Цифровая Техника Счетчик для электронных часовКоротаев Г.1981, № 1, с. 46. Музыкальная шкатулкаПолин А.1981, № 2, с. 47. Цифровой экспозиметрПсурцев В.1981, № 3, с. 23. Цифровой экспозиметрПсурцев В.1981, № 4, с. 30. Секундомер-таймер из Б3-23Для Народного Хозяйства И БытаЗальцман Ю.1981, № 5, с.

Цифровая подпись.

Цифровая подпись. Огромным преимуществом публичной криптографии также является возможность использования цифровой подписи, которая позволяют получателю сообщения удостовериться в личности отправителя сообщения, а также в целостности (верности) полученного

Можно отсчитывать от одна тысяча девятьсот пятьдесят седьмого года. В этом году в Массачусетском технологическом институте (США) была изготовлена первая цифровая модель рельефа и местности карты, которую использовали в дальнейшем для проектирования автомобильных дорог. Это свидетельствует о том, что в картографии с середины двадцатого века начали развитие новые технологические картосоставительские и картоиздательские процессы и методы, которые усовершенствуются до настоящего времени. Основными направлениями и тенденциями совершенствования в них можно выделить:

• технологические (электронные) методы создания карт;
• цифровые способы организации банков и баз данных;
• технологии геоинформационного картографирования;
• формирование карт в компьютерных сетях;
• разработки виртуального картографирования.

Для более эффективного применения научно-технологических процессов развития картографии требуется наиболее быстрая доставка созданных ею продуктов до конечного пользователя. Тогда они будут оперативно использованы потребителями для решения ставящихся ими конкретных задач. В современных реалиях все научно-производственные отрасли, в том числе и цифровая картография , ориентируются на удовлетворение таких запросов и потребностей общества. Таким образом, с помощью цифровых технологий картография превращается из познавательных и просто средств ориентирования в математический инструментарий и методы проектирования, организации, управления и планирования. Уже очевидно, что технический прогресс повлиял на способы использования карт, из которых выделим следующие:

• методы коммуникации;
• пространственной информации;
• системного принятия решений.

Сущность цифровой картографии

Цифровую картографию можно представить в трех, а то и четырех содержательных формах:

• раздел картографической науки;
• производственной индустрии;
• новой технологии.
• инструмент визуализации изображений картографической продукции .

Прежде всего, как радел картографической науки, цифровая картография занимается исследованием и отображением пространственного местоположения различных объектов деятельности общества, всевозможных природных явлений, их цифрового моделирования и взаимосвязей.

С применением и использованием автоматизированных процессов изготовления, новых компьютерных технологий и разнообразного визуального ряда изображений цифровая картография пользуется особой популярностью, как у потребителей, так и специалистов. Изготовление картографической продукции , как индустриального производства, является многофункциональным технологическим процессом с применением современных технологий и имеющим спрос как электронного продукта.

Стоит вспомнить, каким образом ранее строились карты. Создавались целые штатные картографические группы и тематические партии, в услугах которых возникала производственная необходимость. Вся получаемая съемочная информация фиксировалась тушью на кальке или более плотной основе. Большая трудоёмкость, значительные временные затраты и скрупулезность во всем картосоставительском процессе делали процесс медленным. Сейчас все это заменяют компьютерные технологии, с возможностью более быстрого и точного исполнения проектов, удобства в обновлении и редактировании карт.

Преимущества цифровой картографии

Сравнивая все предыдущие и настоящие возможности различных способов построения карт, включая экономическую составляющую рыночной эффективности, можно выделить следующие преимущества цифровой картографии :

• передача точной информации об объекте, практически исключающая возможность получения ошибок, в связи с использованием в расчетах компьютерной автоматизации;
• быстрота обработки и получения итогового результата с более высокой производительностью труда;
• более экономичный способ создания карт с меньшими затратами труда;
• возможность и удобство, как редактирования, так и периодического обновления карт на той же математической и геодезической основе.

Следует также отметить, что цифровая картография все больше занимает места в мировом информационном потоке, проникает в различные сферы интересной современной жизни планеты и завоевывает значительные слои пользователей своей продукции, создавая тем самым повышенный спрос. Такая ситуация происходит по мере развития:

• новых (компьютерных) технологий картографических и геоинформационных систем;
• новых (космических) методов геодезического пространственного позиционирования и определения расположения всех объектов;
• совершенствование е составления карт, повышающих точность и скорость осваивания новых востребованных картографических продуктов.

