Исследование по геопривязке картографического изображения в геоинформационной системе Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.92

ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ГЕОПРИВЯЗКЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ

Глеб Игоревич Загребин

Московский государственный университет геодезии и картографии, 105064, Россия, г. Москва, Гороховский пер., 4, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии, тел. (499)267-28-72, e-mail: gleb@cartlab.ru

Рассмотрены проблемы геопривязки картографического изображения в геоинформационных системах. Рассмотрен вопрос о необходимости использовать при трансформировании изображения аппроксимирующих математических моделей (аффинной, полиномиальной и других).

Ключевые слова: геопривязка картографического изображения, геоинформационные системы, картографическая проекция.

STUDY GEOREFERENCED RASTER MAP IN GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS

Gleb I. Zagrebin

Moscow State University of Geodesy and Cartography, 105064, Russia, Moscow, 4 Gorokhovsky pereulok, docent of Cartography Department, tel. (499)267-28-72, e-mail: gleb@cartlab.ru

Problems geolocation mapping images in geographic information systems. The question of the need to use when transforming the image approximating mathematical models (affine, polynomial, etc.).

Key words: georeferenced, geographic information systems, map of projection.

В настоящее время множество карт различного тематического содержания, территориального охвата и назначения хранится в аналоговом виде. Эти карты имеют большое значение как для научных, так и практических целей. Они могут быть использованы для создания новых карт и атласов, разработки ГИС-проектов и информационного наполнения геопорталов. Для интеграции изданных карт в геоинформационные системы требуется однозначно знать элементы математической основы карт (поверхность относимости, картографическую проекцию и ее параметры).

Неточности в определении проекции и её параметров приводят к некорректной геопривязке и, как следствие, к ошибкам в метрической информации пространственных данных. Кроме того, незнание проекции приводит к необходимости использовать при трансформировании изображения аппроксимирующих математических моделей (аффинной, полиномиальной и других), что ведет к потере точности карт. В связи с этим точное знание математической основы обеспечит возможность трансформирования растровых изображений по строгим аналитическим формулам, что повышает оперативность создания общегеографических, тематических карт и атласов, сокращает сроки и трудоемкость

работ, связанных с использованием исходных картографических материалов, и повышает геометрическую точность картографических изображений.

К сожалению, не все известные картографические проекции реализованы в геоинформационных системах. Особенно это касается проекций, в которых выполнены отечественные картографические произведения. Анализ геоинформационных систем на предмет поддержки формул проекций выявил отсутствие таких отечественных проекций, как поликоническая ЦНИИГАиК, перспективные цилиндрические проекции и ряд других проекций представленных в атласах картографических проекций [1, 2].

Решением проблемы геопривязки таких картографических изображений могут быть преобразования, а не аналитическое трансформирование. При этом, часто вместо выбора проекции и дальнейшего аналитического трансформирования из одной проекции в другую, прибегают к более быстрому методу трансформирования полиномами больших степеней или аффинным трансформированием, что не может не сказаться на точности и корректности получаемых карт. Из рис. 1 видно, что ни одно из существующих преобразований не обеспечивает приемлемую точность трансформирования картографического изображения.

Рис. 1. Сравнение трансформированных изображений с эталонной

картографической сеткой:

а - аффинное; б - полиномиальное; в - локально-аффинное

Следует отметить, что вышеперечисленные преобразования возможно использовать при геопривязке карт, но только для учета деформации бумаги, или при преобразовании изображений близких по виду сетки картографических проекций (например, из проекции Гаусса-Крюгера в проекцию иТМ), или при преобразовании карт крупного масштаба. В мелкомасштабных картах очень важно при трансформации использовать именно проекцию растра, либо очень близкую проекцию по виду картографической сетки.

Карта на рис. 1 выполнена в поликонической проекции ЦНИИГАиК, которая, как выяснилось выше, отсутствует в геоинформационных системах. Поэтому для преобразования карты использовалась близкая по виду картографической сетка. Контрольные точки были установлены на каждом пересечении координатной сетки. При этом видно, что аффинное (рис. 1а) и полиномиальное преобразования (рис. 1б) не дают хороших результатов, хотя полиномы высоких степеней уже дают близкий результат. Лучший результат дает локально-аффинное трансформирование, при котором каждая контрольная точка точно устанавливается в указанные координаты, а промежуточные точки рассчитываются по аффинным преобразованиям. Здесь мы видим хороший результат внутри ячеек сетки, но при увеличении шага сетки, либо при малом количестве контрольных точек результат становится неудовлетворительным. Кроме того, невозможность указать контрольные точки по рамке карты, приводит к значительным искажениям картографического изображения вдоль нее (несовпадение меридианов в северной части рисунка 1в). Также, при локально-аффинном преобразовании обязательным условием является указание контрольных точек на каждом пересечении координатной сетки, что увеличивает время на геопривязку одного растра.

Лучшим правилом будет использовать аналитические формулы отечественных проекций, тем более они выведены и могут быть использованы в программном обеспечении [3]. Для этого необходимо доработать специализированный программный комплекс, разработанный для автоматизированного выбора картографической проекции [4,5].

Данная разработка обеспечит интеграцию изданных карт различного назначения, тематики, масштаба и временного охвата в геоинформационные системы, а также даст возможность геопривязки большого объема растровой картографической информации, что ускорит работу по созданию геопорталов.

Работа проводится в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-3319.2015.5.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гинзбург Г.А., Салманова Т.Д. Атлас для выбора картографических проекций // Тр. ЦНИИГАиК.-Вып.110.-М.: Геодезиздат, 1957.-239 с.

2. Иванов А.Г. Загребин Г.И. Атлас картографических проекций на крупные регионы Российской федерации: учебно-наглядное издание. - М.: МИИГАиК, 2012. - 19 с.

3. Флейс М.Э. Поликоническая проекция ЦНИИГАиК (БСЭ). URL: http://geocnt.geonet.ru/ru/proj_world [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://netcat.ru/. -Загл. с экрана.

4. Иванов А.Г., Загребин Г.И. Разработка методики автоматизированного выбора картографической проекции при реализации мелкомасштабного картографирования//Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2011. -№1. -С. 98-100.

5. Загребин Г.И. Разработка атласа картографических проекций на крупные регионы Российской Федерации//Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2012. -№5. -С. 52-55.

© Г. И. Загребин, 2015