CC BY
130
Вестник СГГА, вып. 4 (28), 2014
УДК 528.9
К ВОПРОСУ ФОРМАЛИЗАЦИИ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Алтын Бактваевна Женибекова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, е-mail: [email protected]
В статье рассматриваются общие вопросы теории формализации картографического изображения. Показано, что картография и ГИС прошли все этапы развития образнознаковых моделей. Охарактеризована проблема цифрового картографирования, интегрированного с ГИС. Выделены несколько направлений исследования в теории формальной картографии.
Ключевые слова: теория картографического отображения, картографические изображения, формальная картография, мультимасштабные карты.
TO THE QUESTION OF FORMALIZATION OF CARTOGRAPHICAL IMAGES
Altyn B. Zhenibekova
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., graduate student of department of cartography and geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
In article the general questions of modern cartography, in particular, in the theory of formalization of the cartographical image are considered. It is shown that the cartography and GIS passed all stages of development of figurative-symbolic models. The problem of the digital mapping integrated with GIS is characterized. Some directions of research in the theory of formal cartography are allocated.
Key words: theory of cartographical display, cartographical images, formal cartography, multilarge-scale cards.
Еще в 80-х гг. прошлого столетия был отмечен «застой» в развитии теории картографического отображения или в формальной картографии [1]. С развитием компьютерных технологий стало возможным появление программных пакетов, облегчающих работу картографа. Геоинформационные системы (ГИС) явились почвой для появления огромного множества программных приложений и ГИС-оболочек, решающих всевозможные геопространственные задачи. Однако функциональные группы ГИС описаны не формализованно и реализованы только в отдельных программных пакетах, а не в своей функциональной общности [2], что говорит об отставании теории от практики. Данному вопросу уделяется много внимания, в частности, в работах Д. В. Лисицкого, А. М. Бер-лянта, И. К. Лурье, Т. Е. Самсонова, С. Ю. Кацко.
Под формализацией понимают процесс представления информации в некоторой формальной системе или системе исчисления. В традиционном картографировании формализация картографического изображения происходит за
124
Картография и геоинформатика
счет условных обозначений. Изображения являются статичными, так как не могут быть изменены пользователем. Автоматизированная обработка данных требует их формализации, т. е. описания объектов с помощью формального языка, все значения которого четко определены [3]. Способы формализации этой информации являются технологической основой действия ГИС. ГИС - мощный инструмент визуализации геопространственной информации. Визуализация -это уникальная способность разума представлять объекты и явления окружающей действительности посредством образов. Поэтому на протяжении всего развития ГИС главной задачей была и остается «научить» компьютер визуализировать пространственную информацию.
Развитие образно-знаковых моделей можно наблюдать в онтогенезе развития человеческого разума:
- естественные знаковые модели, которые заимствовались из окружающей среды в готовом виде, являются наименее абстрактными;
- образные системы, в основе которых лежит знаковая модель, и которые являются продуктом мышления;
- языковые системы;
- системы записи;
- математические и формализованные системы.
Считается, что картография и ГИС прошли все этапы развития образнознаковых систем [4]. Традиционное картографическое изображение на основе бумаги является результатом процесса обработки геодезических и статистических данных. Особенность при составлении такого изображения заключается в сохранении читаемости, поэтому картографируемую информацию отбирают в соответствии с назначением карты, ее темой, масштабом и кругом пользователей карты.
С появлением компьютерных технологий возникли электронные картографические изображения, которые создаются в среде ГИС [5-9]. Такие изображения имеют свойство мультимасштабности. Под электронными мультимасштабными картами понимают «модели сложных систем, раскрывающих их вертикальную структуру» [10].
Пространственные данные представляют собой информационную основу ГИС. Формализация картографической информации происходит путем построения картографического изображения на основе иерархического описания из набора элементарных символов. Это обеспечивает логику построения изображений в среде ГИС. Для реализации тематических задач в среде ГИС применяют способы картографического отображения, выбранные с учетом характера распространения картографируемых объектов (явлений) и специфики отображаемых показателей [3]. В частности:
- способ картограммы - используется для показа относительных статистических показателей по единицам административно-территориального деления;
- способ картодиаграммы - используется для изображения абсолютных статистических показателей по единицам административно-территориального деления с помощью диаграммных знаков;
125
Вестник СГГА, вып. 4 (28), 2014
- способ изолиний - применяется для изображения непрерывных, плавно изменяющихся явлений, образующих физические поля;
- способ линейных знаков - используется для изображения реальных или абстрактных объектов, локализованных на линиях;
- способ значков - применяется для показа объектов, локализованных в пунктах и обычно не выражающихся в масштабе карты;
- способ ареалов - состоит в выделении на карте области распространения какого-либо сплошного или рассредоточенного явления.
Сейчас электронные картографические изображения формируют с помощью классификационной модели объектов. Такие изображения состоят из графических примитивов в растровом или в векторном формате представления данных [2]. Растровое изображение состоит из набора пикселей. Растр - самый минимальный элемент как традиционного картографического изображения, так и электронного. Чем плотнее друг к другу расположены растры, тем качественнее изображение. Плотность пикселей измеряется в единицах, называемых dpi (dots per inch - количество точек на дюйм) [11]. Для создания картографического изображения растровую графику используют в художественном оформлении обложек, слайдов, иллюстраций. Векторные изображения состоят из векторов, которые строятся методом математических описаний для определения положения, длины линий [12]. Объекты, формируемые такими линиями, можно редактировать. Векторные изображения занимают меньше места в объеме памяти компьютера, также при их редактировании можно изменять их размер без потери качества. Цифровое картографического изображение формируется с помощью геоинформационного программного обеспечения на основе данных геоинформационной модели (ГИМ), которое их визуализирует. Их отличие от электронных изображений заключается в связи с ГИМ, то есть участии самого пользователя в работе диалогового окна [13].
