8.2. Компьютерные технологии создания карт

Технологии на базе ГИС целесообразно использовать при создании крупномасштабных общегеографических, тематиче­ских и специализированных карт для целей мониторинга и решения управленческих задач. Такие карты требуют постоян­ного обновления информации, отслеживания динамики проис­ходящих процессов. Они создаются с использованием разнород­ных источников, требующих осуществления проективных преобразований (карт в различных проекциях и масштабах, аэрокосмических снимков, результатов съемочных геодезиче­ских работ и др.). В то же время они носят прикладной справоч­ный характер, отличаются простотой, а иногда и стандартно­стью оформления и не требуют серьезных дизайнерских разработок.

ГИС дают возможность создавать комплексные информа­ционные базы данных территорий, содержат характеристики объектов как в графическом (электронная карта, слайды, фо­тоснимки, диаграммы), так и в текстовом/табличном виде. Карты в ГИС используются в электронном виде совместно с атрибутивными базами данных объектов и выводятся на пе­чать в виде оперативных карт.

С картографической точки зрения ГИС — автоматизиро­ванная система для работы с графическими и тематическими базами данных, выполняющая при этом функции моделирова­ния и расчета, создания картографических произведений, слу­жащая для принятия разнообразных решений и контроля. ГИС позволяет производить быстрый поиск данных, обработку аэро- и космофотоснимков, их трансформацию, совмещение с цифровой картой, изменять проекцию и масштаб, определять пространственные взаимосвязи, применяя для этого различ­ные модели, объединять и синтезировать большие объемы ин­формации. В отличие от картографии в ГИС сделаны акценты на анализе данных и разнообразных формах представления ре­зультатов (карты, таблицы, графики, фотографии).

Геоинформационные системы включают в себя следующие подсистемы: 1) сбора данных (осуществляет предварительную обработку данных из различных источников); 2) хранения и выборки данных; 3) манипуляции данными и анализа; 4) вывода.

По архитектуре (организации данных) ГИС делятся на не­сколько видов. Закрытые отличаются простотой пользования и дешевизной, но не могут редактироваться пользователем. Специализированные создаются для решения определенного круга задач, состоят из большого числа приложений и моду­лей, могут расширяться за счет установки последних (при этом возрастает их стоимость). Открытые, очень дорогие, но имеют длительный период пользования без дополнительных затрат.

ГИС делятся также на профессиональные (системы перво­го уровня, например, ESRI Arclnfo, InterGraf MGE) и настоль­ные (системы второго уровня, например, Maplnfo, GeoDraw/ GeoGraph, WinGis и др.). Высококачественные профессио­нальные ГИС крайне дороги.

• Основной частью ГИС являются базы данных (БД), кото­рые подразделяются на графические и тематические. Это файлы с набором данных, представленных в своих форма­тах — соответственно векторных/растровых и СУБД-фор­матах. В графических БД хранится географическая основа кар­ты. В ГИС модель местности на карте представляется в виде графических примитивов (точек, линий и полигонов). Объект может состоять как из отдельных примитивов, так и из их групп. Каждому объекту придается свой единственный но­мер — идентификатор, по которому осуществляется связь с атрибутивными таблицами (тематическими БД). Совокуп­ность графических примитивов и их атрибутов образует прос­той объект. Карта в ГИС организована из набора слоев, состоя­щих из отдельных объектов, объединенных одной темой.

• Тематические БД хранят элементы тематического содер­жания и дополнительные данные, которые не могут быть не­посредственно представлены на карте. В реляционных СУБД (PARADOX, DBASE, ORACLE) файл состоит из записей, а каждая запись — из совокупности полей. Совокупность за­писей образует простую БД. Любая база данных обладает воз­можностью поиска по запросам, т. е. заданным параметрам или группам параметров поиска. Результаты выборки могут отражаться на карте, быть основой для анализа или могут быть скопированы в другой слой. Функции работы с полями БД включают поиск имени поля и его значения, создание, ре­дактирование и удаление поля, калькуляцию, классифика­цию и перегруппировку данных, т. е. получение новых зна­чений по группам общих значений. Калькуляция — это генерирование или получение новых значений БД согласно введенной формуле (например, расчет площади земельного участка по масштабу карты и координатам). Классификация предполагает получение нового значения поля по классификационным правилам и присвоение численных кодов качествен­ным наименованиям разных типов объектов. Такие группи­ровки объектов называются таблицами-классификаторами.

