CC BY
217
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 634.93:528.9
МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ ГИС MAPINFO В АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОМ КАРТОГРАФИРОВАНИИ
А.С. Рулев1, член-корреспондент РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук О.Ю. Кошелева1, кандидат сельскохозяйственных наук А.В. Кошелев1,2, кандидат сельскохозяйственных наук
1 Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации 2Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия
о
О.В. Рулева , доктор сельскохозяйственных наук 3Российский государственный торгово-экономический университет (Волгоградский филиал)
В статье изложена методика применения ГИС MapInfo в агролесомелиоративном картографировании. Составлена цифровая ландшафтная карта, которая является составной частью проектов по адаптивно-ландшафтной организации территории.
Ключевые слова: агролесомелиортивное картографирование, ГИС-технологии, агроландшафт, ландшафтная карта.
Географические информационные системы (ГИС) и системы глобального позиционирования (GPS) совершили настоящий переворот в науках о Земле, открыли доступ к новым пространственным данным, тем самым, с одной стороны, поставив перед исследователями новые теоретические и практические задачи, а с другой, существенно упростив решение многих из них [1].
Информатизация и компьютеризация, охватившие большинство наук, не обошли стороной и агролесомелиорацию [3, 7]. Проведение мониторинга эколого-
мелиоративного состояния систем защитных лесных насаждений и учет текущих изменений, своевременное обновление материалов лесоустройства, перспективное планирование мероприятий по лесовосстановлению, рубкам ухода, защите защитных лесных насаждений (ЗЛН) от болезней и вредителей, отслеживание пожароопасной обстановки и многое другое на современном этапе требует привлечения высокоточных картографических материалов, полученных с использованием дешифрирования аэрокосмических изображений и методов геопозиционирования.
ГИС - это информационные системы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно скоординированных данных в цифровом формате (векторном или растровом), включающие набор функциональных возможностей, в которых реализуются операции по обработке и анализу этих данных. Таким образом, ГИС-технология объединяет традиционные операции работы с базами данных и географический анализ, который возможен только с использованием картографического материала [4].
Если говорить о программном обеспечении ГИС, то следует отметить, что большинство программных пакетов обладают схожим набором характеристик, такими как, послойное картографирование, кодирование геоинформации, нахождение объектов в заданной области, определение разных величин (длин, площадей).
Наиболее распространенной в нашей стране инструментальной ГИС настольного типа является MapInfo Professional, которая позволяет создавать пространственные объекты путем ввода координат с клавиатуры, оцифровкой по растровому изображению, вводом информации с GPS-приёмника и других геодезических приборов, а также импортом гра-
фических данных из других ГИС. Кроме того, MapInfo позволяет просматривать и обрабатывать графические изображения, составлять и редактировать карты, производить построение графиков и диаграмм, работать с базами данных, осуществлять поиск по запросу и многое другое. Все вышеперечисленное делает MapInfo высокоэффективным средством для визуализации и анализа пространственных данных [6].
Основной информационной единицей MapInfo является Таблица, которая представляет собой слой, привязанный к табличной базе данных, и по существу соответствует карте. Каждому новому создаваемому слою на карте соответствует новая таблица. Совокупность слоев (таблиц) составляет Рабочий Набор, в котором запоминаются имена таблиц, основные и вспомогательные окна, их расположение на экране и т.д. Использование Рабочего Набора, таким образом, позволяет создавать сложную карту (картографическую композицию), состоящую из множества взаимосвязанных слоев [2].
При первом сеансе работы в MapInfo необходимо зарегистрировать растровое изображение, то есть указать географические координаты предварительно определенных контрольных точек, которых должно быть не менее 3-х. В качестве контрольных точек могут выступать пересечение линий картографической сетки, значки населенных пунктов, обозначенные точечными условными знаками на топографических картах, перекрестки дорог и т.д. Растровое изображение регистрируется один раз, после чего, программа автоматически вычисляет географические координаты для каждого пикселя на растре, что позволяет в дальнейшем узнавать координаты, рассчитывать длину, периметр и площадь различных векторных объектов, осуществлять геокодирование и производить иные аналитические операции.
