Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние и задачи применения информационных веб-технологий при создании тематических карт и выбор направления исследования 10
1.1 Сущность и состояние веб-технологий с позиции картографии 10
1.1.1 Краткие сведения из истории и основные тенденции развития веб-технологий, применимых в картографии 10
1.1.2 Основные термины и понятия веб–технологий 18
1.2 Краткие сведения о тематических картах и используемых способах отображения тематической информации на них средствами веб- технологий 24
1.3 Анализ существующих картографических веб-технологий 31
1.3.1 Классификация картографических веб-технологий .31
1.3.2 Критерии оценки веб-технологий применимых при создании тематических карт 36
1.3.3 Обзор и анализ существующих картографических веб-технологий по разработанным критериям .38
2 Разработка концепции и базовых методических решений для создания тематических карт средствами веб-технологий 47
2.1 Базовые сведения о картографических веб-сервисах 47
2.2 Базовые принципы функционирования картографических веб-сервисов 49
2.3 Базовые научно-методические решения при создании тематических карт средствами веб-технологий 55
2.4 Базовая технологическая схема создания тематической веб-карты 62
3 Технологические и программные компоненты разработанной методики 65
3.1 Базовые технические решения и программные компоненты картографического веб-сервиса 65
3.2 Технические решения при реализации модулей импорта данных и формирования тематической карты 72
3.3 Особенности подготовки карт для публикации средствами картографического веб-сервиса 80
4 Практическая реализация методических решении по созданию и использованию тематичсеких карт средствами веб-технологий 86
4.1 Выбор программного обеспечения необходимого для реализация технологических и программных компонентов разработанной методики 86
4.2 Реализация разработанной методики 89
Заключение 94
Список литературы 96
- Краткие сведения из истории и основные тенденции развития веб-технологий, применимых в картографии
- Обзор и анализ существующих картографических веб-технологий по разработанным критериям
- Базовые научно-методические решения при создании тематических карт средствами веб-технологий
- Особенности подготовки карт для публикации средствами картографического веб-сервиса
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одной из важнейших форм представления современной картографической продукции являются тематические карты (ТК). Позволяя визуализировать атрибутивную информацию, тематические карты широко используются в самых различных областях деятельности, отражая многообразные аспекты состояния и развития окружающей действительности. Это очень помогает специалистам, чья работа связана с принятием решений, позволяя лучше понимать и анализировать пространственные явления.
Начало XXI века ознаменовалось резким скачком в развитии и популяризации веб-технологий. Их возможности и расширение глобальной сети в значительной степени изменили облик современной картографии. Началась эпоха публикации картографических материалов в сети интернет, открывающая доступ к ним широкому кругу потребителей. Рядовые пользователи получили возможность работать с картографической информацией, пользуясь удобными инструментами поиска, просмотра и анализа, не имея на компьютере ничего, кроме стандартного веб-браузера и доступа к сети интернет. Многочисленные развивающиеся картографические веб-сервисы (КВС) используются в повседневной жизни всё большим количеством людей.
Однако, возможности создания тематических карт у большинства из них ограничены или совсем отсутствуют. Те из КВС, которые имеют такие возможности, как правило, предоставляют пользователю предопределенные наборы тематических данных, не позволяя использовать собственные для построения тематических карт. Возможности создания ТК на основе данных пользователя имеются в настольных картографических программных средствах, например, в геоинформационных системах (ГИС). Однако, настольные ГИС предъявляют определенные, зачастую достаточно высокие требования к аппаратному и программному обеспечению пользователя, а для построения тематической карты требуют от него высокого уровня профессиональных знаний. Нет обоснованной
4 и законченной методики создания и использования тематических карт средствами веб-технологий, на основе пользовательских данных.
Кроме того, вопросы публикации картографических данных в сети интернет, в научно-методическом отношении, проработаны недостаточно. При всем многообразии КВС, существующих в сети интернет, не сформированы общие базовые принципы их функционирования.
Устранение указанных недостатков требует проведения исследования существующих картографических веб-технологий и переосмысления традиционных методических решений с учетом возможностей веб-технологий.
