Сущность электронных картографических изображений, их функции и назначение в современном обществе Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.92 Д.В. Лисицкий СГГА, Новосибирск

СУЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ИХ ФУНКЦИИ И НАЗНАЧЕНИЕ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ

Среди новых понятий, появившихся в картографии в последние годы в связи с развитием и освоением компьютерных методов и технологий, особый интерес приобретает понятие «электронной карты».

В отечественной литературе толкование этого термина весьма разноречиво, что довольно подробно показано в работе [1] на примере 14 определений из разных источников. В большинстве из них электронная карта определена как картографическое изображение (картографическое произведение, картографическая продукция), отличающееся от своих бумажных аналогов компьютерной реализацией: генерацией компьютером на техническом носителе или устройстве и последующей визуализацией (преимущественно на дисплее, но возможно и на бумаге). Кроме того, в этих определениях подчеркивается, что электронные карты:

- Генерируются и/или визуализируются на основе цифровых данных, в том числе цифровых карт и баз данных ГИС[2, 3];

- Могут быть представлены в векторном или растровом форматах [2, 4, 5];

- Визуализируются с помощью специальных программных средств

[3, 6].

С чем бесспорно можно согласиться, так это с тем, что электронная карта является изображением, которое создается и существует в электронной, прежде всего в компьютерной среде, и имеет ряд свойств традиционных карт (например, проекция, масштаб, генерализация, условные знаки). Однако дальнейшее углубление в понимание сущности и свойств электронных карт выявляет спорные моменты и требует более детального рассмотрения назначения и функций электронных карт в современном обществе.

1. Визуализация. Само понятие изображения подразумевает визуальное восприятие человеком информации о том или ином объекте пространства, поэтому формирование изображения, не предназначенного для визуализации, является бессмысленным, Процесс визуализации в цифровых технологиях заключается в формировании изображения на электронных технических устройствах для непосредственного или последующего зрительного восприятия человеком. Кроме этого процесса есть и другие процессы, связанные с изображением, например запись его на технический носитель, передача по электронной почте. И нет никакой разницы для сущности самого изображения, как информационного продукта, в том, формируется ли оно на экране монитора, в плоттере, записывается на диске или передается по каналам связи.

2. Картографическое изображение. Любое картографическое изображение (произведение, продукция) имеет целью отражения пространственных свойств действительности в наглядных образах, воспроизводить такие визуально воспринимаемые человеком и объективно существующие качества реального мира, как форму, размеры, семантическую сущность предметов и явлений. В этом смысле электронное картографическое изображение также является образно-знаковым, масштабируемым, генерализованным, метрическим изображением в определенной проекции, ориентированным на зрительное восприятие человеком, т.е. имеет те же признаки, что и традиционное картографическое изображение на бумаге.

3. Векторная и растровая карта. Любое изображение, в том числе и электронная карта, состоит из элементов, называемых графическими примитивами и может быть представлено в форматах векторной или растровой графики. В векторной графике такими неделимыми элементами изображения являются точки, линии, полигоны (площадные фигуры), в растровой графике это пиксели. Для введения и воспроизведения этих элементов изображения используются разные технические устройства и разное программное обеспечение. Например, для векторной графики используются векторные редакторы и устройства типа дигитайзеров (для ввода) и графопостроителей (для вывода), для растровой графики соответственно используются растровые редакторы, сканеры и плоттеры. Поэтому в определении сущности электронной карты можно не отражать эти разновидности графической реализации изображения, ограничиваясь общим понятием компьютерной среды, под которым подразумеваются и программное обеспечение, и технические устройства.

4. Генерация (формирование) электронной карты. В компьютерной среде электронное картографическое изображение может появиться только двумя путями:

- Введением посредством специальных технических средств (сканеров, цифровых камер), осуществляющих аналого-цифровое преобразование уже существующих исходных карт;

- Формированием с помощью специального программного обеспечения на основе соответствующих исходных цифровых данных.

В большинстве определений электронной карты упор делается на втором варианте получения электронных изображений путем их формирования (генерации) на основе цифровых карт и баз данных (слоев) ГИС. Однако и первый вариант аналого-цифрового преобразования также правомочен, поэтому в определении электронной карты лучше использовать более общее понятие «создание» карты.

