Особенности. 
Основы и методы геоинформационного картографирования

Среди характерных черт ГК, 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

История становления геоинформационного картографирования

Начальный этап становления автоматизированной картографии как нового направления в картографии относится к концу 50-х годов. Он обусловлен несколькими факторами, связанными с совершенствованием аппаратных средств, особенно графических, и с открытием доступа к ЭВМ, в первую очередь на Западе, не только для пользователей-математиков и системных программистов. Так в институте географии Вашингтонского университета период наиболее активных исследований — 1958;1961 гг. ознаменовался развитием статистических методов, программирования в целях компьютерной картографии. В. Тоблером были разработаны компьютерные алгоритмы для картографических проекций.

В 60- х и начале 70-х годов персональные интересы определяли направление и приоритеты исследований в области машинной картографии. Стремление к переменам зародилось в двух сообществах:

среди специалистов разных научных областей, стремившихся к ускоренному составлению карт для того, чтобы отразить результаты моделирования или представить уже оцифрованные данные обширных архивов, при этом качество карт не имело первостепенного значения;

среди картографов, стремившихся уменьшить затраты средств и времени на создание и издание карт.

Первым значительным пакетом программ для этих целей стал SYMAP, выпущенный в 1967 г. Гарвардской лабораторией машинной графики и пространственного анализа. SYMAP разрабатывался с 1964 года как пакет программ общегеографического картографирования. Вывод результатов осуществлялся только на построчно — печатающее устройство, карты имели низкое разрешение и плохое качество. Пакет был функционально ограничен, однако прост в использовании, особенно для пользователей, не имеющих картографической подготовки. Это была первая наглядная демонстрация возможности автоматизированного картографирования, которая пробудила огромный интерес к ранее неизвестным технологиям.

В конце 60-х годов появился пакет GRID — первый опыт растровых ГИС, в котором для вывода растровых карт использованы способы, аналогичные SYMAP, однако в нем уже были реализованы идеи ГИС — технологии оверлея.

Для работы с данными переписи населения в 1970 г. возникла потребность в методах точной географической привязки данных переписей — адресное геокодирование для перевода почтовых адресов в географические координаты и привязки к переписным зонам. В результате впервые были созданы массивы цифровой пространственной информации. Сразу после переписи 1970 года стали создаваться атласы городов, несложные компьютерные карты которых использовались для целей маркетинга, организации розничной торговли, но в то же время стимулировали разработку современных программ статистического картографирования.

В институт исследования систем окружающей среды, который был основан Джеком Данжермондом в 1969 году, шло постепенное развитие растровых и векторных систем на базе теоретических идей и методов, разработанных в Гарвардской лаборатории и других организациях. В начале 80-х годов создана система ARC/INFO, в которой удачно реализованы идеи Канадской ГИС о разделении информации о пространственной и атрибутивной составляющих данных. ARC/INFO стала первым ГИС — и картографическим пакетом, использующим преимущества персональных компьютеров.

На начальных этапах становления (во второй половине 80-х годов) геоинформационное картографирование воспринималось как процесс автоматизированного воспроизводства карт. Дальнейший этап развития связан с разработкой теории и методов создания картографических баз данных и математико-картографического моделирования, создания картографических моделей как физических явлений, например, цифровых моделей рельефа (ЦМР), так и моделей картографического изображения для представления карт на стандартных листах АЦПУ универсальных ЭВМ. С этим периодом связаны разработки первых автоматизированных картографических систем (АКС), к числу которых относится и система «АКС-МГУ», созданная на кафедре картографии географического факультета МГУ в 1987 г.

Основной причиной прогресса в ГК с начала 90-х годов явилось бурное развитие электронно-вычислительной техники, и особенно персональных компьютеров, а также возрастание ее доступности во всем мире. Если прежде основные усилия были направлены на получение цифровых карт и обработку больших объемов информации, то теперь, освободившись от необходимости программирования рутинных процедур управления вводом и выводом данных, картографы переключились на методы анализа, проектирования и составления, создания и использования карт в ГИС, базах данных и знаний, экспертных системах.

Основные отличительные особенности систем геоинформационного картографирования и ГИС содержатся в подсистемах хранения, обработки и вывода информации. Они связаны с содержанием базы данных и набором программ для моделирования, анализа и отображения информации с целью создания карт. Цифровая картографическая информация организуется в картографические БД (КБД). Они представляют упорядоченное множество взаимосвязанных цифровых карт — цифровая модель карты, созданная путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации данных полевых съемок или иным способом; в отличие от цифровых пространственных данных в ГИС и цифровых моделей местности.

Другое отличие системы ГК и ГИС заложено в блоке обработки информации — наборе программных функций. В системе ГК программные функции обеспечивают автоматизированное создание карт и их воспроизведение в бумажной форме, но могут не обладать развитыми возможностями пространственного анализа и моделирования, необходимого для ГИС.

Современная тенденция проявляется в использовании в обеих системах одних и тех же программных комплексов — ГИС-пакетов, а также распространенных графических пакетов программ, что снимает необходимость создания специализированных систем ГК. Чаще это понятие применяют, когда хотят подчеркнуть основную задачу — создание компьютерной карты в традиционном виде и наличие устройств вывода такой карты (в ГИС созданные картографические слои хранятся в БД и могут при необходимости выводиться в виде картографического изображения только на экран монитора — в виде электронной карты). Методика проектирования КБД строиться на основе методик проектирования атласов комплексного картографирования территории.

С понятием электронных карт связано и понятие электронных атласов:

Электронный атлас — это электронное картографическое произведение, функционально подобное электронным картам, сопровождаемое программным обеспечением типа картографических браузеров (картографических визуализаторов).

Помимо картографических изображений, электронные атласы включают текстовые комментарии, табличные данные (таблицы атрибутов), а также мультимедийные изображения — анимации, видеофильмы и звуковое сопровождение. Большинство электронных атласов распространяется на компакт-дисках (CD-ROM).