Картография - Часть 3 - Масштаб векторной карты
Векторные карты
Когда-то давным давно карты чертили на бумаге. Такие карты не требовали батареек и цифровой техники но имели ограниченную информационную вместительность, а для того, чтобы внести в них изменения - приходилось перечерчивать их заново.
Такие бумажные карты делились на специальные листы - планшеты, которые особым образом нумеровались, в зависимости от выбранного масштаба и системы координат (об этом позже).
Где-то с 20 лет назад, с развитием техники, бумажные карты стали сканировать. Таким образом в сети появилась куча "секретных топографических карт генштаба", успешно применяющихся джиперами и прочими путешественниками по пересечённой местности, например, с помощью программы Ozi Explorer.
Но будучи сканированной в электронный цифровой вид, такая карта оставалась растровой - то есть представляла собой не более чем сборище разноцветных пикселей.
Другое дело - электронные векторные карты - на таких картах каждый объект описан отдельно, в виде последовательности своих вершин с их координатами.
К каждому такому объекту можно привязать определённую информацию его классифицирующую, или описывающую. Такая информация называется семантикой. Например, у здания может быть семантика "Адрес", "Число этажей", "Число подъездов".
Для удобства классификации, объекты на электронной векторной карте разбиты по слоям: здания, дороги, водные объекты, и т.д.. Набор слоёв, объектов, которые могут содержаться на каждом слое, а так же набор семантик каждого объекта - называется классификатором.
Каждая электронная векторная карта имеет собственный классификатор, которому должны соответствовать все объекты карты.
Векторизация - это процесс создания векторных по растровому изображению. Растровое изображение может быть:
• сканированной бумажной картой
• фотографическим снимком местности с самолёта
• космическим снимком
Здесь и далее мы будем рассматривать векторизацию космических снимков - как наиболее доступного и легального материала.
Различают автоматическую и ручную векторизацию. На сегодняшний день полуавтоматическая векторизация возможна лишь для сканированных цветных топографических карт. Автоматическая векторизация снимков до сих пор является пока лишь предметов научных исследований, да и то, преимущественно зарубежных университетов.
Масштаб
Как известно, масштаб - это соотношение единицы длины на карте к расстоянию на местности. Например, масштаб 1:2.000 означает, что в 1 см бумажной карты 2.000 см или 20 метров местности.
Более КРУПНЫМ называют тот масштаб, у которого знаменатель МЕНЬШЕ - то есть, в котором тот же объект будет выглядеть крупнее.. Например, масштаб 1:200 крупнее, чем масштаб 1:500.
С заменой бумажных карт электронными векторными, казалось бы, понятие "масштаба" утрачивает свой смысл: электронную карту можно как угодно близко приблизить или удалить. Но это не верно.
Во-первых, электронная векторная карта всегда создаётся на основе какого-то материала, и именно точность исходного материала в первую очередь определяет масштаб созданной карты. Если вы векторизуете бумажную карту масштаба 1:50.000 - у вас получится векторная карта такого же масштаба. И приблизив её на экране компьютере до масштаба 1:2.000 вы не получите ничего нового.
Во-вторых, есть ряд документов (разной степени обязательности), описывающих качественные характеристики карт:
• ГОСТ 51608-2000 «Карты цифровые топографические. Требования к качеству»
• СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства»
• Требования к электронным картам и планам и правила их приёмки в территориальные фонды материалов топографо-геодезических работ и инженерных изысканий»
Согласно этим документам: "Средние погрешности в положении на инженерно-топографических планах изображений предметов и контуров местности с чёткими очертаниями относительно ближайших точек съёмочного обоснования не должны превышать 0,5 мм, а в горных и залесённых районах - 0,7 мм."
В пересчёте на единицы масштаба карты получаем:
Приведённая таблица довольно условна - ГОСТ 51608-2000 предусматривает более гибкую шкалу и сложную методику оценки точности векторных карт. Тем не менее, она даёт наглядное представление о том, какой порядок точности должна иметь карта, чтобы соответствовать тому или иному масштабу.