5. В последние годы использование электронных картографических изображений вышло за пределы только компьютерной техники и эти изображения стали использоваться в других электронных устройствах, например, в сотовых телефонах, т.е. можно констатировать, что в самом

общем случае электронные картографические изображения существуют в среде цифровой электронной техники.

6. В последние годы в технической литературе стал широко использоваться термин «электронная версия», обозначающий компьютерный вариант текстовой или графической продукции - энциклопедий, словарей, путеводителей, карт и атласов и др. Именно в этом смысле термин «электронными» применен в определении, приведенном в стандарте DIGEST: «электронная карта содержит картографическую информацию, собираемую, хранимую и визуализированную электронными средствами» [1]. На наш взгляд, это одно из наиболее удачных и обобщенных определений сущности электронной карты. Недостатком этого определения является то, что оно раскрывает сущность электронной карты косвенно, посредством описания ее свойств.

7. В ряде определений электронной карты приводятся термины «цифровые данные», «цифровые карты», «цифровые представления», но все они характеризуют информацию, на основе которой создаются электронные карты, а не саму карту. Целесообразно применить термин «цифровой» к характеристике формы представления электронной карты.

Таким образом, целесообразно дать такое определение электронной карты, в котором останутся только характеристические, инвариантные признаки сущности электронной карты, а все возможные разновидности электронных карт отразить в их классификации.

Итак, электронная карта характеризуется следующими признаками:

- Это цифровое представление изображения, которое создано, существует и воспроизводится в среде цифровой электронной техники, прежде всего компьютерной;

- Это графическое изображение, т. е. Информационный продукт, состоящий из графических примитивов - элементов изображения и предназначенный для визуального восприятия человеком;

- Это картографическое изображение, т. е. Образно-знаковое, генерализованное, масштабируемое, метрическое изображение местности в определенной проекции.

Исходя из этого, предлагается следующее определение электронной карты:

Электронная карта - картографическое изображение, созданное, существующее и воспроизводимое в цифровой форме в компьютерной среде, а также в среде другой цифровой электронной техники.

Если принять во внимание близость этого определения к понятию цифровой карты, что может вызвать некоторую путаницу, то возможно более конкретизированное определение:

Электронная карта - цифровое представление картографического изображения, состоящее из цифровых представлений графических примитивов - элементов изображения, созданное, существующее и воспроизводимое в компьютерной среде, а также в среде другой цифровой электронной техники.

В этом определении подчеркнута принципиальная отличительная особенность электронной карты - ее сущность как совокупности цифровых представлений неделимых элементов изображения (т. е. графической карты) в виде графических примитивов. Для сравнения [7, 8, 9]:

- Цифровая (по современной терминологии - геоинформационная) модель местности является совокупностью цифровых представлений (моделей) объектов местности; на основе цифровой модели местности формируется цифровая карта;

- Цифровая карта является совокупностью цифровых представлений (моделей) картографических объектов (т.е. Объектов уже существующей или еще создаваемой карты) и служит цифровой моделью электронной карты.

Разные виды электронных карт, в зависимости от способа их создания, обладают разными характеристиками и возможностями [7]:

В электронных картах, полученных прямым сканированием исходных графических карт, содержание, качество и точность ограничены аналогичными показателями этих карт - оригиналов; при увеличении их масштаба происходит существенное ухудшение качества;

- Электронные карты, полученные путем формирования из цифровых карт, сохраняют точность и качество исходной цифровой карты (которая, в свою очередь, соответствует точности и качеству картографических, геодезических или аэрофотогеодезических измерений, по результатам которых она построена) при любом увеличении масштаба, а, кроме того, могут быть представлены различными тематическими слоями, в пределах содержания цифровой карты.

Рассмотрим теперь назначение электронных карт в жизни общества на современном этапе его развития.

В настоящее время в процессы отображения и познания действительности, передачи информации все в большей степени проникают компьютерные методы и технологии. В частности, большое развитие получают геоинформационные системы и технологии, позволяющие автоматизировать целый ряд функций, ранее осуществляемых человеком. Примером могут служить поиск требуемой пространственной информации об объектах местности, вычисления длин и площадей объектов карты, оптимизация маршрутов движения или трассирования линейных сооружений, пространственный анализ явлений и процессов и др. Человек при этом выступает как постановщик условий решаемой задачи и как приемщик полученных результатов. Естественно, для этого человеку необходимо получение пространственной информации на всех этапах выполняемого процесса в доступной ему форме, каковой и является картографическое изображение, получаемое путем воспроизведения электронной карты на технических устройствах.

