Геодезія 2

480

наборі засобів Сусіопе МОІЗЕЬ є можливість побудови нерегулярних мереж трикутників, що відображають поверхню складних об'єктів. Такий підхід дозволяє отримати просторові моделі рельєфу у вигляді звичного для нас

археології, у промисловому, цивільному та транспортному будівництві, в машинобудуванні, в нафтово-газовій та інших галузях.

481

V.2. Цифрові плани та карти

У.2.1. Загальні відомості про цифрові моделі місцевості

Цифрові моделі місцевості (ЦММ) створюються як за результатами наземного знімання, без фотограмметричних матеріалів, так і на основі матеріалів, отриманих в результаті наземного фототеодолітного або аерофотознімання. Знімання значних територій, як відомо, виконується переважно методами аерознімання. Технології створення Ц М М без фотограмметричних матеріалів, переважно на основі електронної тахеометрії значно відрізняються від технологій створення цифрових планів та карт на основі фотограмметричнім матеріалів. Тому в цьому підрозділі описані основні технологічні процеси створення ЦММ з використанням фотограмметричних матеріалів і без них [4].

Під цифровою моделлю місцевості (ЦММ) розуміють множину, елементами якої є топографо-геодезична інформація про місцевість і пра-

інженерних задач та задач народного господарства.

482

11

Багато тисячоліть графічні плани та карти, які з'явилися раніше писемності, служили людям і задовольняли їх потреби. Дійсно, паперові карти на обмеженому аркуші паперу несуть надзвичайно великий об'єм інформації, завдяки не тільки накресленим графічним знакам та символам, але й асоціативно-образним сприйняттям користувача знакових комбінацій та розміщень в умовно-тривимірному просторі карти.

Виникає питання: що трапилось, чому виникла необхідність замінити графічні плани та карти цифровими?

Численні спроби дати повний математичний опис картографічної інформації, навіть з урахуванням найостанніших досягнень в області інформації з її комбінаторними моделями, виявились невдалими. Одним із недоліків математичного опису інформації карт є дуже різноманітні просторово-логічні відношення (ПЛВ) об'єктів місцевості у вигляді їх сполук: перетинів, сусідства, входжень, різновидностей за рельєфом, орієнтування за сторонами світу й т.д. Вони не мають на картах безпосереднього ні умовно - знакового, ні текстового позначення, але формуються в нашій свідомості. Існує щ е більш глибока аналітична інформація карт. Так, за характером рельєфу, видах рослинності, міграції рік визначають відповідні геоморфологічні структури земної поверхні, прогнозують місце залягання к о р и с н и х копалин, розташування підземних вод і таке інше.

Цей вид картографічної інформації, пов'язаний з абстрактноаналітичним м и с л е н н я м л ю д и н и , і є результатом не тільки сприйняття комплексних систем образно-знакової інформації, але й визначений рівнем підготовки карт у відповідній області наукових знань, наприклад, геоморфології, геоботаніці й т.п. Математичне формулювання цієї частини образно-знакової інформації є найскладнішою проблемою, розв'язання якої

шляхів представлення інформації п р о місцевість у формі, зручній для

інженерних споруд, транспортних комунікацій, нафтота газопроводів,

483

цифрові (ЦКМ, ЦПМ), які задовольняють вимогу прямого введення й опрацювання топографічної інформації на сучасних комп'ютерах. Інформація, яка отримується в результаті топографічного знімання, фотограмметричного опрацювання космічних та аерознімків, або береться з існуючих графічних карт та планів, перетворюється в цифрову (двійкову) систему числення й після відповідного опрацювання на комп'ютері формується в цифрові карти та плани.

Слід також відзначити, що від вирішення цієї проблеми залежить також розвиток засобів автоматизації складання та оновлення традиційних карт та планів, які залишаються необхідними в багатьох галузях діяльності людини. До того ж у наш час у багатьох країнах світу цифрові карти й плани в основному створюються за традиційними графічними оригіналами. Це пов'язано з тим, що багато країн уже мають високоточні плани та карти. Це по-перше. По-друге: оновлення застарілих або створення нових карт іншого масштабу та призначення набагато ефективніше здійснювати автоматизованим шляхом цифрової картографічної інформації. Виявилось найдоцільніше мати наперед заготовлену цифрову картографічну інформацію, так званий банк картографічних даних (БКД). Маючи такий банк можна швидко створити ЦКМ або ЦПМ будь-якого масштабу, призначення й задовольнити вимоги якого завгодно споживача.

Останнім часом загальний банк картографічних даних (БКД) країни

називають національною інфраструктурою геопросторових даних.

Крім того, слід відзначити, що потреби в цифрових планах та картах з часом збільшуються.

1/.2.2. Вимоги до цифрових карт та планів

Незалежно від того, якими методами та технічними засобами створюються карти та плани, вони повинні задовольняти наступні головні вимоги.

