Составление и редактирование цифровых карт

СОСТАВЛЕНИЕ И РЕДАКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАРТ

Технология создания и перечень работ по созданию цифровой карты в основном определяются конечной формой ее представления. Цифровая карта может быть создана для использования в электронном виде, в качестве бумажной карты, как элемент настольной геоинформационной системы, а также для сетевого представления. Также ранее упоминались два основных направления (подхода к созданию карт): геоинформационное и графическое. Рассмотрим принципиальные особенности составления каждого из этих произведений с учетом возможностей каждого направления.

Создание твердой копии компьютерной карты предполагает, что цифровая карта будет распечатана на принтере или тиражирована полиграфическими средствами. Таким образом, для данной формы представления следует уделить наибольшее внимание не только согласованности, читаемости, наглядности карты, но и художественному оформлению, что обусловливает обязательное обращение к средствам векторной и растровой графики, применяемым дизайнерами.

Использование карты в электронном виде предполагает просмотр и анализ растровой карты или работу с векторным представлением в среде ГИС. В первом случае возможен выбор как геоинформационной, так и графической технологии. Первостепенное внимание уделяется составлению качественного оригинала, подбору способов изображения и графических средств.

Второй вариант электронного представления — создание цифровой карты для последующей работы в среде ГИС — ориентирован на получение цифровой карты, доступной для анализа и обработки информации.

Подготовка данных различного типа

Содержание и последовательность процессов обработки исходных данных зависит от того, как они будут использованы для составления карты, и от исходного представления. Создание карт выполняется на компьютере, и зачастую специалистам удобнее оперировать данными в цифровой форме. В связи с этим предварительная оценка данных производится с точки зрения носителя информации: бумажный или цифровой.

В случае работы с печатным вариантом карты, текста, статистических данных их переводят в цифровую форму. Это осуществляется путем сканирования материалов, непосредственного набора информации с клавиатуры. Содержание дальнейших работ зависит от специфики данных.

Статистическая информация

Статистическая информация является одним из ключевых источников при создании социально-экономических карт, но также используется в эколого-географическом картографировании и создании карт природы. Примерами таких данных являются данные мониторинговых наблюдений, результаты химического анализа проб или протоколы химического анализа, координаты точек.

Таким образом, особенность статистических данных заключается в том, что они представляют количественную и (или) качественную информацию, организованную в табличную форму представления. Такие источники данных не требуют формализации, являются готовыми атрибутивными таблицами. Зачастую эти материалы оформляются в офисных приложениях, например MS Excel.

Подготовка статистической информации связана с уточнением типов данных, например, часто требуется исправить “общий” на “числовой”, удалить формулы при сохранении значений, исправить заголовки полей, удалить избыточную информацию, а также пустые строки и добавить ключевое поле или поле, содержащее уникальные значения. При подготовке следует обратить внимание на тот факт, что в геоинформационных программных продуктах каждая запись (строка) одной атрибутивной таблицы содержит данные об одном пространственном объекте и этот объект не повторяется в пределах таблицы. В то же время таблицы офисных приложений допускают такую ситуацию и исправления могут привести к существенной перестройке таблицы. Осуществление этих операций позволяет выполнить перенос информации в геоинформационное приложение и использовать данные для создания карт.

Редактирование содержимого ячеек таблицы помогает избежать ошибок при конвертировании в форматы ГИС. Частой ошибкой является использование в названии полей нескольких слов или специальных символов, а иногда недопустимым является применение русского алфавита.

Еще один аспект подготовки табличной информации заключается в создании и наполнении полей, которые обеспечивают пространственную локализацию данных. В техническом плане эта операция состоит в связывании элементов цифровой картографической основы с табличными данными. Для этого в обоих источниках данных должно быть поле, содержащее соответствующие значения. В качестве таких полей могут выступать названия объектов или специально разработанная система кодов.

Таким образом, подготовленная к использованию в геоинформационном приложении таблица должна отвечать следующим критериям:

• отсутствие лишней информации, пустых строк, формул;

• названия полей должны быть записаны в одну строку без пробелов буквами латинского алфавита;

• каждая строка характеризует один объект, и он не повторяется в пределах таблицы;

• корректные типы данных для числовых и текстовых значений;

• наличие поля, содержащего уникальные значения для каждой строки и обеспечивающего связь с объектами цифровой картографической основы.

Перечисленные критерии являются общими и позволяют учесть наиболее типичные ошибки, возникающие при импорте таблиц из офисных приложений в ГИС-пакеты.

