Зацерковний В.І. та ін. ГІС та бази даних

для відображення всіх деталей предметної галузі, оскільки відобразити всі деталі й об’єкти реальності на карті принципово неможливо. Існують межі того, що можна зображувати на картах.

Карта – одне з найважливіших джерел масових даних для формування позиційної й змістовної частин баз даних ГІС.

Картографічні моделі в ГІС можуть застосовуватись як:

•джерела просторових даних;

•спосіб збереження та інтеграції даних про просторові об’єкти;

•засіб організації запитів до БД;

•засіб просторового аналізу;

•спосіб представлення результатів роботи з ГІС.

При введенні існуючих карт до бази (банку) даних ГІС, необхідно знати про вплив різних рівнів генералізації, масштабів, проекцій, символізації та ін. на те, що вводиться і як це вводиться.

Для аналізу даних необхідно знати про можливості похибок у деяких пластах (темах, шарах), створених із дрібномасштабних карт.

Більшість технологій ГІС ґрунтуються на методичному апараті, попередньо розробленому в картографії. Зокрема до них належать трансформації картографічних проекцій та інші операції на еліпсоїді, які базуються на математичній картографії, обчислювальній математиці (розрахунок площ, периметрів тощо).

Відносно новою сферою моделювання є поєднання аерокосмічного та картографічного моделювання (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Приклад поєднання аерокосмічного та картографічного моделювання

191

Використання супутникових даних разом з картами значно розширює уявлення про територію дослідження. Аерокосмічні знімки як моделі місцевості відображують форму об’єктів, відповідність розмірів, оптичні властивості об’єктів і зовнішній вигляд, тобто морфографію. Ця первинна інформація отримується шляхом дешифрування знімків.

Аерокосмічні знімки надають актуальну інформацію про природні й інфраструктурні об’єкти, що є цінною інформацією для прокладання маршрутів, враховуючи те, що карти з території України давно не оновлювались і часто мають істотні викривлення [87].

Побудова та кількісний аналіз карт, створених за аерокосмічними моделями, є основою нового напряму в картометрії – динамічної картометрії.

5.2.1. Класифікація картографічних джерел

Картографічні джерела можуть бути різноманітними (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Фрагменти карт різного призначення

192

Всі карти, що зображують поверхню Землі, а також моря і океани, називаються географічними картами, які показують розміщення, стан і зв’язки різних природних і суспільних явищ.

Географічна карта – зменшене, узагальнене, математично визначене, образно-знакове зображення земної поверхні на площині, яке показує розміщення, стан і зв’язки різних природних і суспільних явищ, які відбираються і характеризуються у відповідності з призначенням кожної конкретної карти [69].

Географічні карти класифікуються:

за територіальним охопленням: світові карти, карти материків,

карти держав тощо;

за змістом: загальногеографічні та тематичні карти;

за масштабом: велико-, середньо- і дрібномасштабні карти;

за призначенням: довідкові, учбові, туристичні, шкільні тощо.

Загальногеографічні карти (топографічні, оглядово-топографічні, оглядові) включають різноманітні відомості про рельєф, гідрографію, ґрунтово-рослинний покрив, транспортні мережі, населені пункти, кордони тощо.

На карті зображуються об’єкти і явища природи та суспільства. Окремі з них можна спостерігати на місцевості і провести топографічне знімання їх контурів (наприклад, гідрографію, рельєф, ґрунтово-рослин- ний покрив, різні споруди тощо). Інші об’єкти, такі як кліматичні явища, магнітні схилення тощо, утворюються в результаті спостережень за допомогою спеціальних приладів. Певні явища пов’язані з дослідженням життєдіяльності людей та історичних подій. На карті можуть позначатися не тільки об’єкти і явища місцевості, а й різні явища, що відбуваються над земною поверхнею (вітри, температури повітря тощо) або в її середині (епіцентри землетрусів). Карти можуть показувати зміну явищ у часі (розливи річок і озер), переміщення явищ (маршрути подорожей, пасажиро- і вантажопотоки, морські течії), реальні та прогнозні явища, давати оцінку явищам (оціночні карти) тощо.