Второй аспект обозначения масштаба карты - это уровень генерализации картографического материала. Генерализация – процесс исключения мелких объектов карты, упрощения их контуров или группировка в более крупные объекты с укрупнением масштаба карты.
Рассмотрим уровень генерализации векторных планов населённых пунктов в зависимости от масштаба карты:
Таким образом, масштаб векторной карты зависит от масштаба исходного картографического материала, уровня генерализации карты, а также точности нанесения объектов.
Далее пойдёт речь о создании электронных векторных карт масштаба 1:2.000 - как наиболее уместных и информационно насыщенных.
Создать карты лучшей точности пока не позволяют возможности современной космической съёмки. А создавать карты меньшей точности требуется редко: они уже давно нарисованы, и если и нуждаются в корректировке - то в основном из-за строительства новых дорог. Обычно, если уж заказчик решил выделить средства на создание карт, значит ему нужна полноценная адресная информация - иными словами, на такой карте должен быть виден каждый дом.
Когда-то давным давно карты чертили на бумаге. Такие карты не требовали батареек и цифровой техники но имели ограниченную информационную вместительность, а для того, чтобы внести в них изменения - приходилось перечерчивать их заново.
Такие бумажные карты делились на специальные листы - планшеты, которые особым образом нумеровались, в зависимости от выбранного масштаба и системы координат (об этом позже).
Где-то с 20 лет назад, с развитием техники, бумажные карты стали сканировать. Таким образом в сети появилась куча "секретных топографических карт генштаба", успешно применяющихся джиперами и прочими путешественниками по пересечённой местности, например, с помощью программы Ozi Explorer.
Но будучи сканированной в электронный цифровой вид, такая карта оставалась растровой - то есть представляла собой не более чем сборище разноцветных пикселей.
Другое дело - электронные векторные карты - на таких картах каждый объект описан отдельно, в виде последовательности своих вершин с их координатами.
К каждому такому объекту можно привязать определённую информацию его классифицирующую, или описывающую. Такая информация называется семантикой. Например, у здания может быть семантика "Адрес", "Число этажей", "Число подъездов".
Для удобства классификации, объекты на электронной векторной карте разбиты по слоям: здания, дороги, водные объекты, и т.д.. Набор слоёв, объектов, которые могут содержаться на каждом слое, а так же набор семантик каждого объекта - называется классификатором.
Каждая электронная векторная карта имеет собственный классификатор, которому должны соответствовать все объекты карты.
Векторизация - это процесс создания векторных по растровому изображению. Растровое изображение может быть:
• сканированной бумажной картой
• фотографическим снимком местности с самолёта
• космическим снимком
Здесь и далее мы будем рассматривать векторизацию космических снимков - как наиболее доступного и легального материала.
Различают автоматическую и ручную векторизацию. На сегодняшний день полуавтоматическая векторизация возможна лишь для сканированных цветных топографических карт. Автоматическая векторизация снимков до сих пор является пока лишь предметов научных исследований, да и то, преимущественно зарубежных университетов.
Масштаб
Как известно, масштаб - это соотношение единицы длины на карте к расстоянию на местности. Например, масштаб 1:2.000 означает, что в 1 см бумажной карты 2.000 см или 20 метров местности.
Более КРУПНЫМ называют тот масштаб, у которого знаменатель МЕНЬШЕ - то есть, в котором тот же объект будет выглядеть крупнее.. Например, масштаб 1:200 крупнее, чем масштаб 1:500.
С заменой бумажных карт электронными векторными, казалось бы, понятие "масштаба" утрачивает свой смысл: электронную карту можно как угодно близко приблизить или удалить. Но это не верно.
Во-первых, электронная векторная карта всегда создаётся на основе какого-то материала, и именно точность исходного материала в первую очередь определяет масштаб созданной карты. Если вы векторизуете бумажную карту масштаба 1:50.000 - у вас получится векторная карта такого же масштаба. И приблизив её на экране компьютере до масштаба 1:2.000 вы не получите ничего нового.
