Геоинформационное картографирование

Реализованы возможности  совмещения 3D - поверхностей с другими  тематическими слоями. Для достижения реалистичности отображения объектов местности 3D-поверхности совмещаются  с картографическими или  ортоизображениями.

 

Виртуальная модель местности (ВММ) - модель местности, содержащая информацию о рельефе земной поверхности, ее спектральных яркостях и объектах, расположенных на данной территории, предназначена для интерактивной визуализации. ВММ позволяет обеспечить эффект присутствия на местности, может быть отображена в виде трехмерной статической сцены (3D-вид) или в режиме имитации полета над местностью, когда наблюдатель находится в точке с заданными координатами.

 

 

Глава 2. Общие положения геоинформационного

картографирования.

 

2.1. Определение геоинформационного картографирования.

 

Геоинформационное картографирование (ГК) - это автоматизированное создание и использование карт на основе геоинформационной системы и баз картографических данных и знаний. Суть геоинформационного  картографирования составляет информационно-картографическое моделирование геосистем.

Геоинформационное картографирование, как и любой другой вид картографирования, может быть отраслевым и комплексным, аналитическим и синтетическим. В соответствии с классификациями, принятыми в картографии, выделяются виды (например, социально-экономическое геоинформационное картографирование, экологическое геоинформационное картографирование и др.), и типы картографирования (инвентаризационное, оценочное и т. п.). Можно подразделять геоинформационное картографирование по пространственному охвату, масштабу, назначению, степени синтеза и иным основаниям.

Особенности

Среди характерных черт геоинформационного картографирования, свидетельствующих о существенно новом уровне картографирования, наиболее важны следующие:

• высокая степень автоматизации, опора на базы цифровых картографических данных и базы географических (геологических, экологических и др.) знаний;
• системный подход к отображению и анализу геосистем;
• интерактивность картографирования, обеспечивающая тесное сочетание методов создания и использования карт;
• оперативность, приближающаяся к реальному времени, в том числе, с широким использованием данных дистанционного зондирования;
• многовариантность, допускающая разностороннюю оценку ситуаций и спектр альтернативных решений;
• многосредность (мультимедийность), позволяющая сочетать иконические, текстовые, звуковые отображения;
• применение новых графических изобразительных средств и дизайна;
• создание геоизображений новых видов и типов (электронных карт, 3-мерных компьютерных моделей и анимаций, иконокарт и др.);
• преимущественно проблемно-практическая ориентация картографирования, нацеленная на обеспечение принятия решений.

 

Истоки:

Новое направление сформировалось не вдруг и не на пустом месте. Геоинформационное картографирование интегрирует в себе ряд научных направлений современной картографии, поднимая их на более высокий технологический уровень.

Прежде всего, его истоки прослеживаются в комплексном картографировании, ставившем во главу угла программно- координированное создание серий согласованных, сопоставимых и взаимно дополняющих серий карт и атласов природы, населения и хозяйства. Комплексное картографирование всегда представляло метод многостороннего познания действительности картографическими средствами.

Развитие идей и методик  комплексного подхода повело далее к формированию синтетического картографирования, которое выдвинуло на первый план целостное отображение геосистем путем интеграции параметров, свойств и отношений слагающих их компонентов (элементов). Особую ветвь составило оценочно-прогнозное картографирование, задача которого - целенаправленная интегральная оценка геосистем или их компонентов и предвидение их дальнейшего развития во времени и пространстве с точки зрения решения каких-либо конкретных практических задач. В этом направлении впервые была отчетливо обозначена роль карт, как средства обеспечения принятия решений. Возник даже особый вид карт - рекомендательные, содержание которых составляет размещение предлагаемых мер по реализации принимаемых решений (например, карты рекомендаций для оптимального освоения природных ресурсов, карты мелиорации территории и т. п.).