Виды цифрового картографического производства

Цифровое картографическое производство для получения определенных результатов в современном своем виде занимается следующими производственными процессами:

• разработкой цифровых типовых карт и других, необходимых для этого картографических материалов в виде массивов информации всей совокупности объектов;
• созданием тематических карт с использованием уже имеющихся цифровых математической и картографической основ;
• ведение цифровых баз данных различной информации, в том числе границах государств;
• цифровое картографирование по спутниковым и аэрофотографическим снимкам;
• цифровое применение строительства топографических карт.

Производственные процессы цифровой картографии

Цифровая картография сложный технологический продукт, который представляет картографическое производство , состоящее из следующих производственных процессов:

• редакционного подготовительного периода составления цифровой карты;
• входного контроля исходных материалов;
• классификации объектов подготавливаемой документации;
• кодировки объектов;
• описания объектов цифровой карты;
• редактирования карт;
• контроля качества;
• обновления;
• преобразования в обменный формат;
• преобразования в заданный формат;
• оцифровка материалов карт;
• векторизация карт;
• автоматизации картографической генерализации;
• сводка цифровых карт;
• контроль сводки карт;
• передача в Фонд топографических карт.

В наше время преобладает очень высокий уровень автоматизации, и это отражается практически на всех сферах человеческой деятельности. В связи с такой актуальностью технического прогресса возникла цифровая картография, которая представляет собой компьютерную обработку и анализ картографической информации. На данный момент именно цифровая картография является самой популярной в своей научной области, так как сейчас создание любых картографических изображений выполняется именно на компьютере.

Цифровую картографию нельзя назвать отдельной дисциплиной или разделом. Это, скорее всего эффективный инструмент, который позволяет удобно и быстро обрабатывать картографические данные при помощи ПК. Однако влияние цифровой картографии на науку является действительно сильным, и данный способ отображения местности в корне изменил принцип визуализации территории.

Сравним цифровую картографию со старым способом создания карт. В давние времена картографы проводили дни и ночи напролет, находясь у карты, вычерчивая каждый элемент тушью. Такая работа была очень кропотливая, и трудозатраты были просто неоправданны. Сейчас же технология создания карт существенно изменилась, и теперь всю рутинную работу выполняет компьютер, причем гораздо быстрее. Во время обработки картографической информации на ПК используют специальные автоматизированные системы, которые имеют большой функционал, состоящий из инструментов, необходимых для создания карт. Благодаря своей гибкости автоматизированные картографические системы дают массу возможностей современным картографам, которые действительно упрощают и улучшают процесс иллюстрации местности.

8.1. Сущность и задачи курса «Цифровая картография»

Курс «Цифровая картография» - составная часть картографии. Он изучает и разрабаты
вает теорию и методы создания цифровых и электронных карт, а также автоматизацию кар
тографических работ.

Картография в настоящее время перешла на новый качественный уровень. В связи
с развитием компьютеризации полностью изменились многие процессы создания карт. Поя
вились новые методы, технологии и направления картографирования. Можно выделить раз
личные направления, которыми сегодня занимается картография: цифровое картографирова
ние, трехмерное моделирование, компьютерные издательские системы и т. д. В связи с этим
появились новые картографические произведения: цифровые, (электронные и виртуальные)
карты, анимации, трехмерные картографические модели, цифровые модели местности. Кро
ме создания компьютерных карт стоит задача формирования и ведения баз цифровой картогра
фической информации.

Цифровые карты неотделимы от традиционных карт. Теоретические основы картогра
фии, накопленные веками, остались прежними, изменились только технические средства
создания карт. Использование компьютерной техники привело к значительным изменениям
технологии создания картографических произведений. Намного упростилась технология вы
полнения графических работ: исчезли трудоемкие чертежные, гравировальные и другие руч
ные работы. В результате вышли из употребления все традиционные чертежные материалы
и принадлежности. Картограф, знающий программное обеспечение, может быстро и качест
венно выполнить сложные картографические работы. Также появилось много возможностей
выполнять на очень высоком уровне дизайнерские работы: оформление тематических карт,
обложек атласов, титульных листов и др.

С внедрением компьютерной технологии объединились процессы составления и подго
товки карт к изданию. Отпала необходимость делать высококачественную ручную копию
составительского оригинала (издательский оригинал). Оформительский оригинал, выпол
ненный на компьютере, позволяет очень легко редактировать и исправлять корректурные за
мечания без ухудшения его качества.