Текстовые источники данных

Текстовая информация применяется при географической характеристике территории, изучении свойств объектов картографирования, то есть при проектировании карты. К такого рода информации обращаются и при изучении методических аспектов картографирования, особенностей используемого программного обеспечения. Очевидно, что основной формой представления является текст, написанный на одном из языков. Информация в виде текста часто дополняется количественными значениями, схемами и т. д.

Текст в качестве источника данных при картографировании не представляется возможным использовать без дополнительной подготовки. Обработка источников после их перевода в цифровую форму состоит в формализации и пространственной локализации.

Содержащиеся в тексте закономерности, свойства и количественные характеристики объектов, описания явлений и процессов могут быть представлены в виде таблицы и подготовлены для экспорта в ГИС-пакет посредством офисного приложения для работы с таблицами. Также информация, содержащаяся в тексте, может быть использована при заполнении атрибутивных таблиц непосредственно в геоинформационных программных продуктах.

Пространственная локализация информации из текстовых источников заключается в выделении границ распространения явлений, оконтуривании объектов по словесной характеристике. В качестве примеров можно привести описания пространственного положения границ для единиц административно-территориального деления или описания границ физико-географических районов.

Локализация объектов на основании тестовых источников обладает существенной погрешностью, однако вполне применима для картографирования в мелких масштабах. Другой случай, когда локализация данных из текстовых источников может быть выполнена с большей детальностью — это привязка к объектам цифровой картографической основы, например к рекам, населенным пунктам и т. д.

Таким образом, текстовые источники можно использовать при создании тематических карт, но они требуют существенной переработки для приведения в табличный вид или локализации объектов на цифровой карте. Дополнительно следует отметить, что полнота и позиционная точность могут быть низкими. В то же время при составлении карт это могут быть единственные доступные источники информации, например, в случае, когда на данную территорию нет карт соответствующей тематики. Безусловно, работа с текстовыми источниками данных требует от картографа не только хорошей подготовки в техническом плане, но и глубоких географических знаний об объекте исследования. Помимо этого, практически всегда требуется привлечение специалистов в отдельных областях географических знаний.

Картографические источники

Карты являются наиболее удобным для дальнейшей работы источником данных для создания карт. Это обусловлено тем, что информация уже математически обоснована, локализована в пространстве, представлена в системе условных знаков, выполнены требования по генерализации. Это, несомненно, преимущество такого источника данных, так как многие картографические требования уже учтены. Однако и таким данным требуется предварительная подготовка в зависимости от того, в каком виде представлены цифровые карты.

Первый вариант — карта является растровым файлом, полученным путем сканирования бумажного оригинала. Такая карта требует перевода в векторный тип данных. Последовательность работ заключается в регистрации растрового изображения, возможно, трансформировании в нужную систему координат, векторизации нужных объектов в ручном или автоматизированном режиме, переносе тематической информации в атрибутивные таблицы. Результаты обработки в значительной степени зависят от качества исходного материала. В таком контексте важно оценить физическое состояние карты, наличие или отсутствие сгибов и других механических повреждений. Второй аспект, на который необходимо обратить внимание, это математическая основа. Для регистрации растровой карты требуется информация о проекции карты, которая не всегда доступна. В таком случае требуется изучение истории создания карты, поиск наиболее подходящих проекций исходя из вида картографической сетки.

После регистрации растрового изображения выполняют векторизацию, оконтуривая нужные объекты. При небольших объемах работ векторизацию можно провести в ручном режиме при работе в ГИС-пакете. Универсальные геоинформационные приложения имеют необходимые инструменты для создания точечных, линейных или полигональных объектов, ориентируясь на растровое изображение. Такие работы часто называют “цифрованием по растровой подложке”, что не вполне корректно, так как растровое изображение уже представлено в цифровом виде. После подготовки пространственных объектов осуществляют создание и наполнение атрибутивных таблиц теми данными, которые содержатся на карте.

Альтернативой ручной векторизации является автоматизированная, которая позволяет сократить затраты времени, для чего используют специальные программы. В программном продукте Easy Trace автоматизированная векторизация выполняется в определенном порядке. Создается набор цветов, наилучшим образом отражающий нужные объекты. Например, гамма коричневых цветов будет характеризовать рельеф топографических карт.

При формировании набора цветов следует учитывать, что горизонтали, проведенные через лесные массивы (на зеленом фоне) и на открытых участках местности (на белом фоне), воспринимаются системой как разные цвета. В процессе создания набора цветов достаточность его можно оценить визуально.