Во-вторых, есть ряд документов (разной степени обязательности), описывающих качественные характеристики карт:
• ГОСТ 51608-2000 «Карты цифровые топографические. Требования к качеству»
• СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства»
• Требования к электронным картам и планам и правила их приёмки в территориальные фонды материалов топографо-геодезических работ и инженерных изысканий»
Согласно этим документам: "Средние погрешности в положении на инженерно-топографических планах изображений предметов и контуров местности с чёткими очертаниями относительно ближайших точек съёмочного обоснования не должны превышать 0,5 мм, а в горных и залесённых районах - 0,7 мм."
В пересчёте на единицы масштаба карты получаем:
Масштаб карты | Максимально допустимая погрешность (0.7 мм расстояния по карте) |
1 : 10 000 | 7 м |
1 : 5 000 | 3.5 м |
1 : 2 000 | 1.4 м |
1 : 500 | 35 см |
Приведённая таблица довольно условна - ГОСТ 51608-2000 предусматривает более гибкую шкалу и сложную методику оценки точности векторных карт. Тем не менее, она даёт наглядное представление о том, какой порядок точности должна иметь карта, чтобы соответствовать тому или иному масштабу.
Второй аспект обозначения масштаба карты - это уровень генерализации картографического материала. Генерализация – процесс исключения мелких объектов карты, упрощения их контуров или группировка в более крупные объекты с укрупнением масштаба карты.
Рассмотрим уровень генерализации векторных планов населённых пунктов в зависимости от масштаба карты:
Масштаб карты | Уровень генерализации территории населённых пунктов | Типичное назначение карты |
1 : 15 000 000 | Крупные города отражены точечными объектами. Мелкие населённые пункты на карте отсутствуют. | Обзорная карта мира |
1 : 2 000 000 | Крупные города нанесены площадными объектами. Мелкие населённые пункты отображены точечными объектами. | Карта территории РФ |
1 : 200 000 | Крупные города содержат площадные объекты кварталов застройки. Мелкие населённые пункты нанесены площадными объектами. | Карта территории субъекта федерации |
1 : 25 000 | Все населённые пункты содержат площадные объекты кварталов застройки. Появляются изображения отдельно стоящих зданий. | Навигационные карты незаселённых территорий, топографические атласы |
1 : 10 000 | Все многоэтажные здания нанесены площадными объектами упрощённой формы. Частный сектор отображён кварталами застройки. Все дороги выполнены линейными объектами. | Обзорные карты крупных населённых пунктов |
1 : 5 000 | Все многоэтажные здания нанесены площадными объектами сложной конфигурации. Все частные дома отображены площадными объектами упрощённой формы. Крупные дороги приобретают площадной вид. | Карты населённых пунктов с повышенным уровнем детализации, в том числе навигационные |
1 : 2 000 | Все многоэтажные здания нанесены площадными объектами сложной конфигурации. Все частные дома нанесены площадными объектами сложной конфигурации. Появляются изображения оград, заборов и крупных надворных построек. Все дороги выполнены площадными объектами. | Карты для корпоративных ГИС и аналитических задач |
1 : 500 | Все строения: многоэтажные здания, частные дома и надворные постройки нанесены площадными объектами сложной конфигурации. На карту нанесены все ограды, заборы, линии бордюрного камня, границы тротуаров и проезжих частей. | Точное нанесение коммуникаций, проведение проектных, инженерных и строительных работ |
Таким образом, масштаб векторной карты зависит от масштаба исходного картографического материала, уровня генерализации карты, а также точности нанесения объектов.
Далее пойдёт речь о создании электронных векторных карт масштаба 1:2.000 - как наиболее уместных и информационно насыщенных.
Создать карты лучшей точности пока не позволяют возможности современной космической съёмки. А создавать карты меньшей точности требуется редко: они уже давно нарисованы, и если и нуждаются в корректировке - то в основном из-за строительства новых дорог. Обычно, если уж заказчик решил выделить средства на создание карт, значит ему нужна полноценная адресная информация - иными словами, на такой карте должен быть виден каждый дом.