CC BY
72
М.М. Протодьяконова. Этому способствуют ударные импульсы, передающиеся через зубья шарошек с частотой воздействия на забой 0,01 с и выше. Значительные скорости хрупкого разрушения, приближающиеся к скорости звука, связаны с тем, что при меньших скоростях трещины локализуются пластическим течением деформации.
Объективным показателем эффективности разрушения является оценка затрат энергии на разрушение [8]. В.Л. Кирпичевым и Ребиндером выявлена связь затрат энергии на разрушение и объёма (площадью) вновь образованных поверхностей [8]:
A = — V, 2E
(З)
где А - энергоёмкость разрушения; а - прочностная характеристика забоя; Е - модуль упругости; V - объём (площадь) разрушения.
Эта зависимость положена в основу показателя крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Энергоёмкость разрушения во многом зависит от способа воздействия на забой и характера приложения нагрузки [7].
Поскольку разрушение в конечном итоге сводится к формированию и раскрытию внутренних трещин, имеющих место в любом материале, и зависит от характера приложения нагрузки, нет единого подхода, который описывал бы механику и процесс разрушения твёрдых тел в целом. Можно лишь говорить и анализировать данные отдельных экспериментальных исследований применительно к конкретному способу
разрушения и характеру приложения нагрузки. Универсальным подходом к изучению процесса разрушения горных пород можно считать статистический метод исследований, основанный на обобщении экспериментальных данных. Поэтому в практике анализа и расчёта основных параметров горных машин отдельно рассматриваются процессы резания, буримости пород, их экскавации, взрываемости и т.д. В каждом конкретном случае оценка состояния массива производится по своим критериям: сопротивляемости резанию, буримости пород, коэффициенту экскавации, разрыхления пород и т.д. В основе такого подхода лежит статистический метод исследований с обобщением большого объёма экспериментальных данных применительно к конкретно рассматриваемым условиям [2]. Такой подход позволяет правомерно оценить параметры разрушения, подойти к расчёту основных технических характеристик машин и оборудования, уточнить энергоёмкость процесса, выбрать и обосновать рациональный способ разрушения пород и технологию ведения работ. Во всех рассматриваемых случаях наиболее вероятен процесс разрушения с формированием и развитием хрупкой трещины, выступающей в роли очага напряжения, возникающего в наиболее опасном сечении и, в конечном итоге, приводящего к разрушению материала.
В целом подход к физике процесса разрушения твёрдых тел остаётся открытым и требует дальнейших изысканий и теоретических разработок.
Библиографический список
1. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях Севера. М.: Недра, 1984. 133 с.
2. Махно Д.Е., Федорко В.П. Методы и способы разрушения горных пород: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 136 с.
3. Степанов А.В. Физическая природа хрупкого разрушения. В кн.: Хладноломкость стали и стальных конструкций. Новосибирск, 1971 .С. 3-18.
4. Джонсон Г. Влияние среды на разрушение высокопрочных материалов. М.: Мир, 1976. 240 с.
5. Барон Л.И., Веселов Г.М., Коняшин Ю.Г. Эксперименталь-
ные исследования процессов разрушения горных пород ударом. М.: Недра, 1962. 219 с.
6. Войцеховский Б.В., Войцеховская Ф.Ф. Разрушение крепких горных пород ударами высокой энергии при проходке и бурении. Новосибирск: Наука, 1992. 110 с.
7. Кантович Л.И., Петров К.М. О некоторых проблемах разрушения горных пород на современном этапе // Горное оборудование и электромеханика. 2007. № 1. С. 11-13.
8. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. М.: Недра, 1986. 231 с.
УДК 528.91
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ РЕКРЕАЦИОННО-ТУРИСТСКИХ КАРТ (НА ПРИМЕРЕ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ТУНКИНСКИЙ»)
© Б.Н. Олзоев1
Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Описаны технологические основы создания электронных рекреационно-туристских карт на основе космических снимков средствами ГИС-технологий. Представлены использованные источники и рассмотрены технологические этапы создания рекреационно-туристской карты. Реализация технологии рассмотрена на примере национального парка «Тункинский».
