Printsipi_GIS_A5_Shipulin

розмірів мають розрізати на листи для зручності користування, які ідентифікують номенклатурними кодами. Недоліком карт є також те, що вони обмежені у відображенні семантики об'єктів із-за обмеженого місця на аркуші карти.

Для перекладу аналогових даних в цифрову форму виконують оцифрування (цифрування – digitizing) аналогових топографічних карт. Для цього сучасні ГІС-пакети мають вбудовані інструменти. Розрізняють оцифрування а) дигитайзером, б) по дисплею (інтерактивне або автоматизоване).

Процес оцифрування дигитайзером складається з наступних етапів: кріплення до столу аркуша аналогової карти і дигитайзера, калібрування дигитайзера, отримання координат точок і побудова цифрових моделей географічних об'єктів.

Широко вживаний процес оцифрування по дисплею складається з наступних етапів: сканування листів аналогових топографічних карт, прив'язка зображення, що скановане, до геодезичної системи координат, отримання координат точок і побудова цифрових моделей географічних об'єктів.

Топографічні карти і плани цифрові

З появою комп'ютерних систем аналогова картографія замінюється цифровою картографією. Сьогодні, коли ми говоримо про картографію, ми побічно передбачаємо цифрову картографію. Використання комп'ютерів у створенні карт є невід'ємною частиною сучасної картографії. Роль карти змінюється. Все частіше карта втрачають свою роль як сховище даних. Ця роль переходить до баз просторових даних. Для карти залишається функція візуалізації.

Цифрові топографічні карти створюються шляхом:

1)оцифрування аналогових топографічних карт,

2)обробки матеріалів топографічних знімань, геодезичних вимірів електронними тахеометрами і приймачами глобальної системи позиціювання,

3)обробки матеріалів дистанційного зондування Землі (аерофотознімків, космічних знімків),

4)комбінованим способом.

Цифрові карти створюються різними технічними і програмними

засобами, тому виходять в різних форматах. Трансформація даних з одного поширеного формату в іншій сьогодні вже не є проблемою.

130

Останніми роками здійснений перехід топографо-геодезичної служби України на масове використання цифрового картографування. Існуюча технологія великомасштабного цифрового картографування спирається на "Класифікатор інформації, яка відображається на топографічних планах масштабів 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500" [35]. У

ряді підприємств для цифрового картографування використовується програмне забезпечення Digitals/Delta з використанням матеріалів аерофотознімання.

Існуюча технологія цифрового картографування орієнтована: а) на видання паперової топографічної карти, б) певного масштабу, в) в умовних позначеннях. В зв'язку з цим виникає розбіжність у представленні просторових даних цифрового картографування з моделлю даних в геоінформаційній системі. Тому дані цифрового картографування потребують інструментів трансформації їх в інформаційне середовище геоінформаційної системи.

Дані топографічних знімань, вимірів електронними тахеометрами і приймачами глобальної системи позиціювання

У базу даних ГІС тепер можна завантажувати тривимірні дані будь-якої інструментального знімання, вимірів електронними тахеометрами, GPS-приймачами, виконувати в ній всі традиційні обчислення, необхідні для коректування цих даних і створення координатних точок з відомими рівнями похибок. Для набуття найкращого значення точки можна виробити коректування розрізнених даних методом найменших квадратів.

Виміри координатной геометрії (СОGО) можуть бути також об'єднані з даними знімання, їх можна обробляти одним і тим же способом. У базу даних також можна включити координати, отримані GPS-приймачами. Обробку даних топографічного знімання і обчислення виконують в базі геоданих в тому ж координатному просторі, що й обробка інших даних.

Процес передачі даних від польових станцій, обробки даних інструментального знімання, подальшої передачі оброблених даних в системи СОGО і САПР для рисування і структуризації і потім передач

вГІС для інтеграції з іншими даними сьогодні може бути реалізований

водній базі геоданих в єдиному координатном просторі.

Нова можливість, істотна з точки зору забезпечення точності бази даних ГІС, — інтеграція даних топографічного знімання з ГІСоб'єктами на карті. Може бути встановлена прив'язка між координатами, отриманими з даних зйомки, і точками на об'єктах.

