26. Топографическая карта – источник данных для цмр. Особенности (недостатки). Корректность и точность цмр

Среди множества источников данных о рельефе ведущая роль принадлежит картам – основной, но достаточно сложный и нетехнологичный источник цифровых данных о рельефе, и аэрокосмическим материалам. Судя по всему, роль вторых (данных ДДЗ) будет постоянно увеличиваться, а карт – снижаться.

К картографическим источникам относятся топографические карты и планы (ЦМР суши), морские навигационные или топобатиметрические карты (ЦМР акваторий). Сбор данных для ЦМР с топографической карты осуществляется, как правило, путем цифрового преобразования горизонталей, производимого различными способами.

Рельеф суши на топокарте представлен тремя средствами (выразительности): 1) горизонтали (изогипсы), 2) отметки высот и 3) совокупность внемасштабных линейных и площадных знаков (знаки оврагов, обрывов, осыпей, воронок, курганов и пр.).

Как источник данных для ЦМР топокарта имеет недостатки. Первый из них связан с изображением рельефа горизонталями. Две функции горизонталей – соединять точки с одинаковыми высотами и служить средством «правильного» описания форм рельефа – находятся в противоречии между собой (геометрический и географический принципы). Причем это противоречие зависит от масштаба. Так, на карте 1 : 200 000 допускается смещение горизонталей до половины величины заложения для горного рельефа и до четверти – для равнинного при согласовании с другими элементами содержания. На картах более мелкого масштаба ставится задача правильного отображения орографических форм путем передачи положения основных структурных линий и точек рельефа (гребни, тальвеги, вершины). Вывод: топографические и иные карты масштаба 1: 500 000 и мельче практически непригодны для создания ЦМР.

Второй недостаток – горизонтали на топокартах имеют заданный допуск точности, в соответствии с нормативными документами зависящий от масштаба и характера рельефа (или даже ландшафта, так, специально оговариваются требования к мелиоративным, залесенным районам). На картах масштаба 1 10 000 и 1 : 25 000, выполненных в результате топосъемок, в зависимости от рельефа (плоскоравнинный, равнинный с разным уклоном, горный, высокогорный), определяются не только высота сечения и рельефа горизонталями (м), но и средняя погрешность съемки рельефа в долях высоты сечения рельефа.

Таким образом, нормативными документами изначально определена неравноточность карты в изображении рельефа горизонталями. Следовательно, неравноточна будет и ЦМР.

Важный момент. Следует обратить внимание на погрешность построения в долях высоты сечения. Это относится не только к горизонталям, а к любой моделируемой поверхности, отображаемой изолиниями (изобары, изохроны, изогиеты и пр.). Сечение должно соответствовать погрешности (вариации) в точке, а именно быть в 3 или 4 раза больше.

Третий недостаток – на топографических картах имеются дополнительные и вспомогательные горизонтали. Дополнительные проводятся на половине высоты сечения (полугоризонтали) и с позиции метричности аналогичны нормативным. Вспомогательные горизонтали проводятся на произвольной высоте и должны быть подписаны. Если они не подписаны, их учет при построении ЦМР невозможен.

Четвертый недостаток. Топокарты лишены изображения рельефа дна внутренних вооемов и океанических акваторий. Формальный выход – присвоение акватории отметки уреза воды.

Кроме того, горизонтали имеют свои графические пределы: толщина линии горизонтали – 0,2 мм, при расстоянии между ними 0,2 мм 1 мм карты может содержать не более горизонталей. Инструкциями допускается искусственное слияние горизонталей в случае, когда величина их заложения не укладывается в графические пороги (формально образуется вертикальная стенка). Это может быть топологической ошибкой. Также допускается их «укладка» или «раздвижение» – искусственное увеличение расстояния между соседними горизонталями для предотвращения их слияния. Это ведет к искажению уклонов. Оба приема с точки зрения создания ЦМР вредны.

Программные средства создания ЦМР должны поддерживать геометрический контроль корректности цифровых представлений горизонталей, соблюдая два основных условия:

1. Горизонтали не должны пересекаться (в том числе одноименные). Особый (очень редкий) случай – склоны с отрицательными углами. Это более одной высотной отметки на точку. Но TIN-модель такое построение не поддерживает.

2. Каждая горизонталь должна быть замкнута на себя или границу карты (рамку). Это обеспечивает отсутствие разрывов.

Второе правило при оцифровке довольно трудно соблюсти.

Последнее замечание, связанное с рельефом. Недостатки использования горизонталей могут быть компенсированы другими графическим элементами. Условные знаки (высотные отметки, отметки урезов воды, знаки оврагов, воронок и пр.) способны повысить точность модели в структурных ЦМР несложных поверхностей. Для создания кондиционной ЦМР высокогорных районов желательно использование материалов АФС.

Точность ЦМР может быть оценена двояко: 1) либо соответствием оригиналу, 2) либо релевантностью тем задачам, которые будут решаться в процессе использования модели. Соответствие оригиналу определяется по выборочным оценкам их среднеквадратичных погрешностей (на тестовых участках) и стандартами качества. Так, ЦМР Дании разрешением 25 м на участках с горизонталями с сечением 5 м имеет среднеквадратическую погрешность около 1,5-2,0 м, с сечением 2,5 м – 1,1-1,5 м. Поскольку 60% территории Дании на карте занимают участки с горизонталями с сечением 2,5 м, то и среднеквадратическая погрешность этой территории составляет 1,1-1,5 м.