Производится настройка параметров трассировки, которые зависят от специфики объектов. Например, для трассировки горизонталей используют “плавные кривые”, а для кварталов населенных пунктов — “ортогональные линии”. Также задают специальные настройки, которые состоят в определении радиуса поиска пикселей с нужным цветом, допустимых разрывов в линии.

Эти опции полезны, например, при векторизации штриховых и штрихпунктирных линий.

Сама векторизация выполняется при непосредственном контроле специалиста и состоит в том, что оператор должен указать курсором на начало нужной линии. Далее алгоритм трассировки выполняет анализ цветов пикселей и строит маршрут по тем из них, цвет которых входит в созданный набор цветов. В случае равнозначных вариантов или отсутствия подходящих пикселей в ближайшей окрестности, инструмент трассировки останавливает работу и требует вмешательства оператора, то есть указания нужного направления. Дальнейшие работы связаны с экспортом в требуемый формат (чаще всего это форматы программ MapInfo или ArcGIS) и последующей работой с векторным изображением, что будет описано ниже.

Иногда возможности для векторизации используют и для заполнения атрибутивных таблиц. Например, Easy Trace имеет инструмент для автоматизированной простановки высот, что позволяет существенно сэкономить время на заполнение значений абсолютных высот для горизонталей.

Описанный подход дает возможность сократить затраты труда и времени на векторизацию растровых карт, но сильно зависит от качества как исходной карты, так и сканирования. Скорость и удобство векторизации можно дополнительно повысить за счет преобразования растра в редакторе Adobe Photoshop или Corel PHOTOPAINT или воспользовавшись специальными инструментами в программе Easy Trace. Суть таких преобразований заключается в уменьшении количества цветов в растровом файле, исключении координатной сетки и т. д.

Рассмотренный подход касался растровой карты или карты, полученной путем сканирования бумажного оригинала, и основная суть процедур заключалась в переводе в векторный формат, который предоставляет наиболее широкие возможности работы с картой. При использовании векторных данных характер работ сильно отличается, но предварительная подготовка таких данных все равно необходима. Как правило, выполняют конвертирование в требуемый формат, например из таблиц MapInfo в шейп-файлы. Такое конвертирование позволяет перенести геометрическую и атрибутивную информацию, однако оформление картографических материалов не сохраняется. Конвертирование можно осуществить с помощью встроенных модулей или отдельных программ.

Часто в качестве конвертера используют Global Mapper.

СОСТАВЛЕНИЕ И РЕДАКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАРТ

Технология создания и перечень работ по созданию цифровой карты в основном определяются конечной формой ее представления. Цифровая карта может быть создана для использования в электронном виде, в качестве бумажной карты, как элемент настольной геоинформационной системы, а также для сетевого представления. Также ранее упоминались два основных направления (подхода к созданию карт): геоинформационное и графическое. Рассмотрим принципиальные особенности составления каждого из этих произведений с учетом возможностей каждого направления.

Создание твердой копии компьютерной карты предполагает, что цифровая карта будет распечатана на принтере или тиражирована полиграфическими средствами. Таким образом, для данной формы представления следует уделить наибольшее внимание не только согласованности, читаемости, наглядности карты, но и художественному оформлению, что обусловливает обязательное обращение к средствам векторной и растровой графики, применяемым дизайнерами.

Использование карты в электронном виде предполагает просмотр и анализ растровой карты или работу с векторным представлением в среде ГИС. В первом случае возможен выбор как геоинформационной, так и графической технологии. Первостепенное внимание уделяется составлению качественного оригинала, подбору способов изображения и графических средств.

Второй вариант электронного представления — создание цифровой карты для последующей работы в среде ГИС — ориентирован на получение цифровой карты, доступной для анализа и обработки информации.

Подготовка данных различного типа

Содержание и последовательность процессов обработки исходных данных зависит от того, как они будут использованы для составления карты, и от исходного представления. Создание карт выполняется на компьютере, и зачастую специалистам удобнее оперировать данными в цифровой форме. В связи с этим предварительная оценка данных производится с точки зрения носителя информации: бумажный или цифровой.

В случае работы с печатным вариантом карты, текста, статистических данных их переводят в цифровую форму. Это осуществляется путем сканирования материалов, непосредственного набора информации с клавиатуры. Содержание дальнейших работ зависит от специфики данных.

Статистическая информация

Статистическая информация является одним из ключевых источников при создании социально-экономических карт, но также используется в эколого-географическом картографировании и создании карт природы. Примерами таких данных являются данные мониторинговых наблюдений, результаты химического анализа проб или протоколы химического анализа, координаты точек.