1Олзоев Борис Николаевич, кандидат географических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел.: 89149270588, e-mail: olzoev@istu.edu
Olzoev Boris, Candidate of Geography, Associate Professor of the Department of Mine Surveying and Geodesy, tel.: 89149270588, e-mail: olzoev@istu.edu
Ил. 2. Библиогр. 19 назв.
Ключевые слова: электронные рекреационно-туристские карты; ГИС-технологии; национальный парк «Тункинский»; система туристских карт.
TECHNOLOGICAL BASES OF ELECTRONIC RECREATION AND TOURIST MAP CREATION (BY EXAMPLE OF «TUNKINSKY» NATIONAL PARK)
B.N. Olzoev
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article describes the technological bases for the creation of electronic recreation and tourist maps based on satellite imagery using GIS technology. It lists the sources used and discusses the technological stages of creating a recreation and tourist map. The technology implementation is considered on the example of the “Tunkinsky” National Park.
2 figures. 19 sources.
Key words: electronic recreation and tourist maps; GIS-technologies; “Tunkinsky” National Park; system of tourist maps.
В настоящее время существует множество средств, позволяющих создавать электронные и цифровые карты. К ним относятся аппаратные средства и программное обеспечение, сочетания и комбинации которых образуют различные методы и технологии создания карт. Сегодня в России специалисты в данной области используют несколько видов программного обеспечения, что позволяет им квалифицированно выполнять производственные задачи, касающиеся полного цикла создания электронно-цифровых карт и доведения их до потребителя. При создании электронных карт применяются методы геоинформацион-ного картографирования и дистанционного зондирования.
Целью настоящего исследования являются технологические аспекты создания электронных рекреационно-туристских карт (РТК) с использованием гео-информационных и космических технологий. Материал и методы исследования При выполнении технологических задач были использованы следующие материалы: цифровые топографические карты Роскартографии, спектрозональные космические снимки Госцентра «Природа», ска-нерные космические снимки Landsat + ETM, карта «Ландшафты юга Восточной Сибири» (Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН), туристские атласы, карты и схемы, материалы Росстата и научная литература по национальному парку «Тункинский». В работе использованы методы геоинформационного картографирования и системного подхода. Реализация технологии создания электронных РТК осуществлена на базе программы «ГИС Карта 2011» [15].
Результаты исследования и их обсуждение Технологические аспекты создания электронных карт с использованием геоинформационных технологий рассматриваются в трудах современных картографов, но предложенные ранее идеи взяты за основу при обосновании и разработке данной технологии [17]. В научной картографической литературе приводится четыре основных этапа технологии создания карт: проектирование, составление, подготовка к изданию и издание карты [5, 7, 8, 11].
По нашему мнению, процесс создания электронных РТК можно разделить на три этапа: подготовительный, основной и заключительный. На рис. 1 проиллюстрирована технологическая схема создания
электронных карт [13].
В подготовительный этап входят мероприятия и действия, позволяющие выполнить сбор исходных источников, их анализ и обработку.
Все виды источников, используемых при составлении карты, распределены по своему содержанию на три группы: численные, графические, литературные. По своему назначению и характеру использования источники подразделяются на основные, дополнительные и вспомогательные.
В технологии создания электронных РТК участвуют четыре основные группы источников:
1) статистические, литературные и справочные данные о туризме и рекреационной деятельности района картографирования;
2) цифровые топографические карты;
3) спектрозональные космические снимки;
4) тематические карты (ландшафтные и туристические).
В качестве статистических данных для создания карты были использованы сведения о численности населения по каждому муниципальному образованию и населённому пункту Тункинского муниципального района. Статистические данные относятся к численным источникам.