131

Після цього об'єкти можна перемістити в правильне положення і у такому вигляді зберегти їх в базі даних. Можна вибрати допуски замикання, алгоритми конфігурації і пакетну обробку по зрівнюванню. Можна додати цілком нові ГІС-об'єкти, визначені за даними геодезичних вимірів, а також підвищити точність існуючих ГІС-даних. Похибки місць розташування нових об'єктів можуть бути представлені еліпсами погрішностей. Тепер можна провести кількисне порівняння допусків відносної і абсолютної похибки, вказаних в описах інформаційних продуктів, з точністю розміщення об'єктів.

Матеріали дистанційного зондування Землі

Дистанційне зондування Землі (ДЗЗ) — спостереження поверхні Землі авіаційними і космічними засобами, оснащеними різними видами знімальної апаратури. Робочий діапазон знімальної апаратури складає від доль мікрометра (видиме оптичне випромінювання) до метрів (радіохвилі). Методи зондування можуть бути пасивні, тобто що використовують природне відбите або вторинне теплове випромінювання об'єктів на поверхні Землі, обумовлене сонячною активністю, і активні, використовуючі вимушене випромінювання об'єктів, ініційоване штучним джерелом направленої дії. Матеріали дистанційного зондування Землі є одним з основних джерел даних для геоінформаційних систем. Це перш за все матеріали аерофотознімання і космічної зйомки.

Аерофотознімки

Аерофотознімання виконують в основному для топографічного картографування території, також застосовують в геології, в лісовому і сільському господарстві.

Сучасні методи обробки матеріалів аерофотознімання – цифрова фотограмметрична обробка, яка дозволяє визначати геометричні, кількісні та інші властивості об'єктів на поверхні землі за фотографічними зображеннями, що отримуються за допомогою літальних апаратів будь-яких видів. У даний час обробка отриманих зображень ведеться за допомогою комп'ютерної техніки і програм для фотограмметричної обробки зображень. При цьому додатково виконують корекції перспективи, дисторсії та інших оптичних деформацій, світокорекцію отриманих знімків.

Фотографічне зображення перетворюється у цифрову форму шляхом сканування. При цьому зображення ділиться на певну

132

кількість пікселів рівних площ. Кожен такий площадковий об'єкт містить достатню інформацію відносно кольору і щільності кольору. У цифровій фотограмметрії точність здобуття результатів зростає із збільшенням роздільної здатності сканування. Чим менше розмір піксела, тим точніше результат.

Широко використовуваним продуктом цифрової обробки є ортофотоплани. Ортофотоплан - це фотографічний план місцевості на точній геодезичній опорі, отриманий шляхом аерофотознімання з подальшим перетворенням аерознімків (з центральної проекції в ортогональну) на основі ефективного методу їх диференційного ортофототрансформування.

Космічні знімки

Збір даних для ГІС на базі космічних знімків високої роздільної здатності стає усе більш популярним завдяки кількості супутників і архівів даних, що збільшується.

Космічні зйомки виконують з використанням або фотографічних, або сканерних систем. Космічна зйомка здійснюється спеціальними приладами - датчиками. Датчики можуть бути пасивними і активными, причому пасивні датчики уловлюють відбите або таке, що випускається природне випромінювання, а активні здатні самі випромінювати необхідний сигнал і фіксувати його віддзеркалення від об'єкта. Разом з тим, як і раніше, використовують космічні системи з панхроматичним фотоустаткуванням і багатоспектральними фотокамерами, що забезпечують високу роздільну здатність і геометричну точність.

Для дистанційного зондування Землі використовують ультрафіолетовий, видимий або світловий діапазон, ближній або фотографічний, інфрачервоний, тепловий інфрачервоний і мікрохвильовий діапазони хвиль електромагнітного випромінювання. Результати дистанційних вимірів, здійснюваних з допомогою бортової інформаційно-вимірювальної апаратури аерокосмічної системи, є реєстрацією в аналоговій або цифровій формі характеристик електромагнітного випромінювання, відбитого від ділянок земної поверхности або власного випромінювання цих ділянок.

Для збору геопросторових даних більше личать об'єднані дані мультиспектральных і панхроматичних знімків або панхроматичні знімки. Сьогодні геометрична роздільна здатність панхроматичних знімків в чотири рази вище мультиспектральних.

