Обзор технологий автоматизированной генерализации при картографировании, разработанных в центре «Сибгеоинформ» Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.93

С.В. Колосков, Т.А. Хлебникова Центр «Сибгеоинформ», Новосибирск

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ГЕНЕРАЛИЗАЦИИ ПРИ КАРТОГРАФИРОВАНИИ, РАЗРАБОТАННЫХ В ЦЕНТРЕ «СИБГЕОИНФОРМ»

Генерализация - отбор и обобщение, изображаемых на карте объектов соответственно назначению и масштабу карты и особенностям картографируемой территории (ГОСТ 21667-76. Картография. Термины и определения).

Автоматическая генерализация - все операции в процессах получения, преобразования, передачи и распределения информации, выполняющее ПЭВМ по заданной программе (БСЭ).

Автоматизированная генерализация - генерализация цифровой картографической информации, выполняемая на ПЭВМ в диалоговом режиме (ГОСТ 28 441-99. Картография цифровая. Термины и определения).

Составление карты - изготовление оригинала карты, слагающееся из построения математической основы, нанесения содержания по картматериалам с его генерализацией и закрепления картографического изображения (ГОСТ 24667-76. Картография. Термины и определения).

Составительский оригинал карты - оригинал карты, изготовленный в результате составления, на котором элементы содержания нанесены соответственно требованиям редакционных документов (ГОСТ 2166-76).

Основным итогом нескольких последних лет деятельности предприятий Роскартографии стало создание фондов цифровых топографических карт (ЦТК) мелких масштабов на территорию страны, средних масштабов - на регионы. В тоже время предприятия и геоинформационные центры в рамках хоздоговорных работ по заказам земельных комитетов выполняют цифровые топографические планы (ЦТП), цифровые ортофотопланы масштабов 1: 500 -1: 5000. При этом процессы и методы создания ЦТК, ЦТП совершенствуются.

Одним из основных научно-технических направлений центра “Сибгеоинформ” (Роскартографии) является разработка и совершенствование технологии автоматизированной генерализации.

Технология автоматизированной генерализации (далее Технология) позволяет по исходным масштабам ЦТК и ЦТП (1:500, 1:2 000, 1:10 000, 1:25

000, 1:100 000), получать цифровые топографические карты и планы производных масштабов, и логически поделена на пять частей, которые перечислены в таблице. В таблице приведены данные (масштабы, форматы) исходных ЦТК и соответствующие им данные для производных ЦТК, ЦТП.

Таблица

Часть Технологии Исходные ЦТК, ЦТП Производные ЦТК, ЦТП Год завершения

Формат Масштаб Формат Масштаб

1 АИС ГК 2 1:500 АИС ГК 2 1:1000 2002 г.

АИС ГК 2 DMF (ЦФС) 1:2000 2002 г.

2 АИС ГК 2 1:2000 1:5000 АИС ГК 2 1:10000 2002 г.

DMF (ЦФС) 1:2000 1:5000 DMF (ЦФС) 1:10000 2002 г.

3 ОФИФ 1:10000 ОФИФ АИС ГК 2 DMF (ЦФС) 1:25000 2001 г.

4 ОФИФ 1:25000 ОФИФ ОФИФ 1:50000 1:100000 2000 г.

DMF (ЦФС) ГИС «Панорама» 1:25000 DMF (ЦФС) 1:50000 1:100000 2004 г. июль 2005 г.

5 ОФИФ 1:100000 ОФИФ АИС ГК 2 1:200 000 2001 г.

Технология представляет собой совокупность производственных процессов, математических методов, вычислительных программ, технических средств, организационных положений. Критериями эффективности функционирования Технологии являются: уменьшение

стоимости ЦТК по сравнению с методом непосредственного цифрования или создания ЦТК методом генерализации «вручную», повышение производительности труда, т.е. уменьшение материальных затрат и времени на создание ЦТК единицы продукции.

Технология разработана в соответствии с требованиями действующих в Роскартографии нормативных документов (НД) по созданию и обновлению топографических карт и включает:

- Информационное обеспечение;

- Программное обеспечение;

- Комплект программной и технологической документации.

Информационное обеспечение технологии автоматизированной

генерализации использует отраслевые нормативные документы (руководства, наставления, условные знаки), классификаторы топографической и картографической информации, правила цифрового описания объектов и таблицы цензов по отбору топографических объектов масштабов 1:500 -1:200000.

Технология включает следующие основные этапы:

1. Подготовительные работы, контроль и редактирование исходных данных;

2. Автоматическая генерализация;

3. Контроль и редактирование результатов генерализации;

4. Выдача результатов генерализации.

Подготовительный этап предусматривает:

- - редакционно-подготовительные работы;

- - конвертирование исходной цифровой топографической информации в оперативную базу данных генерализации (программа TopoWin 3.0, свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004610259 от 21 января 2004 г.; далее TopoWin), её контроль и редактирование;

- - сводку и сшивку исходных ЦТК.

Основные стадии автоматизированной генерализации:

- Ввод и установка начальных параметров программы генерализации;

- Последовательная генерализация объектов в классификационных слоях (в соответствии с приоритетами);

Этап контроля и редактирования результатов генерализации предусматривает:

- Контроль результатов автоматической генерализации;

- Оценку полноты автоматической генерализации;

- Редактирование цифровых данных после процесса генерализации в интерактивном режиме средствами графического редактора программы.