Одними з найважливіших властивостей географічних карт є їх оглядовість і наочність. Оглядовість дозволяє користувачу охопити одним поглядом усю відображену на ній земну поверхню або її частину. Цей процес полегшується тим, що на карті об’єкти та явища реальності відображені з відбором й узагальненням їх якісних характеристик, тобто в результаті читання карти у користувача виникає узагальнений, проте адекватний дійсності "образ місцевості". Цими властивостями одночасно не володіє жодне інше картографічне зображення (аеро- і космічні знімки, малюнки, математичні моделі тощо). Якщо знімки дають копію місцевості, її "портрет", то на картах за допомогою умовних знаків можна передати

193

кількісні та якісні характеристики об’єктів, показати об’єкти, які не сприймаються органами почуттів (магнітні схилення), недоступні погляду людини об’єкти (будову земної кори на великих глибинах), представити наукові поняття, узагальнення, абстракції.

На карті може бути показане розміщення явища, його стан, зв’язок різних явищ природи і суспільства.

Особливістю географічної карти є те, що всі її елементи зображуються в плані. Іншою особливістю географічної карти, як уже зазначалося, є застосування спеціальних умовних знаків для відображення вмісту карти. Деякі умовні знаки за своїм малюнком нагадують зображуваний об’єкт. Застосування різних умовних знаків дозволяє складати карти, які відображають декілька явищ (наприклад, рельєф, ґрунтово-рослинний покрив, ґрунти тощо).

При зображенні багатьох об’єктів дають їх контури, а всередині контурів поміщають прийняті позначення. Так, поверхня морів, озер і річок фарбують блакитним кольором, ґрунтово-рослинний покрив відображають кольором, штрихуванням або різними значками.

Якщо певний об’єкт не відображується в масштабі карти, то застосовують умовні значки довільного розміру, проте завжди необхідно прагнути до їх правильної локалізації. Наприклад, знак автостради, накресленої на карті, якщо її ширину виміряти з урахуванням масштабу, значно перевищує ширину цієї дороги на місцевості, проте розташовуватись він повинен так, щоб його вісь збігалася з дійсним положенням осі дороги. Для інших об’єктів (вказівник доріг, дерево, що стоїть окремо, труба) умовні знаки наносяться так, що їх основа збігається з дійсним положенням об’єкта.

Підписи на карті також можуть відігравати роль особливих умовних знаків, указуючи не тільки назву того або іншого об’єкта, а й найчастіше даючи якісну, а часом і кількісну його характеристику. Наприклад, застосовуючи різні шрифти, відображають тип поселень: міста – прямий заголовний шрифт, міські селища – скошений заголовний, сільські поселення – прямий рядковий; судноплавну частину річки підписують прописними буквами, а несудохідну – рядковими.

Умовні знаки повинні добре читатися, бути легкими для виконання, густими (компактними), бути зручними для друкування, не перевантажувати карту тощо.

Топографічна карта є сукупністю двох різних видів подання інформації. З одного боку, це креслення, на якому представлені геометричні об’єкти різного виду локалізації. Ці об’єкти описуються за допомогою просторових координат. З іншого – карта є поданням просторового розподілу різних параметрів або описових даних, що характеризують територію або її окремі частини, які описуються без залучення просторових координат.

194

Перший тип інформації називають метричною (позиційною, координатною, просторовою) інформацією, а другий – семантичною (описовою, атрибутивною, змістовною). Третім типом інформації є топологічні відносини між об’єктами, що представлені на карті.

Джерелом метричної інформації є здатність людини відрізняти певні частини простору та здійснювати виміри відстаней, площ, об’ємів. Метрична інформація, таким чином, відбиває властивість предмета розташовуватися в певній частині простору і займати певну його частку.

