CC BY
155
УДК 528.91
Г.А. Зотов, Е.Я. Мительман, С.С. Нехин, Л.В. Серегина ЦНИИГАиК, Москва
УНИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦФС - ГИС «ПАНОРАМА»
1. Введение
В настоящее время в Роскартографии основной объем современной продукции создается на базе цифровых методов. Для создания и обновления карт по аэрокосмическим снимкам в отрасли широко используется цифровые фотограмметрические станции (ЦФС) ЦНИИГАиК. Учитывая большое число различных ведомств и организаций, использующих созданные в Роскартографии цифровые топографические карты (ЦТК), становится чрезвычайно актуальным вопрос об эффективном конвертировании исходных ЦТК в различные пользовательские топографические и геоинформационные системы. Под понятием «эффективное конвертирование» подразумевается корректная передача в пользовательскую систему объектового состава, принадлежащих объекту параметров, возможность графического отображения ЦТК в условных знаках. Обеспечение этих требований невозможно без согласования основных составляющих частей информационного обеспечения (ИО) - классификатора и его системы кодирования, системы условных знаков, правил цифрового описания объектов карты.
2. Унификация информационного обеспечения ЦФС и ГИС «Панорама»
К настоящему времени решена задача конвертирования метрики
объектов с их графическим отображением и частично семантических характеристик. Программное обеспечение ЦФС включает набор конверторов в широко распространенные системы: MapInfo, AutoCad, ArcView,
Microstation и др. Наряду с этим имеется существенная проблема «эффективного конвертирования» ЦТК, созданных в ЦФС, в систему ГИС «Панорама». В настоящее время ручная доработка после конвертирования ЦТК в формат «Панорама» является очень трудоемким процессом, а передача карт, обновленных предприятиями Роскартографии по заказу Военнотопографического управления Генерального штаба (ВТУ ГШ) ВС РФ, является самым узким местом имеющейся технологии.
Дальнейшее совершенствование технологии создания и обновления ЦТК в интересах Министерства обороны РФ невозможно без согласования информационного обеспечения двух разнородных систем - ЦФС (Роскартография) и ГИС «Панорама» (ВТУ ГШ). Именно поэтому для унификации информационного обеспечения ЦФС и ГИС «Панорама» в 2004 году была создана рабочая группа из представителей ЦНИИГАиК и организаций ВТУ ГШ ВС РФ под руководством начальника НТУ Роскартографии Александрова В.Н. и начальника отдела ВТУ Астахова С.И.
Рабочей группой был выполнен анализ разнородного информационного обеспечения ЦФС и ГИС «Панорама», даны предложения по его унификации на базе согласованного классификатора, действующих условных знаков, правил
цифрового описания объектов карты. В результате проведенной работы информационное обеспечение каждой из систем было существенно модернизировано для обеспечения полного и однозначного соответствия объектового состава, характеристик, правил цифрового описания объектов. Были разработаны таблицы соответствия кодов объектов и характеристик ЦФС и ГИС «Панорама» и общие правила цифрового описания объектов для масштабов ЦТК 1:25000 и 1:50000.
Информационное обеспечение унифицируемых систем имеет много общего. Так, обе системы являются картографическими, т.е. базируются на объектовом составе карты, используют иерархические классификаторы, предусматривают возможность отображения ЦТК в графическом виде в картографических условных знаках. Однако имеются и существенные различия, вызванные следующими причинами:
1. Различием требований Роскартографии и ВТУ ГШ к содержанию ЦТК и системе кодирования объектов и характеристик. Так, ЦФС использует трехмерную систему кодирования (X,Y,Z), а «Панорама» - двумерную (Х,У);
2. Различием в характере локализации однотипных объектов;
3. Различием идентификации одних и тех же объектов и характеристик;
4. Разным подходом в формировании подписей, в том числе сложных;
5. Различиями правил цифрового описания объектов.
Достигнутые между разработчиками Роскартографии и ВТУ ГШ
компромиссы позволили полностью согласовать информационное обеспечение двух систем, что, в сою очередь создало благоприятные условия для дальнейшей автоматизации конвертирования исходных цифровых карт, полученных по аэроснимкам, из ЦФС в ГИС «Панорама». Учитывая то обстоятельство, что Роскартография выполняет большой объем работ по заказу МО РФ, достигнутое согласование информационного обеспечения существенно снизит стоимость работ по обновлению ЦТК и сократит сроки приемо-передачи продукции.
