Введение к работе
Актуатвасть работа. Резко возросшие объемы картографической информации, ее неоднородность, интеграция картографии и компьютерных систем определяют развитие нового направления - геоинформационного картографирования.
Возникновение географических информационных систем (ГИС) в начале 60-х годов было вызвано, с одной стороны, усовершенствованием возможностей компьютерной графики, созданием быстродействующих процессоров, снижением стоимости технических средств; с другой стороны, в географии появилась потребность работать с большими объемами данных и информацией, требующей быстрого обновления.
В настоящее время на рынке существует огромное количество ГИС, предназначенных для решения различных задач и имеющих совершенно неодинаковые функциональные возможности. Практически каждая организация, планирующая внедрить у себя ГИС, сталкивается с отсутствием структурированной информации о них. Сделать выбор, решить при этом поставленные задачи и избежать больших затрат крайне непросто. Поэтому представляется необходимым проанализировать системы и оценить имеющиеся в настоящее время на рынке ГИС и программы создания гео-баз.
Широкое применение ГИС заставляет предъявлять особые требования к цифровым картам, применяемым в этих системах или создаваемым с их помощью. Сложность автоматизации создания карт заключается, в основном, в том, что значительная часть работ с трудом формализуема. В силу своего происхождения от систем технического черчения, графика в ГИС сохраняет свойственные им черты, что, по мнению многих советских и зарубежных специалистов, накладывает определенные ограничения на создание геобаз, обмен цифровой картографической информацией и использование цифровых карт для решения практических задач, связанных с различными видами пространственного моделирования.
Картографические возможности ГИС вступают в определенное противоречие с практикой профессионального картографирования, и это в ближайшее время может стать тормозящим фактором при использовании ГИС - технологий для создания сложных тематических произведений.
Целью данного исследования является разработка вопросов, связанных с картографическим обеспечением ГИС, под этим
- 4 -понимается: анализ картографических возможностей систем, ввод исходной картографической информации, обмен векторной цифровой картографической информацией мелщу различными пользователями и построение картографического изображения, адекватно отображающего исходные данные.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
а) изучить и обобщить опыт создания и использования карт в ГИС в нашей стране и за рубежом с целью применения его в связи с темой данного исследования;
6} исследовать векторные обменные форматы картографической информации, применяемые в ГИС, с точки зрения их полноты и жизненного цикла информации, передаваемой с их помощью, рекомендовать формальную структуру векторного картографического обменного формата, обеспечивающую надежное взаимодействие различных систем;
в) исследовать особенности ввода графической информации
в ГИС; определить область применения существующих способов
ввода для карт разного масштаба и тематики; изучить причины
и величину искажений, сопровождающих евод информации и ука
зать пути их уменьшения; обобщить требования к программам
создания геобаз;
г) проанализировать способы создания отдельных картог
рафических знаков и их систем, существующих в ГИС; усо
вершенствовать метод построения картографических символов с
учетом современных достижений картографии, компьютерной
графики и программирования.
В своей работе автор опирался на ставшие классическими труды Жалковского Е. А. , Жданова Н. Д , Халугина Е. И. , посвященные созданию цифровых карт, чрезвычайно интересные работы Васмута А. С., касающиеся вопросов моделирования в картографии. Ряд идей, высказанных в работах Лотого А. А., Казанцева Е Н. , Платэ А. Е , Суворова А. К. о построении систем знаков тематических карт, послужил основой при разработке способа наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС.
Научную новизну и практическое значение исследования составляют теоретическое и методическое положения картографического обеспечения ГИС. К ним ОТНОСЯТСЯ:
система сравнительного анализа ГИС, включающая ряд вопросов для их описания и структуру таблиц характеристик;
структура картографического векторного обменного фор-
- Б -мата;
рекомендации к применению различных способов еводз графической информации в ГИС с оценкой их точности и технологические схемы, обеспечивающие повышение точности и качества ввода графической информации в ГИС;
усовершенствованные требования к программам создания геобаз;
способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС.
Лично автором выполнен анализ ГИС и разработана структура таблиц характеристик; проведен анализ существующих векторных обменных форматов и предложена улучшенная структура обменного формата; даны рекомендации по применимости различных способов ввода графической информации в ГИС; проведены эксперименты по оценке точности ввода информации; предложены технологические схемы, обеспечивающие повышение точности и геометрическое качество еводэ; сформированы основные критерии оценки программ создания геобаз; предложен способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС для создания тематических карт.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всероссийских (Санкт- Петербург, 1993, 1994) и областной (Архангельск, "ИнформТех", 1S94), конференциях по геоинформационным системам. По теме диссертации опубликовано 8 статей. На базе материалов диссертации разработан и прочитан студентам специализации "ГИС" факультета географии и геоэкологии СПбГУ курс "Введение в ГИС", а также разработаны и читаются для студентов специализации "Кадастр и кадастровые информационные системы" лессинженерного факультета Архангельского технического университета курсы "Основы географических информационных и земельных информационных систем", "Применение ГИС в области земельного кадастра". Автором разработан программный продукт, поддерживающий ввод информации при помощи дигитайзера, широко используемый в учебном процессе на кафедре картографии Санкт- Петербургского государственного университета. При его разработке были учтены положения, касающиеся обеспечения требований к геометрической корректности ввода, изложенные в диссертации. Результаты выполненных исследований были использованы в Комитете по градостроительству и архитектуре Мэрии Санкт - Петербурга при выборе систем для ведения тер- риториального кадастра, при разработке системы ведения электронного архива цифровой
- 6 -картографической информации, при адаптации технологии фирмы INTERGRAPH (США) для создания фонда электронных карт для Санкт - Петербурга, при выборе системы для ведения земельного кадастра в Архангельском областном и городском комитетах по земельным ресурсам и землеустройству, при адаптации технологии А1Л0КА (Швеция) для ведения земельного кадастра в Архангельской области.
Объем я структура работы. Диссертация изложена на 151 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит Б рисунков, 19 таблиц и 3 схемы. Список литературы включает 107 наименований, из них 27 на иностранном яэыке.
Существенную помощь при внедрении результатов исследования оказали КапралоЕ Е. Г. , Голубков С. И. , Афанасьев А. И. , Рыяыциков В. Е. .
На защиту выкосится:
-
система и результаты сравнительного анализа ГНС, классификация ГИС по уровню их картографической обеспеченности;
-
структура картографического векторного обменного формата;
-
рекомендации по применению различных способов ввода графической информации в ГИС (дигитализация и векторизация) в зависимости от вида и состояния исходных материалов, назначения создаваемых систем, объемов и сроков выполнения работ, уровня подготовки персонала;
-
технологические схемы, обеспечивающие повышение точности ввода и качества графической информации в ГИС;
Б) требования к программам создания геобаг;
6) способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС.
Диссертационная работа написана по материалам исследований автора, а также в процессе работы по программе "Университеты России" по теме "Эколого-географическая оценка и мониторинг природной среды"- раздел "Разработка геоинформационной-аналитической системы и технологии автоматизированного экологического картографирования".
Автор Быражает признательность ззв. кафедрой картографии факультета географии и геоэкологии Санкт - Петербургского государственного университета Смирнову Л. Е. и доценту кафедры Петровой Т. М. за ряд ценных критических замечаний, высказанных при просмотре рукописи.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Капралову Е. Г. эа постоянное внимание и помощь при разработке основных положений диссертации и подготовке ее к защите.