133

Види космічних матеріалів дуже різноманітні. Особливо слід зазначити знімки надвисокої роздільної здатності, які мають підвищений попит. З 2001 р. супутник QuickBird, QuickBird-2 (США)

поставляв найдетальніші (61 см) зображення Землі, доступні комерційним користувачам. У 2007 році був запущений Супутник WorldView-1, який забезпечує велику детальність отримуваних зображень Землі з космосу. Просторовий роздільна здатність знімків – 50 см в надірі і 59 см при куті відхилення в 25 градусів; точність географічної прив'язки 6,5 м. У 2008 р. був запущений комерційний супутник GeoEye-1 субметрової роздільної здатності. Сенсори GeoEye- 1 удосконалюють лінійку сучасних оптичних супутникових систем по ряду параметрів: надвисока детальність зображень (роздільна здатність 0,41 м в панхроматичному і 1,65 м в мультиспектральном режимах), висока точність прив'язки знімків (3 м при зйомці в надірі), висока продуктивність. У 2009 році був запущений Супутник WorldView-2 з роздільною здатністю знімків 50 см.

У результаті цих запусків не тільки збільшується роздільна здатність отримуваних даних, зростає також точність позиціювання (по оцінках фахівців, до 4-5 м) і можливість добування якісних і кількісних даних (за рахунок збільшення числа спектральних діапазонів, оптичної і просторової роздільної здатності, зменшення періодичності зйомки). Значно зростає об'сяг щодня отримуваної информации як за рахунок збільшення числа апаратів, так і в результаті поліпшення їх технічних параметрів (об'сяг бортової пам'яті, швидкість передачі, ширина смуги зйомки).

Для збору геопросторових даних важливі роздільна здатністіь знімків, радіометрична якість, висота Сонця і кут огляду. При великому куті відхилення від надіра неможливо оглядати міські вулиці зверху вниз, при низькій висоті Сонця з'являються тіні, що ускладнюють дешифрування вулиць. Важливі навіть атмосферні умови. Атмосферна димка, тіні від хмар і димка довкола хмар знижують якість знімків. Дані ДЗЗ, отримані з космічного апарату, характеризуються великою мірою залежності від прозорості атмосфери. Тому на космічних апаратах використовується багатоканальне устаткування пасивного і активного типів, реєструючі електромагнітне випромінювання в різних діапазонах.

Використання даних дистанційного зондування є найбільш ефективним методом здобуття просторової інформації про об'єкти. Дані ДЗЗ об'єктивні, достовірні, наочні, при цьому витрати на здобуття інформації про досліджувану місцевість істотно нижче за вартість проведення наземних робіт.

134

Базові набори геопросторових даних

У контексті побудови інфраструктури геопросторових даних (ІГПД) встановлення єдиного середовища передбачає створення відповідних інформаційних ресурсів і їх використання [36]. Базові набори геопросторових даних є істотною складовою інфраструктури геопросторових даних.

Базові набори геопросторових даних визначаються як такі, які:

1)призначені для використання в геоінформаційних системах для різних галузей людської діяльності;

2)є основою створення похідних наборів даних, таких як шари або підтипи даних в геоінформаційній системі;

3)мають однозначне визначення на місцевості;

4)мають відносно тривале існування в часі;

5)мають прагматичне значення.

Інтернет-джерела цифрових просторових даних

Все більша кількість об'єктів реального світу представляється готовими моделями в цифровому форматі. Значна частина цієї інформації пробиває собі дорогу на ринок інформації. Частину цієї інформації можна придбати у постачальників інформації за гроші, іншу частину можна отримати в організаціях державного і місцевого управління безкоштовно або за ціну.

Інтернет є неоцінимим джерелом пошуку і здобуття цифрових даних. В Інтернеті можна знайти множину просторових і табличних даних, а також знімків. Хорошими адресами для початкового пошуку даних є, наприклад,

http://earth.google.com/, http://www.geographynetwork.com/data/ ,

http://www.scanex.ru/ru/data/.

У мережі Інтернет доступ до просторової інформації надають картографічні і геоінформаційні Web-сервіси.

