28. Картографическая визуализация в гис. Карты и атласы

Совершенствование функциональных возможностей ГИС привело к тому, что их визуализационные возможности приблизились к возможностям средств автоматизированного картографирования АК и автоматизированных картографических систем (АКС).

Цифровая среда порождает новые типы карт и геоизображений. Среди них электронные карты (ЭК) и электронные атласы (ЭА) как организованная совокупность электронных карт. Вообще существует два типа картографических изображений, генерируемых компьютером: 1) компьютерные карты (и атласы) и 2) электронные карты (и атласы). Известно, что электронная карта ЭК – это картографическое изображение, визуализированное на экране монитора на основе цифровых данных или баз данных ГИС. В отличие от ЭК, компьютерные карты визуализируются невидеоэкранными средствами графического вывода. Соответственно эти типы изображений относят к «бумажным» (hardcopy) и «безбумажным» (softcopy).

Происхождение термина ЭК принято связывать с ЭЛТ – электронно-лучевой трубкой (cathode ray tube). Генерация ЭК поддерживается программными средствами картографических визуализаторов и браузеров (просмотровых программ, обозревателей), а также визуализационными модулями ГИС и систем картографирования. ЭК выступает продуктом, который может тиражироваться на CD (в коммерческих целях), поэтому с этой точки зрения электронные карты – это цифровые записи, которые потенциально воспроизводятся на дисплее.

Под электронным атласом понимается система, включающая цифровые данные и средства генерации электронных карт. Или: это аппаратно-программное средство генерации электронных карт.

Первым ЭА, получившим широкое признание, считается Атлас Арканзаса (1987). Мало отличался по содержанию от традиционных комплексных атласов, включал около 100 карт, объединенных в 16 глав (физико-географические, социально-экономические, историко-географические характеристики со справочными и обучающими функциями). Видеоэкраные изображения карт просматривались командами с клавиатуры. Создатели приводили аргумент в пользу ЭА: расходы на подготовку ЭА составили 118 тыс.долл., затраты на бумажный атлас составляли 0,5-1,0 млн долл.

Разнообразие продукции ЭА требует классификации. Классификация ЭА построена на двух основаниях: 1) принципы анализа традиционных «бумажных» изданий по содержанию, назначению и охвату; 2) по функциональным особенностям, отличным от бумажной продукции – функции программных средств, поддерживающих визуализацию цифровых данных и дополнительные функции (браузеры, операции ГИС).

Классификация ЭА:

1. Топографические и батиметрические карты (атласы) национального, регионального или глобального охвата.

В качестве примера таких атласов можно привести мультимедийный атлас “Encarta World Atlas” фирмы Microsoft, первая версия которого вышла в 1996 г. В основе общегеографической части лежит цифровая карта-основа DCW 1 : 1 000 000. Во втором издании 1997 г. кроме общегеографических карт, включающих рельеф с отмывкой и гипсометрией, тематических карт (физ.география, население, экология) помещены планы крупных городов. Предусмотрена возможность генерации динамических трехмерных панорам 8 регионов мира (космический полет), отражающих сферичность Земли.

Первый из отечественных ЭА такой категории – «Электронная политическая карта мира» издан Роскартографией совместно с фирмой INGIT Ltd (СПб) в 1996 г. Имеет версии для MS DOS MS-Windows. Обеспечивает картографическую визуализацию общегеографических карт (без рельефа) в масштабе 1 : 50 000 000 и крупнее (до 1 : 4 000 000) без видимого огрубления. Использует визуализационные возможности программы ГИС МАПМАСТЕР.

2. Карты и атласы навигационного назначения и обслуживающие их системы (например, электронные морские навигационные карты).

ЭК этой группы (для авто-, авиа- и морской навигации) принадлежат к бурно развивающейся ветви прикладной геоинформатики. Функции навигационных систем выходят за пределы визуализации, обслуживая задачи навигации, контроля за перемещением транспорта, диспетчеризации, планирования оптимальных маршрутов (логистика), обеспечение безопасности. Так, во флоты многих государств вошли навигационные системы под названием «Информационные системы для отображения электронных карт» (Electronic Chart Display and Information System). ЭК системы цифруются по бумажным морским навигационным картам с привлечением дополнительных данных национальными гидрографическими службами. Стандарт – S57 (Transfer Standard for digital hydrographic data) – формат файла для морских навигационных карт.

