CC BY
65
УДК 528.92:004
СОЗДАНИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ ДЛЯ ИНТЕРАКТИВНЫХ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ СЕРВИСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ КОМПАНИИ PITNEY BOWES
Вячеслав Николаевич Никитин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры физической геодезии и дистанционного зондирования, тел. (913)712-37-50, e-mail: vslav.nikitin@gmail.com
Валерия Вячеславовна Дедкова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант, кафедра физической геодезии и дистанционного зондирования, тел. (999)466-83-10, e-mail: dedkova.val@gmail.com
В статье показана необходимость использования мультимасштабного картографирования для создания интерактивных географических сервисов (геопорталов). При этом используется урезанный и адаптированный набор методов картографической генерализации. Особенности мультимасштабного картографирования рассмотрены на примере объектов гидрографии, растительности, дорожной сети и населенных пунктов. Показано применение связки программных продуктов ГИС MapInfo и Spectrum компании Рк^у Bowes.
Ключевые слова: мультимасштабное картографирование, веб-картография, генерализация, геопортал.
CREATION OF CARTOGRAPHIC BASIS FOR INTERACTIVE CARTOGRAPHIC SERVICES WITH USE OF PITNEY BOWES INC. SOFTWARE
Vyacheslav N. Nikitin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., tel. (913)712-37-50, e-mail: vslav.nikitin@gmail.com
Valeriya V. Dedkova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., graduate student, Department of Physical Geodesy and Remote Sensing, tel. (999)466-83-10, e-mail: dedkova.val@gmail.com
Need of using of multiscale mapping for creation of interactive geographical services (geo-portals) is shown in article. At the same time the cut-down and adapted set of methods of cartographic generalization is used. Features of multiscale mapping are considered on the example of objects of hydrography, vegetation, a road network and settlements. Application of linking of the GIS MapInfo and Spectrum software products of the Pitney Bowes Inc. is shown.
Key words: multiscale mapping, web-cartography, generalization, geoportal.
В настоящее время ясно просматривается тенденция интенсивного использования геопространственных данных в повседневной жизни. Прогрессирующее развитие в области информационных технологий и вычислительной техники оказало существенное влияние и повысило статус геопространственной ин-
формации в широком смысле. Качественный скачок в развитии позволил специалистам данной отрасли получить в распоряжение мощный арсенал ресурсов и технологий, заметно расширяющий спектр ранее существовавших возможностей обработки, интерпретации и конечного использования геопространственных данных. Следует отметить, что подобного рода изменения оказывают влияние на существующие традиции картографии, а в определенных случаях, и в корне их меняют. Здесь речь идет о вполне обоснованной смене картографической парадигмы, как следствие современной научно-технической революции.
Прогресс в области развития и применения веб-технологий позволил пространственной информации стать доступной широкому кругу пользователей. Средства визуализации пространственной информации эволюционировали от статического представления растровой информации к интерактивным приложениям с расширенной функциональностью. На арену выходит такое понятие, как мультимасштабное картографирование, что подразумевает под собой создание и использование электронных карт, обеспечивающих представление объектов во множестве масштабов.
Собственно, реализация мультимасштабности вызывает основные сложности при создании интерактивных картографических сервисов. Разработка и проектирование мультимасштабных картографических веб-сервисов являются достаточно трудоемкими процессами в виду ряда специфических особенностей. Необходимо, чтобы картографическая основа ГИС-проекта содержала правила, позволяющие корректно отображать содержимое при разной степени увеличения или уменьшения. Отсюда вытекают проблемы:
- подготовки картографического материала;
- публикации готового картографического материала на сервере.
Решение этих проблем зависит от совокупности картографического и серверного программного обеспечения, от инструментов, обеспечивающих их согласованное функционирование.