Степень разработанности проблемы. Значительный вклад в развитие компьютерных методов картографирования, геоинформационных технологий, и телекоммуникационных систем внесли известные отечественные ученые: Баранов Ю. Б., Берлянт А. М., Жалковский Е. А., Журкин И. Г., Капралов Е. Г., Кошкарев А. В., Лурье И. К., Лисицкий Д. В., Новаковский Б. А., Тикунов В. С., Халугин Е. И., Шайтура С. В., Шибалов С. Н. и др.
Большой интерес представляют работы Дубинина М. Ю., Костиковой А. М., Бьёрна Сэндвика, посвященные картографированию при помощи веб-технологий.
Целью диссертационной работы является разработка методики создания тематических карт средствами веб-технологий с применением пользовательских данных.
Решаемые задачи. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– выполнить анализ состояния, тенденций развития и возможностей веб-технологий с точки зрения их применимости в картографии (при создании тематических карт); провести исследование возможностей картографических веб-сервисов, выработать общие принципы их функционирования, выделить отличительные особенности;
– разработать критерии оценки веб-технологий, применимых для тематического картографирования, и на их основе осуществить выбор наиболее оптимальной для поставленных целей, проведя её исследование;
– разработать научно-методические основы создания тематических карт средствами веб-технологий, на основе данных пользователя, включающие базовые научно-методические принципы, общую технологическую схему и технические решения;
– разработать базовые решения по реализации пользовательского интерфейса, позволяющего пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки, создавать тематические веб-карты на основе собственных данных; разработать базовые технические решения по реализации программных элементов, необходимых для воплощения разрабатываемой методики;
– осуществить апробацию разработанной методики на примере тематических карт социально-экономических характеристик регионов Новосибирской области.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является тематическое картографирование. Предметом исследования является методика создания и использования тематических карт средствами веб-технологий.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
– разработаны научно-методические основы и методика создания тематических карт средствами веб-технологий, на основе данных пользователя, включающие базовые научно-методические принципы, общую технологическую схему и технические решения;
– разработаны базовые решения по реализации пользовательского интерфейса, позволяющие пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки, создавать тематические веб-карты на основе собственных исходных данных;
– дана классификация картографических веб-технологий, разработана обобщенная технологическая схема функционирования картографических веб-сервисов;
– разработаны программные и информационные элементы, необходимые для создания тематических карт по разработанной методике, включающие модуль импорта пользовательских данных, модуль формирования тематической карты, структуры базы данных для импортируемой пользовательской информации и технические решения по адаптации картографического веб-сервиса для целей тематического картографирования.
Теоретическая и практическая значимость работы: разработана и апробирована базовая технологическая схема создания тематических карт на базе веб-технологий. Создан набор веб-карт, отражающих ряд социально-экономических показателей для Новосибирской области.
Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач использовались базовые понятия и методы картографии, геоинформатики и веб-технологий, методы системного подхода и сравнительного анализа.
Положения, выносимые на защиту:
– классификация картографических веб-технологий и обобщенная технологическая схема функционирования картографических веб-сервисов;
– научно-методические основы создания тематических карт средствами веб-технологий, на основе данных пользователя, включающие базовую технологическую схему;
– базовые решения по реализации программного интерфейса, позволяющие пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки, создавать тематические веб-карты на основе собственных исходных данных;
– технические решения по реализации модуля формирования тематической карты и технические решения по адаптации картографических веб-сервисов для целей тематического картографирования.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тематика диссертации соответствует областям исследования 9 – «Геоинформационное картографирование и компьютерные технологии»; 5 – «Новые методы составления и проектирования, новые виды и типы тематических и кадастровых карт и атласов» паспорта научной специальности 25.00.33 – «Картография».
Степень достоверности и апробация результатов исследования. Диссертационные исследования выполнены в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы по завершенной и принятой научно-исследовательской работе на тему «Разработка инструментальной справочно-аналитической географической информационной системы», по государственному контракту № 02.740.11.0735 при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям. Основные положения, разработанные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс, дипломное проектирование и студенческую научную деятельность кафедры картографии и геоинформатики СГГА, что подтверждено соответствующими актами.