Утилиты БД и геометрические утилиты ГИС позволяют осуществлять различные функции анализа. Зонирование за­ключается в построении зон, не существовавших на карте (на­пример, зон влияния точечных источников загрязнения). Вы­деление с помощью БД объектов по определенному критерию позволяет создавать из объектов, удовлетворяющих опреде­ленному параметру или группе параметров, новый слой, а также при необходимости модифицировать старый. Сетевой анализ применяется для определения ближайшего или наибо­лее выгодного пути (выбор наилучшей дороги); определения зон влияния на объекты сети каких-либо других объектов; оп­ределения необходимого адреса и др. В наиболее крупных ГИС (Arclnfo, InterGraf) существуют также функции анализа растровых изображений, создания моделей поверхностей, спе­циализированный анализ и т. п.

ГИС являются универсальным средством для создания баз данных, электронных карт, навигационных и поисковых систем.

Однако ГИС не обладают программными средствами для полноценного оформления карт и подготовки их к изданию в традиционном виде (на бумажной основе). К недостаткам ГИС относятся:

— отсутствие представления линий кривыми Безье (кри­вые аппроксимируются ломаными, следовательно, происхо­дит потеря качества изображения, увеличивается объем работ при цифровании и объем файлов);

• невозможность создания сложных условных знаков;

• только одна система представления цвета (RGB);

• отсутствие дизайнерских эффектов;

— отсутствие поддержки фотонаборных устройств. Подготовка к изданию в ГИС сводится к получению твердой копии на принтере и плоттере, что достаточно для решения опе­ративных задач. Но это неприемлемо для тиражирования из-за недостаточного разрешения данных устройств (300—600 dpi) и, следовательно, качества и дороговизны вывода. Вывод цветоделенных пленок на фотонаборных автоматах обеспечивает разре­шение до 2500 dpi и выше.

ГИС изначально не имели целью превратиться в универсальное средство для создания всех видов картографической продукции. Акценты в ГИС сделаны на их аналитические воз­можности и связь с СУБД.

Для картографических целей лучше использовать цепочку ГИС—НИС (или только НИС). Технология ГИС—НИС является наиболее перспективной, позволяющей сочетать достоинства этих методов.

Использование НИС позволяет предельно упростить техно­логическую цепочку создания карт: исключить конвертацию данных из ГИС в НИС, их переоформление, сглаживание ли­ний и т. п.; все работы по послойному цифрованию, оформле­нию, редактированию и исправлению замечаний ведутся иск­лючительно в НИС и могут выполняться практически одно­временно.

В последнее время наблюдается тенденция сближения ГИС и издательских программ. В ГИС существенно расширяются графические возможности и поддерживается экспорт данных в классические форматы НИС (ai, eps и др.). В программы НИС внедряются ряд функций ГИС, встраиваются конверто­ры из наиболее популярных ГИС-форматов и модули под­держки БД. Например, MapPablisher конвертирует данные из ГИС, связывает объекты с их атрибутами в БД, поддерживает более 50 проекций, осуществляет точную координатную при­вязку снимков. Однако она чаще используется для экспорта информации из популярных ГИС в среду НИС.

Следует отметить, что современные компьютерные техно­логии позволяют создавать не просто электронные аналоги традиционных карт, но и формировать совершенно новые ви­ды картографических произведений. Если электронная карта дополняется звуковым (голосовым и музыкальным) сопро­вождением, видео или анимацией, значительным объемом текстовой информации разного вида (описаниями, таблица­ми, аннотациями, пояснениями и т. д.), то она приобретает вид мультимедиаприложения. Подобные картографические произведения близки к энциклопедиям. В таких продуктах используются различные информационные среды, связанные одновременно с несколькими органами чувств. Основным ви­дом картографической мультимедийной продукции являются электронные атласы, представляющие собой системы визу­ализации электронных карт.