Джерелом семантичної інформації є спроможність людини розпізнавати (виділяти) певні частини простору і предмети, що знаходяться в ньому, та пов’язувати з цими частинами різноманітні визначення або характеристики. Таку інформацію в ГІС найзручніше зберігати в базі даних.

Топологічна інформація відображає топологічні властивості простору, тобто такі його властивості, які не змінюються за будь-яких лінійних деформацій простору, що відбуваються без розривів і склеювань. До топологічної інформації відносяться: точки перетинань об’єктів, інформація про приєднання об’єктів один до одного (або про спільні границі). Найпростішими топологічними властивостями є характеристики щодо розташування об’єктів відносно один одного, наприклад, ліворуч, праворуч. Яким би чином ми уявно не "розтягували" або "стискували" простір, характеристика об’єктів щодо один одного не зміниться.

Таким чином, використання географічних карт як джерел вихідних даних для формування тематичних структур баз даних ГІС є зручним і ефективним, тому що:

–по-перше, відомості, зчитані з карт, мають чітку просторову при-

в’язку;

–по-друге, в них відсутні пропуски, "білі плями" в межах зображеної території;

–по-третє, вони в будь-якій своїй формі придатні для запису на машинні носії інформації.

Топографічні (масштаб 1:200 000 і більше), оглядово-топографічні

(менше 1:200 000 до 1:1 000 000 включно) й оглядові (менше 1:1 000 000)

карти містять різноманітні відомості про рельєф, гідрографію, ґрунтоворослинний покрив, населені пункти, об’єкти господарської діяльності, транспортну мережу, лінії комунікацій, кордони тощо. У ГІС ці карти використовуються з метою отримання інформації про:

• певні об’єкти місцевості;

• просторову прив’язку об’єктів місцевості.

За допомогою топокарт можна визначити й безпосередньо цифрувати такі просторові об’єкти:

–систему координат (географічну чи топографічну);

195

–місце розташування й висоти пунктів опорної геодезичної мережі;

–оцінки висот рельєфу, контури й глибину ерозійних форм;

–назви населених пунктів, кількість будинків, тип і контури великих будівель, кар’єрів тощо;

–розташування та характеристики інженерних об’єктів, зокрема, тип покриття, ширину проїжджої частини й узбіччя для автодоріг, конструкцію, довжину й вантажопідйомність мостів, висоту (глибину) насипів і виїмок;

–місце розташування гідрографічних об’єктів, оцінки зрізів води, глибин, ширини русла, швидкості й напрямку течії;

–контури лісових маси-

вів або ділянок природної рослинності, тип деревних порід, висоту й густоту рослинності, ширину лісосмуг;

Загальногеографічні й тематичні карти можуть слугувати джерелом даних для ГІС. Але треба враховувати, що більшість таких карт виконані в масштабі дрібніше 1:1000000 в різних картографічних проекціях і мають значні лінійні або кутові спотворення. Цифрування таких матеріалів вимагає урахування параметрів картографічних проекцій, дані про які є в більшості наявних картографічних редакторів.

У процесі обробки таких карт можуть знадобитися процедури загальної або локальної трансформації зображень для прив’язки системи координат джерела даних під систему координат загальної бази даних геоінформаційного проекту.

В геоінформатиці зустрічається велике розмаїття карт із геології, топографії або ґрунтознавства. У додаток до геологічних, топографічних, кадастрових і ґрунтових карт тематичне наповнення покрить ГІС включає карти рослинності, розподілу тварин, транспорту, комунальних служб, плани міст, зональні карти, карти землекористування, ландшафтів і знімки дистанційного зондування. Ці карти можуть мати як цілком звичний вид, так і такі нетрадиційні форми як блок-діаграми, карти щільності точок, об’ємні карти тощо. Для забезпечення можливості

196

подальшого використання даних з паперових карт у ГІС необхідно виконати цифрування.

