Цифровая картографическая информация. Сведения о цифровой модели местности (ЦММ), электронная карта местности

Стремительный прогресс картографии и смежных с нею дисциплин привел к появлению новых методов, технологий, направлений картографирования и к созданию новых типов картографической продукции. Электронные карты и атласы, трехмерные картографические модели и другие геоизображения стали привычными средствами для специалистов в науках о земле и других отраслях знаний.

Под цифровой картой понимают – цифровые модели объектов, представленные в виде закодированных в числовой форме плановых координат x и y и апликат z. Цифровые данные (модели) получают путем цифрования содержания исходных топографических и тематических карт, или путем непосредственного измерения по стереофотограмметрическим моделям. Цифровые карты существуют на машинных носителях. Главное назначение этих карт – служить основой для формирования баз данных и автоматического составления, анализа, преобразования карт.

Цифровая модель местности (ЦММ) — цифровая модель, со­держащая данные об объектах местности и ее характеристиках. На рисунке 4.1 представлена схема представления данных об объектах местности в виде их цифровых моделей местности.

Цифровые модели местности системно объединяют метричес­кую и семантическую информации о расположенных на местнос­ти объектах, в том числе земельных участках, и их отношениях.

Метрическая информация о земельном участке отражает его пространственное положение

в определенной системе координат, а семантическая информация — сущность и характеристики земельного участка. В цифро­вой модели отношения меж­ду земельными участками подразделяют на три типа: пространственные, тополо­гические, «целое-часть» (на­пример, граница земельного участка — поворотная точка границы), классы и подклас­сы (земельные участки, гра­ницы, объекты недвижимос­ти и т. п.).

Рис.4.1 Схема представления цифровой модели местности

Пространственные отно­шения характеризуют вза­имное положение земель­ных участков, топологические — отношения между двумя или не­сколькими земельными участками.

Земельные участки, представленные в виде цифровой модели, являются целостными структурами, обладающими пространствен­ной связанностью (отношениями) составляющих их частей и су­щественных свойств.

Элементарное звено ЦММ — точечный объект, который, как правило, формируют по результатам геодезических, фотограммет­рических и картометрических работ, а также по соответствующим сведениям других источников информации, например Единого государственного реестра земель.

Более сложный объект может быть представлен (как совокуп­ность точечных объектов) в виде линейных, условно-линейных, площадных, а также комплексных объектов. Формируют их на ос­нове собранной метрической и семантической информации, со­держащейся в его описании в соответствии с установленной сис­темой классификации и кодирования.

Одна из возможных структур формализованного описания точеч­ного объекта в цифровой модели местности показана на рисунке 4.2.

Рис.4.2 структура описания объекта

Описание объекта включает в себя семантическую, метрическую и служебную информации. С целью обеспечения возможности последующего построения объекта на соответствующм но­сителе (бумажном, на экране ПЭВМ и т. п.) каждый объект в цифровой мо­дели местности представляют средствами математического и топологического описания в виде некоторого ориентиро­ванного контура, дуги которого соот­ветствуют отдельным точкам или частям этого контура (рис.4.3).

Рис.4.3 Схема ориентированного контура

Описанную ранее цифровую модель местности дополняют ат­рибутивными данными, характеризующими некие связи между объектами, которые не могут быть показаны в графическом виде. Атрибутивными данными служат: символы; названия; статисти­ческая информация; коды объектов; графические признаки, на­пример, цвет и т. п.

Атрибутивные данные хранятся в цифровой модели в виде спе­циальной таблицы атрибутов. При этом каждому объекту соответ­ствует строка таблицы, а соответствующим тематическим призна­кам — ее столбец. При классификации тематических данных они, как правило, типизированы, разделены на группы и связаны с пространственными данными об объектах. При этом одна темати­ческая характеристика может относиться к нескольким простран­ственным объектам.

Включив в состав цифровых моделей местности атрибутивные данные, можно разделить всю информационную базу цифровой модели на отдельные слои цифровой картографической информа­ции. Каждый слой будет состоять из совокупности объектов и их элементов, объединенных каким-либо признаком или группой признаков.

