CC BY
193
УДК 528.915+528.425 Н.Ф. Василькова
ФГУП центр «Сибгеоинформ», Новосибирск
АНАЛИЗ РАБОТ ПО КАРТОСОСТАВЛЕНИЮ И ОБНОВЛЕНИЮ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ИХ СООТВЕТСТВИЕ НОРМАТИВНЫМ ДОКУМЕНТАМ
Цифровая топографическая карта (ЦТП) в отличие от цифровой модели местности (ЦММ) предполагает графическое отображение топографических объектов и подписей для обеспечения наглядности карты согласно существующим условным знакам и дальнейшему графическому выводу.
Перечислим лишь некоторые трудности при построении алгоритмов для отображения геометрии объектов карты.
Наиболее трудоёмким является отображение площадей скал. Для их отображения необходимо рисунок скалы разбить на несколько составных частей:
- Площади теневых склонов скал и скалистых обрывов;
- Площади осветлённых склонов скал и скалистых обрывов;
- Хребты скал и скалистых обрывов;
- Вертикальные штрихи скалистого обрыва;
- Горизонтальные штрихи скалистого обрыва;
и затем с помощью алгоритмов связать между собой в единый комплекс, построить и вывести условный знак рисунка скалы.
То же самое предстоит и с условными знаками осыпей: так же нужно разбить условное изображение осыпи на составные части. Приведём пример отображения осыпи твёрдых пород, которую необходимо разделить на:
- Осыпь твёрдых пород (площадь всего объекта);
- Граница осыпи твёрдых пород;
- Вертикальные штрихи осыпи твёрдых пород;
- Отдельный камень осыпи;
Площадь осветлённого склона скалы
Хребты скал
Площадь теневого склона скалы
Рис. 1
и далее с помощью алгоритмов связать в единый комплекс, построить и вывести данный рисунок.
Осыпь твёрдых пород Граница
(площадь всего объекта) осыпи твёрдых пород
осыпи твёрдых пород
Рис. 2
Таких сложных условных площадных изображений объектов немало, которые в зависимости от формы, расположения, рисунка - имеют индивидуальную неповторяющуюся больше никогда форму. Для того, чтобы запустить такой алгоритм необходима трудоёмкая ручная подготовительная работа оператора по отработке разделения этих объектов на составные части. И если представить горную территорию Алтая, состоящую из сплошных скал, то трудно даже подсчитать затраты времени на подготовку такого номенклатурного листа.
К трудоёмким объектам можно отнести:
- Ледяные обрывы и скалистые берега;
- Ледники и фирновые поля с множеством трещин и морен на их поверхности;
- Комплексы оврагов и промоин;
- Районы распространения карста с выраженными и невыраженными в масштабе карты карстовыми и термокарстовыми воронками;
- Оползни;
- Лавовые потоки;
- Курганы и бугры (площадные);
- Площади береговых отмелей и мелей;
- Площади опасных берегов;
- Площади осыхающих берегов (приливно-отливные полосы) всех типов (илистые, песчаные, песчано-каменистые, галичниково-гравийные);
- Рифы (осыхающие и подводные) замкнутой формы или линейной;
- Пороги;
- Комплексы шлюзов с воротами;
- Комплексы отстойников;
- Комплексы терриконов и отвалов;
- Комплексы карьеров и угольных разрезов;
- Комплексы промышленных территорий;
- Комплексы ГЭС, ГРЭС и ТЭЦ;
- Территории аэродромов с взлетно-посадочными полосами;
- Культовые строения с отрисовкой куполов различной символики в зависимости от вероисповедания;
- Государственные границы с пограничными знаками и копцами.
Данные объекты невозможно включить в автоматическую обработку, при картсоставлении, так как они составляют сложные комплексы, требующие совместной интерактивной и далее автоматической (или полуавтоматической) обработки на конкретный объект или часть объекта.
В связи с возникновением новых видов продукции - ЦТК и ЦТП необходимы пересмотр таблиц существующих условных знаков и замены их на более упрощённые изображения.
Так же при разработке алгоритмов генерализации необходимо учитывать традиционные отображения многих линейных объектов, «перекочевавших» с бумажных карт в цифровые, изображающихся линией определённой ширины. Так в масштабе 1 : 50 000 ширина линий автомобильных дорог увеличена до 1мм, что в масштабе карты составляет 50 метров; ширина автомагистралей увеличена до 1,4 мм, что соответствует 70 метрам на местности. Железные дороги изображаются толщиной 0,5 мм, что на местности соответствует 25 метрам. Чаще всего эти дороги идут по насыпям или выемкам, для условного отображения применена линия с «зубчиками», ширина которых на карте составляет 0,5мм, что соответствует 25 метрам. Как правило, эти дороги (железная и автомобильная) располагаются рядом, и железная дорога в большинстве случаев проходит по насыпи или выемке, как на данном фрагменте карты исходного масштаба 1 : 25 000 (рис. 3.).
