Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из основных форм хранения и представления геологической и экологической информации выступают карты. Они играют определяющую роль в геоисследованиях как источник пространственных, временных и вещественных характеристик природных образований, так и в качестве формы отображения результатов исследований. В последнее время наряду с картами важнейший источник исходной пространственной информации составляют данные дистанционного зондирования Земли.
Настоящий этап в отрасли характеризуется высокой степенью применения компьютерных технологий, широким распространением автоматизированных систем решения геологических, геофизических и экологических задач. Составной частью таких разработок являются программно-технические средства для ввода и отображения пространственной информации.
Обработка растровых изображений карт обеспечивает принципиальную возможность автоматизации процессов выделения и ввода картографических объектов и факторов.
С массовым появлением в арсенале вычислительной техники устройств растрового ввода изображений, таких, как сканеры и фреймграбберы, подключаемых к персональным компьютерам (ПК), появилась возможность широкого распространеия технологий растровой обработки карт и совместного анализа данных, представляющих разнородный исходный материал.
Создание средств автоматизированной обработки растровой картографической информации и использование их в гибких человеко-машинных технологиях является актуальной задачей для геологии и экологии.
Целью работы является разработка программного комплекса ввода и векторизации растровых изображений картографического характера для геологических и экологических задач; конструирование технологии ввода, обработки и интеграции пространственной информации на базе разработанного комплекса.
Основные задачи работы.
1. Анализ отечественных и зарубежных компьютерных технологий ввода
и обработки пространственной информации и разработка требований к программному комплексу ввода и векторизации геологической и экологической видеоинформации.
-
Разработка алгоритмов и программных компонент комплекса.
-
Разработка технологии ввода, обработки и интеграции картографической информации для задач геологии и экологии.
-
Апробация созданной технологии при решении задачи изучения глубинного строения земной коры акватории Карского моря по гравимагнитным данным и задачи геоэкологического районирования фрагмента территории Калмыкии.
Научная новизна
-
Впервые с системных позиций рассмотрены процессы трансформации и интеграции растровых и векторных изображений картографических данных и предложена функционально-информационная схема их преобразований для решения задач геологии и экологии.
-
Разработаны принципы актуализации и группирования функций ручной, полуавтоматической и автоматической векторизации, позволившие оптимизировать компьютерную технологию обработки карт на базе графического человеко-машинного интерфейса.
-
Разработана единая модель картографических объектов и параметров процессов топологических и координатных преобразований растровых и векторных изображений, позволившая сократить количество сценариев редактирования данных.
-
Впервые разработаны алгоритмы страничного скелетирования методом стягивания контуров, пошагового эвристического поиска для автоматического и полуавтоматического выделения линейных объектов и алгоритмы преобразования узло-дугового представления площадных объектов в контурное.
Защищаемые положения
-
Единая модель организации и редактирования картографических объектов и параметров процессов топологического и координатного преобразований картографических изображений и принципы актуализации и группирования функций служат базой для создания интегрированной среды программного комплекса ввода и векторизации растровых картографических данных.
-
Разработаные алгоритмы позволяют сконструировать гибкую
технологию, сочетающую в единой среде производительные автоматические, контролируемые полуавтоматические и ручные методы векторизации и трансформации пространственных данных.
3. Созданная компьютерная технология растровой векторизации и интеграции картографической информации обеспечивает' повышение эффективности комплексного решения практических задач экологии и геологии благодаря сокращению трудоемкости операций ввода, интеграции и модификации картографических данных.
Реализация и апробация работы
Приведенные в диссертации разработки реализованы в Новосибирском госуниверситете. Высшем колледже информатики Новосибирского госуниверситета, НПО СибГео (г.Новосибирск), ВНИИГеосистем, ВИМСе, (пМосква), в Экоцентре (гЛІагадан).
Основные результаты работы докладывались на 6-ой Всесоюзной конференции "Использование вычислительных машин в спектроскопии молекул и химических исследованиях" (Новосибирск, 1983), на Всесоюзном научном семинар "Интерактивные и диалоговые системы в вычислительных комплексах и сетях ЭВМ", (Москва, 1986), на межвузовской конференции "ЭВМ в учебном процессе вуза", (Новосибирск, 1988), на расширенном семинаре лаборатории системного программного обеспечения НГУ (07.12.92)
Публикации и личный вклад в решение проблемы
Диссертация основана на теоретических, методических и экспериментальных исследованиях, выполненных автором.
По результатам выполненых исследований опубликовано 7 печатных работ.
Автором получены основные теоритические и технологические результаты, изложенные в работе. Им разработаны алгоритмы скелетирования методом стягивания контуров, пошагового эвристического выделения линий, преобразования узло-дугового представления площадных объектов в контурное, принципы организации интерфейса системы, определен состав функций. Реализация программного комплекса проводилась коллективом разработчиков под руководством автора. Решение задачи глубинного строения земной коры акватории Карского моря осуществлялось совместно с группой сотрудников ВИМСа (Грушина ВВ.% задачи геоэкологического районирования фрагмента территории Калмыкии с сотрудниками ВНИИГеосистем (Чуткерашвили СЕ).
Объем н структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, содержит 115 страниц машинописного текста. Список литературы включает 62 наименования.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю Черемисиной Е.Н, искренне благодарит Ерофеева С.Г, Голенкова AJO, Грузмана И.С, Забелина ВА. и других участников совместной разработки, а также к.тл. Галуева В.И. и кл\н. О.В.Митракову за ценные советы при обсуждении работы.