3. Модернизация программного и информационного обеспечения ЦФС и конвертора
На основе унификации информационного обеспечения для ЦТК базовых масштабов была выполнена модернизация информационного обеспечения ЦФС и конвертора для перевода создаваемых и обновляемых на ЦФС карт в формат ГИС «Панорама». Необходимость данной разработки вызвана тем обстоятельством, что используемый до настоящего времени конвертор не обеспечивал конвертирование ЦТК с требуемой полнотой и достоверностью. Это было обусловлено невозможностью полного логического согласования понятий, относящихся к информационному обеспечению ЦФС и ГИС «Панорама», в частности объектовому составу классификаторов, перечню обязательных для каждого из слоев характеристик, правилам цифрового описания объектов.
В соответствии с техническим заданием были выполнены следующие основные работы:
На основе согласованного для ЦФС и ГИС «Панорама» списка объектов и характеристик, правил цифрового описания объектов ЦТК масштабов 1:25000 и 1:50000 выполнена модернизация информационного обеспечения ЦФС, а также модернизация конвертора преобразования ЦТК из технологического формата ЦФС в обменный формат ГИС «Панорама». С учетом модернизации информационного обеспечения ЦФС подготовлены модернизированные технологические шаблоны для ЦТК масштабов 1:25000 и 1:50000. Выполнена модернизация технологии, информационного и программного обеспечения конвертирования ЦТК масштабов 1:25000 и 1:50000 из технологического формата ЦФС в обменный формат ГИС «Панорама».
Результаты унификации ИО были апробированы в процессе выполнения опытно-производственных работ. Новгородским АГП подготовлены четыре листа ЦТК масштаба 1:25000 и один лист ЦТК масштаба 1:50000 в модернизированном информационном обеспечении ЦФС, выполнено конвертирование подготовленных ЦТК в формат ГИС «Панорама» и контроль результатов конвертирования средствами ГИС «Панорама».
Разработка принципиально нового полнофункционального конвертора, выполненного Госгисцентром (автор программ А.И. Углев), позволила практически полностью автоматизировать процесс согласования форматов ЦФС с ГИС «Панорама». Особенностью этой разработки является его универсальность и возможность настройки с помощью таблиц соответствия, формируемых непосредственно пользователем с помощью базы Access или таблиц Excel. Независимость информационного обеспечения от программы конвертора создает гибкость в использовании и позволяет в случае необходимости выполнять редактирование информационного обеспечения без вмешательства в программные процедуры, самостоятельно формировать таблицы соответствия между объектами и характеристиками ИО ЦФС и ГИС «Панорама».
Испытания разработанной технологии конвертирования выполнялись в два этапа. Первый из них включал конвертирование тестовых ЦТК (модернизированных технологических шаблонов) масштабов 1:25000 и 1:50000. Информационные шаблоны включают полный объектовый состав ЦТК заданных масштабов и позволяют проверить настройку конвертора на весь возможный объектовый состав ЦТК.
Второй этап заключался в опытно-производственной проверке технологии, программного и информационного обеспечения ЦФС и конвертора на реальных ЦТК масштабов 1:25000 и 1:50000 с окончательным интерактивным редактированием ЦТК в ГИС ”Панорама”. Конвертированные ЦТК анализировались в среде ГИС “Панорама”.
При испытаниях анализировалось количество и состав объектов, прошедших конвертирование, правильность передачи принадлежащих объектам характеристик, подписей, условных знаков, топологии.
Результаты испытаний показали следующие:
- Разработанная технология, ИО и ПО обеспечивают конвертирование ЦТК масштабов 1:25000 и 1:50000, созданных (обновленных) на ЦФС для их последующего использования в среде ГИС «Панорама»;
- Технология конвертирования базируется на информационном обеспечении ЦФС (список объектов, список характеристик, значения характеристик и правила цифрового описания объектов), унифицированном с учетом особенностей информационного обеспечения ГИС «Панорама»;
- Все обязательные объекты и параметры объектов ЦФС имеют соответствие с объектами и параметрами ГИС «Панорама», а правила цифрового описания объектов ЦФС и ГИС «Панорама» трактуются однозначно для их правильного конвертирования из одной системы в другую;
- Конвертор для перевода цифровых топографических карт из среды системы ЦФС (формат DMF) в среду ГИС “Панорама” (форматы SXF и TXF) унифицирован для масштабного ряда ЦТК, а информационное обеспечение подготавливается отдельно для каждого масштаба;
- Технология конвертирования работает практически без потерь информации с максимальной передачей объектового состава ЦТК, принадлежащих объекту характеристик и элементов оформления - подписей и условных знаков;
- После конвертирования и дополнительного редактирования цифровой информации протокол ошибок ЦТК, создаваемый средствами ГИС «Панорама», удовлетворяет требованиям пользователя.