Рис. 3. Фрагмент ЦТК исходного масштаба 1 : 25 000
Ниже приведён фрагмент цифровой модели карты масштаба 1 : 50 000, полученной после автоматической генерализации. Он включает помимо железной и автомобильной дорог и дискретные строения, расположенные по обе стороны от них. Расстояние между данными строениями на цифровой модели составляет 1,65 мм на карте или 82,5 м на местности (рис. 4.).
Рис. 4. Фрагмент цифровой модели масштаба 1 : 50 000
Проанализируем сдвиг этих строений относительно друг друга после отображения данного участка карты в существующих условных знаках (рис.
5).
Рис. 5. Фрагмент ЦТК производного масштаба
1 : 50 000
Расстояние между строениями в общей сумме составило 3,85 мм (192,5 м) вместо 1,65 мм (82,5 м), т. е. он увеличился на 2,2 мм (110 м) (см. таблицу расчётов).
Согласно Руководству по картографическим и картоиздательским работам Часть I (стр. 5): «Средние ошибки в плановом положении на картах изображений предметов и контуров относительно ближайших обозначений
опорных пунктов и линий прямоугольной (километровой) сетки не должны превышать 0,5 мм». То есть допустимый сдвиг составляет 25 м для данного масштаба, в который картографы по объективным причинам в данной ситуации не укладываются.
Таблица расчётов
Название условного знака (УЗ) Размеры УЗ Общая сумма УЗ
Железная дорога 0,5 мм (25 м) 0,5 мм (25 м)
Насыпь 0,5 мм (25 м) 1 мм (50 м)
Шоссе 1 мм (50 м) 1 мм (50 м)
Дискретные строения (одно расположено вдоль дороги по длине, другое - по ширине) 0,3 мм + 0,45 мм (до центра УЗ) 0,6 х 0,9 мм - размер УЗ 0,75 мм (37,5 м)
Просвет между УЗ 0,2 м (10 м) 0,6мм (30 м)
Расстояние между строениями 3,85 мм (192,5 м)
Искусственно расширенные линейные объекты автомобильных дорог с заливкой (и без заливки) могут быть заменены тонкими линиями определённого цвета, от чего читаемость карты не пострадает, а точность и достоверность выиграет.
Так же не выдерживается точность карты при отображении объектов гидрографии: рек и каналов, не выраженных в масштабе карты по ширине и изображающихся в две линии. То есть при определённой ширине линейные реки (каналы) искусственно расширяются и показываются с заливкой. Ширина условного знака составляет 0,5 мм на карте (25 м для 1 : 50 000). Это условное расширение рек никакой информация, кроме как для картографов, знающих эти цензы, никому ничего не даёт; для пользователя значимы только характеристики рек, расставленные через определённые интервалы, согласно нормативным документам.
В случае, когда рядом с данными объектами гидрографии будут располагаться валы, дамбы, дороги или строения, а чаще всего на обжитых территориях присутствует полный комплекс этих объектов, то не трудно подсчитать их суммарный сдвиг и точность карты.
Необходимо пересмотреть и исключить это необоснованное расширение линейных рек и каналов.
Тот же принцип применён и к линейным просекам, только со своими интервалами ширины, которые тоже различаются от масштаба карты. Не каждый картограф помнит все эти цензы, а для пользователя выноска условных знаков на стандартных топографических картах вообще не предусмотрена.
Более всего карта загружена на застроенных территориях городов и прочих населённых пунктов. Вряд ли кто подсчитывал суммарный вынужденный сдвиг объектов для отображения их условных форм.
При выполнении автоматической или интерактивной генерализации возникает необходимость доработки шрифтов (меняется кегель) при переходе с одного масштаба на другой, размерами которых указывается:
- Градация населённых пунктов по числу жителей;
- Важность объекта;
- Судоходность рек и т. п.
Шрифт показывает:
- Тип поселения (город, посёлок городского типа, посёлок сельского типа, посёлок при промышленном предприятии, железнодорожной станции, пристани ит. п.)