Электронные карты, полученные сканированием графических карт, используются в качестве исходного материала в процессах создания геоинформационных (цифровых) моделей местности и цифровых карт.

Широкой областью использования электронных карт является их применение в качестве основы в процессах компьютерной подготовки к изданию и полиграфического тиражирования компьютерных карт.

Еще одной областью применения электронных карт является осуществление непосредственно человеком ориентации и навигации на местности по картографическим изображениям, выведенным на видеоэкран технического устройства, например, ноутбука или сотового телефона.

И, наконец, электронные карты используются для обзорного представления территории в различных информационных системах (например, в справочно-картографических системах, электронных атласах и т. п.) или в Интернете, чаще всего в сочетании с другими видами информации: текстовой и мультимедийной.

Таким образом, электронные карты в современных условиях используются как в новом качестве, так и в определенной степени традиционно, как и бумажные карты:

- Для осуществления человеком управляющих функций при поиске, обработке и анализе пространственных данных при их геоинформационной обработке - новые функции;

- Для создания цифровых моделей местности и/или цифровых карт при геоинформационном картографировании - новые функции;

- Для подготовки к изданию, оперативной или полиграфической печати компьютерных карт - новые функции;

- Для ориентации и навигации на местности - сочетание новых и традиционных функций;

Для обзорного представления территории - сочетание новых и традиционных функций.

Последние две группы функций только частично совпадают с аналогичными функциями графических карт, поскольку, как правило, реализуются в сочетании с дополнительными современными возможностями. Например, на электронной карте может быть автоматически выделен заданный объект или показан маршрут движения транспортного средства. Другой пример: при обзорном изучении местности могут быть введены или выведены из изображения разные электронные карты, содержащие информацию о разных тематических слоях, а при изменении масштаба изображения могут быть автоматически выведены другие электронные карты соответствующего масштаба. Таким образом, в отличие от режима пассивного использования графических карт, электронные карты используются в интерактивном режиме в сочетании с другими цифровыми моделями и специальным программным обеспечением.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кошкарев,А.В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения: учебно-справ. пособие./ А.В. Кошкарев; Рос. Акад. наук, Ин. Географии М.: ИГЕМ РАН, 2000.-76 с.

2. Геоинформатика: толковый словарь основных терминов/Ю.Б.Баранов и др. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.-202 с.

3. Основы геоинформатики: в 2 кн.:

учеб. пособие для студ. вузов/; под ред. Е.Г.Капралов, В.С.Тикунов и др.-М.: Издат. центр «Академия», 2004.

4. Отраслевой стандарт Минобразования России. «Информационные технологии в высшей школе. Геоинформатика и географические информационные системы. Общие положения». ОСТ ВШ 02.001-97// Материалы Второй всерос. конф. «Геоинформатика и образование», М., 1998 . - с. 137 - 139.

5. ГОСТ Р. 50828 - 95. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования. -М: ИПК Изд. стандартов, 1996. - 3с.

6. Берлянт, А.М. Геоиконика / А.М. Берлянт. - М.: Фирма «Астрея», 1996. - 207 с.

7. Карпик, А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: монография / А.П. Карпик. -Новосибирск: СГГА, 2004.-260с.

8. Лисицкий, Д.В. Общность и различие понятий «цифровая модель местности», «цифровая карта» и «электронная карта» / Д.В. Лисицкий. Соврем. проблемы геодезии и оптики. LI научно-техн. конф., 16-19 апр. 2001 года: тез. докладов / Новосибирск: СГГА, 2001. - С. 143-144.

9. Лисицкий, Д.В., Назначение и особенности цифрового картографического изображения в геоинформационном картографировании/Д.В.Лисицкий., С.Ю.Кацко // ГЕО-Сибирь-2005. Т. 4. Геоинформатика: сб. материалов научн. Конгресса «ГЕО-Сибирь-2005», 25-29 апреля 2005 года, Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 23-28.

© Д.В. Лисицкий, 2007