Теоретической и практической основой процесса проектирования и составления мелкомасштабных карт, как в традиционных подходах картографии, так и в веб-картографии, является генерализация. При составлении карты неизбежен и необходим отбор объектов, упрощение их изображения. Отбор объектов действительности, обобщение изображения их количественных и качественных параметров соответственно теме, назначению и масштабу карты и особенностям картографируемой области, называется картографической генерализацией. В процессе генерализации, в соответствии с назначением карты, отбирают и показывают главные, существенные, типичные свойства и характерные особенности отображаемых объектов и явлений. Несущественная или ненужная для карты данного назначения информация об изображаемом объекте в процессе генерализации исключается. В случае, когда речь идет о работе в ГИС-программах, а также работе с большим объемом данных, необходимо учитывать, что существует видимая разница в представлении и отображении картографических данных классическим методом и методом веб-картографии.
Основными факторами, определяющими направление (характер) картографической генерализации, являются:
- назначение карты и ее тема;
- масштаб карты;
- особенности картографируемого объекта (территории).
В традиционной картографии из трех основных факторов картографической генерализации определяющими являются назначение и тема карты. Говоря о веб-картографии, и конкретно мультимасштабном картографировании, перевес смещается в пользу масштаба карты, от которого зависит степень детализации отображаемых объектов, то есть количественные параметры содержания карты. Масштаб также влияет на выбор способов изображения объектов, на рисунок и размеры условных знаков и шрифтов подписей названий объектов.
Для того чтобы процесс генерализации был максимально корректен, важно иметь дополнительную информацию о картографируемых объектах. Когда карты предназначены для визуального восприятия картографической информации, требования к их наглядности повышаются.
На этапе подготовки картографического материала осуществляется формирование понятий с последующей разработкой первичных классификаций объектов, например, населенных пунктов, дорожной сети, гидрографии, растительности и т.п. и обобщение первичных классификаций объектов. Пути решения задачи генерализации:
- обобщение качественных признаков объектов и их количественных показателей;
- выявление и отбор объектов;
- обобщение (схематизация, упрощение) внешней и внутренней пространственной структуры изображения объектов;
- переход от индивидуальных к более высоким собирательным пространственно-структурным понятиям.
В процессе подготовки мультимасштабной основы важную роль играет неуклонное следование принципам генерализации, диктуемым веб-картографией:
- отбор;
- смена локализации (от площадных к точечным объектам);
- методы визуальной генерализации.
Генерализация гидрографии. При отборе площадной гидрографии учитывается площадь картографируемого объекта, при отборе линейных объектов гидрографии предпочтение отдается рекам широким и постоянным.
При генерализации озер на картах мелких масштабов необходимо сохранить их общие очертания, протяженность, характерные изгибы береговой линии. Это достигается методом визуальной генерализации, когда контур объекта малоконтрастен по отношению к заливке или отсутствует. При генерализации гидрографии важно прибегать к неконтрастным цветовым заливкам.
Генерализация растительности. При мелкомасштабном отображении классификация растительного покрова сводится к определению территорий покрытых лесом и непокрытых лесом. Так же есть смысл в выделении пустынной и тундровой зон. Обобщение внешней и внутренней пространственной структуры происходит за счет визуальной генерализации, сводящейся к манипулированию цветовой заливкой контуров и отказа от контрастного изображения их границ. Для лучшего визуального восприятия необходимо прибегать к использованию малоконтрастных цветов.
Генерализация объектов транспортной инфраструктуры. Генерализация дорожной сети в значительной степени зависит от генерализации населенных пунктов, так как отбор населенных пунктов в большинстве случаев определяет отбор дорог. Основная задача, решаемая в процессе генерализации дорог, сводится к отображению связи отдельных населенных пунктов между собой и другими объектами картографируемой территории.
В целях расстановки приоритетов отображения объектов дорожной сети и путей сообщения при подготовке мультимасштабной основы ГИС-проекта следует установить их иерархию. Для генерализации может быть установлена следующая иерархия:
- железнодорожная сеть, отображается во всех масштабах;
- автомагистрали (автострады), межрегиональные транспортные коммуникации, сквозные проезды в населенных пунктах;
- автодороги с усовершенствованным покрытием, автодороги с покрытием, основные внутригородские проезды;
- улучшенные грунтовые дороги;
- проселочные грунтовые дороги и др.
Генерализация населенных пунктов. Отбор населенных пунктов производится по выбранным критериям, таким как административное значение населенного пункта, его тип, количество населения и др. При отборе важно сохранить характер густоты заселения и учесть величину населенных пунктов.