Литературные данные представляют собой результаты различного рода специальных исследований: физико-географические, экономико-географические и социально-географические описания.
Справочные данные относятся к вспомогательным источникам создания карты, которые привлечены для общего ознакомления с картографируемой территорией и детального изучения отдельных вопросов, возникающих при создании карты.
Графические источники представляют собой результаты космических съемок, топографических и тематических карт [10]. К первым из них относятся спектрозональные и сканерные космические снимки, по которым были уточнены границы рекреационноэкологических комплексов. Классификация природных комплексов была разработана с учетом классификации геосистем с карты ландшафтов Юга Восточной Сибири [9, 18]. Кроме ландшафтной карты были изучены туристские карты национального парка «Тункинский» и соседних с ним территорий [1-3].
Численные, текстовые источники
Цифровые топографические карты
Косми-
ческие
снимки
Ланд-
шафтные
карты
ские Статистические, литературные источники Справочные источники
Анализ и обработка исходных ис-
I і і
Разработка электронной библиотеки условных знаков
Векторизация растровых данных
Слои общегеографической основы карты
Слой ландшафтноэкологической основы карты
Слои рекреационно-туристской основы карты
Формирование пространственной модели данных
Формирование атрибутивных баз данных
Электронная рекреационно-туристская карта
Рис. 1. Технологическая схема создания электронных рекреационно-туристских карт с использованием геоинформационных технологий
При обработке сканерных космических снимков была применена методика тематической классификации снимка с обучением. В результате были получены тематические слои растительных комплексов, которые согласовывались с границами ландшафтов на спектрозональных снимках.
Особое значение среди картографических материалов имеют топографические карты, которые являются первоисточником для всех видов общегеографических и тематических карт. При этом топографических карт использовались в цифровом виде с расширением файл * бх!
Одним из основных вопросов при обработке исходных картографических материалов является оценка их качества. При оценке картографических материалов используют разнообразные критерии. Например, при определении пригодности фотоснимков, их сте-реофотограмметрического и фотографического качества - современность. Основными критериями при оценке общегеографических карт являются их масштаб, целевое назначение, авторство, геометрическая точность, современность, полнота содержания и качество картографической генерализации. Изучение и анализ текстовых и табличных источников относятся к специальным разделам картографии (туристской, экономической, рекреационной картографии и др.).
Результатами подготовительного этапа являются электронная библиотека условных знаков и геопривя-занные растровые изображения бумажных оттисков карт.
Наиболее подробно охарактеризуем основной этап создания карт, который именуется как технологический процесс, объединяющий процессы сканирования картографических изображений, их цифрования и конвертирования из других вспомогательных программных комплексов в единый формат.
Технология создания электронных РТК рассматривается в следующих подэтапах [19]:
1) сканирование растровых картографических изображений, их фильтрация, трансформирование и геопривязка;
2) автоматизированное преобразование исходной картографической информации в цифровую форму;
3) символизация цифровой картографической информации и автоматизированное составление электронных карт;
4) разработка пользовательской системы управления электронными картами для работы.
На первых двух подэтапах решается задача получения на основе имеющихся исходных картографических материалов (космических снимков, расчленённых оригиналов и цветных тиражных оттисков карт) век-
торной модели представления пространственных данных - цифровой (электронной) основы карты. Эта задача решается следующими основными методами:
- методом сканирования исходных картографических материалов с последующей автоматической или интерактивной векторизацией и распознаванием растрового изображения на экране дисплея, ввода требуемой семантики и структуризации и последовательности цифровой информации;
- методом цифрования исходных картографических материалов на планшете (цифрователе) путём отслеживания контуров объектов, подготовки и ввода семантики, структуризации и последовательности цифровой информации;
При этом для автоматизации распознавания и векторизации растрового изображения целесообразно использовать аппарат картографической экспертной системы для настройки и обучения программного обеспечения на заданные параметры распознаваемых элементов и объектов местности и карты [6, 12].
