторные форматы состоят либо из описаний примитивов, либо включают в себя набор инструкций, команд для построения примитивов. Например, чтобы компьютер нарисовал отрезок прямой линии, записывают координаты точек его концов. Для дуги задается центр, радиус, угол и т. д. Не исключается и комбинация этих способов.

В векторном виде хранят информацию системы автоматизированного проектирования, например Autocad, программы, которые создают иллюстративную графику, такие как Coreldraw.

Комбинированные форматы (метафайлы) предназначены для хранения информации о тексте, о растровых и векторных изображениях и о командах визуализации. Такими форматами являются WMF, CGM, EPS. В числе немногих примеров использования метафайлов в Интернете в первую очередь следует назвать формат PDF (Portable Document Format), предложенный фирмой Adobe.

Для практических задач основными критериями выбора того или иного формата являются - компактность записи, удобство применения при решении задач, совместимость с используемыми программами.

Конвертирование форматов (format conversion) - преобразование данных из одного формата в другой, воспринимаемый иной системой (как правило, при экспорте или импорте данных).

Возможность конвертирования графических данных из одного формата в другой существует далеко не для всех форматов.

Форматы электронных карт. Чтобы обеспечить эффективную обработку информации, форматы данных обычно ориентируются на какой-либо продукт, программную систему или область применения. Существуют и универсальные форматы (например, американский STDS, английский NTF), однако для конкретных приложений они малоэффективны. Нет универсального формата, который можно было бы рекомендовать на все случаи жизни для данных любого набора и назначения. Поэтому для ЭК используются специальные форматы, отвечающие целям обмена данными этих карт и оперирования с картографической и навигационно-гидрографической информацией в

НИС.

Ввиду разных типов данных карт для их хранения используются обычно комбинированные форматы. Пространственные данные они представляют в графических форматах, а описательные – в символьных. В символьных форматах хранятся и метаданные.

Электронные навигационные карты, для записи и хранения изображений которых использованы растровые форматы, получили

58

название растровых навигационных карт. В файле такой карты вид района представлен в растровом виде, а надписи (метаданные), относящиеся ко всей карте, хранятся в символьном формате.

Карты, для записи и хранения пространственных данных которых применяются векторные форматы, именуют векторными навигационными картами. В файлах векторных карт довольно часто описательная информация тесно увязана с пространственными данными.

Пространственная информация векторных карт состоит из элементарных геометрических объектов трех типов - точек, линий и площадных объектов (полигонов).

В начальный период создания навигационных систем, отображающих электронные карты, не существовало международных требований к форматам карт. Поэтому производители НИС использовали для записи и хранения изображений карт разработанные ими графические форматы, растровые или векторные.

Так, для растровых карт Британское адмиралтейство применило специальный формат ARCS. Гидрографические службы США (NOAA) и Канады (CHS) выпускают растровые карты в формате BSB. Свои форматы имеют и растровые карты других гидрографических служб и частных организаций.

Крупный производитель электронных карт фирма «Транзас Марин» производит векторные карты в формате ТХ-97. Фирма “С– Мар” представляет векторные ЭК в своем формате СМ-93/3.

К началу девяностых годов двадцатого века системы с электронными картами получили довольно широкое распространение. Тогда ИМО приняло решение взять под контроль процесс развития систем с электронными картами, так как их недостатки могли оказать негативное влияние на безопасность мореплавания.

ИМО совместно с МГО, МЭК были выработаны требования к системам с электронными картами, удовлетворяющими современному состоянию судовождения. МГО определила стандарты к содержанию официальных электронных карт, к их отображению на экране и к представлению на электронных носителях.

Формат для обмена официальной векторной картографической информацией. Для обмена картографической информацией между Гидрографическими организациями, производителями ЭКДИС и мореплавателями Комитетом по обмену цифровыми данными МГО (Commitee of exchange of digital data – CEDD) был разработан формат S57. Он описан в специальной публикации МГО S57: IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data, и носит номер, присвоенный этой публикации - S57. Затем два раза этот формат уточнялся.

59

Внастоящее время основным форматом для обмена официальной картографической информацией является издание 3.1 формата S57, в котором пространственные данные карт представлены в векторном виде.