При визначенні того, чи варто придбати цифрові дані, необхідно знати про походження, просторове розповсюдження, надійність даних, масштаб даних, роздільну здатність, точність і формат даних, актуальність і оновлюваність, умови і вартість придбання. Для цього слід отримати метадані (дані про дані) у формі словника даних або звіту про якість даних від їх постачальника. Метадані повинні містити відповідну загальну інформацію про дані. Розвинене програмне забезпечення ГІС містить інструменти формалізованого опису

135

метаданих.

Загальногеографічні і тематичні карти

Загальногеографічні карти масштабу від 1:200000 до 1:1000000 і дрібніше містять всілякі відомості про рельєф, гідрографію, грунтоворослинний покрив, населені пункти, господарські об'єкти, шляхах сполучення, лініях комунікацій, кордонах.

Тематичні карти створюються по певної предметної області. Серед тематичних виділяють карти природи, населення, економіки та ін. [16].

Карти природи включають карти геологічної будови і ресурсів надр, геофизичні, рельєфу земної поверхні і дна океанів, метеорологічні й кліматичні, гідрологічні і океанографічні, грунтові, геоботанічні, ландшафтні, зоо-географічні, медико-географічні, загальні фізико-географічні, охорони природи, екологічні карти.

Карти економіки включають карти промисловості, карти сільського господарства, карти лісового господарства, карти транспорту та інші, а також комплексні атласи різної тематики. Політичні, адміністративні й історичні карти виділяють в окрему групу.

Документація землеустрою

Документація землеустрою - це затверджені в установленому порядку текстові й графічні матеріали, якими регулюється використання і охорона земель державної, комунальної і приватної власності, а також матеріали з обстеження і розвідки землі, авторського нагляду за виконанням проектів і т. п. Документація землеустрою розробляється у вигляді програм, схем, проектів, спеціальних тематичних карт, атласів, технічної документації.

До технічної документації відносяться кадастрові плани, індексні карти. Кадастрові плани містять межі земельних ділянок (нерухомої власності), які не відображуються на топографічних планах. Ідентифікацію земельних ділянок виконують шляхом привласнення кадастрових кодів (номерів). Для унікальної ідентифікації земельних ділянок створюють індексні карти.

Управління використанням землі здійснюється системою, яка називається зонінгом. Основу зонінга складають зонінгові карти і зонінгові правила.

136

Містобудівна документація

Містобудівна документація – це затверджені текстові і графічні матеріали, якими регулюється планування, забудова і інше містобудівне використання території. Документація обов'язково складається з текстових і графічних матеріалів. У основу управління містобудівним розвитком території покладений ієрархічний підхід, який передбачає розробку в певній послідовності містобудівної документації на загальнодержавному, регіональному і місцевому рівнях.

Загальнодержавний рівень містобудівної документації включає розробку Генеральної схеми планування території України, головними завданнями якої є визначення стратегії територіального розвитку нашої держави і її окремих регіонів

Регіональний рівень містобудівної документації вирішує питання територіального розвитку окремих регіонів України, використовує схеми планування окремої частини території України, області і адміністративних регіонів.

Місцевий рівень містобудівної документації повинен грунтуватися на вирішеннях регіонального рівня. На місцевому рівні створюються генеральні плани конкретних населених пунктів, схеми планування території сільрад, детальні плани забудови.

Таблиці й текстові документи

Джерелами семантичних даних можуть бути таблиці. Інформаційний продукт не завжди є картою. Він може також включати список цифр, таблицю або звіт. Таблиця або список можуть також складати цілий інформаційний продукт. Всі ці елементи входять в категорію так званих табличних даних. Електронні таблиці, бази даних і таблиці текстових файлів є частиною широкої категорії табличних даних. Кожна таблиця повинна мати назву, відповідні заголовки колонок, типові записи і вказівку на джерело цих даних. Якщо існують встановлені формати звітів, обов'язково визначите їх на даному етапі. Зазвичай звіти можна автоматически конвертувати в потрібні формати.

До текстових документів предметної або тематичної інформації відносяться технічні, економічні, статистичні, соціологічні, демографічні і інші види даних; дані державної статистичної звітності. Текстова інформація більш оповідного характеру часто є важливій складовій інформаційного продукту. Текстові файли можуть бути у форматі Adobe.РDF, Microsoft Word або у форматі .txt.