Преимуществами компьютерных технологий являются не только идеальное качество
графических работ, но и высокая точность, значительное увеличение производительности
труда, повышение полиграфического качества картографической продукции.

8.2. Определения цифровых и электронных
картографических произведений

Первые работы по созданию цифровых карт были начаты в нашей стране в конце
70-х гг. В настоящее время цифровые карты и планы в основном создаются по традицион
ным оригиналам карт и планов, составительским оригиналам, тиражным оттискам и другим
картографическим материалам.

Цифровые карты - цифровые модели объектов, представленные в виде закодирован
ных в числовой форме плановых координат х и у и аппликат I.

Цифровые карты являются логико-математическими описаниями (представлениями)
картографируемых объектов и отношений между ними (отношения объектов местности в ви
де их сочетаний, пересечений, соседства, разновысотности по рельефу, ориентации по сторо
нам света и т. д), сформированные в принятых для обычных карт координатах, проекциях,
системах условных знаков с учетом правил генерализации и требований к точности. Подобно
обычным картам они различаются по масштабам, тематике, пространственному охвату и т. п.

Главное назначение цифровых карт - служить основой для формирования баз данных и ав
томатического составления, анализа, преобразования карт .

По содержанию, проекции, системе координат и высот, точности и разграфке цифровые
карты и планы должны полностью отвечать требованиям, предъявляемым к традиционным
картам и планам. На всех цифровых картах должны быть соблюдены топологические отно
шения между объектами. В литературе существует несколько определений цифровых
и электронных карт. Некоторые из них приведены в данной теме.

Цифровая карта - представление объектов карты в форме, которая позволяет ком
пьютеру сохранять, манипулировать и выводить значение их атрибутов.

Цифровая карта - это база данных или файл, которые становятся картой, когда
ГИС создает твердую копию или изображение на экране (В. Хаксхольд).

Электронные карты - это цифровые карты, визуализированные в компьютерной сре
де с использованием программных и технических средств, в принятых проекциях, системах
условных знаков при соблюдении установленной точности и правил оформления.

Электронные атласы - компьютерные аналоги обычных атласов.

Капитальные атласы традиционными методами создаются очень долго, десятки лет.
Поэтому очень часто еще в процессе создания их содержание устаревает. Электронные атла
сы позволяют значительно сократить сроки их изготовления. Поддержание электронных карт
и атласов на уровне современности, их обновление делается в настоящее время очень быст
ро и качественно.

Существует несколько типов электронных атласов:

Атласы только для визуального просмотра («перелистывания») - вьюерные атласы.

- Интерактивные атласы, в которых можно изменять оформление, способы изобра
жения и классификацию картографируемых явлений, получать бумажные копии карт.

- Аналитические атласы (ГИС-атласы) , позволяющие комбинировать и сопоставлять
карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять наложение карт друг на
друга.

Во многих странах, в том числе и России, созданы и создаются Национальные атласы.
Национальный атлас России является официальным государственным изданием, созданным
по поручению Правительства Российской Федерации. Национальный атлас России дает ком
плексное представление о природе, населении, хозяйстве, экологии, истории и культуре
страны (рис. 8.1). Атлас состоит из четырех томов: том 1 - «Общая характеристика террито
рии»; том 2 - «Природа. Экология»; том 3 - «Население. Экономика»; том 4 - «История.
Культура».

Рис. 8.1. Национальный атлас России

Атлас выпускается в полиграфическом и электронном видах (первые три тома, элек
тронная версия четвертого тома будет выпущена в 2010 г.).

Картографические анимации - динамические последовательности электронных
карт, которые передают на экране компьютера динамику и перемещение изображаемых
объектов и явлений во времени и пространстве (например, движение атмосферных осадков,
перемещение транспорта и т. п.).

Анимации нам очень часто приходится наблюдать в повседневной жизни, например,
телевизионные карты прогноза погоды, на которых хорошо видны перемещения фронтов,
областей высокого и низкого давления, атмосферные осадки.