Таким образом, из результатов предварительных испытаний следует, что модернизированные информационное и программное обеспечение ЦФС и конвертора, технология конвертирования позволяют автоматически передавать из ЦФС в ГИС “Панорама” практически весь объектовый состав исходной ЦТК, условные знаки, характеристики и подписи. Для используемых в процессе проверки ЦТК средний уровень автоматического конвертирования составил 0,94 для масштаба 1:25000 и 0,95 - для масштаба 1:50000.
Основным замечанием к разработанной технологии является неполная реализация достигнутых соглашений об унификации ИО в файле ресурсов ГИС «Панорама», в результате чего требуется дополнительное редактирование ЦТК после конвертирования. Эффективное использование унифицированного с ВТУ ГШ информационного обеспечения требует с их стороны выполнить адекватную модернизацию файлов ресурсов ГИС “Панорама” для ЦТК масштабов 1:25000 и 1:50000.
Для дальнейшего продолжения работ в намеченном Роскартографией и ВТУ ГШ направлении целесообразно ускорить постановку работы по унификации и модернизации информационного обеспечения ЦТК масштабов 1:100000 и 1:200000 для ЦФС и ГИС “Панорама”.
4. Унификация требований к основным видам топографической продукции
Повышение эффективности создания и сокращение сроков обновления топографических карт масштабного ряда 1:25000-1:200000 в предприятиях отрасли определяется не только степенью автоматизации фотограмметрических и картографических процессов, но и степенью унификации требований к получаемой продукции. Особенно это важно при передаче картографической продукции из одного ведомства в другое. В частности, речь идет о продукции, изготавливаемой в предприятиях Роскартографии для нужд Министерства обороны РФ.
В результате выполненных работ было проведено также согласование наименований и общих требований к основным видам топографической продукции, используемой в Роскартографии и Министерстве обороны РФ. К согласованным видам продукции отнесены следующие:
Цифровая информация о местности (ЦИМ), включающая цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель объектов местности (ЦММ).
Цифровая (электронная) топографическая карта (ЦТК).
Цифровая модель издательского оригинала (ЦМИО).
Цифровые (орто)фотоплан (ЦФП) и (орто)фотокарта (ЦФК).
Трехмерная электронная модель местности (ЦММ-3Э).
Растровая карта с матрицей высот и дополнительными векторными слоями (РК).
Все представленные выше виды продукции используют цифровые методы их получения и ориентированы на современные средства сбора информации. Для Роскартографии таким средством является цифровая фотограмметрическая станция (ЦФС), для Министерства обороны РФ - ГИС «Панорама». Именно поэтому унификация требований к видам продукции, получаемых на различных программно-технических средствах, не могла быть возможной без унификации информационного обеспечения ЦФС и ГИС «Панорама».
Принципиальной особенностью согласованного перечня является получение при обновлении цифровых карт нового вида продукции в виде цифровой информации о местности. ЦИМ в отличие от ЦТК является полностью метрической моделью местности, не подверженной искажениям, вызванным способом её отображения в условных знаках. Таким образом, точность координат объектов местности, содержащихся в базе ЦИМ, определяется только точностью исходных данных и способом их получения и сохраняется независимо от масштаба представления. В этом смысле ЦИМ является базовым элементом для всех других видов продукции, в том числе и для производных карт более мелких масштабов, получаемых методом генерализации базовой ЦИМ. Кроме того, метрически точная базовая карта имеет более широкую область применения, чем ЦТК, при её использовании в навигации, управления территориями, при решении специальных задач.
К настоящему времени с ВТУ ГШ согласованы только основные требования к видам продукции. Для принятия их в виде нормативных актов необходима их детальная проработка в виде технических условий к каждому виду продукции.
© Г.А. Зотов, Е.Я. Мительман, С.С. Нехин, Л.В. Серегина, 2005
