Введение к работе
Использование природных ресурсов человеком, как важнейшая составная часть взаимодействия природы и общества, отличается высокими темпами и глубиной техногенного воздействия на ландшафтную сферу Земли. На первый план выдвигаются задачи контроля природной среды и прогнозирования возможных разновременных изменений в природной обстановке различных регионов. Этим объясняется особое внимание к изучению динамики геосистем, процессов, происходящих в земной коре, атмосфере, гидросфере и биосфере, а также в зонах их контакта. Динамический подход в современной географии требует разработки соответствующих методов исследований.
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена
потребностью географических исследований и народного хозяйства в оперативном изучении динамики природных и социально- экономических объектов и явлений с целью прогноза их развития, а также широким внедрением компьютерных методов картографирования и экранно-динамического интерактивного моделирования, позволяющих более адекватно отражать сложные геосистемы.
Цепь диссертации - разработка и совершенствование методики автоматизированного создания динамических карт природных явлений, как нового вида картографических произведений, способов их картометрической обработки и анализа.
Лля реализации этой цели необходимо решить следующие задачи:
1. Рассмотреть особенности и свойства динамических
картографических изображений (анимаций), как особого класса
пространственно-временных моделей, классифицировать их по
размерности, способам визуализации, скорости демонстрации,
графическому оформлению и др.
-
Разработать и проверить на конкретных примерах методы составления тематических карт-фильмов по разновременным цифровым моделям с различным информационным обеспечением, применяя для этого современные анимационные программы и компьютерные системы обработки изображений.
-
Обобщить, дать сравнительный анализ и систематизировать методы динамического картометрирования, применяемые программно-аппаратные средства и ГИС-технологии, способы картометрирования и построения производных динамических геоизображений.
-
Разработать способы получения производных динанических карт-фильмов, а также картометрических и морфометрических
показателей.
5. Определить основные направления дальнейшего развития методики компьютерного динамического картографирования (включая совершенствование программного обеспечения, знаковых систем, генерализации), а также оценить возможности ее практического внедрения в географические исследования и учебный процесс.
Научная новизна и вклад автора в решение поставленных задач заключаются в следующем:
1. Динамическое картографирование выделено в особую
подсистему автоматизированной тематической картографии, а
компьютерные анимации и карт-фильмы рассмотрены как новый класс
пространственно-временных, масштабных генерализованных моделей,
представленных в видеографической образной форме.
2. Впервые проведено обобщение опыта и систематизация
результатов применения ГИС-технологий для создания динамических
картографических изображений и предложена их классификация по
размерности, способам визуализации, особенностям воспроиз
ведения.
3. Разработана и опробована методика построения динамических
картографических последовательностей по разновременным цифровым
моделям с различным информационным обеспечением с использованием
коммерческих программных продуктов для растровых и векторных
систем обработки информации.
4. Разработаны, систематизированы и опробованы принципы
картометрирования дисплей-фильмов и построения производных
динамических геоизображений.
5. На основе предложенной методики созданы экспериментальные
компьютерные динамические картографические фильмы температурного
поля и поля температурных градиентов фронтальной зоны
северо-западной части Тихого океана, динамики толщины снежного
покрова на Европейской территории России и изменения высоты
снежного покрова ледника Б.Азау (Приэльбрусье, Большой Кавказ).
Обоснованность научных положений. Основой для диссертации послужили научные исследования, выполненные автором в лаборатории аэрокосмических методов и лаборатории автоматизации кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ.
Работа в своей теоретической части опирается на теоретические и методические исследования отечественных и зарубежных ученых картографов (труды А. М. Берлянта, Н. Л. Беручашвили. Д. Бикмора, И. П. Заруцкой, А.Г.Исаченко. Ю. Ф. Книжникова, В.И.Кравцовой, Г. Моел-леринга, К. А. Салищева, С. Н. Сербенюка, Н. Троуэра, В. Тоблера и др.).
географов и океанологов {А.Д.Арманда, В.А.Буркова, Н.П.Булгакова, В.Н.Котлякова, Ю.Г.Симонова, Г.Д.Рихтера, В. Б. Сочавы, и др.).
Предлагаемая методика автоматизированного динамического
картографирования базируется на программном обеспечении,
разработанном и многократно апробированном в лаборатории
автоматизации кафедры картографии и геоинформатики географического
факультета МГУ, и на зарубежных коммерческих программных продуктах
ведущих фирм (ESRI, Autodesk и др.). Разработки выполнены на
обширном и достаточно надежном фактическом материале, а полученные
результаты имеют достоверную содержательно-географическую
интерпретацию.
Практическая значимость результатов работы, представленных в виде методики автоматизированоого содания дисплей-фильмов, алгоритмов, конкретных примеров картометрических расчетов и анализа, заключается в том, что они повышают оперативность географических исследований и картографирования динамических объектов и явлений. Разработки и предложения, содержащиеся в диссертации могут использоваться для мониторинга состояния окружающей среды, а также в учебном процессе.
Апробация и реализация работы. Основные положения и
результаты диссертации докладывались на X Всесоюзной конференции
"Экологическое картографирование на современном этапе" (Ленинград,
1991) ; опубликованы в материалах 16-ой Международной
картографической конференции (Кельн, 1993).
По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Приведенные в диссертации разработки реализованы в работах кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ по темам: "Разработка фундаментальных основ геоинформатики и автоматизированного картографирования для обеспечения прикладных экологических и социально-экономических проектов" (1990-1993 гг. тема ГКНТ, Миннауки), "Разработка системы геоинформационного обеспечения экологического картографирования" ( 1992, Проект 2.3.3., Минэкологии), а также по теме "Компьютерное тематическое картографирование" по Программе "Университеты России" (1991-1993 гг.).
Выполненные исследования получили внедрение в учебный процесс при подготовке студентов-картографов географического факультета МГУ, а также в курсах автоматизации в картографии для повышения квалификации преподавателей университетов страны по линии Межуниверситетского аэрокосмического центра при географическом факультете МГУ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,