 

 

 

 

Следующий шаг - развитие системного картографирования, при котором  внимание сосредотачивается на целостном  отображении геосистем и их элементов (подгеосистем), иерархии, взаимосвязей, динамики, функционирования. Системный поход проявился, с одной стороны, в новых методах картографического моделирования геосистем, а с другой - в системной организации самого процесса картографирования .

Разумеется, синтетическое  и системное картографирование  потребовали основательного развития математических методов и автоматизированных технологий, а отсюда был уже один шаг до создания автоматических картографических систем (АКС) и ГИС.

Таким образом, есть все основания  считать, что геоинформационное  картографирование возникло и развивается как прямое продолжение комплексного, синтетического и далее - системного картографирования в новой геоинформационной среде.

 

Положение в системе  картографических дисциплин

Геоинформационное картографирование  сформировалось как узловая дисциплина на пересечении автоматизированной картографии и ГИС, системного картографирования и аэрокосмчисеких методов в широком понимании, включая дистанционное зондирование, дешифрирование и цифровую фотограмметрию. Как это часто бывает, импульсом для возникновения и формирования геоинформационное картографирование, как узловой дисциплины послужило внедрение новой быстро прогрессирующей ГИС-технологии.

К этому "узлу" протягиваются  нити от космического картографирования и цифровой картографии, картографического метода исследования и математико-картографического моделирования, компьютерного дизайна, систем спутникового позиционирования и др. Геоинформационное картографирование тесно связано с такими традиционными разделами картографии, как проектирование и редактирование карт, издание карт - словом, в этой сфере основательно "завязаны" многие разделы картографии. Она аккумулирует достижения теории, методики и производственной практики и, в свою очередь, оказывает заметное воздействие на концепции, методический аппарат и технологии.

 

 

 

 

Пространственные  уровни картографирования

Можно выделить следующие  пространственные уровни и наиболее подходящие для них диапазоны  масштабов ГК:

Глобальный уровень - 1: 10 000000 - 1:45 000000

Всероссийский уровень (включая  прибрежные акватории и приграничные районы) - 1:2 500 000 - 1: 20 000000

Региональный уровень - крупные  природные и экономические регионы, субъекты Российской Федерации - 1:500 000 - 1:4 000 000

Локальный уровень - области, районы, национальные парки, ареалы кризисных ситуаций и т.п. - 1:50 000 - 1:1 000 000

Муниципальный уровень - города, городские районы, пригородные зоны - 1:100 000 и крупнее.

Компонентные уровни

ГК охватывает все земные оболочки.

Различают следующие  компонентные (геосферные) уровни ГК:

Литосфера - рельеф и недра, геофизические поля;

Атмосфера - воздух, климат, погода;

Гидросфера - воды суши (в т.ч. искусственные водоемы), океаносфера;

Биосфера - растительный покров, животный мир;

Педосфера - почвы, геохимические поля;

Социосфера - население, социальные условия, политика, медико-географическая обстановка, наука, культура, образование;

Техносфера - хозяйство, транспорт и связь, энергетика, финансы, сфера обслуживания;

Природно-социально-техногвнная гиперсфера - взаимодействие природы и общества, экология, кризисные ситуации, факторы риска.

 

Направления практического  применения

Исчерпывающий перечень всех областей и сфер применения геоинформационного картографирования вряд ли возможен. В этом случае в особенности справедливы слова о том, что картографированию доступно все: "от геологии до идеологии".

Геоинформация, представленная в картографической форме, стала в наши дни ценным товаром и важным общественным ресурсом, владение которым во многом оптимизирует условия жизни и деятельности людей, их взаимоотношения с окружающей средой, проведение той или иной политики.