На третьем подэтапе решаются задачи:
- нанесения на электронную карту символов (картографических знаков) векторной модели представления данных из электронной библиотеки условных знаков;
- составления электронной карты по тематическим слоям;
- контроля и редактирования процесса цифрования символов (картографических знаков) электронных карт.
Сущность процесса символизации состоит в присвоении каждому объекту кода соответствующего условного знака из библиотеки условных знаков [16].
Этот процесс выполняется автоматически в зависимости от масштаба и вида электронных карт. Каждый условный знак имеет своё цифровое представление -векторное и/или растровое. Кроме этого для последующей визуализации готовится массив последовательности вывода картографического изображения.
Информационное обеспечение технологии создания электронных рекреационно-туристских карт включает [4]:
- систему классификации и кодирования картографической информации (рекреационно-туристских ресурсов);
- правила цифрового описания картографической информации (издание 2008 г.);
- систему (библиотеки) условных знаков электронных РТК;
- формат данных электронных карт (обменный формат * бх^.
В результате выполнения первых трёх подэтапов основного этапа создаются слои электронной РТК, получается пространственная модель данных (рис. 2).
На заключительном подэтапе формируется атрибутивная база данных путем создания таблиц данных. Затем при помощи специального модуля администратора базы данных в программе «ГИС Карта 2011» таблицы данных связываются между собой и с объектами карты. Все основные качества и преимущества электронных карт проявляются при их использовании. Поэтому через администратора базы данных реализуются следующие основные задачи:
1) создание и ведение базы данных электронной карты;
Редактор классификатора - C:\Documents and Settings\Eopnc Никола.. .Recreation.rsc
Общие данные Слои | Объекты) Семантика Шрифты) Библиотеки) 30
*1
Номер Название слоя Ключ Порядок Объектов Л.
0 СИСТЕМНЫЙ SYSTEM 255 IS
1 Р Е КР ЕАЦ.-Э КОЛО ГИЧ. КОНПЛЕКСН LAYEE.1 0 13
2 ЭКСКУРС.-ПОЗНАВАТ.ТУРИЗМ LAYERS 0 13
3 СПОРТИВНЫЙ ТУРИЗМ LAYER3 0 5
4 Л ЕЧЕЕНО - 0 3 Д 0 Р 0ЕИТ . ТУ РИ3И LAY ЕЕ. 4 0 2 штт
5 ИНФРАСТР-РА и РЕС-СЫ ОБС ЛУЖ-Я LAYERS 0 13
6 ОПАСН. Г Е ОНО РФ. ПР ОЦЕ ССП LAYERS 0 6
7 ПРИРОДООХР. ОБЪЕКТЫ и ТЕР-РИИ LAYER7 0 0
8 РАСТИТЕЛЬНОСТЬ LAYERS 0 66
У РЕЛЬЕФ LAYERS 0 73 z]
Сохранить
Отменить | Добавить | Удалить | Помощь |
® # OS!® a Ф
® Q ± ,(NIN| £ Q X
X
I Код I
Название семантики слоя
1005 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА
1007 НЕС Т ОПОЛОЖЕНИЕ ОБЪЕКТА Э СОБСТВЕННОЕ НАЗВАНИЕ
1006 ФОТОГРАФИЯ ОБЪЕКТА 1013 С ОЦИАЛЬНО - КУЛЬ Т _ ПРИНАДЛЕЖИ О С ТЬ 32768 ТЕКСТОВЫЙ ФАЙЛ
1008 КАТЕГОРИЯ СЛОЖНОСТИ
Заполнить Добавить Удалить
Рис. 2. Раздел «Слои» в классификаторе электронной РТК
2) работа с картографическим изображением:
- отображение, масштабирование, перемещение картографического изображения в произвольном направлении;
- управление динамическим окном, уровнями нагрузки визуализируемого изображения;
- получение справок об объектах местности;
- редактирование изображения;
- ведение классификатора и библиотеки условных знаков;
- формирование, хранение, нанесение на электронных картах пользовательских слоёв и их редактирование;
- ведение пользовательских классификаторов для библиотеки условных знаков (например, библиотеки специальных условных знаков);
- вывод картографического изображения совместно со спецнагрузкой на графопостроители и другие устройства;
3) пользовательский интерфейс по решению прикладных информационных и расчётных задач (расчёт матрицы высот рельефа, построение профилей местности, зон видимости, определение координат и высот в точке, расстояний, азимутов).