Апробация. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований представлены в докладах на различных научно-технических конференциях:
- VII Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2011», 27–29 апре
ля 2011 г., СГГА, г. Новосибирск;
Международная научная конференция ИнтерКарто/ИнтерГИС 17: устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт, 14–19 декабря 2011 г., г. Белокуриха;
Международный молодежный форум «Интерра-2011», 22–24 сентября 2011 г., г. Новосибирск;
Международная научная конференция «3s-2011», 9–13 октября 2011 г., г. Юхань, Китай;
- Международная научно-методическая конференция «Интеграция об
разовательного пространства с реальным сектором экономики», 27 февраля –
2 марта 2012 г., СГГА, г. Новосибирск;
- Международная научная конференция «Геодезия, геоинформатика,
картография, маркшейдерия» в рамках VIII Международного научного кон
гресса «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012», 10–20 апреля 2012 г., СГГА, г. Ново
сибирск;
Международная научная конференция «3s-2012», 23–28 июля 2012 г., г. Москва;
Межвузовская научная конференция учащейся молодежи «Трехмерное моделирование для решения научных и прикладных задач», 12 декабря 2012 г., СГГА, г. Новосибирск;
Международная научная конференция «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» в рамках IX Международного научного конгресса «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013», апрель 2013 г., СГГА, г. Новосибирск;
Международная научная конференция «3s-2013», 22–26 сентября 2013 г., г. Новосибирск;
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ (8 научных статей в соавторстве), в том числе 2 работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 102 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех разделов, заключения, включающих в себя 29 рисунков и 2 таблицы, а также списка литературы, включающего 69 наименований.
Диссертация и автореферат диссертации оформлены в соответствии с СТО СГГА 002-2013.
Краткие сведения из истории и основные тенденции развития веб-технологий, применимых в картографии
В настоящее время при создании и использовании картографических произведений наряду с традиционными картографическими методами все чаще используются методы компьютерной обработки данных и картосоставления. В то же время, одним из важнейших направлений развития компьютерных технологий являются веб-технологии, открывающие доступ к любой информации со всех концов планеты всем пользователям, имеющим интернет [14, 27, 28, 25, 26, 18, 2].
Веб-технологии первоначально разрабатывались для обеспечения удобного обмена информацией между учеными различных стран.
Используя специальную программу, в настоящее время называемую обозревателем или браузером, ученые на одном конце света могли получить доступ к информации, подготовленной учеными, находящимися в другом полушарии. К тому же, они могли обмениваться замечаниями и корректировать документы, этот сервис сейчас известен, как «электронная почта».
Это новое средство общения и сотрудничества было очень привлекательно, и, поэтому, вскоре превратилось в общедоступный ресурс, став наиболее популярной возможностью сети интернет.
Следующим шагом в развитии веб-технологий стала возможность использования различной графической информации.
Однако, технология, лежащая в основе нового способа распространения информации, все еще оставалась очень «сырой» и неудобной для использования. К тому же программы-обозреватели работали только в среде UNIX, операционной системе, которая была очень популярна в университетах и исследовательских институтах, но редко использовалась в домашних условиях или в офисах.
В течение нескольких лет эта технология постепенно совершенствовалась, превратилась в дружественную для пользователей и стала доступна в операционных системах Windows и Macintosh.
Новая технология была полностью поддержана пользователями офисных и домашних компьютеров. Программы-обозреватели приобрели удобный, интуитивно понятный графический интерфейс, управляемый мышью, делая излишними длинные и неудобные команды, которые использовались ранее.
После того, как веб стал общедоступной технологией, количество пользователей интернета во всем мире резко возросло, что, в свою очередь, породило спрос на новые ресурсы и, вскоре, графическая и мультимедийная информация стали самыми популярными ресурсами среди пользователей интернета [15].
В последние годы развитие интернет-технологий все в большей степени стало позволять пользователям сети использовать новые средства доставки информации, в том числе и пространственной.