Бурное развитие цифрового картографирования в сети Internet привело к ряду проблем. По мнению авторов [14, 15], в настоящее время актуальной проблемой веб-картографирования, интегрированного в ГИС, является выбор модели представления и отображения геоданных. В тематическом картографировании в ИСА ГИС решение было найдено в четком пошаговом описании процесса создания тематических карт, опирающемся «на ряд принципов, которые определяют характеристики картографируемых показателей и методику составления цифровых карт» [3].
В веб-картографировании существует проблема при создании мультимасштабных общегеографических карт: предпочтение отдается графическим изменениям без их стандартизации [16]. Проблема связана со сложным процессом автоматизированной генерализации геоданных в условиях мультимасштабности создаваемой карты. В результате, в сети Internet публикуются карты с различными изображениями одних и тех же объектов. Происходит снижение универсальности языка карты [16]. Возникает потребность в создании «некоторой регулярной основы для единообразного представления изображений и преобра-
126
Картография и геоинформатика
зований над ними» [10]. Можно выделить несколько направлений исследований:
- формализация и автоматизация процесса генерализации геоданных;
- визуализация картографических представлений в веб-картографировании;
- поиск «баланса и взаимодействия генерализации данных и изменения графических средств» [17].
Формализация процесса отображения картографической информации в ГИС происходит в несколько этапов. Первый этап характеризуется детальным анализом решаемых задач ГИС. Цель анализа заключается в выявлении всех качественных и количественных показателей. Следующий этап заключается в разбивке всех картографируемых объектов и процессов на отдельные группы или блоки в соответствии с определением содержания визуализации. Далее решается вопрос о формах и способах визуализации картографируемых объектов, явлений, процессов или показателей. На последнем этапе формализации процесса картографической визуализации данных возникает проблема подхода к выбору формы визуализации, которая заключается в отсутствии имеющихся в библиотеке форм процессов картографирования со сложной топографической структурой [3].
Таким образом, в современных условиях в среде ГИС возникает принципиально новая задача формализации картографического изображения. Она заключается в единстве формирования не только традиционных, цифровых геоизображений при реализации тематических типовых задач, но и цифровых изображений при создании общегеографических карт в веб-картографировании, интегрированном с ГИС.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кравченко Ю. А. Смежные дисциплины и предмет геоинформатики // Геодезия и картография. - 2001. - № 3. - С. 44-50.
2. Карпик А. П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: монография. - Новосибирск: СГГА, 2004. - 260 с.
3. Научно-методические основы формализации процессов составления тематических
карт для реализации инструментальной справочно-аналитической геоинформационной системы / С. С. Дышлюк, О. Н. Николаева, Л. А. Ромашова, С. А. Сухорукова // Вестник
СГГА. - 2011. - Вып. 1 (14). - С. 49-54.
4. Соломник А. Неогеография и картография: семиотическая оценка / Под ред. А. Во-лодченко и Е. Еремченко // Геоконтекст, научный альманах № 1. - Дрезден - М., 2013. -
С. 17.
5. Лисицкий Д. В., Бугаков П. Ю. Картографическая визуализация трехмерных моделей местности // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 3 (16). - С. 81-87.
6. Лисицкий Д. В., Нгуен А. Т. Классификация и обоснование условных знаков крыш для трехмерных карт Вьетнама на основе признаков «Фэн-Шуй» и «У-Син» // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 3 (23). - С. 147-153.
7. Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая земля» к системе виртуальной геореальности // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 2 (22). - С. 8-16.
127
Вестник СГГА, вып. 4 (28), 2014
8. Кацко С. Ю. Возможности информационно-аналитических ГИС в работе непрофессиональных пользователей с пространственной информацией // Вестник СГГА. - 2011. -Вып. 1 (14). - С. 76-80.
9. Самсонов Т. Е., Подольский А. С., Юрова Н. Д. Преобразование способов изображений и их соотношение с иерархией единиц картографирования // Вестник Московского уни-версита. Сер 5. География. - 2013. - № 4. - С. 15-22.
10. Samsonov Т. Multiscale hypsometric mapprng // Advances in cartography and GIScience. Lecture notes in geoinformation and cartography. Vol. 1. Berlin; Heidelberg: Springer, 2011. - Р. 497-520.
11. Stolte С., Tang D., Hanrahan Р. Multiscale visualization using data cubes 11 IEEE Transactions оп Visualization and Computer Graphics. 2003. Vol. 9. - Р. 176-187.
12. Лисицкий Д. В., Кацко С. Ю. Изменение сущности и функций картографических изображений на современном этапе развития общества // Геодезия и картография. - 2008. -№ 2. - С. 26-28.
13. Касьянова Е. Л., Кикин П. М. Мобильные ГИС в нефтегазовой отрасли // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 1 (14). - С. 81-86.
14. Лисицкий Д. В., Кацко С. Ю. Назначение и особенности цифрового картографического изображения в геоинформационном картографировании // ГЕО-Сибирь-2005. Науч. конгр. : сб. материалов в 7 т. (Новосибирск, 25-29 апреля 2005 г.). - Новосибирск: СГГА, 2005. Т. 4. - С. 23-28.
15. Принципы оформления мультимасштабных общегеографических карт [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.slideshare.net/Antonijmark/ss-15675724.
16. Духин С. В. Формализация геоданных на основе множественно-реляционной модели: автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 2007.
Получено 19.11.2014
© А. Б. Женибекова, 2014
128