В целом, цифровое картографическое производство и особенно его информационное обеспечение (классификаторы цифровой картографической информации (ЦКИ), библиотека условных знаков, правила цифрового описания ЦКИ, формат цифрового представления ЦКИ) - это сложный технологический процесс, требующий высокой квалификации исполнителей и строгого контроля на всех этапах создания РТК [4, 14].
По мнению специалистов конструкторского бюро «Панорама», системный подход заключается в организационно-технологическом обеспечении любой технологии. Прежде всего, это составление руководящих документов, где описывается технология создания электронных карт, указывается, на каких этапах выполняется контроль качества, приёмка промежуточной и конечной продукции. К описанию технологии прилагаются инструкции или положение по контролю качества. Инструкции могут быть составлены на отдельные технологические процессы (например, инструкции по контролю исходных картографических материалов (ИКМ)) или на всю технологию. Инструкция определяет, что и как контролировать, устанавливает параметры контроля (допуски).
На каждом этапе и подэтапе выполняется технологический контроль данных. В программе «ГИС Карта 2011» система контроля качества регламентирована и строится на определённых принципах [4]:
1) на отдельных этапах технологий, создающих конечные и промежуточные виды продукции, обязательно выполняется входной и выходной контроль;
2) самостоятельный контроль исполнителя;
3) максимальная степень выполнения контроля программным способом;
4) автоматизированная диспетчеризация последовательности технологических процессов, позволяющая не забыть выполнение каких-либо процессов, в
том числе контрольных;
5) постоянное редакционное сопровождение технологий (т.е. консультация с редактором карты).
Редакционная работа осуществляется на всех этапах создания электронных РТК и включает:
- сбор основных, дополнительных исходных картографических и справочных материалов;
- изучение физико-географических особенностей района создания цифрового картографического материала (ЦКМ);
- отработка редакционно-технических указаний и образцового листа на район создания ЦКМ; подготовка исполнителей к работе) и редакционное сопровождение технологии создания электронных РТК.
На производстве отдел технического контроля осуществляет контроль входной продукции, а также выборочный контроль на промежуточных этапах технологии и полную приёмку готовой продукции.
При контроле качества исходных картографических материалов проверяются:
- наличие основных (копии диапозитивов постоянного хранения), дополнительных (тиражные оттиски) и других ИКМ согласно Редакционно-техническим указаниям (РТУ) [19];
- соответствие года издания карты году, указанному в РТУ;
- точность математической основы (размеры сторон и диагоналей для топографических карт не должны превышать 0,2 и 0,3 мм от теоретических, для обзорно-географических карт и планов городов - 0,3 и 0,4 мм от теоретических).
Для исходных материалов, имеющих отклонения от указанных требований, принимаются отдельные редакционные решения, которые записываются в формуляры цифровых и электронных карт.
Особое место занимает контроль качества сканирования, который включает контроль точности и полноты результатов сканирования, а также оценку качества растрового изображения.
Точность сканирования контролируется измерением рамки и диагоналей растрового изображения ИКМ, отклонения не должны превышать 0,2 мм от фактических размеров. Полнота и качество сканирования проверяются методом визуального сравнения растрового изображения на экране монитора с исходным картографическим материалом. На растровом изображении должны быть все элементы ИКМ, а само изображение не должно иметь разрывов, слипаний и посторонних пятен (шумов).