Подготовка к выводу результатов автоматизированной генерализации:

- Формирование файла ЦТК производного масштаба на номенклатурный лист в заданном формате;

- Формирование ЦТК для выдачи бумажной копии, соответствующей по содержанию составительскому оригиналу;

- Формирование рамочного и зарамочного оформления НЛ.

Исходными данными для производных цифровых топографических карт

и планов масштабов, перечисленных в таблице, являются ЦТК (ЦТП) соответствующего масштаба в формате системы сбора, например ПО Digitals ЦФС - (DMF). Информация исходной ЦТК должна отвечать установленным требованиям и правилам сбора цифровой топографической информации для цели автоматизированной генерализации, определённым в документе, например для ЦТК, подготовленных на ЦФС - «Правила сбора цифровой информации на ЦФС для использования в автоматизированной генерализации ЦТК масштабов 1:25000 -1:100000» (257 085 9.00044.000 И5).

Генерализация выполняется отдельно по группам объектов, имеющим общую семантику и тип локализации в пределах классификационного слоя. При этом параллельно осуществляется взаимное согласование метрики обрабатываемых объектов с объектами, принадлежащими другим классификационным слоям. Используется раздельная генерализация объектов, составляющих контурную часть ЦТК и объектов рельефа.

Обработка каждого объекта и их групп производится на основе использования заранее составленных формализованных правил и цензов, которые определяют механизм обработки объектов, используя для этого заранее определенные специально разработанные (выполняющие соответствующие действия) процедуры и функции.

В процессе отработки технологии выявились некоторые особенности. При автоматическом анализе исходных данных и их преобразовании, при разработке алгоритмов и процедур автоматического отбора объектов и выполнения интерактивного редактирования ЦТК (ЦТП), полученных после завершения автоматической генерализации, необходимо наличие конкретизированных таблиц по цензам показа для каждого топографического объекта на картах и планах всего масштабного ряда.

В центре «Сибгеоинформ», по заказу Роскартографии разработаны «Таблицы цензов по отбору объектов при составлении карт масштабов в автоматизированной генерализации» на картах и планах масштабов от 1:500 до 1:200 000 (далее - Таблицы цензов). Таблицы цензов включены в состав документации Технологии по каждому масштабу и содержат конкретные числовые цензы показа на каждый топографический объект карты или плана.

На основе Таблиц цензов разработан интерфейс для настройки (изменения) формализованных правил и цензов, в зависимости от редакционных указаний и характера местности составляющей ЦТК.

Интерфейс предусматривает следующие режимы работы:

- Заполнение и редактирование базы данных описательной части правил и цензов генерализации. Ввод числовых значений цензовых условий действующих «по умолчанию» для конкретного масштаба (служебный режим);

- Редактирование числовых значений цензовых условий заданных «по умолчанию» по редакционным указаниям, определённых особенностями характера местности и специальной нагрузкой ЦТК (режим настройки параметров автоматической генерализации).

- Использование программы и её базы данных (в виде таблиц) в качестве информационно-справочной системы по правилам и цензам автоматической генерализации, как на этапе подготовительных работ, так и на этапе контроля и редактирования результатов автоматической генерализации. При этом предусматривается осуществлять поиск необходимой информации, как по номеру условного знака, так и по семантике объекта ЦТК.

Конвертирование ЦТК (ЦТП) исходных цифровых топографических данных осуществляется из следующих внешних систем сбора:

- Автоматизированная система создания цифровых топографических карт масштабов 1:10 000 - 1:1 000 000 (АРМ Растр-2, НИИПМК, г. Нижний Новгород); в формате INF;

- Цифровая фотограмметрическая станция (ЦНИИГАиК, г. Москва); в формате DMF;

- ГИС «Панорама»; в формате SXF;

- Программный комплекс TopoWin 3.0; в обменном формате АИС ГК

2.

Учитывая широкое распространение ЦФС в отрасли (более 400 рабочих мест) для создания и обновления топографических карт и планов всего

масштабного ряда в центре разработана технология генерализации ЦТК, ЦТП на ЦФС. В последней настройка параметров автоматизированной генерализации и запуск процесса автоматической генерализации включены в пользовательский интерфейс ПО Digitals ЦФС.

Следует сказать, что данная технология является результатом интеграции программного обеспечения ЦФС Digitals и программы TopoWin 3.0. В состав информационного обеспечения ЦФС входят: Классификатор

картографической информации, формат ввода и обработки данных, обменный формат передачи информации. Структура классификатора, принятая для использования в ЦФС, заимствована из Автоматизированной системы создания цифровых топографических карт масштабов 1:10 000 - 1:100 000 (АРМ Растр-2, НИИ ПМК).

Информационным обеспечением программы TopoWin 3.0 является Классификатор технологический топографической информации для использования в автоматизированных системах, в основе которого лежит классификатор [1]. Для совместимости классификаторов разработан конвертор, работающий в пакетный режиме. В функции конвертора входит не только передача цифровой графической информации, но и гибкая настройка совместимости классификаторов (классы объектов, их свойства, характеристики и т.д.).

Создаваемая технология должна обеспечить увеличение производительности труда на этапах создания ЦТК, ЦТП производных масштабов, заменив ручную технологию генерализации автоматизированной, а также, исключив процессы непосредственного цифрования карт требуемых масштабов путем замены их процессом автоматизированного составления на основе цифровых данных более крупного масштаба.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Классификатор топографической информации (Информация, отображаемая на картах и планах масштабов 1: 500, 1:1 000, 1:2 000, 1:5 000, 1:10 000). - М., 1986.

© С.В. Колосков, Т.А. Хлебникова, 2005