- Политико-административное значение населённых пунктов (столицы, центры районов, краёв, областей, республик);
- Основное или второе название объекта.
Эти вариации с кеглями шрифтов были необходимы для тиражного оттиска, теперь же при появлении цифровой продукции данные требования не актуальны, так как все характеристики могут быть введены в семантическое описании объекта. Так же неактуальна и градация по числу жителей, если рядом с названием населённого пункта даётся число жителей. Необходимо также пересмотреть значимость шрифтов и их количество вообще и особенно смену кеглей при переходе от одного масштаба к другому, что усложняет работу при автоматической и интерактивной генерализации карт.
Также существующие ограничения по семантике на тиражных оттисках из-за невозможности отобразить их на графической карте, не должны быть обязательными на ЦТК при переходе от крупного масштаба к более мелкому (теряется часть характеристик). Так, например, на цифровой карте могут сохраняться ценные характеристики, особенно необходимые для пользователя: адрес здания, его характеристики по огнестойкости, наличия жилья, административная принадлежность и т. п.
Так из-за исключения характеристики наличия жилья (жилой или нежилой) в масштабе 1 : 10 000 и мельче при отборе строений невозможно учесть это преимущество, и может быть удалено строение жилое, а рядом расположенное нежилое может остаться, так как они все уже точечные и по размерам не отличаются.
Более всего карта загружена на застроенных территориях городов и прочих населённых пунктов. Здесь требуется более детально рассмотреть каждый условный знак и право его на площадное изображение. Тут необходимы эксперименты с множеством сочетаний различных ситуаций.
Ранее составленные карты 1 : 25 000 - 1 : 200 000 масштаба
традиционным ручным способом включили ошибки монтажа синек, уменьшенных до производного масштаба и наклеенных на жёсткую основу;
точность монтажа составляла 0,2 мм на чётких контурах до 0,7 мм на контурах растительности и грунтов.
Разбивка рамок листов карт также производилась ручным способом с допустимой ошибкой 0,2 мм по сторонам и 0,3 мм по диагонали. Пункты ГГС в этом случае наносились по координатам, которые сдвигались в плане от фактического положения, все же остальные объекты карты оставались на своих местах.
Накопление ошибок в плановом положении составило недопустимые приделы, что выявилось при проведении работ по обновлению (невозможно произвести плановую привязку жёстких контуров с нужной точностью). Обновление можно проводить лишь на материалах полученных по современным компьютерным технологиям, неподверженным ещё каким-либо картографическим изменениям, где исключены ошибки монтажа и разбивки углов рамок трапеций и координатных сеток, которые производятся сейчас в автоматическом режиме, и где при работе необходимо исключить сдвиг объектов, перечисленных выше, требующих для отображения их условного отображения.
Это лишь часть проблем затронутых в данном докладе.
В результате вышеперечисленного и анализа вынужденных сдвигов объектов при получении их геометрии по требованиям нормативных документов можно сделать вывод, что на цифровой топографической карте теряется точность и достоверность и возникает ряд дополнительных работ и затрат времени по доработке отображения объектов.
В связи с возникновением новых видов продукции (ЦТК, ЦТП, ЦММ и т. п.), необходим пересмотр требований к картам и условным отображениям объектов. Для чего предлагается в рамках Роскартографии провести НИИР, а затем ОКР с целью анализа всех существующих требований и их изменению по отношению к цифровой продукции и пересмотреть таблицы существующих условных знаков.
Проект «Единых согласованных условных знаков для топографических планов и карт масштабов 1 : 500 - 1 : 1 000 000», разрабатываемый
ЦНИИГАиК, полностью повторяет все условные знаки тиражного оттиска, для цифровой продукции он не решает данных проблем.
Также хочется отметить факт, касающийся понятия цифровой модели местности и цифровой топографической карты; того, как они получаются на сегодняшний день.
Полученные цифровые модели местности с ДПХ оригиналов карт путём цифрования с них не являются таковыми, так как в процессе создания оригиналов производилась генерализация и картосотавление как во время дешефрирования исходного масштаба, так и во время составления последующих производных масштабов со всеми сдвигами, перечисленными выше, для отображения требуемого условного знака и существующих требований. Данный вид продукта можно назвать только цифровой моделью издательского оригинала карты (по ГОСТ).
Цифровую модель местности можно получить только с новых аэро- или космо-снимков, неподверженных ещё каким-либо картографическим изменениям согласно существующим требованиям к топографическим объектам.
© Н.Ф. Василькова, 2006