Идея публиковать картографические данные в интернете существует долгое время, но реально такая возможность представилась сравнительно недавно. Это стало возможным благодаря появлению высокопропускных каналов связи, развитию микроэлектронной базы ЭВМ и новым подходам к передаче пространственно-координированных графических данных (которыми и являются картографические материалы).
Исследование веб-технологий в картографии имеет научное значение в аспекте расширения способов предоставления широкого доступа к картографической информации и её распространения. Веб-картография, с технологической точки зрения, это область компьютерных технологий, связанная с хранением, обработкой и доставкой пространственных данных конечному пользователю. В качестве среды распространения могут использоваться любые компьютерные сети. История публикации геоданных насчитывает более пятнадцати лет. Не так давно это был лишь просмотр изображений в форматах GIF, JPEG. Интерфейс взаимодействия пользователя с публикуемой картой был небогат и сводился к простому выбору отдельных изображений. Преимуществами такого метода публикации данных являлись:
– простота публикации;
– низкие требования к серверу;
– низкие требования к пропускной способности канала;
– низкие программные требования (наличие веб-браузера).
Следующим шагом развития технологии передачи картографической информации явилось появление систем просмотра карт. На веб-сервере организовывалась база данных, представляющая собой набор тематических категорий. Каждая категория содержала определенный набор тематических карт, хранящихся в растровых форматах GIF, JPEG. Пользователь, попадая на такой сервер, должен был выбрать по базе данных тему и регион, охватываемый картой, а также набор дополнительных условий. Результатом запроса к базе данных являлось отображение того или иного изображения карты на экране компьютера пользователя. По сравнению с предыдущим методом данный вариант предъявлял более высокие требования к серверу, но обеспечивал более структурированный подход к отображению картографических данных.
Очередным этапом развития геоинформационных систем в интернете явилось создание интерактивных сред взаимодействия клиентских приложений с картографическим сервером.
На каждое клиентское место размещается дополнительный модуль для расширения имеющихся графических функций браузера. На сервере размещается набор серверных программ, обеспечивающих взаимодействие с клиентом, анализ действий клиента и создание растрового изображения на область, указанную пользователем. Модель взаимодействия клиента с сервером представляет собой следующее: пользователь видит часть карты, и, выбирая более мелкие участки, получает все более детальное отображение местности. Такой режим работы удобен только при наличии скоростного канала связи и достаточно мощных компьютеров на клиентских местах. Интерактивное взаимодействие требует более мощных серверов.
Развитием данной технологии явилось создание новых и добавление в браузеры поддержки старых векторных форматов. Появилась возможность фильтрации отображаемых тематических слоев карты, которые предоставляет сервер.
На сегодняшний день одной из последних является технология совмещенного просмотра картографической и привязанной к ней атрибутивной информации. Для этого были разработаны специальные векторные форматы. Данная технология подразумевает наличие на клиентском месте мощного компьютера и высокоскоростного канала связи. Сервер должен обеспечивать не только высокую скорость преобразования и выдачи клиентам исходной графической информации, но и высокоскоростную обработку атрибутивной информации, хранящейся в базе данных. Пример взаимодействия клиента с таким сервером представлен на схеме (рисунок 1) [16, 45].
Обзор и анализ существующих картографических веб-технологий по разработанным критериям
С целью определения дальнейшего направления исследований автором был проведен анализ большого количества веб-технологий, которые могут быть использованы для тематического картографирования. Из-за схожих функциональных возможностей были отобраны лишь некоторые. Ниже приводится обзор и анализ преимуществ и недостатков нескольких существующих веб-технологий, которые, на наш взгляд, являются наиболее удобными и актуальными.
Среди геобраузеров наибольший интерес представляет Google Earth. Сервис Google Earth позволяет путешествовать по интерактивной карте планеты, созданной из идеально «сшитых» между собой космических снимков с детальной трехмерной визуализацией (рисунок 9). Возможности программы значительно превосходят веб-сервис как набором данных, так и наличием дополнительных инструментов (измерения, работа с GPS (Global Positioning System)).
Основными достоинствами данного проекта являются простота, полнота и актуальность данных, его популярность. Это открывает большие возможности для разработчиков, умеющих пользоваться этой технологией.