Следующим основным контролем является контроль качества цифрования. В программе «ГИС Карта 2011» проверяют такие параметры, как точность цифрования, полнота и достоверность оцифрованной информации.
Для контроля качества цифрования используются:
1) программные средства контроля метрической (графической) информации;
2) программные средства контроля семантической информации;
3) программные средства контроля:
- структуры формата;
- логики пространственно-логических связей объектов;
- присвоения абсолютных высот;
4) визуальный контроль соответствия семантической информации оцифрованным объектам карты, осуществляемый путём последовательной идентификацией объектов и сличения семантической информации объектов с данными растровой цифровой карты (подложка) с использованием в случае необходимости ИКМ.
На заключительном этапе создания электронной РТК и после выполнения всех контрольных операций производится её приёмка.
В заключении можно сказать: несомненным достоинством представленной технологии является воз-
библиограф
1. Альбом туристических карт «Тункинская долина». Иркутск: 475 ВКФ, 1998. 56 с.
2. Аршан: туристская карта. Иркутск: 475 ВКФ, 1997. Ил.
3. Аршан. Тункинский район: туристская карта. Иркутск: 475 ВКФ, 2005. Ил.
4. Астахов А.И. Контроль качества цифровых и электронных карт в Топографической службе ВС РФ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.zoomgps.ru/biblio.php.
5. Берлянт А.М. Картография: учебник. М.: Аспект-Пресс,
2001. 336 с.
6. Васмут А.С., Бугаевский Л.М., Портнов А.М. Автоматизация и математические методы в картосоставлении: учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1991. 391 с.
7. Востокова В.А., Кошель С.М.. Ушакова Л.А. Оформление карт. Компьютерный дизайн: учебник. М.: Аспект-Пресс,
2002. 288 с.
8. Евтеев О.А. Проектирование и составление социальноэкономических карт. М.: Изд-во МГУ, 1999. 223 с.
9. Карта «Ландшафты Юга Восточной Сибири» масштаба 1:1500000 / под. ред. В.С. Михеева, В.А. Ряшина. М.: ГУГК, 1977. 4 л.
10. Князева С.В. Картографо-аэрокосмический мониторинг лесов национальных парков: автореф. дис. ... канд. геогр. наук: 25.00.33. М., 2006.
можность совместного использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса, исходных картографических и статистических материалов, что позволяет проводить комплексные работы в природоохранной и организационной сферах деятельности. Созданная электронная рекреационно-туристская карта, выполненная в масштабе 1:100000, внедрена в структуры национального парка «Тункинский».
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.1150 «Исследование рекреационно-туристического потенциала особо охраняемых природных территорий Байкальского региона на основе космических технологий».
ский список
11. Комплекс технологий создания электронных карт (Типаж-М). М.: Изд-во ВТУ ГШ ВС РФ, 2003. 216 с.
12. Лисицкий Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности. М.: Недра, 1988. 261 с.
13. Олзоев Б.Н. Геоинформационные технологии при создании рекреационно-туристской карты Республики Бурятия / Н.В. Котельникова, Б.Н. Олзоев, Л.А. Пластинин // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2010. № 5.
С. 111-115.
14. Олзоев Б.Н. Система и уровни электронных рекреационно-туристских карт // ГЕО-Сибирь - 2009: сб. материалов V Междунар. науч. конгр. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). Новосибирск: Изд-во СГГА, 2009. Т. 1. Ч. 2. С. 156-159.
15. Основные технические характеристики ГИС Карта 2011. Версия 9.01. Ногинск, 2011. 5 с.
16. Создание и редактирование классификаторов векторных карт. Ногинск, 2011. 40 с.
17. Софинов Р.Э. Создание современных видов цифровой информации о местности на основе унификации технологий // Геодезия и картография. 2008. № 12. С. 29-32.
18. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1979. 294 с.
19. Технология создания электронных карт по исходным картографическим материалам. Ногинск, 2011. 9 с.