За змістом, проекцією, системою координат та висот, точністю та розграфленням (номенклатурою) цифрові карти та плани повинні повністю відповідати вимогам, які ставляться до традиційних образно-знакових карт та планів. Адекватне співвідношення властивостей образно-знакових та цифрових карт місцевості продиктовано тим, що сучасна картографічна інформація за всіма своїми параметрами, крім форми відображення, задовольняє науково-технічний прогрес відповідних областей науки й техніки і не виникає необхідності в створенні особливих вимог до ЦКМ та ЦПМ. До числа основних вимог слід віднести також строге дотримання

єдиної системи юіасифікації й кодування інформації (ЄСККІ) про місцевість усіма виробниками цифрових планів та карт.

Ці дві вимоги до ЦКМ та ЦПМ у ряді країн зведені д о степеня державного стандарту, що дозволяє за більш короткі терміни створити єдиний національний банк картографічних даних (БКД), тобто створити єдину національну інфраструктуру геопросторових даних країни. Заува-

484

жимо, що чим більш великомасштабною буде базова цифрова інформація, тим ширші будуть можливості БКД, тим більше буде користувачів і тим дешевше будуть к о ш т у в а т и цифрові плани та карти.

Необхідним під час створення цифрових планів та карт є врахування можливостей візуалізації їх змісту в адаптованих (дещо спрощених) або стандартних у м о в н и х знаках та кольорах традиційних карт з використанням програмно-технічного комплексу (кольорових графічних дисплеїв, графопобудовувачів та других картографічних приладів). Це дасть можливість автоматизувати процес картографічної генералізації, редагування та контролю якості цифрових планів та карт.

Опрацювання топографо-геодезичної інформації (ТГІ), необхідне для введення в комп'ютер, починається з кодування ТГІ. У відповідності з теорією інформації, система кодування повинна бути економна. Економність визначається числом елементарних сигналів, необхідних на передачі повідомлення. Чим менше елементарних сигналів у коді, тим економніше кодування.

Система кодування елементів знімання повинна задовольняти наступні вимоги:

1.Однозначність - кожному елементу знімання відповідає одне кодове позначення, яке не повинно бути початком іншого, більш довгого, кодового позначення;

2.Ефективність - довжина кодового позначення обернено пропорційна частоті появи даного об'єкту знімання;

6.Контроль кодування вихідної ТГІ, як візуально, так і м а ш и н н и м способом, наприклад, завдяки чергуванню букв та цифр;

7.Розвитку т а вдосконаленню системи - можливість додавати нові

коди, з а м і н ю ю ч и старі.

О к р е м о кодуються три масиви інформації:

1.Загальна інформація (на весь об'єкт знімання);

2.Метричний і синтаксичний масив інформації. Метрична інформація кодується переважно числами. Її доповнює синтаксична інформація (синтаксис - від грецького - побудова, устрій, зв'язок);

3.Семантичний і структурний масив інформації (семантика - від грецького — означальний, змістовний). Цей масив інформації

485

знімання прийняті скорочення слів із пропусками голосних (залишаються три-чотири приголосні). Наприклад, лінії зв'язку класифіковані на телефонні

позначення порівняно з тими, що зустрічаються рідше, наприклад, на забудованих територіях ліхтарі зустрічаються частіше, ніж фонтани, тому їх коди відповідно Ф і ФНТ.

Матеріал об'єкту знімання кодується цифрами 1 , 2 , ... відповідно до їх наявної частоти.

У наш час на забудованій території найчастіше зустрічаються залізобетонні конструкції (код № 1), потім - кам'яні (2), металеві (3), дерев'яні (4),

486

вий, залізобетонний). Коли потрібні характеристики кількості поверхів та розташування пікетів біля споруди, тоді додається буква, що вказує розташування пікету (кут - К, стіна - С), а кількість поверхів вказується двома цифрами. Так, код семантичної (змістової) характеристики п'ятиповерхового житлового будинку із залізобетонних конструкцій буде таким: Ж1К05 або Ж1С05. Така послідовність букв і цифр дає можливість кодування і контролю кодувань.

Під час створення систем умовних знаків для їх машинного відтворення (репродукування) необхідно також врахувати прийняту економність: чим частіше зустрічається елемент, тим простіше повинно бути викреслювання умовного знаку, що зображає даний елемент.

Кодується також масив вихідних даних, до яких відносяться каталоги координат та висот основи, пікетів, записані, наприклад, на магнітні носії. Вихідними можуть бути, якщо потрібно, координати точок горизонталей.

У.2Л. Алгоритми опрацювання польової інформації

У результаті топографічного знімання (наприклад, електронного тахеометричного) у журналах або машинних носіях створюється три масиви

( А < т и А , Я І І 5 , ( / - и ) ) и р ]

487

{Мпк,Мс,К,Х,У,ні;№ш,Мс,К,Х,У,Н)2і\

, (У.2.Й)

„^с,К,Х,У,Н)тр.

Масив ((В)) у вигляді (У.2.8) є каталогом координат та висот елементів знімання з відповідними кодами. Наступною задачею є формування моделі поверхні Землі. Модель поверхні Землі (МПЗ), як відомо, складається з моделі ситуації (МС) та моделі рельєфу (МР). Ці моделі формуються окремо з масиву ({В)). Далі окремо розглянемо суть цих моделей та їх алгоритми.

488