Для создания анимаций используют всевозможные источники: данные дистанционного
зондирования, экономико-статистические данные, данные непосредственных натурных на
блюдений (например, различные описания, геологические профили, наблюдения метеостан
ций, материалы переписей и т. п.). Динамические (двигающиеся) изображения картографиче
ских объектов могут быть различными:

Перемещение всей карты по экрану и отдельных элементов содержания по карте;

Изменение внешнего вида условных знаков (размеров, цвета, формы, яркости, внут
ренней структуры). Например, населенные пункты могут быть показаны в виде пульсирую
щих пунсонов и т. д.;

Мультипликационные последовательности карт-кадров или трехмерные изображения.
Так можно показать динамику таяния ледников, динамику развития эрозионных процессов;

Панорамирование, вращение компьютерных изображений;

Масштабирование изображения, использование эффекта «наплыва» или удаления
объекта;

Создание эффекта движения над картой (облет, объезд территории).

Анимации могут быть плоскими и объемными, стереоскопическими и, кроме того, мо
гут сочетаться с фотоизображением.

Трехмерные анимации, сочетающиеся с фотоизображением, называются виртуаль
ными картами (создается иллюзия реальной местности).

Технологии создания виртуальных изображений могут быть разными. Как правило,
вначале по топографической карте, аэро- или космическому снимку создается цифровая мо
дель, затем - трехмерное изображение местности. Его окрашивают в цвета гипсометрической
шкалы и потом используют как реальную модель.

8.3. Понятие геоинформационных систем (ГИС)

Первые геоинформационные системы были созданы в Канаде, США и Шв еции для
изучения природных ресурсов. Первая ГИС появилась в начале 60-х гг. в Канаде. Главной
целью канадской ГИС была задача осуществить анализ данных инвентаризации земель Ка
нады. В нашей стране такие исследования начались на двадцать лет позже. В настоящее
время во многих странах существуют различные геоинформационные системы, которые
решают самые разные задачи в различных отраслях: в экономике, политике, экологии, ка
дастре, науке и т. д.

В отечественной научной литературе существуют десятки определений ГИС.

Географические информационные системы (ГИС) - аппаратно-программные ком
плексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространст
венно-координированных данных (А.М. Берлянт). Одна из функций ГИС - создание и ис
пользование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических про
изведений.

Геоинформационная система - это информационная система, предназначенная для
сбора, хранения, обработки, отображения и распространения данных, а также получения
на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных объектах
и явлениях.

Сущность любой ГИС заключается в том, что она используется для сбора, анализа, сис
тематизации, хранения различной информации, создания базы данных. Самая удобная форма
представления информации пользователям - картографические изображения, кроме этого,
информация может быть представлена и в виде таблиц, схем, графиков, текстов.

Отличительной особенностью ГИС является то, что вся информация в них представле
на в виде электронных карт, которые содержат информацию об объектах, а также простран
ственную привязку объектов и явлений. Отличаются электронные карты от бумажных карт
тем, что каждому условному знаку (объекту), изображенному на электронной карте, соответ
ствует информация, занесенная в базу данных. Это позволяет анализировать их во взаимо
связи с другими объектами. Указав курсором мыши, например, на какой-либо район, можно
получить всю информацию, занесенную о нем в базу данных (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Получение информации об объекте из базы данных

Кроме того, геоинформационные системы работают с картографическими проекциями,
что позволяет осуществлять проекционные преобразования цифровых и электронных карт
(рис. 8.3).

Рис. 8.3. Выбор картографической проекции в ГИС Мар!п& Рго&88юпа1

В настоящее время созданы специализированные земельные геоинформационные сис
темы, кадастровые, экологические и многие другие ГИС.

На примере административной карты Томской области рассмотрим возможности ГИС.
Мы имеем базу данных, в которую занесена информация о размерах площади районов Том
ской области и количестве жителей в каждом районе (рис. 8.4). На основе этих данных мы
можем получить информацию о плотности населения Томской области, кроме этого, про
грамма строит карту плотности населения (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Создание тематической карты по данным, занесенным в базу данных

Рис. 8.5. Карта плотности населения Томской области, построенная в автоматическом режиме

Таким образом, отличительными особенностями ГИС являются:

Географическая (пространственная) привязка данных;

Хранение, манипулирование и управление информацией в базе данных;

Возможности по работе с проекциями географической информации;

Получение новой информации на основе имеющихся данных;

Отражение пространственно-временных связей между объектами;

Возможность быстрого обновления баз данных;

Цифровое моделирование рельефа;

Визуализация и вывод данных.