При земельно-кадастровых работах, а также мероприятиях по рациональному использованию и управлению земельными ресур­сами цифровые модели могут быть представлены следующими ат­рибутивными данными:

сведениями о границах земельных участков;

местоположении земельных участков, объектов недвижимос­ти, зон ограничений, обременении и сервитутов;

границах территориальных зон;

характеристиках качественной оценки земельных участков;

данных экономической оценки земельных участков и др.

При формировании соответствующего слоя цифровой модели местности необходимое обобщение выполняют, используя ин­формацию:

характеризующую отдельные свойства элементов местности;

представляющую упорядоченную совокупность свойств этих элементов;

обобщающую данные об элементах местности в пределах каж­дого из объектов;

характеризующую все объекты в пределах заданной террито­рии.

Один из основных методов отображения пространственных данных, сформированных в виде цифровых моделей местности, — представление соответствующих сведений в виде электронной карты (плана).

Электронная карта - цифровая карта, визуализированная в компьютерной среде с использованием программных и технических средств в принятых проекциях, системах условных знаков при соблюдении установленной точности и правил оформления.

Объектом электронной карты является структур­ная единица цифровой модели местности, отображающая объект местности или другую информацию, обязательную для отображе­ния на карте.

Независимо от методов и технических средств, с помощью ко­торых была создана электронная карта (план), она должна удов­летворять следующим основным требованиям:

по содержанию, проекции, системе координат и высот, номен­клатуре и точности электронные карты должны полностью отве­чать требованиям, предъявляемым к традиционным картам;

при создании электронных карт необходимо использовать еди­ную систему классификации и кодирования информации об объектах местности;

условные знаки электронной карты должны быть стандартными.

Информацию на электронных картах предоставляют в виде метаданных, т. е. данных, которые позволяют описывать содер­жание, объем, положение в пространстве, качество (точность, достоверность, полноту и современность) и другие характерис­тики электронных карт. Метаданные имеют следующие разде­лы:

общие данные (название метаданных, название и адрес органи­зации, представившей метаданные сведения об организации, из­готовившей электронную карту, полнота данных и др.);

геодезическая информация (геодезические параметры Земли, земные эллипсоиды, системы координат и высот, каталоги коор­динат пунктов геодезических сетей и др.);

картографическая информация;

другая информация.

Раздел картографической информации метаданных электрон­ных карт содержит сведения: о масштабе, номенклатуре, проек­ции, компоновке, разграфке, виде картографической сетки, коор­динатах углов рамки листа, способах отображения рельефа, а так же других данных, сведений, позволяющих составить электрон­ную карту. Картографическая информация должна быть соответ­ствующим образом организована. При этом правила цифрового описания картографической информации должны удовлетворять следующим требованиям:

метрическое описание объекта, получаемое с исходного мате­риала, должно в необходимой степени соответствовать положе­нию этого объекта на местности;

между условным знаком и объектом классификатора топогра­фической информации должно устанавливаться однозначное со­ответствие посредством кода и необходимых семантических ха­рактеристик;

цифровое описание однотипных объектов должно быть иден­тичным и независимым от методов, технологий и технических средств получения информации;

цифровое описание должно быть сбалансированным, т. е. наи­более оптимально учитывать различные требования технологии формирования изображения.

При работе с электронной картой (планом) цифровое описание картографической информации сопоставляют с некоторой карти­ной, зрительно воспринимаемой человеком. По сути, это сопос­тавление и является принципиальным отличием визуальной ин­формации от числовой, логической, символьной или какой-ни­будь другой. В электронных картах структурное описание изобра­жений сводится к представлению формы, составляющих его объектов и описанию отношений между ними. Форма каждого объекта описывается множеством его граничных точек. В памяти ПЭВМ это множество задается, как правило, в виде упорядочен­ного списка, где каждый элемент соответствует определенной гра­ничной точке и представляет ее координаты, которые подразделя­ют на несколько видов. На уровне пользователя координаты зада­ют в единицах, которые являются естественными для данного приложения цифровой карты, например плоскими прямоуголь­ными геодезическими координатами.