До цієї ж групи джерел можна віднести фотокарти та космофотокарти – поліграфічні відбитки з фотопланів, складених за результатами аероабо космічного знімання з нанесеними на них горизонталями та іншим картографічним навантаженням, прийнятим для загальногеографічних карт.

Застосування фотокарт як джерел даних відкриває нові можливості безпосереднього використання з цією метою цифрових моделей місцевості, які створюються в процесі фотограмметричної обробки дистанційних зображень.

Тематичні карти містять відомості з різних галузей природознавчих наук (геологія, гідрологія, океанографія, ґрунтознавство, землекористування, флора й фауна тощо). Призначення карти відображене в її масштабі, змісті та формі.

Карти природи. Це найбільш різноманітна за тематикою група карт, яка включає карти геологічної будови та ресурсів надр, геофізичні карти, карти рельєфу земної поверхні та дна океанів, метеорологічні й кліматичні, гідрологічні й океанографічні, ґрунтові, геоботанічні, меди- ко-географічні, ландшафтні, загальні фізико-географічні, охорони природи. Серед карт земної кори та її ресурсів виділяють геологічні й тектонічні, четвертинних відкладень, новітньої тектоніки й корисних копалин, а також гідрогеологічних та інженерно-геологічних карт.

До групи карт рельєфу належать гіпсометричні, морфометричні (кути нахилу місцевості, експозиція схилів, горизонтальне і вертикальне розчленування рельєфу тощо) та геоморфологічні карти.

Тематика кліматичних карт дуже різноманітна. Сюди входять характеристики кліматоутворюючих факторів, карти термічного й вітрового режиму, режиму зволоження, атмосферних явищ, прикладні синтетичні та комплексні карти, наприклад, агрокліматичні, біокліматичні тощо. Трохи менш традиційними є карти заледеніння, лавин, мерзлоти.

Карти поверхневих вод поділяють на гідрографічні, водного режиму (річний, сезонний, місячний, максимальний і мінімальний стік, внутрішньорічний розподіл стоку тощо), льодового режиму, окремих гідрологічних явищ (повідь, паводків, межені, повеней), характеристик стоку (твердий стік, гідрохімія, температури), оцінок поверхневих вод (водного балансу, ресурсів тощо).

Серед карт ґрунтів і земельних ресурсів основною є ґрунтова карта, яка відображує генетичну характеристику ґрунтів, їх механічний склад і ґрунтоутворюючі породи. Залежно від специфіки території створюють карти ерозії, засолення ґрунтів тощо; при характеристиці рослинного

197

покрову відображають сучасний рослинний покрив (на фоні корінного) лісу, природні кормові угіддя.

Класифікація карт тваринного світу передбачає карти тваринного розселення, зоогеографічні, тваринних ресурсів і форм їх використання, охорони та збагачення тваринного світу.

В коло медико-географічних карт включають карти медико-геогра- фічної оцінки території, нозогеографічні карти, спеціалізовані карти природи або соціально-економічні карти для медичної географії та рекомендаційні карти, пов’язані з вирішенням проблем оздоровлення території.

Серед карт природи розрізняють ландшафтні карти і карти фізикогеографічного районування. До цієї ж групи можна віднести космічні тематичні карти (космофотогеологічні, космофототектонічні, космофотоландшафтні тощо).

Соціально-економічні карти (промисловості, сільського господарства, транспорту, загальноекономічні, народонаселення тощо).

Карти народонаселення. Для характеристик народонаселення застосовують способи картографічного зображення, які локалізують явища за пунктами або площами, причому більшість аспектів виражає об’єкт картографування в кількісній мірі, за винятком етнографічних особливостей населення.

Серед карт народонаселення виділяють: розміщення населення по території та розселення (характеристика чисельності населення в населених пунктах і по районах, щільність сільського населення, рівномірність розташування населених пунктів, типи розселення); етнографічна й антропологічна характеристика народонаселення (характеристика народонаселення за національністю, способом життя, культурою); демографічна характеристика (відображення статевовікової структури, природного та механічного руху населення); соціально-економічна характеристика (відображення соціально-класової структури суспільства і розгорнута характеристика трудових ресурсів).