Специальная публикация МГО S57, в которой описан международный стандарт для обмена картографическими данными, имеет следующие главные разделы.

Первая часть является расширенным введением. В ней дается общее представление о формате: назначение, структура, ссылочные документы, определения и т.д.

Часть вторая посвящена теоретической модели данных.

Втретьей части описана структура данных.

Приложение А содержит каталог (Object Catalogue) находящихся в обращении классов картографических объектов, соответствующих им характеристик (атрибутов) и полный перечень значений атрибутов. Здесь под классом подразумевается определенная группа объектов, эквивалентных по установленным признакам.

Приложение В является спецификацией, в которой приведены стандарты классов объектов и их атрибутов. Они должны использоваться при записи изображений карт в файлах с целью обмена данными между Гидрографическими организациями, производителями ЭКДИС, мореплавателями и другими пользователями.

Формат S57/3.1 обладает широкими возможностями, он совместим с другими средствами обмена данными и не ориентирован на определенную разграфку и проекцию карт. Формат S57/3.1 сочетает в себе свойства гибкости и компактности.

Он позволяет: поддерживать несколько уровней обмена цифровыми данными, представлять позиции объектов в географической или прямоугольной системах координат с различными единицами и мерами точности, строить карты в любых проекциях, хранить описательную информацию, метаданные, добавлять новые записи.

Форматом S57/3.1 определен способ хранения данных в виде отдельных программных объектов, включающих в себя сведения о местоположении и все атрибуты. Под атрибутом здесь понимается характеризующее пространственный объект свойство, качественный или количественный признак, ассоциированный с идентификатором объекта, но не связанный с его позицией.

При объектной организации данных отдельные элементы из разных файлов могут выбираться и компоноваться перед отображением. Такая возможность позволяет любой выбранный судоводителем район, включающий данные одной или нескольких ячеек, показывать в НИС как целую единую карту. Представление

60

любого района земной поверхности как единого целого изображения называется бесшовным отображением карт.

Кроме того, карты в формате S57/3.1 удобно корректировать и обновлять при переиздании. Формат S57/3.1 обеспечивает широкие возможности поэлементной корректуры электронных карт, так как каждый объект, атрибут и другие компоненты карты имеют свои уникальные идентификаторы. Это позволяет изменять, убирать элементы карты и, при необходимости, вставлять новые компоненты, не затрагивая другие объекты карты.

Для неофициальных векторных ЭК требования S57/3.1 не являются обязательными.

Для обмена официальной картографической информацией по каналам телесвязи разработан специальный формат MACDIF (Map and chart data inter change format).

Внутрисистемные форматы данных. Следует подчеркнуть, что формат S57/3.1 создан специально для обмена цифровой картографической информацией, а не для целей синтеза карт в НИС.

Ввиду определенных неудобств работы с форматом S57/3.1 внутри ЭКДИС при выполнении ее операций, производители этих систем свободны, согласно публикации МГО S52, создавать для данных СЭНК свои внутрисистемные форматы, соответствующие задачам, решаемым конкретной ЭКДИС. Внутрисистемные форматы называют также форматами СЭНК.

В любом случае ЭКДИС должна иметь возможность приема (импорта) данных от гидрографических служб в формате S57/3.1 и преобразования (конвертации) их во внутренний формат. Последний, согласно публикации S52 МГО, должен сохранять логическую структуру и состав исходной информации.

Ряд производителей с тем, чтобы упростить использование данных ЭК, создали удобные как для распространения, так и для оперирования внутри НИС, форматы данных. Первым из таких официально признанных форматов является СМ-93/3, разработанный фирмой С- МАР. Он получил одобрение Норвежского классификационного общества Det norske Veritas – DnV. С помощью специальных программных средств данные из формата S57/3.1 могут быть конвертированы в СМ-93/3 и наоборот. Формат СМ-93/3 является внутренним во многих системах с официальными векторными электронными картами. Распространение в формате СМ-93/3 позволяет использовать ЭНК в таких системах без конвертации из формата, в котором они распространяются, в формат СЭНК, в котором они используются в системе.

Касаясь достоинств формата СМ-93/3, необходимо отметить, что

он:

61