137

3.1.2 Характеристики даних

Географічні дані мають багато характеристик. Згідно [37] істотними для збору даних є масштаб, роздільна здатністіь, картографічна проекція, допуск похибки.

Масштаб

Масштаб даних відображає детальність (певний об'єм інформації) і відносну точність відображення об'єктів на карті. Чим більше масштаб, тим більше точний і детальний набір даних.

В деяких випадках може потрібно зберігання даних в базі в декількох масштабах. Якщо в базі даних представлено більше одного масштабу, це повинно бути відповідним чином документовано в метаданих.

Масштаб впливає як на вартість, так і на точність кінцевої бази даних. Наприклад, число листів карти, необхідних для покриття однієї і тієї ж області в базі даних, зростає експоненціально із збільшенням масштабу. Тому для картографування території в масштабі 1: 6000 потрібно в 16 разів більше листів, чим картографуванн в масштабі 1:24000. Із зростанням числа листів і детальності, необхідних для певного застосування, зростає і вартість робіт.

Роздільна здатністіь

Просторова роздільна здатність визначається як розмір найдрібніших елементів, що піддаються нанесенню на карту або вибірці в даному масштабі. Роздільна здатність карти безпосередньо пов'язана із її масштабом. У міру зменшення масштабу карти роздільна здатністіь зменшується; межі елементів мають бути згладжені, спрощені або просто не можуть бути відображені. Існують мінімальні розміри полігону і довжина лінії, які можна відображувати в даному масштабі. Елементи з нижчою роздільною здатністю зливаються з довколишніми даними, перетворяться в точку або віддаляються.

Дані повинні мати мінімально достатню роздільну здатність, щоб на їх основі можна було створювати інформаційні продукти. Наприклад, дані про земельні ділянки в місті повинні мати високу роздільну здатність, а Web-прикладання, що відображує транспортні маршрути між областями, має бути дрібномасштабним. Роздільна здатністіь також впливає на похибку даних.

138

Картографічна проекція

Картографічна проекція перетворить тривимірну поверхню Землі в плоску двовимірну поверхню. Цей процес створює картографічні спотворення, що відносяться до відстані, площі, форми геометричної фігури або напряму. В результаті, всі плоскі карти мають деяку міру просторової деформації. Тип використовуваної проекції визначає міру і тип деформації на карті. Конкретна картографічна проекція може зберегти недеформованою одна властивість за рахунок інших або, як компроміс, відображувати декілька властивостей із зменшеною точністю. Необхідно знати деформації, які завдасть найменшого збитку якості вашої бази даних.

Дати (Datum) - важливий аспект, пов'язаний з проекцією. Дати - це набір базових параметрів і контрольних точок, використовуваних для точного завдання тривимірної форми Землі. Дати задають початок відліку і орієнтацію для ліній широти і довготи. Дати дають базове заслання для визначення місцеположення на поверхні Землі. Для ефективного використання просторових даних, одержаних з карти, потрібно знати проекцію цієї карти і дати.

Міра спотворення даних, яку ви отримаєте від картографічної проекції, пов'язана з масштабом. Чим більше географічна область, що покривається картою (чим менше масштаб), тим більше спотворення від проекції ви отримаєте.

Допуск похибки

Допуск похибки визначає, який розмір похибки допустимий, а який — недопустимий. Оскільки похибка пов'язана з роздільною здатністю і масштабом, вона також безпосередньо прив'язана до вартості: зменшення відсотка похибки коштує грошей.

Існує чотири типи похибок.

1.Посилальна похибка відноситься до похибки у визначенні або прив'язці посилань. Наприклад, чи правильно вказані відповідні назви вулиць і номера будинків?

2.Топологічна похибка відбувається при розриві в необхідних прив'язках, наприклад, якщо полігони не замкнуті або вуличні мережі розірвані.

3.Відносна похибка — це похибка в розташуванні двох об'єктів по відношенню один до одного. Наприклад, поважно знати місце розташування колектора по відношенню до володіння і дороги.

4.Абсолютна похибка — це похибка у визначенні реального поло-

139