Несмотря на все достоинства этого геобраузера, возможности тематического картографирования в нём практически отсутствуют. Единственным инструментом, позволяющим хоть как-то отобразить тематические данные, являются метки. Задав точные координаты, стиль и цвет, можно построить аналог тематической карты способом значков. Однако это потребует полностью ручного нанесения меток и не дает возможности точно отразить цветовую гамму значка в зависимости от картографируемого параметра.
Google Earth поддерживает возможности импорта картографических данных из различных форматов хранения данных (например, KML). Это обеспечивает возможность импорта сформированной другим приложением тематической карты в одном из поддерживаемых форматов, однако это не решает проблему невозможности создания тематической карты средствами самого геобраузера [49]. ы—ДЯЯІИЯ
MapInfo – одна из самых популярных настольных ГИС. По предложенной автором классификации, она относится к настольным веб-ГИС ввиду возможности просмотра данных расположенных в интернете (рисунок 10).
MapInfo обладает довольно простым, относительно других ГИС, интерфейсом, высокой скоростью и надежностью работы, поддерживает импорт и экспорт множества популярных обменных форматов данных, а так же возможность подключения к картографическим веб-серверам для работы с картографическими данными в сети интернет. Имеет очень широкий инструментарий для создания различного типа тематических карт по данным пользователя, позволяет формировать легенду и редактировать загруженные данные. Рисунок 10 – Внешний вид интерфейса MapInfo
Однако, сложный для пользователя, не имеющего специальной картографической и компьютерной подготовки, интерфейс исключает возможность её использования для создания тематических карт широким кругом пользователей, а необходимость установки программного продукта сводит на нет преимущества, которые могут быть предоставлены веб-технологиями.
Ярким примером картографического веб-сервиса, сочетающего в себе функциональность, доступность, большое количество картографических материалов, большую популярность и некоторые возможности для работы с пользовательскими данными является картографический веб-сервис Google Maps (рисунок 11).
Несмотря на несколько уменьшенный функционал этого сервиса по сравнению со «стационарным» аналогом Google Earth, его возможности для тематического картографирования более широкие. Аналогично Google Earth, единственным инструментом, позволяющим отображать тематические данные, являются метки, но здесь уже есть возможность для импорта табличных данных пользователя в формате CSV и построения по этим данным тематической карты способом значков, задавая меткам различные цвета в соответствии с каким-либо параметром из загруженной таблицы.
Базовые научно-методические решения при создании тематических карт средствами веб-технологий
На основании анализа возможностей и особенностей функционирования существующих картографических веб-сервисов, собственного опыта работы с ними, а также литературы, описывающей построение тематических карт, автором сформулирован ряд концептуальных положений, которые обеспечивают успешное и доступное широкому кругу пользователей создание тематических карт средствами веб-технологий [24, 51, 65, 57, 22, 47, 17, 20].
Базовой программной основой для автоматизированного создания тематических карт и их подготовки к визуализации должен служить картографический веб-сервис, размещенный в сети интернет.
Визуализация создаваемой тематической карты, пользовательского интерфейса и базовой картографической основы должна осуществляться средствами веб-браузера при помощи скриптов модуля визуализации, которые передаются картографическим веб-сервером.
Создание тематической карты должно выполняться на основе набора данных, предоставляемых пользователем, путем их импорта в базу данных картографического веб-сервиса.
Пользователь должен иметь доступ к сети интернет и современный веб-браузер, поддерживающий отображение графической информации и выполнение активного содержания сайтов (javascript, activex и прочее).
Картографический веб-сервис должен предоставлять простой и доступный для не подготовленного с картографической точки зрения пользователя интерфейс, который обеспечит выбор требуемой географической основы, импорт пользовательских данных, настройки отображения тематической карты и выбор ключевого показателя, по которому карта будет построена.
Географическая основа для нанесения тематической информации предоставляется картографическим веб-сервисом.
С учетом вышеизложенных концептуальных положений, в рамках диссертационных исследований нами разработаны следующие базовые методические решения по реализации разрабатываемой методики.