Таким образом, особенность статистических данных заключается в том, что они представляют количественную и (или) качественную информацию, организованную в табличную форму представления. Такие источники данных не требуют формализации, являются готовыми атрибутивными таблицами. Зачастую эти материалы оформляются в офисных приложениях, например MS Excel.

Подготовка статистической информации связана с уточнением типов данных, например, часто требуется исправить “общий” на “числовой”, удалить формулы при сохранении значений, исправить заголовки полей, удалить избыточную информацию, а также пустые строки и добавить ключевое поле или поле, содержащее уникальные значения. При подготовке следует обратить внимание на тот факт, что в геоинформационных программных продуктах каждая запись (строка) одной атрибутивной таблицы содержит данные об одном пространственном объекте и этот объект не повторяется в пределах таблицы. В то же время таблицы офисных приложений допускают такую ситуацию и исправления могут привести к существенной перестройке таблицы. Осуществление этих операций позволяет выполнить перенос информации в геоинформационное приложение и использовать данные для создания карт.

Редактирование содержимого ячеек таблицы помогает избежать ошибок при конвертировании в форматы ГИС. Частой ошибкой является использование в названии полей нескольких слов или специальных символов, а иногда недопустимым является применение русского алфавита.

Еще один аспект подготовки табличной информации заключается в создании и наполнении полей, которые обеспечивают пространственную локализацию данных. В техническом плане эта операция состоит в связывании элементов цифровой картографической основы с табличными данными. Для этого в обоих источниках данных должно быть поле, содержащее соответствующие значения. В качестве таких полей могут выступать названия объектов или специально разработанная система кодов.

Таким образом, подготовленная к использованию в геоинформационном приложении таблица должна отвечать следующим критериям:

• отсутствие лишней информации, пустых строк, формул;

• названия полей должны быть записаны в одну строку без пробелов буквами латинского алфавита;

• каждая строка характеризует один объект, и он не повторяется в пределах таблицы;

• корректные типы данных для числовых и текстовых значений;

• наличие поля, содержащего уникальные значения для каждой строки и обеспечивающего связь с объектами цифровой картографической основы.

Перечисленные критерии являются общими и позволяют учесть наиболее типичные ошибки, возникающие при импорте таблиц из офисных приложений в ГИС-пакеты.

Текстовые источники данных

Текстовая информация применяется при географической характеристике территории, изучении свойств объектов картографирования, то есть при проектировании карты. К такого рода информации обращаются и при изучении методических аспектов картографирования, особенностей используемого программного обеспечения. Очевидно, что основной формой представления является текст, написанный на одном из языков. Информация в виде текста часто дополняется количественными значениями, схемами и т. д.

Текст в качестве источника данных при картографировании не представляется возможным использовать без дополнительной подготовки. Обработка источников после их перевода в цифровую форму состоит в формализации и пространственной локализации.

Содержащиеся в тексте закономерности, свойства и количественные характеристики объектов, описания явлений и процессов могут быть представлены в виде таблицы и подготовлены для экспорта в ГИС-пакет посредством офисного приложения для работы с таблицами. Также информация, содержащаяся в тексте, может быть использована при заполнении атрибутивных таблиц непосредственно в геоинформационных программных продуктах.

Пространственная локализация информации из текстовых источников заключается в выделении границ распространения явлений, оконтуривании объектов по словесной характеристике. В качестве примеров можно привести описания пространственного положения границ для единиц административно-территориального деления или описания границ физико-географических районов.

Локализация объектов на основании тестовых источников обладает существенной погрешностью, однако вполне применима для картографирования в мелких масштабах. Другой случай, когда локализация данных из текстовых источников может быть выполнена с большей детальностью — это привязка к объектам цифровой картографической основы, например к рекам, населенным пунктам и т. д.

Таким образом, текстовые источники можно использовать при создании тематических карт, но они требуют существенной переработки для приведения в табличный вид или локализации объектов на цифровой карте. Дополнительно следует отметить, что полнота и позиционная точность могут быть низкими. В то же время при составлении карт это могут быть единственные доступные источники информации, например, в случае, когда на данную территорию нет карт соответствующей тематики. Безусловно, работа с текстовыми источниками данных требует от картографа не только хорошей подготовки в техническом плане, но и глубоких географических знаний об объекте исследования. Помимо этого, практически всегда требуется привлечение специалистов в отдельных областях географических знаний.

Картографические источники

Карты являются наиболее удобным для дальнейшей работы источником данных для создания карт. Это обусловлено тем, что информация уже математически обоснована, локализована в пространстве, представлена в системе условных знаков, выполнены требования по генерализации. Это, несомненно, преимущество такого источника данных, так как многие картографические требования уже учтены. Однако и таким данным требуется предварительная подготовка в зависимости от того, в каком виде представлены цифровые карты.