После регистрации растрового изображения можно переходить к созданию векторной карты. Для этого производится послойная оцифровка растра. Слои должны отображать различные географические объекты: горизонтали, отметки высот, населенные пункты, дороги, сельскохозяйственные угодья. Однако в MapInfo, в отличие от послойного рисования, например, в Photoshop, есть четкое ограничение - для каждого типа географических объектов должен создаваться отдельный слой, кроме того, в каждой таблице должны располагаться объекты только одного типа: линейные, площадные, точечные или текстовые. Так, например, для рек и ручьев, изображаемых в виде линий, и крупных водоемов (прудов, водохранилищ), изображаемых в виде площадных объектов должны создаваться отдельные слои. Все вместе слои будут составлять Карту. Maplnfo позволяет показывать либо один слой, либо два, либо все слои сразу. Создав Карту из слоев, можно настраивать каждый слой в отдельности, добавлять новые слои, перемещать или удалять существующие. Для этого существует диалог «Управление слоями».
Таким образом, перед началом работ по оцифровке растрового изображения необходимо определиться с количеством и содержанием слоев, которые будут составлять цифровую карту. Для ландшафтной карты ключевого участка «балка Таловка» было создано 6 слоев: 5 общегеографических - горизонтали, водоемы, населенные пункты, защитные лесные насаждения и дороги; и 1 ландшафтный, на котором отражены ландшафтные полосы, выделенные для данного ключевого участка (водораздельная, приводораздельная, присетевая, гидрографическая) [5].
Для создания слоя поверх растрового изображения необходимо открыть диалог «Новая таблица», и установить флажок «Добавить к карте», чтобы создаваемая таблица была добавлена к зарегистрированному растровому изображению. После этого в открытом диалоговом окне «Создать структуру таблицы», задать необходимое количество колонок и выбрать тип данных, которые будут храниться в таблице. Первым со-
здадим слой (таблицу) Рельеф, для этого в структуре таблицы зададим имя поля - «Горизонтали», его тип - «Целое», количество знаков - «3» и укажем, что это поле является индексируемым. В данном случае таблица будет состоять из одной колонки с названием Высота, в которую можно вносить только целые числа, содержащие не более трех знаков. Созданная таблица в виде слоя добавится в активное окно «Карты», и будет отображаться в окне «Управление слоями».
Для оцифровки горизонталей на созданном слое необходимо сделать его изменяемым, и затем инструментом «Полилиния» обвести каждую горизонталь. Для отражения значения абсолютной высоты каждой горизонтали для слоя «Рельеф» создается база данных в виде списка с помощью команды «Новый список». В окне списка автоматически появляется ячейка таблицы для оцифрованной горизонтали, в которую с клавиатуры нужно ввести значение абсолютной высоты, соответствующее созданной горизонтали.
Похожий алгоритм соблюдается и при создании других слоев Карты. Отличия заключаются в структуре таблиц и применяемых инструментах рисования. Так, при создании слоев Дороги или ЗЛН, то есть линейных объектов, в структуру таблицы вводится поле «Длина» (тип - вещественное, количество знаков - 5) и MapInfo автоматически заполняет колонку на основании созданных графических объектов посредством команды «Таблица» > «Обновить колонку». При прорисовке площадных объектов (водоемов, населенных пунктов, ландшафтных полос) в структуру таблицы целесообразно ввести поле «Площадь» (тип - вещественное, количество знаков - 5) и при векторизации использовать инструменты «Полигон» и «Прямоугольник». При обновлении колонки «Площадь» она автоматически заполнится значениями площадей оцифрованных площадных объектов. Присвоение графической атрибутики (цвета заливки, штриховки, типа и толщины границ) для полигональных объектов осуществляется с помощью инструмента «Стиль полигона».
В ходе работы необходимо постоянно сохранять изменения в таблицах. При работе с несколькими таблицами создаются Рабочие Наборы, которые позволяют сохранять текущее состояние во время сеанса работы, избавляя при этом от необходимости каждый раз заново настраивать все окна.
Карта, изображенная на рисунке 1, отражает Рабочий Набор из следующих слоев: Горизонтали, Водоемы, Дороги, Населенные пункты и ЗЛН. Данные слои отражают физико-географическую основу для ландшафтной карты.
□ Ым1 1м1 м! н|д| ||а| I I п|п|131|1ш|ик7|| чКЫ^|а|»|и|и|л| I I г'М*(Ж
1ТтМ*Ы I I I ®.1а1®.|У>1 1 I и|11 I I I ||
[Размер: 1 660 И ~ Изменяемый; Горизонтали_• [Выбранный: НЕТ III ~ I _____________
Рисунок 1 - Предварительная топографическая карта
После создания карты с базовой топографической информацией можно приступать к созданию векторной модели ландшафтной карты. Для этого создается новая таблица Ландшафтные полосы и с помощью инструмента «Полигон» оцифровываются ландшафтные контуры. Им задаются соответствующие графические атрибуты.
