31. Определение, особенности и истоки геоинформационного картографирования

Геоинформационное картографирование (ГК) – отрасль картографии, его суть составляет информационно-картографическое моделирование геосистем.

Главная задача ГК – создание карт как образно-знаковых моделей действительности; ее решение связано с применением стандартных и разработкой специализированных ГИС- технологий и новых методов картографирования на их основе.

Для ГК важно не только автоматизированное воспроизводство картографического изображения, но и автоматизация использования карт, например в ГИС, для создания новых карт, автоматизации исследований по картам. Устройства графического вывода данных – экраны мониторов – позволяют автоматизировать процесс проектирования и составления карт. Картографические изображения на экране обладают рядом преимуществ, которых нет в традиционном картосоставлении: возможность быстро строить разные варианты, преобразовывать системы координат, создавать трехмерные изображения и динамические фильмы и т.п. Это новое средство моделирования реальной действительности. В то же время, интерактивный способ, позволяющий сочетать различные принципы обработки, редактирования и корректуры, ручная генерализация с учетом взаимосвязей явлений и объектов связаны с эффективностью использования опыта и знаний картографа.

История становления ГК

Начальный этап становления автоматизированной картографии как нового направления в картографии относится к концу 50-х годов. Он обусловлен несколькими факторами, связанными с совершенствованием аппаратных средств, особенно графических, и с открытием доступа к ЭВМ, в первую очередь на Западе, не только для пользователей-математиков и системных программистов. Так в институте географии Вашингтонского университета период наиболее активных исследований – 1958-1961 гг. ознаменовался развитием статистических методов, программирования в целях компьютерной картографии. В. Тоблером (Tobler W.) были разработаны компьютерные алгоритмы для картографических проекций.

В 60-х и начале 70-х годов персональные интересы определяли направление и приоритеты исследований в области машинной картографии. Стремление к переменам зародилось в двух сообществах:

-среди специалистов разных научных областей, стремившихся к ускоренному составлению карт для того, чтобы отразить результаты моделирования или представить уже оцифрованные данные обширных архивов, при этом качество карт не имело первостепенного значения;

-среди картографов, стремившихся уменьшить затраты средств и времени на создание и издание карт.

Первым значительным пакетом программ для этих целей стал SYMAP, выпущенный в 1967 г. Гарвардской лабораторией машинной графики и пространственного анализа. SYMAP разрабатывался с 1964 года как пакет программ общегеографического картографирования. Вывод результатов осуществлялся только на построчно-печатающее устройство, карты имели низкое разрешение и плохое качество. Пакет был функционально ограничен, однако прост в использовании, особенно для пользователей, не имеющих картографической подготовки. Это была первая наглядная демонстрация возможности автоматизированного картографирования, которая пробудила огромный интерес к ранее неизвестным технологиям.

В конце 60-х годов появился пакет GRID – первый опыт растровых ГИС, в котором для вывода растровых карт использованы способы, аналогичные SYMAP, однако в нем уже были реализованы идеи ГИС- технологии оверлея.

Для работы с данными переписи населения в 1970 г. возникла потребность в методах точной географической привязки данных переписей – адресное геокодирование для перевода почтовых адресов в географические координаты и привязки к переписным зонам. В результате впервые были созданы массивы цифровой пространственной информации. Сразу после переписи 1970 года стали создаваться атласы городов, несложные компьютерные карты которых использовались для целей маркетинга, организации розничной торговли, но в то же время стимулировали разработку современных программ статистического картографирования.

В институт исследования систем окружающей среды (ESRI), который был основан Джеком Данжермондом в 1969 году, шло постепенное развитие растровых и векторных систем на базе теоретических идей и методов, разработанных в Гарвардской лаборатории и других организациях. В начале 80-х годов создана система ARC/INFO, в которой удачно реализованы идеи Канадской ГИС о разделении информации о пространственной и атрибутивной составляющих данных. ARC/INFO стала первым ГИС- и картографическим пакетом, использующим преимущества персональных компьютеров.

На начальных этапах становления (во второй половине 80-х годов) геоинформационное картографирование воспринималось как процесс автоматизированного воспроизводства карт. Дальнейший этап развития связан с разработкой теории и методов создания картографических баз данных и математико-картографического моделирования, создания картографических моделей как физических явлений, например, цифровых моделей рельефа (ЦМР), так и моделей картографического изображения для представления карт на стандартных листах АЦПУ универсальных ЭВМ. С этим периодом связаны разработки первых автоматизированных картографических систем (АКС), к числу которых относится и система "АКС-МГУ", созданная на кафедре картографии географического факультета МГУ в 1987 г.

Основной причиной прогресса в ГК с начала 90-х годов явилось бурное развитие электронно-вычислительной техники, и особенно персональных компьютеров (ПК), а также возрастание ее доступности во всем мире. Если прежде основные усилия были направлены на получение цифровых карт и обработку больших объемов информации, то теперь, освободившись от необходимости программирования рутинных процедур управления вводом и выводом данных, картографы переключились на методы анализа, проектирования и составления, создания и использования карт в ГИС, базах данных и знаний, экспертных системах.

Основные отличительные особенности систем геоинформационного картографирования и ГИС содержатся в подсистемах хранения, обработки и вывода информации. Они связаны с содержанием базы данных и набором программ для моделирования, анализа и отображения информации с целью создания карт. Цифровая картографическая информация организуется в картографические БД (КБД). Они представляют упорядоченное множество взаимосвязанных цифровых карт – цифровая модель карты, созданная путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации данных полевых съемок или иным способом; в отличие от цифровых пространственных данных в ГИС и цифровых моделей местности.

Другое отличие системы ГК и ГИС заложено в блоке обработки информации – наборе программных функций. В системе ГК программные функции обеспечивают автоматизированное создание карт и их воспроизведение в бумажной форме, но могут не обладать развитыми возможностями пространственного анализа и моделирования, необходимого для ГИС.

Современная тенденция проявляется в использовании в обеих системах одних и тех же программных комплексов – ГИС-пакетов, а также распространенных графических пакетов программ, что снимает необходимость создания специализированных систем ГК. Чаще это понятие применяют, когда хотят подчеркнуть основную задачу – создание компьютерной карты в традиционном виде и наличие устройств вывода такой карты (в ГИС созданные картографические слои хранятся в БД и могут при необходимости выводиться в виде картографического изображения только на экран монитора – в виде электронной карты). Методика проектирования КБД строиться на основе методик проектирования атласов комплексного картографирования территории.

С понятием электронных карт связано и понятие электронных атласов:

Электронный атлас – это электронное картографическое произведение, функционально подобное электронным картам, сопровождаемое программным обеспечением типа картографических браузеров (картографических визуализаторов).

Помимо картографических изображений, электронные атласы включают текстовые комментарии, табличные данные (таблицы атрибутов), а также мультимедийные изображения – анимации, видеофильмы и звуковое сопровождение. Большинство электронных атласов распространяется на компакт-дисках (CD-ROM).