Библиотека ЭК в записях на CD компании C-MAP (Норвегия) покрывает всю акваторию мирового океана. Филиал компании – в Санкт-Петербурге.

Производство автодорожных карт обеспечивает две области интересов: 1) диспетчеризацию и контроль транспортных потоков и автомобильного парка и 2) индивидуальная навигация с помощью бортовых автонавигационных систем (IVRGIS).

3. Информационно-справочные системы энциклопедического типа с функциями картографической визуализации.

К ним относят гибридные мультимедийные справочные издания энциклопедического типа с функциями пространственного анализа, а также «справочные ГИС» - информационно-справочные картографические системы.

4. Национальные ЭА.

Эта группа образована комплексными национальными справочными системами ЭК, аналогичным региональным или национальным атласам – фундаментальные картографические продукты.

5. Атласы состояния окружающей среды.

Эти атласы следует называть тематическими атласами природы. Таков Российско-американский комплексный ЭА мира «Наша Земля» с поконтинентным обзором природы и хозяйства в масштабах 1 : 10 000 000 и мельче. Атлас содержит 262 карты по 44 темам, обширный текстовый материал, космоснимки и слайды с визуализатором типа ArcView.

6. Массивные наборы цифровых статистических данных (перепись населения) с возможностями картографической визуализации.

7. Обучающие средства (учебные атласы)

8. Картографические БД (межгосударственные границы, административно-территориальное деление).

Функциональная классификация делит ЭА на 1) визуализационные, 2) интерактивные и 3) аналитические в соответствии с имеющимися функциями.

Среди функциональных возможностей (особенностей) ЭА выделяют: 1) форматы (растровый, векторный), 2) интерактивность/неинтерактивность работы с ними, 3) возможность/невозможность оперировать атрибутами, 4) ввод новых пространственных объектов, 5) встраивание некартографических элементов содержания (многосредность), 6) генерация нефиксированного набора карт по множеству исходных данных с использованием средств графического оформления и операций пространственного анализа.

В соответствии со ступенями непрерывного расширения функциональных возможностей ЭА можно выделить 5 типов ЭА:

1. Фиксированные наборы видеоэкранных копий (слайдов) растровой картографической графики в графических форматах (GIF, TIFF и др.), просматриваемые с помощью обычного браузера из оглавления. Это может быть дубликат бумажного атласа.

2. Средство генерации масштабируемых векторных карт из фиксированных наборов, подготовленных из цифровых карт или слоев ГИС. Допускается масштабирование , центрирование, скроллинг, поиск объекта по рубрикаторам. Ограниченный набор атрибутов без доступа к ним.

3. Близок ко второму типу с дополнительными возможностями (доступ к атрибутам, ввод новых объектов и их атрибутирование, графические средства с библиотеками картографических символов).

4. Гибридные ЭА, обеспечивающие визуализацию и навигацию в разнородной графической и неграфической среде. Основное содержание составляют фиксированные композиции векторных карт с возможностями дополнения их объектами пользователя в избранной им схеме символизации. Наличие некартографической сопроводительной информации в форме таблиц, текстов , космоснимков, слайдов, деловой графики и пр. Многосредность (элементы мультимедиа – анимация, видео, звук) поддерживается гипертекстом.

5. Аналогичен четвертому типу ЭА с дополнительными возможностями проектирования и создания картографических изображений (набор проекций, средств картографирования - картограммы, картодиаграммы, масштабируемые значки, палитры графических средств – штриховка, заливка, интерактивное размещение названий и др. Представляет собой инструмент проектирования ЭА произвольного содержания (виртуальный ЭА), приближается по своим возможностям к ГИС. То есть – интерактивный аналитический ЭА.