Способы построения точечных картографических знаков

При создании знаков, локализованных в пунктах, применяются следующие основные приемы:

• · использование в качестве элементов знака базовых (элементарных) графических объектов (круг, многоугольник, ломанная и др.);
• · использование в качестве элементов знака символов некоторых специальных шрифтов (Marlett, Wingdings и др.)
• · использование аффинных преобразований для изменения формы и положения графических объектов;
• · привязка графических объектов к сетке с заданным шагом по горизонтали и вертикали для точного взаимного размещения элементов знака;
• · группировка графических объектов;
• · выравнивание, распределение и упорядочивание графических объектов;
• · использование операций пересечения, объединения и вычитания над множествами;
• · использование встроенных языков программирования или графических библиотек для создания структурных или сложных знаков с помощью программ пользователя.

В большинстве программ базовыми графическими объектами являются:

• — окружность или дуга окружности (рис. 10а);
• — круг или сектор (рис. 106);
• — выпуклый многоугольник с заданным числом вершин, в том числе правильный (рис. 10в);
• — звездчатый многоугольник с заданным числом и длиной лучей, в том числе правильный (рис. 10г);
• — ломаная линия, состоящая из прямолинейных сегментов (рис. 10д);
• — кривая линия, сегментами которой являются параметрические полиномы третьей степени (в машинной графике они называются кривыми Безье) (рис. 10е).

Рис. 10. Виды элементарных графических объектов:

а — окружность и дуга окружности; б — круг и сектор; в — правильные выпуклые многоугольники; г — правильные звездчатые пятиугольники; д — линия из трех прямолинейных сегментов (ломанная); е — линия из двух сегментов в виде кривых Безье (кривая).

В качестве базовых конструктивных элементов или готовых знаков можно также использовать символы некоторых шрифтов, таких как Marlett, Wingdings, или других, специально созданных для этих целей шрифтов в форматах TrueType или PostScript.

Ломаные и кривые при создании элементов знака используются тогда, когда эти элементы невозможно представить с помощью других базовых графических объектов. В этом случае создание знака практически не отличается от обычного рисования на бумаге, только процесс создания линий с помощью «мыши» на экране дисплея более трудоемок и требует определенных навыков.

Для облегчения рисования можно воспользоваться следующим приемом.

Сначала создается изображение значка на бумаге (либо берется готовое), затем оно сканируется с нужным разрешением; полученное растровое изображение помещается на отдельный слой графического редактора и используется в качестве подложки при рисовании контура значка.

Применение кривых позволяет существенно сократить количество сегментов, необходимых для получения визуально гладкой линии (с плавным изменением кривизны).

Применение аффинных преобразований к графическому объекту позволяет изменить размер, положение и форму этого объекта (рис. 11).

Рис. 11. Элементарные аффинные преобразования:

а — параллельный перенос на вектор; б — растяжение/сжатие вдоль координатных осей;

в — поворот на 130є относительно начала координат;

г — отражение относительно оси х; д — преобразование сдвига вдоль оси х.

Каждое из элементарных преобразований можно выполнить одним из двух способов.

В первом из них можно интерактивно изменять параметры преобразования с помощью движения «мыши», непосредственно наблюдая за изменением положения или формы объекта. Преимущество такого способа — его наглядность, а недостаток — невозможность получить точные значения коэффициентов преобразования.

Второй способ позволяет сначала задать точные параметры преобразования, а затем применить его к графическому объекту. Для выполнения параллельного переноса необходимо ввести новые координаты точки привязки объекта или задать координаты вектора, на который осуществляется перенос. Поворот относительно произвольного центра задается указанием координат центра поворота и угла поворота (положительное значение угла соответствует вращению против часовой стрелки). Центр поворота по умолчанию обычно находится в центре объекта. Для выполнения растяжения/сжатия вдоль координатных осей можно задать новые размеры объекта (в этом случае коэффициенты растяжения/сжатия будут вычислены автоматически) или непосредственно задать сами коэффициенты. Преобразование сдвига обычно задается не коэффициентом, а углом, на который поворачиваются перпендикулярные направлению сдвига прямые, при этом коэффициент Sх или Sу равен тангенсу этого угла.

Операцию группировки графических объектов используют в том случае, когда требуется выполнить некоторое преобразование целой группы объектов, не меняя их взаимного расположения.

Привязка положения графических объектов к сетке позволяет значительно облегчить процесс совмещения различных элементов знака, особенно если они имеют вид прямоугольников.

С помощью упорядочивания можно установить последовательность отрисовки графических объектов, что позволяет использовать при создании знака такой прием, как перекрытие (наложение).

Операция выравнивания позволяет разместить несколько графических объектов таким образом, что их верхние, нижние, левые, правые границы или центры будут расположены на одной вертикальной или горизонтальной линии.

Операция распределения позволяет разместить несколько объектов равномерно вдоль горизонтальной или вертикальной осей. Под равномерностью могут пониматься одинаковые расстояния между соответствующими границами объектов, между центрами объектов или равные промежутки между объектами.

Применение операций над множествами позволяет создавать из простых графических объектов более сложные, не прибегая при этом к трудоемкому процессу рисования линий.

Примеры использования операций пересечения, объединения и вычитания показаны на рис. 12.

Рис. 12. Применение операций над множеством (серым цветом показан результат применения операции):

а — использование разности кругов для получения серпа;

б — использование пересечения двух кругов для получения линзы;

в — использование объединения двух прямоугольников для получения креста.

Программирование особенно эффективно при создании структурных знаков, где требуется точное соответствие между размером, цветом или формой элементов знака и отображаемыми с их помощью количественными или качественными характеристиками картографируемых объектов.

Картографические блоки ГИС обычно снабжаются готовыми средствами для создания структурных знаков нескольких наиболее часто используемых видов (столбиковые, круговые диаграммы и др.), размер и цвет элементов которых непосредственно зависят по тому или иному закону от параметров картографируемого объекта в базе данных.

Некоторые графические редакторы общего назначения (Adobe Illustrator) также имеют встроенные средства для создания нескольких стандартных видов диаграмм. При этом значения параметров можно вводить в виде таблицы или импортировать из базы данных. При отсутствии возможностей для построения диаграмм можно использовать средства так называемой «деловой графики» из популярных офисных программ, например Ехсе1, а затем копировать полученные рисунки в графический редактор. Примеры создания знаков с использованием перечисленных выше приемов приведены на рис. 13.

Рис. 13. Последовательность действий при создании знака «атом»

а — создание элементарного графического объекта «окружность»;

• б) получение эллипса путем растяжения копии окружности в три раза вдоль вертикальной оси; в) поворот копии эллипса на угол 60°; г) поворот копии эллипса на угол —60°;
• д) уменьшение копии окружности в два раза и закраска круга методом градиентной радиальной заливки; е) выравнивание графических объектов.