Результат прорисовки всех контуров ландшафтной карты с последующей проверкой полигонов представлен на рисунке 2. Для придания векторной модели завершенного картографического образа не хватает подписей на карте и условных обозначений.
□ ІіИиІ |и| и| и|а| на І І п|п|еі|ш|и|и?|| уКЬЬ>і»|и|и|а і і уМкіа'іі ИтІ^иі».! І І <Ц]оМГп і НяІ *|еі| вігі і і і і
Рисунок 2 - Ландшафтная карта ключевого участка
Легенду к цифровой карте можно создать двумя способами: ручным и автоматическим с помощью «Мастера построения легенд». В начале рассмотрим ручной способ составления легенды, который основан на ранее описанных методиках работы со слоями и графическими объектами. Ручной способ предполагает использование «Косметического слоя», который необходимо сделать изменяемым. На панели «Пенал» выбирается инструмент «Текст» и вводятся название карты, масштаб и текст легенды, а также наносятся подписи непосредственно на карту (названия населенных пунктов, значения отметок высот и т.д.).
Инструментами «Полилиния», «Полигон» рисуются условные знаки и заливки ландшафтных полос. С помощью инструмента «Прямоугольник» создается рамка карты. Итоговый вариант ландшафтной карты представлен на рисунке 3.
При автоматическом способе создания легенды выбирается «Мастер построения легенд», который вызывается посредством команды «Карта» > «Создать легенду». Мастер построения легенд состоит из 3 последовательно выполняемых шагов. Шаг 1 позволяет отбирать слои Карты, которые будут участвовать в процедуре создания легенды. Шаг 2 задает свойства и оформление легенды, а шаг 3 устанавливает атрибуты для каждого раздела легенды. После прохождения всех трех шагов появляется «Окно легенды», которое при выводе на печать будет отображаться с картой на одном листе. Указав на легенду курсором мыши и нажав правую кнопку, можно вносить исправления в текст легенды и ее оформление в окне «Свойства раздела легенды». Однако, даже, несмотря на это, созданная с помощью Мастера легенда существенно отличается от общепринятых стандартов, поэтому чаще всего используется ручной способ создания легенды.
Рисунок 3 - Итоговая ландшафтная карта ключевого участка
Создание цифровой карты является лишь первым этапом в процессе организации полнофункциональной отраслевой ГИС. Ландшафтные цифровые карты могут являться составной частью проектов по адаптивно-ландшафтной организации агротерритории. Наложение на них различных тематических карт (почвенных, геоботанических, карт мелиоративного состояния ЗЛН и т.д.) позволит эффективно решать прикладные мелиоративные задачи, повышать оперативность и точность проведения лесоустроительных и инвентаризационных работ.
Библиографический список
1. Горбунов, А.С. Практикум по курсу «Компьютерное картографирование» [Текст] / А.С. Горбунов, О.П. Быковская. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2007. - 36 с.
2. Ерунова, М.Г. Географические и земельно-информационные системы. Ч. 2. Картографирование средствами инструментальной ГИС Мар1п£э [Текст]: метод. указания / М.Г. Ерунова, А.А. Гостева. - Красноярск: Изд-во Красноярского ГАУ, 2004. - 84 с.
3. Кулик, К.Н. Картографо-геоинформационное обеспечение ландшафтноэкологических исследований [Текст] / К. Н. Кулик // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11: Естественные науки. - 2011. - № 2. - С. 76-81.
4. Раклов, В.П. Географические информационные системы в тематической картографии [Текст] / В.П. Раклов. - М.: ГУЗ, 2003. - 136 с.
5. Рулев, А.С. Ландшафтно-географический подход в агролесомелиорации. [Текст] /А.С. Рулев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2007. - 160 с.
6. Черных, В.Л. Геоинформационные системы в лесном хозяйстве. [Текст] / В.Л. Черных. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2001. - 200 с.
7. Юферев, В. Г. Геоинформационное картографирование в агролесомелиорации [Текст] / В. Г. Юферев [и др.]. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. - 102 с.
E-mail: alexkosh@mail.ru