8.1. Сущность и задачи курса «Цифровая картография»

Курс «Цифровая картография» – составная часть картографии. Он изучает и разрабатывает теорию и методы создания цифровых и электронных карт, а также автоматизацию картографических работ.

Картография в настоящее время перешла на новый качественный уровень. В связи с развитием компьютеризации полностью изменились многие процессы создания карт. Появились новые методы, технологии и направления картографирования. Можно выделить различные направления, которыми сегодня занимается картография: цифровое картографирование, трехмерное моделирование, компьютерные издательские системы и т. д. В связи с этим появились новые картографические произведения: цифровые, (электронные и виртуальные) карты, анимации, трехмерные картографические модели, цифровые модели местности. Кроме создания компьютерных карт стоит задача формирования и ведения баз цифровой картографической информации.

Цифровые карты неотделимы от традиционных карт. Теоретические основы картографии, накопленные веками, остались прежними, изменились только технические средства создания карт. Использование компьютерной техники привело к значительным изменениям технологии создания картографических произведений. Намного упростилась технология выполнения графических работ: исчезли трудоемкие чертежные, гравировальные и другие ручные работы. В результате вышли из употребления все традиционные чертежные материалы и принадлежности. Картограф, знающий программное обеспечение, может быстро и качественно выполнить сложные картографические работы. Также появилось много возможностей выполнять на очень высоком уровне дизайнерские работы: оформление тематических карт, обложек атласов, титульных листов и др.

С внедрением компьютерной технологии объединились процессы составления и подготовки карт к изданию. Отпала необходимость делать высококачественную ручную копию составительского оригинала (издательский оригинал). Оформительский оригинал, выполненный на компьютере, позволяет очень легко редактировать и исправлять корректурные замечания без ухудшения его качества.

Преимуществами компьютерных технологий являются не только идеальное качество графических работ, но и высокая точность, значительное увеличение производительности труда, повышение полиграфического качества картографической продукции.

8.2. Определения цифровых и электронных картографических произведений

Первые работы по созданию цифровых карт были начаты в нашей стране в конце 70-х гг. В настоящее время цифровые карты и планы в основном создаются по традиционным оригиналам карт и планов, составительским оригиналам, тиражным оттискам и другим картографическим материалам.

Цифровые карты – цифровые модели объектов, представленные в виде закодированных в числовой форме плановых координат x и y и аппликат z .

Цифровые карты являются логико-математическими описаниями (представлениями) картографируемых объектов и отношений между ними (отношения объектов местности в виде их сочетаний, пересечений, соседства, разновысотности по рельефу, ориентации по сторонам света и т. д), сформированные в принятых для обычных карт координатах, проекциях, системах условных знаков с учетом правил генерализации и требований к точности. Подобно обычным картам они различаются по масштабам, тематике, пространственному охвату и т. п.

Главное назначение цифровых карт – служить основой для формирования баз данных и автоматического составления, анализа, преобразования карт .

По содержанию, проекции, системе координат и высот, точности и разграфке цифровые карты и планы должны полностью отвечать требованиям, предъявляемым к традиционным картам и планам. На всех цифровых картах должны быть соблюдены топологические отношения между объектами. В литературе существует несколько определений цифровых и электронных карт. Некоторые из них приведены в данной теме.

Цифровая карта – представление объектов карты в форме, которая позволяет компьютеру сохранять, манипулировать и выводить значение их атрибутов.

Цифровая карта – это база данных или файл, которые становятся картой, когда ГИС создает твердую копию или изображение на экране (В. Хаксхольд).

Электронные карты – это цифровые карты, визуализированные в компьютерной среде с использованием программных и технических средств, в принятых проекциях, системах условных знаков при соблюдении установленной точности и правил оформления.

Электронные атласы – компьютерные аналоги обычных атласов.

Капитальные атласы традиционными методами создаются очень долго, десятки лет. Поэтому очень часто еще в процессе создания их содержание устаревает. Электронные атласы позволяют значительно сократить сроки их изготовления. Поддержание электронных карт и атласов на уровне современности, их обновление делается в настоящее время очень быстро и качественно.

Существует несколько типов электронных атласов:

Атласы только для визуального просмотра («перелистывания») – вьюерные атласы .

Интерактивные атласы , в которых можно изменять оформление, способы изображения и классификацию картографируемых явлений, получать бумажные копии карт.

Аналитические атласы (ГИС-атласы) , позволяющие комбинировать и сопоставлять карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять наложение карт друг на друга.