Економічні карти. Даний клас карт найбільш численний і різноманітний серед карт соціально-економічної тематики. Розрізняють карти промисловості з поділом на видобувну та переробну або більш детальне подання за кожною галуззю промисловості (нафтова, вугільна, харчова, шкіряна, текстильна, деревопереробна, металопереробна, хімічна тощо). Ще більш численними є карти сільського господарства. Вони широко використовують характеристику природних ресурсів з їх господарською оцінкою, передусім земельних фондів, трудових ресурсів, матеріальнотехнічної бази сільського господарства тощо (рис. 5.7).

198

Рис. 5.7. Приклади карт сільськогосподарських угідь

Галузеві карти сільськогосподарського виробництва поділяють на карти землеробства та тваринництва, які, у свою чергу, характеризують умови виростання культур, їх врожайність, собівартість і витрати на виробництво, розміщення видів худоби, структуру стада, продуктивність тварин, собівартість основних видів продукції, забезпеченість худоби природними кормовими угіддями тощо.

Щодо карт загальної характеристики сільського господарства, то їх можна поділити на карти сільськогосподарського використання земель, виробничих типів сільськогосподарських підприємств, сумарних виробничих витрат на 1 га сільськогосподарських земель, вартості валової та товарної продукції на 1 га сільськогосподарських земель, сільськогосподарських районів.

Схеми внутрішньогосподарського землевпорядкування, що містять також інформацію про ґрунтовий покрив, зазвичай виготовляються в масштабах 1:25 000 і 1:10 000. Для населених пунктів існують архітектурні плани різних масштабів (1:5 000, 1:2 000, 1:500), на які нанесені вулична мережа, контури будинків, межі ділянок землекористування, підземні й наземні інженерні комунікації. Однак ці матеріали виконані в умовній системі координат, і для їх використання разом з іншими джерелами необхідне виконання певних просторових перетворень (рис. 5.8).

Карти лісового господарства характеризують поширення та використання лісових ресурсів.

Карти транспорту відображають розмаїтість прояву діяльності всіх видів транспорту (автомобільного, авіаційного, морського, залізничного), а також дають їх загальну комплексну характеристику. На картах також зображують засоби зв’язку.

Серед будівельних карт можна виділити карти капітального будівництва, будівельних і монтажних організацій, матеріально-технічної бази та територіальних комплексів будівництва.

Менш поширені карти торгівлі та фінансів. Логічним завершенням блоку економіки є загальноекономічні карти [24].

199

Рис. 5.8. Фрагмент схеми землевпорядкування масштабу 1:10 000

Політичні карти (кордони адміністративного поділу території, комплексні атласи тощо). Ця група картографічних матеріалів є надзвичайно інформативною для ГІС, оскільки відомості, які наводяться в них, подаються в уніфікованій, систематизованій формі: з урахуванням проекції, масштабу, актуальності, достовірності та інших параметрів.

Історичні карти створюються на географічній основі, є математично визначеним, зменшеним, узагальненим образно-знаковим зображенням історичних подій, явищ, процесів або періодів. Зображення демонструються на площині в певному масштабі з урахуванням просторового розташування об’єктів. Карти в умовній формі показують розміщення, стан, сполучення та зв’язки історичних подій і явищ, що відбираються та характеризуються відповідно до призначення даної карти тощо.

Крім карт, джерелами даних можуть виступати й інші картографічні джерела: географічні атласи, рельєфні карти, що відтворюють земну поверхню у вигляді тривимірної об’ємної моделі, профілі (вертикальні розрізи земної кори за певними напрямками, побудовані в масштабі, які містять умовні позначки, подають земну поверхню й розміщені поблизу неї явища в узагальненому вигляді), блок-діаграми (є поєднанням перспективного зображення земної поверхні із профілями) тощо.

200