Первый вариант — карта является растровым файлом, полученным путем сканирования бумажного оригинала. Такая карта требует перевода в векторный тип данных. Последовательность работ заключается в регистрации растрового изображения, возможно, трансформировании в нужную систему координат, векторизации нужных объектов в ручном или автоматизированном режиме, переносе тематической информации в атрибутивные таблицы. Результаты обработки в значительной степени зависят от качества исходного материала. В таком контексте важно оценить физическое состояние карты, наличие или отсутствие сгибов и других механических повреждений. Второй аспект, на который необходимо обратить внимание, это математическая основа. Для регистрации растровой карты требуется информация о проекции карты, которая не всегда доступна. В таком случае требуется изучение истории создания карты, поиск наиболее подходящих проекций исходя из вида картографической сетки.

После регистрации растрового изображения выполняют векторизацию, оконтуривая нужные объекты. При небольших объемах работ векторизацию можно провести в ручном режиме при работе в ГИС-пакете. Универсальные геоинформационные приложения имеют необходимые инструменты для создания точечных, линейных или полигональных объектов, ориентируясь на растровое изображение. Такие работы часто называют “цифрованием по растровой подложке”, что не вполне корректно, так как растровое изображение уже представлено в цифровом виде. После подготовки пространственных объектов осуществляют создание и наполнение атрибутивных таблиц теми данными, которые содержатся на карте.

Альтернативой ручной векторизации является автоматизированная, которая позволяет сократить затраты времени, для чего используют специальные программы. В программном продукте Easy Trace автоматизированная векторизация выполняется в определенном порядке. Создается набор цветов, наилучшим образом отражающий нужные объекты. Например, гамма коричневых цветов будет характеризовать рельеф топографических карт.

При формировании набора цветов следует учитывать, что горизонтали, проведенные через лесные массивы (на зеленом фоне) и на открытых участках местности (на белом фоне), воспринимаются системой как разные цвета. В процессе создания набора цветов достаточность его можно оценить визуально.

Производится настройка параметров трассировки, которые зависят от специфики объектов. Например, для трассировки горизонталей используют “плавные кривые”, а для кварталов населенных пунктов — “ортогональные линии”. Также задают специальные настройки, которые состоят в определении радиуса поиска пикселей с нужным цветом, допустимых разрывов в линии.

Эти опции полезны, например, при векторизации штриховых и штрихпунктирных линий.

Сама векторизация выполняется при непосредственном контроле специалиста и состоит в том, что оператор должен указать курсором на начало нужной линии. Далее алгоритм трассировки выполняет анализ цветов пикселей и строит маршрут по тем из них, цвет которых входит в созданный набор цветов. В случае равнозначных вариантов или отсутствия подходящих пикселей в ближайшей окрестности, инструмент трассировки останавливает работу и требует вмешательства оператора, то есть указания нужного направления. Дальнейшие работы связаны с экспортом в требуемый формат (чаще всего это форматы программ MapInfo или ArcGIS) и последующей работой с векторным изображением, что будет описано ниже.

Иногда возможности для векторизации используют и для заполнения атрибутивных таблиц. Например, Easy Trace имеет инструмент для автоматизированной простановки высот, что позволяет существенно сэкономить время на заполнение значений абсолютных высот для горизонталей.

Описанный подход дает возможность сократить затраты труда и времени на векторизацию растровых карт, но сильно зависит от качества как исходной карты, так и сканирования. Скорость и удобство векторизации можно дополнительно повысить за счет преобразования растра в редакторе Adobe Photoshop или Corel PHOTOPAINT или воспользовавшись специальными инструментами в программе Easy Trace. Суть таких преобразований заключается в уменьшении количества цветов в растровом файле, исключении координатной сетки и т. д.

Рассмотренный подход касался растровой карты или карты, полученной путем сканирования бумажного оригинала, и основная суть процедур заключалась в переводе в векторный формат, который предоставляет наиболее широкие возможности работы с картой. При использовании векторных данных характер работ сильно отличается, но предварительная подготовка таких данных все равно необходима. Как правило, выполняют конвертирование в требуемый формат, например из таблиц MapInfo в шейп-файлы. Такое конвертирование позволяет перенести геометрическую и атрибутивную информацию, однако оформление картографических материалов не сохраняется. Конвертирование можно осуществить с помощью встроенных модулей или отдельных программ.

Часто в качестве конвертера используют Global Mapper.