Главным базовым решением разрабатываемой методики является использование картографического веб-сервиса в качестве центрального программного элемента, в задачи которого входит:
а) взаимодействие с пользователем:
1) получение и обработка запросов;
2) формирование запрашиваемых результатов;
б) подготовка элементов к визуализации:
1) элементов интерфейса;
2) инструментов просмотра карты (инструменты импорта данных, инструменты создания ТК, окно просмотра карты);
3) интерактивных элементов (диалоговые окна, выпадающие списки);
4) картографической основы;
5) созданной тематической карты;
в) передача обработанных и подготовленных к визуализации данных веб браузеру пользователя для их отображения.
Требования, предъявляемые к функциональным возможностям интерфейса КВС:
а) изменение масштаба карты:
1) увеличение масштаба;
2) отображение карты в стандартном масштабе;
3) уменьшение масштаба;
4) размещение всей карты или ее фрагмента на весь экран;
б) перемещение (навигация) по карте; в) управление содержанием карты;
г) добавление классов объектов при увеличении до определённого масштаба;
д) включение/выключение классов объектов с использованием легенды карты;
е) отображение масштаба карты.
Следующим базовым решением для функций тематического картографирования является использование дополнительного ПО, которое позволяет создавать тематические карты на базе картографического веб-сервиса по результатам заданных пользователем параметров, используемых им исходных тематических данных, и определение функциональных и технических требований к нему.
ПО представляет собой два специализированных программных модуля обеспечивающих возможность импорта сформированных пользователем данных и возможность создания на их основе тематических карт.
Для этого пользовательские данные должны быть импортируемы в базу данных картографического веб-сервиса, обработаны и подготовлены к передаче картографическому веб-серверу в поддерживаемом им формате для последующей визуализации.
Программные модули являются промежуточным звеном между пользователем и картографическим веб-сервисом, реализуя задачи, стоящие перед соискателем, связанные с возможностью создания тематических карт пользователями, не имеющими специальной картографической подготовки, на основе собственных тематических данных (рисунок 15). Для этого при реализации программных модулей должны соблюдаться предложенные в диссертационной работе алгоритмы пользовательских процессов.
Для реализации программных модулей, в рамках диссертационной работы и приведенных исследований, предложены рекомендации по реализации пользовательского интерфейса, алгоритмы выполняемых ими пользовательских процессов и определены функциональные требования.
Особенности подготовки карт для публикации средствами картографического веб-сервиса
Публикация карты средствами картографического веб-сервиса требует её определенной подготовки, так как веб-карты имеют определённые технические особенности, которые определяются средой их публикации. Требования к любой электронной карте, то есть карте, предназначенной для просмотра на экране монитора, очень отличаются от правил подготовки карт для печати. Это обусловлено влиянием как физических ограничений средств отображения (разрешение, яркость, контраст монитора и т. д.), так и ограничений по времени визуализации. Важными факторами, определяющими конечное время прорисовки карты, являются сложность оформления и объем карты. Существенное отличие электронных карт заключается в том, что электронная карта, как правило, существует в нескольких масштабах, что значительно упрощает навигацию по карте, являясь её огромным преимуществом над бумажными картами.
Публикация электронной карты в сети средствами веб-сервиса накладывает множество дополнительных условий, связанных с передачей данных по сети и подготовкой карты к визуализации на сервере, а не на клиенте, что так же замедляет работу.
Подготовительная работа к публикации карты заключается в определении типа сервиса, проекции карты, масштабного ряда, генерализации данных и выборе формата передачи карты.
При выборе проекции можно руководствоваться разными критериями: от эстетичности контуров и характера искажений до удобства и точности измерений. Использование наборов классов объектов в базе данных (object dataset) – удобный способ контроля проекции. Наборы обычно организуют по разным темам: транспорт, растительность и т. п. Внутри набора все классы должны иметь единую пространственную привязку, что очень важно для правил топологии. Для наложения содержания нескольких карт друг на друга их проекции должны совпадать. Важный аспект при подготовке карт – это масштабный ряд. Кэшируемый картографический сервис имеет заранее определенную схему тайлов: параметры растра (формат, сжатие и т. п.), список масштабов. Генерируя картографическое изображение заранее, нельзя заложить в схему тайлов все возможные масштабы и тем самым обеспечить непрерывную навигацию. Это привело бы к бесконечному построению кэша. В связи с этим список масштабов всегда ограничен и зависит от охвата карты, подробностей данных и многих других факторов. Обычно масштабный ряд состоит не более чем из 10-15 уровней.