При переходе от крупных масштабов к мелким необходимо прибегать к такому способу генерализации, как смена локализации объектов, т. е. переход от площадного типа объектов к точечному путем определения центроида.
Строения и сооружения. На картах 1 : 100 000 и крупнее населенные пункты превращаются в контур, ограничивающий основные проезды, квартальную сеть, здания и сооружения.
При мультимасштабной генерализации изменение городской застройки происходит следующим способом - при переходе к мелкому масштабу отдельные строения группируются в кварталы, затем кварталы объединяются в полосы застройки. На следующем шаге остается только контур населенного пункта, и в завершении вместо контура в качестве внемасштабного условного знака применяется пунсон.
Данный подход был использован для создания мультимасштабной картографической основы для интерактивных географических сервисов на территорию г. Новосибирска и Новосибирской области.
В качестве серверного программного обеспечения использовался лицензионный программный продукт Spectrum от компании Pitney Bowes. В качестве интерактивной среды создания мультимасштабной картографической основы использовалась ГИС MapInfo. После приобретения ГИС MapInfo в 2007 г. компанией Pitney Bowes, ГИС MapInfo и Spectrum согласованы между собой на уровне рабочих проектов, форматов исходных данных и библиотеки условных знаков.
ГИС MapInfo обладает необходимым набором функциональных возможностей для создания мультимасштабной картографической основы:
- отбор объектов с использованием SQL-запросов по семантическим свойствам и геометрическим характеристикам картографических объектов в совокупности с управлением видимостью тематических слоев, в зависимости от текущего масштаба отображения карты;
- визуальная генерализация объектов карты путем переопределения их условных обозначений с использованием малоконтрастных цветовых схем для тематических слоев в целом;
- смена локализации объектов путем использования функционала для вычисления центроидов площадных объектов и создания точечных объектов на основе полученных координат;
- управление подписями объектов в зависимости от текущего масштаба отображения карты.
На рисунке приведен фрагмент разработанной мультимасштабной картографической основы для нескольких базовых масштабов.
а)
б)
в)
Рис. Примеры мультимасштабной картографической основы
для интерактивных картографических сервисов:
а) визуализация фрагмента карты в масштабе 1 : 5 000; б) визуализация фрагмента карты в масштабе 1 : 25 000; в) визуализация фрагмента карты в масштабе 1 : 100 000
Разработанная технология создания мультимасштабной картографической основы обеспечивает интерактивность отображения картографической информации, при этом используя стандартную широко распространенную ГИС. Достоинством использования связки ГИС MapInfo + Spectrum является наличие специализированных инструментов для автоматизации публикации геоданных.
Недостатком современного этапа развития мультимасштабного картографирования является отсутствие единой методики создания мультимасштабной картографической основы, в большинстве случаев она разрабатывается в соответствии с производственными требованиями отдельных предприятий. Также отдельного внимания требует вопрос о разработке специализированных инструментов для создания мультимасштабной картографической основы в автоматизированном режиме.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Антонов В. Н., Захватов М. Г., Пяткин Ф. В. Геопортал: информационное обеспечение прикладных дистанционных исследований // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Между-нар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск : СГГА, 2013. Т. 4. - С. 182-186.
2. Григорюк А. П., Брагинская Л. П. Опыт веб-картографирования на основе сервиса Google Maps // ГЕО-Сибирь-2008. IV Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 5 т. (Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.). - Новосибирск : СГГА, 2008. Т. 3, ч. 2. - С. 291-293.
3. Дубровский А. В., Никитин В. Н., Ершов А. В. Опыт применения программного обеспечения «СПЕКТРУМ» в решении задачи разработки геопорталов // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 3. - С. 183-186.
4. Никитин В. Н., Кулик Е. Н., Пошивайло Я. Г. Подготовка тематической информации для представления в интерактивных сетевых сервисах // ГЕ0-Сибирь-2009. V Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). - Новосибирск : СГГА, 2009. Т. 1, ч. 2. - С. 207-209.
5. Арбузов С. А. Использование цифровых моделей поверхности для выявления изменений на городской территории // ГЕ0-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 4, ч. 1. - С. 24 -26.
© В. Н. Никитин, В. В. Дедкова, 2017
