Особенности функционирования цифровых карт как подсистем цифровых моделей местности

географическая информационная цифровая карта Напомним, что цифровую карту можно определить как подсистему цифровой модели местности, которая работает с пространственными (географическими) данными исследуемого объекта или явления. Более того, цифровую карту как систему можно разделить на две составляющие: объектную и пространственную модели местности.

Объектная модель рассматривает свойства и атрибуты объектов местности (реки, дороги, колодцы и т. п.), тогда как в пространственной модели содержится информация о местоположении вышеописанных объектов. Четкое однозначное расположение объектов в пространстве определяет тесную связь между объектной и пространственной моделью.

С точки зрения пространственной модели любой объект на карте может принадлежать к одной из трех категорий: точечные объекты, линейные объекты и полигональные (или площадные) объекты. Местоположение точечного объекта (например, колодца или буровой скважины) описывается парой координат (x,y). Линейные объекты (такие, как дороги, реки, трубопроводы, ЛЭП) сохраняются как наборы координат (x,y). Полигональные объекты (например, речные водосборы, земляные участки) хранятся в виде замкнутого набора координат (x,y).

В некоторых цифровых картах, помимо наборов абсолютных координат, каждый объект содержит информацию о своем расположении относительно других объектов карты. Также для высотных точек (линий) помимо координат x и y записывается третья координата z.

Любой объект имеет уникальный идентификатор, с помощью которого в рамках этого объекта осуществляется связь между объектной и пространственной моделями. Кроме того, каждый объект имеет собственные атрибутивные характеристики (т.е. специфическую информацию: например, для объекта «дорога» атрибутом будет «тип дорожного покрытия»). Атрибутивные данные хранятся в виде таблиц, каждая запись в которых соответствует определенному пространственному объекту. Эта связь также реализуется с помощью уникального идентификатора.

Одной из основных особенностей электронной карты является то, что она может быть организована как множество слоев. Слои построены на основе объединения пространственных объектов, имеющих какие-либо общие свойства или функциональные признаки. Такими свойствами могут быть принадлежность к одному типу пространственных объектов (жилые здания, подземные коммуникации, административные границы), представление одинаковыми графическими примитивами (точечные, линейные и полигональные объекты), отображение на карте одним цветом и т. д. Принадлежность объекта к слою позволяет использовать и добавлять групповые свойства объектам данного слоя. Кроме того, с помощью системы фильтров или заданных параметров объекты, принадлежащие слою, могут быть одновременно обработаны: масштабированы, перемещены, скопированы, записаны в базу данных. Также можно наложить запрет на редактирование объектов слоя, запретив их просмотр.

Многослойная организация электронной карты при наличии гибкого механизма управления слоями позволяет объединить и отобразить не только большее количество информации, чем на обычной карте, но существенно упростить анализ картографических данных путем селекции данных, необходимых для текущего рассмотрения, и применения механизма «прозрачности» электронной карты.

Таким образом, функционирование цифровой карты можно показать с помощью следующей схемы:

Современные электронные карты используют набор возможностей мультимедиа, что придает им большую выразительность и наглядность по сравнению с обычными картами. В качестве примера можно привести поставляемый на компакт-диске 3D-Atlas (abc and Electronic Arts). Система может рассматриваться для демонстрации электронных карт и как неполная ГИС для обучения. В 3D-Atlas информационная основа интегрирована на атласе мира. Система позволяет осуществлять наблюдение карт в разных масштабах и допускает трехмерную визуализацию.

Возможно перемещение над поверхностью (режим «полет») с визуальным эффектом полета в трехмерном пространстве.

Кроме наблюдения поверхности Земли в системе имеется возможность просмотра глобальных карт атмосферы, гидросферы, биосферы, геосферы, литосферы, часовых поясов и т. п. Система позволяет просматривать атрибуты и проводить небольшие операции анализа данных.

Существует большое количество форматов электронных карт. Рассматривая эти форматы и способы их применения в России, можно условно выделить два подхода к обмену данными.

Первый подход заключается в применении форматов, которые описывают разные виды объектов с помощью графических примитивов, не используя системы классификации и кодирования объектов. Например, так применяется формат DXF. Он имеет простую структуру и поддерживается многими прикладными системами.

Второй подход состоит в применении системы классификации и кодирования, которая позволяет исключить описание внешнего вида объектов из файлов, предназначенных для обмена и хранения данных. Такой подход гарантирует однозначную интерпретацию объектов при конвертировании данных между этими форматами, в том числе когда используются разные классификаторы, но их содержимое (соответствие кодов и объектов) известно.

Имеется определенная гибкость при конвертировании этих форматов в формат DXF, когда для одних и тех же объектов можно задать разные графические примитивы по требованию пользователей информации. Это обеспечивается применением таблиц, содержащих описание кодов объектов с помощью графических примитивов.

Таким образом, сущность цифровых моделей местности заключается в объединении пространственных характеристик объектов с их информационными свойствами, атрибутами. Информационные базы данных связываются с технологией электронных карт, что позволяет решать многочисленные проблемы современных геоинформационных систем.