2.7. Характеристика векторных карт.

2.7.1. Состав данных векторных ЭК.

Общие сведения. Как уже упоминалось, изображение векторных ЭK представляется в памяти в виде последовательности записей, характеризующих каждый имеемый на карте картографический объект (геометрический примитив).

Чтобы иметь возможность управлять составом нагрузки карты, векторные данные распределяются по определенным тематическим уровням (слоям карты). Под слоем понимается совокупность однотипных пространственных элементов, относящихся к одной теме или классу объектов, представленная в системе координат, общей для набора слоев. Слой отображается как единое целое.

Содержание одной векторной карты записывается либо в одном файле, с указанием признаков данных различных слоев, либо в нескольких файлах (послойно). К данным векторных карт добавляется специальная программа, позволяющая строить карту в нужной проекции на экране дисплея (генерировать символы картографических объектов, наносить точки, линии, текст, заполнять контуры различными цветами и выполнять другие операции для отображения карты).

Разделение данных векторной карты на несколько слоев позволяет судоводителю приспособить нагрузку карты к обстоятельствам плавания и к решаемым задачам.

Для одного и того же района файл векторной карты меньше по объему файла растровой карты, но в то же самое время данные векторной карты более информативны. Так, например, мировая коллекция порядка 7500 векторных карт может занимать объем всего 500 Мб. В то же время 40 растровых карт прибрежных районов могут потребовать свыше 1000 Мб памяти.

Стоимость векторных карт обычно выше стоимости растровых ЭК, ввиду большей трудоемкости их создания.

Составными частями векторной карты являются картографические объекты. Картографическим объектом (КО) называется реальный объект или явление, изображаемое на карте в условном виде; или описание или группа описаний картографических характеристик реального объекта или явления в цифровом виде для отображения его на ЭК. Среди КО различают точечные (point), линейные (line),

контурные и площадные (areal).

Структура файлов векторных ЭК. Для векторных карт используются файлы с довольно сложной структурой. Они содержат графические данные основного изображения карты в векторном

69

формате, названия, характеристики, примечания и другие надписи в текстовом формате, и могут включать поясняющие графические изображения в растровом формате, в таком как .tif или .jpg.

Чтобы избежать ненужных для судоводителей тонкостей, ниже дается обобщенное и упрощенное описание структуры цифровых данных векторных карт.

Обычно в начале файла векторной ЭК помещаются метаданные. Они содержат общие для карты сведения, описание характеристик, признаков текста, обеспечивающих быстрый поиск нужной информации в файле. В эти сведения входят: географический идентификатор (номер карты), название карты, единицы измерения (координат, высот и глубин), горизонтальный геодезический датум, вертикальные датумы, оригинальный масштаб ЭК, минимальный и максимальный масштабы отображения ЭК, дата издания карты, и др.

Вописании характеристик и текста приводятся сведения: о типах данных, о приоритетах их отображения и др.

Содержание ЭК в файле обычно задано в виде совокупности записей переменной длины о картографических объектах.

Запись КО в общем случае состоит из четырех основных частей

(полей): I, T, M, S.

Первое поле отводится идентификатору I (имени) объекта, позволяющему однозначно определить объект в составе данных ЭК.

Во втором поле помещается признак Т типа объекта, который присваивается объекту согласно кодификатору и определяет его условное изображение.

Вполе М (метрика), находятся значения координат, характеризующих пространственное положение объекта на земной поверхности.

Вчетвертом поле содержится семантическая характеристика S (атрибуты) объекта. Поле S может включать географическое название, дальность видимости и другие характеристики объекта.

Код типа КО определяется в соответствии с системой классификации и кодирования картографической информации. Эта система должна удовлетворять трем основным требованиям: иметь иерархическую структуру, использовать картографические символы МГО, обеспечивать возможность добавления новых и изменения старых данных. В соответствии с системой классификации картографические объекты разделяются на подгруппы, группы, классы.

Метрическое описание включает в себя совокупность координат, полностью определяющих пространственное положение объекта.

Точечный объект на земной поверхности определяется только одной парой координат.

70

Линейные и площадные КО задаются количеством координат, соответствующем числу образующих их точек.

В целях экономного использования памяти для хранения данных векторных ЭК применяются дельта–координаты (приращения) относительно юго-западного угла карты. В этом случае метаданные карты содержат координаты ее юго-западного угла.

Следует отметить, что метрика – это только географические координаты объектов, безотносительные к проекции карты. Преобразование координат объектов к выбранной проекции является задачей синтеза карты.

Поле атрибутов объекта (S) содержит его характеристики. Одной из основных особенностей векторных карт является снабжение данных о каждом объекте связанной с ним полезной навигационной информацией. Эта информация затем может быть вызвана на отображение или представлена автоматически. Характеристики объектов представляются в памяти в символьном виде. Для буя, например, это его цвет, номер, вид, дата установления, характеристики огня и др.

При синтезе ЭК данные метрики используются для графического изображения объекта. Характеристики объектов непосредственно в формировании изображения не участвуют. Они могут выводиться в виде текста.

Слои векторной карты. Все объекты векторной электронной карты распределяются по слоям. Такими слоями, например, могут быть: навигационные средства, глубины, внутренние водные пути, искусственные объекты, качество данных, характеристики и т.д. Разделение нагрузки карты на слои позволяет системе, отображающей ЭК, управлять видимостью этих слоев.

Количество информационных слоев векторной ЭК может быть разным. Рекомендуется образовывать слои карты из классов объектов, а не из отдельных их видов. Возможность отображения только той информации, которая требуется в сложившейся ситуации, является одним из важных достоинств векторных карт.

2.7.2. Синтез векторных карт и технологии их производства.

Построение векторной карты на экране НИС выполняется с помощью специальной программы. Изображение карты получается путем трансформации содержащихся в ее файлах цифровых данных объектов в графическое изображение карты. Процедура преобразования цифровых данных карты в ее изображение называется

синтезом векторной ЭК или визуализацией ее данных.

71

Синтез электронной карты включает в себя: вычисление размеров экранной области, формирование запросов к КБД и вывод из нее данных основной карты, определение номеров корректурных документов к основной карте и вывод их из памяти системы, селекцию картографических объектов, преобразование географических координат с учетом проекции карты в экранные координаты, генерализацию, отсечение картографических объектов, формирование дисплейного файла.

Программы, выполняющие задачу синтеза изображения ЭК,

называются визуализаторами данных карт.

Построение карты производится с помощью точек, прямых линий (векторов), ломаных линий и контуров по координатам точек, представляющих метрику картографических объектов.

Точечные объекты обычно изображаются с помощью таблицы и генератора условных знаков.

Линейные КО представляются линиями (непрерывными, пунктирными, и др.) соответствующего цвета или в виде цепочки условных знаков вдоль линии (например, границы запретных районов).

Площадные объекты могут быть с цветовым заполнением контура и без него. Произвольной формы линии на карте (береговая черта, изобаты и др.) задаются набором точек, между которыми они аппроксимируются отрезками прямых. Шаг дискретизации кривых определяется графической точностью исходного материала и разрешающей способностью дисплея.

Вид векторной карты представлен на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Вид электронной векторной карты.

Технологии производства векторных карт. Векторные ЭК до недавнего времени создавались по данным бумажных карт с помощью дигитайзерных технологий. В этих технологиях значительное место занимает ручной труд, что являлось причиной

72