При подготовке карты заранее решается вопрос о том, какие масштабы будут использоваться, чтобы в дальнейшем ориентироваться на них при генерализации и оформлении данных.
Алгоритм решения этой задачи выглядит следующим образом. Вначале добавляются данные максимально необходимой подробности. Карта увеличивается до масштаба, который будет в последствии самым крупным. Далее знаменатель масштаба умножается на два до тех пор, пока не будет достигнут полный охват данных. Это и будет конечный масштаб. Все промежуточные значения заполнят масштабный ряд. Например: 1:2000, 1:4000, 1:8000, 1:16000, 1:32000, 1:64000, 1:128000. Для каждого масштабного ряда будет произведена генерализация, и для каждого слоя карты будут настроены масштабы и стили отображения.
Несмотря на то, что динамический сервис не привязан к определенным масштабам (т.к. карта генерируется в режиме реального времени), задача их выбора от этого не становится менее важной. При увеличении и уменьшении изображения должна меняться подробность данных и их состав. Соответствующим образом меняется и оформление. Наличие определенного масштабного ряда при формировании карты для веб-сервиса, является необходимым. Это позволяет провести генерализацию карты на «опорных» масштабах, не концентрируясь на том, что происходит между ними.
При объединении несколько кэшируемых карт в одном веб-сервисе, желательно, чтобы их масштабные схемы совпадали. Приложение ориентируется на масштабный ряд первой (основной) карты. Остальные сервисы будут отображаться только на тех масштабах, которые совпадают с основным. Импортирование схемы тайлов существующей карты обеспечивает точное совпадение масштабов кэшированных карт. Если известен масштабный ряд, процесс генерализации данных происходит корректно. Можно использовать инструменты объединения, упрощения, сглаживания, отбора объектов и просматривать результаты, оценивая, насколько их подробность соответствует масштабам. Поскольку разрешающая способность монитора очень ограничена по сравнению с возможностями принтера и бумаги, геометрическая подробность электронной карты должна быть соответственно меньше.
Каких-либо четких критериев оценки подробности отображаемой карты нет. Эту операцию приходится производить интуитивно. Например, если точки по границе контура расположены плотнее, чем 0,5 мм, вряд ли их можно будет различить на экране. В результате формальной генерализации может нарушиться географическое правдоподобие. Например, участок дороги окажется на территории соседнего государства, поэтому важно использовать правила топологии и проверять данные как до, так и после генерализации. Визуальная оценка также обязательна. Генерализация и оформление данных взаимозависимы. После применения определенного стиля отображения (например, к дорогам) станет ясно, что при данной толщине линии подробность избыточна. Поэтому можно говорить о том, что процесс генерализация-оформление итеративен: последовательными приближениями достигается необходимый результат. Но в целом, генерализация предшествует оформлению. Повторное упрощение может и не понадобиться. При выборе условных обозначений каждый масштаб требует индивидуального подхода. Однако масштабный ряд в визуальном отношении представляет собой плавную последовательность: соседние масштабы, как правило, не должны иметь резких различий в плане стилей, цветовой гаммы и т. п, иначе, при навигации это создаст дискомфорт для пользователя. Выбирая стили отображения для объектов и подписей, принимается в расчет три основных фактора: читаемость, эстетичность, производительность. Генерализация также влияет на эти три фактора. В случае подготовки карт для динамического сервиса почти всегда какому-либо из факторов уделяется меньше внимания. Как правило, в первую очередь упор ставится на производительность, потому что медленная прорисовка карты создает наибольшие неудобства при работе с картографическим веб-сервисом. Кэшируемый сервис в этом плане более сбалансирован. Сложность оформления влияет только на время построения кэша, но не на его отображения.