Во многих странах, в том числе и России, созданы и создаются Национальные атласы. Национальный атлас России является официальным государственным изданием, созданным по поручению Правительства Российской Федерации. Национальный атлас России дает комплексное представление о природе, населении, хозяйстве, экологии, истории и культуре страны (рис. 8.1). Атлас состоит из четырех томов: том 1 – «Общая характеристика территории»; том 2 – «Природа. Экология»; том 3 – «Население. Экономика»; том 4 – «История. Культура».

Рис. 8.1. Национальный атлас России

Атлас выпускается в полиграфическом и электронном видах (первые три тома, электронная версия четвертого тома будет выпущена в 2010 г.).

Картографические анимации – динамические последовательности электронных карт, которые передают на экране компьютера динамику и перемещение изображаемых объектов и явлений во времени и пространстве (например, движение атмосферных осадков,

перемещение транспорта и т. п.).

Анимации нам очень часто приходится наблюдать в повседневной жизни, например, телевизионные карты прогноза погоды, на которых хорошо видны перемещения фронтов, областей высокого и низкого давления, атмосферные осадки.

Для создания анимаций используют всевозможные источники: данные дистанционного зондирования, экономико-статистические данные, данные непосредственных натурных наблюдений (например, различные описания, геологические профили, наблюдения метеостанций, материалы переписей и т. п.). Динамические (двигающиеся) изображения картографических объектов могут быть различными:

− перемещение всей карты по экрану и отдельных элементов содержания по карте;

− изменение внешнего вида условных знаков (размеров, цвета, формы, яркости, внутренней структуры). Например, населенные пункты могут быть показаны в виде пульсирующих пунсонов и т. д.;

− мультипликационные последовательности карт-кадров или трехмерные изображения. Так можно показать динамику таяния ледников, динамику развития эрозионных процессов;

− панорамирование, вращение компьютерных изображений;

− масштабирование изображения, использование эффекта «наплыва» или удаления объекта;

− создание эффекта движения над картой (облет, объезд территории).

Анимации могут быть плоскими и объемными, стереоскопическими и, кроме того, могут сочетаться с фотоизображением.

Трехмерные анимации, сочетающиеся с фотоизображением, называются виртуаль-

ными картами (создается иллюзия реальной местности).

Технологии создания виртуальных изображений могут быть разными. Как правило, вначале по топографической карте, аэроили космическому снимку создается цифровая модель, затем – трехмерное изображение местности. Его окрашивают в цвета гипсометрической шкалы и потом используют как реальную модель.

8.3. Понятие геоинформационных систем (ГИС)

Первые геоинформационные системы были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов. Первая ГИС появилась в начале 60-х гг. в Канаде. Главной целью канадской ГИС была задача осуществить анализ данных инвентаризации земель Канады. В нашей стране такие исследования начались на двадцать лет позже. В настоящее время во многих странах существуют различные геоинформационные системы, которые решают самые разные задачи в различных отраслях: в экономике, политике, экологии, кадастре, науке и т. д.

В отечественной научной литературе существуют десятки определений ГИС.

Географические информационные системы (ГИС) – аппаратно-программные ком-

плексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространст-

венно-координированных данных (А.М. Берлянт). Одна из функций ГИС – создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений.

Геоинформационная система – это информационная система, предназначенная для сбора, хранения, обработки, отображения и распространения данных, а также получения

на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных объектах и явлениях.

Сущность любой ГИС заключается в том, что она используется для сбора, анализа, систематизации, хранения различной информации, создания базы данных. Самая удобная форма представления информации пользователям – картографические изображения, кроме этого, информация может быть представлена и в виде таблиц, схем, графиков, текстов.

Отличительной особенностью ГИС является то, что вся информация в них представлена в виде электронных карт, которые содержат информацию об объектах, а также пространственную привязку объектов и явлений. Отличаются электронные карты от бумажных карт тем, что каждому условному знаку (объекту), изображенному на электронной карте, соответствует информация, занесенная в базу данных. Это позволяет анализировать их во взаимосвязи с другими объектами. Указав курсором мыши, например, на какой-либо район, можно получить всю информацию, занесенную о нем в базу данных (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Получение информации об объекте из базы данных

Кроме того, геоинформационные системы работают с картографическими проекциями, что позволяет осуществлять проекционные преобразования цифровых и электронных карт

Рис. 8.3. Выбор картографической проекции в ГИС MapInfo Professional

В настоящее время созданы специализированные земельные геоинформационные системы, кадастровые, экологические и многие другие ГИС.