 

Можно назвать ряд актуальных направлений обеспечения практической деятельности на основе геоинформационного картографирования :

• поиск и рациональное использование природных ресурсов;
• территориальное и отраслевое планирование и управление промышленностью, сельским хозяйством, транспортом, энергетикой, финансами и другими отраслями хозяйства;
• развитие средств связи и сетей телекоммуникации;
• ведение комплексного и отраслевого кадастра;
• мониторинг экологического состояния и природного риска, оценка техногенных воздействий на среду и их последствий, обеспечение экологической безопасности и устойчивого развития территорий, экологическая экспертиза;
• контроль условий жизни и занятости населения, здравоохранение и рекреация, социальное обслуживание и др.:
• деятельность органов законодательной и исполнительной государственной власти, политических партий, средств массовой информации;
• работа правоохранительных органов, силовых структур, оборона страны;
• развитие образования и культуры;
• научные исследования и прогнозирование

 

Рассмотрение уровней и сфер применения геоинформационного картографирования показывает, что оно охватывает все аспекты жизни природы и общества и их взаимодействия. Опыт последнего времени изобилует печальными свидетельствами того, что неполный учет геоинформации, в том числе, и недостаточность картографического обеспечения, приводят к экономическим потерям, кризисным экологическим ситуациям, неэффективному планированию, просчетам в области национальной политики. 
2.2. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕОИНФОРМАЦИОНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ.

 

Важность географического  обоснования

На фоне повсеместно наблюдаемого стремительного прогресса программно-аппаратного и информационного обеспечения геоинформационного картографирования становится заметнее отставание его содержательного географического обоснования.

Невольно или намеренно  разработчики ГИС упускают из вида, что имеют дело с системами не просто информационными, но еще и географическими, и это не только обозначение пространственности или территориальности в узком смысле слова, а свидетельство комплексности и геосистемности ГИС- технологий.

Развитие геоинформационной системы и геоинформационного картографирования дает географии и родственным ей наукам о Земле и обществе уникальный и может быть единственный за всю их историю шанс действительно стать основой передовой научной технологии, базой для развития геоинформационной (географической информационной) индустрии.

 

Опыт комплексных  географических исследований

Содержание комплексных  географических исследований составляет всестороннее изучение генезиса, современного состояния и тенденций развития геосистем. В разных отраслях географии накоплен обширный арсенал методов изучения конкретных объектов и процессов. Большая часть из них применима и для ГИС-технологий.

Кратко охарактеризуем наиболее актуальные из них.

 

Методы  географического моделирования  геосистем и их компонентов

включают моделирование  структуры, динамики, взаимосвязей, функционирования геосистем в пространстве и времени. Моделирование неотрывно от методов районирования (дифференциации, интеграции, зонирования и ареалирования), классифицирования, структурного и типологического анализа, а также от приемов выявления типовых коррелятивных взаимосвязей, ведущих факторов размещения и развития объектов и процессов.

 

Принципы географической интерполяции и экстраполяции позволяют продолжать выявленные закономерности (связи, тенденции развития и др.) в будущее время, на неизвестную территорию, на неизученный объект, что особенно важно для географического прогноза и мониторинга;

Приемы ключевых исследований позволяют значительно сокращать объемы работы, проводя детальное изучение лишь в пределах эталонных участков. Ключевые исследования по сути обеспечивают выполнение контролируемых автоматических классификаций (кластеризаций) и распознавание объектов. При этом их точность находится в непосредственной зависимости от географической репрезентативности выбранных ключей (эталонов). Особо стоит вопрос о географически обоснованном выборе размеров ключей для географически однородных территорий.

 

Принципы комплексирования и оптимизации набора источников информации - карт, снимков, полевых наблюдений, статистических данных и др. и приемов их анализа - это одно из достижений методики географических исследований. К сожалению, компьютерные технологии ослабили внимание к проблеме установления рационального комплекса методов и моделей. Нередко ставится задача ввода в геоинформационной системе всей доступной информации, "максимально полного" использования всех имеющихся в распоряжении источников, невзирая на их избыточность, взаимозависимость или даже противоречивость. Повышение надежности геоинформационной системы и геоинформационного картографирования требует разработки географически достоверных критериев рационального, т.е. целесообразно ограниченного комплекса данных и набора методов.

 

Методы географической индикации