На примере административной карты Томской области рассмотрим возможности ГИС. Мы имеем базу данных, в которую занесена информация о размерах площади районов Томской области и количестве жителей в каждом районе (рис. 8.4). На основе этих данных мы можем получить информацию о плотности населения Томской области, кроме этого, программа строит карту плотности населения (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Создание тематической карты по данным, занесенным в базу данных

Рис. 8.5. Карта плотности населения Томской области, построенная в автоматическом режиме

Таким образом, отличительными особенностями ГИС являются:

− географическая (пространственная) привязка данных;

− хранение, манипулирование и управление информацией в базе данных;

− возможности по работе с проекциями географической информации;

− получение новой информации на основе имеющихся данных;

− отражение пространственно-временных связей между объектами;

− возможность быстрого обновления баз данных;

− цифровое моделирование рельефа;

− визуализация и вывод данных.

8.3.1. Подсистемы ГИС

ГИС состоит из ряда блоков, важнейшими из которых являются блок ввода, обработки

и вывода информации (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Структура ГИС

Блок ввода информации включает в себя сбор данных (тексты, карты, снимки и др.) и устройства для преобразования информации в цифровую форму и ввода ее в память компьютера или в базу данных. Раньше для этой цели широко применялись специальные устройства дигитайзеры – устройства с ручным обводом объектов и автоматической регистрацией их координат. В настоящее время они полностью заменены автоматическими устройствами – сканерами . Отсканированное изображение цифруется с помощью специальных программных средств. Все характеристики цифруемых объектов, в том числе статистические данные, вводят с клавиатуры компьютера. Вся цифровая информация поступает в базу данных.

База данных – набор информации, организованной таким образом, чтобы ее можно было хранить в компьютере.

Формирование баз данных, доступ и работу с ними обеспечивает система управления базами данных (СУБД) , которая позволяет быстро находить требуемую информацию и проводить ее дальнейшую обработку.

Совокупности баз данных и средств управления ими образуют банки данных.

Блок обработки информации включает в себя использование различного программного обеспечения, которое позволяет привязывать растровое изображение к определенной системе координат, выбирать нужную проекцию, осуществлять автоматическую генерализацию элементов содержания, преобразовывать растровое изображение в векторное, подбирать способы изображения, строить тематические и топографические карты, совмещать их друг с другом, а также выполнять дизайн картографических произведений.

Блок вывода информации – включает устройства, которые позволяют выводить результаты картографирования, а также тексты, таблицы, графики, схемы, трехмерные изображения и др. Это экраны (дисплеи), печатающие устройства (принтеры), плоттеры и др.

ГИС производственного назначения включает в себя еще подсистему издания карт, которая позволяет изготовлять печатные формы и осуществлять печать тиража карт.

8.3.2. Организация данных в ГИС

Данные, используемые в ГИС, могут быть самыми различными: результаты геодезических и астрономических наблюдений, данные натурных наблюдений (геологические профили, почвенные разрезы, материалы переписей и др.), различные карты, снимки, статистические данные и др.

Данные в ГИС имеют послойную организацию, т. е. сведения об объектах одного тематического содержания хранятся в одном слое (гидрография, рельеф, дороги и т. д.).

Таким образом, карта в ГИС состоит из набора информационных слоев (рис. 8.7). Каждый слой содержит разные виды информации: области, точки, линии, тексты, а все вместе они составляют карту.

Распределение объектов по слоям позволяет быстро редактировать объекты, работать с запросами, вносить различные изменения. Слоями на карте можно управлять: менять местами, отключать видимость, блокировать, замораживать, удалять и т. д.

При оформлении цифровой карты слои должны располагаться в определенной последовательности, поэтому при создании нового слоя его помещают в определенное место. Слои фоновых элементов необходимо располагать ниже слоев штриховых элементов, чтобы они не закрывали собой изображение. Последовательность размещения слоев передает правильность наложения штриховых и фоновых элементов карты.

Количество слоев для каждой карты может быть различным и зависит от назначения карты и задач, которые будут решаться по данной карте. Очень важной задачей является правильное составление слоев и распределение объектов по слоям. Следует помнить, что большое количество слоев может затруднять работу с картой.