автореферат диссертации по геодезии, 05.24.03, диссертация на тему:Картографическое обеспечение географических информационных систем

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ 5 ОД

яз правах рукописи

КОНОВАЛОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ШМОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Ы. 03 Картография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1995

Работа выполнена на кафедре картографии факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербургского Государственного Университета.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ; кандидат географических наук, доцент КАПРАЛОВ Е. Г.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор географических наук, профессор ТИКУНОВ В. С.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: - Севере - западный региональный центр геоинформации и маркшейдерии " Севвапгеоинформ"

на заседании диссертационного совета (Д063.57.16) по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Санкт-Петербургском Университете по адресу: 199178, С-Ш, В. О. 10 линия, д. 33, ауд, 74

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета по адресу: 199034, С-Ш, В. О. Университетская набережная 7/9.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник МОСКАЛЕНКО Е. А.

Зашита состоится ¿-Ь октября в

часов

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета канд. геогр. наук

/

/

Л. А. Алексеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Резко возросшие объемы картографической информации, ее неоднородность, интеграция картографии и компьютерных систем определяют развитие нового направления - геоинформационяого картографирования.

Возникновение географических информационных систем (ГИС) в начале 60-х годов было вызвано, с одной стороны, усовершенствованием возможностей компьютерной графики, созданием быстродействующих процессоров, снижением стоимости технических средств; с другой стороны, в географии появилась потребность работать с большими объемами данных и информацией, требующей быстрого обновления.

В настоящее время на рынке существует огромное количество ГШ, предназначенных для решения различных задач и имеющих совершенно неодинаковые функциональные возможности. Практически каждая организация, планирующая внедрить у себя ГИС, сталкивается с отсутствием структурированной информации о них. Сделать выбор, решить при этом поставленные задачи и избежать больших затрат крайне непросто. Поэтому представляется необходимым проанализировать системы и оценить имеющиеся в настоящее время на рынке ГИС и программы создания гео-баз.

Широкое применение ГИС заставляет предъявлять особые требования к цифровым картам, применяемым в этих системах или создаваемым с их помощью. Сложность автоматизации создания карт заключается, в основном, в том, что значительная часть работ с трудом формализуема. В силу своего происхождения от систем технического черчения, графика в ГИС сохраняет свойственные им черты, что, по мнению многих советских и зарубежных специалистов, накладывает определенные ограничения на создание геобаа, обмен цифровой картографической информацией и использование цифровых карт для решения практических задач, связанных с различными видами пространственного моделирования.

Картографические возможности ГИС вступают в определенное противоречие с практикой профессионального картографирования. и это в ближайшее время может стать тормозящим фактором при использовании ГИС - технологий для создания сложных тематических произведений.

Целью данного исследования является разработка вопросов. связанных с картографическим обеспечением ГИС, под этим

понимается: анализ картографических возможностей систем, ввод исходной картографической информации, обмен векторной цифровой картографической информацией мелщу различными пользователями и построение картографического изображения, адекватно отображающего исходные данные.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

а) изучить и обобщить опыт создания и использования карт в ГИС в нашей стране и ва рубежам с целью применения его в связи с темой данного исследования;

б) исследовать векторные обменные форматы картографической информации., применяемые в ГИС, с точки зрения их полноты и жизненного цикла информации, передаваемой с их помощью, рекомендовать формальную структуру векторного картографического обменного формата, обеспечивающую надежное взаимодействие различных систем;

в) исследовать особенности ввода графической информации в ГИС; определить область применения существующих способов ввода для карт разного масштаба и тематики; изучить причины и величину искажений, сопровождающие евод информации и указать пути их уменьшения; обобщить требования к программам создания геобаз;

г) проанализировать способы создания отдельных картографических знаков и их систем, существующих в ГИС; усовершенствовать метод построения картографических символов с учетом современных достижений картографии, компьютерной графики и программирования.

В своей работе автор опирался на ставшие классическими труды Жалковского Е. А. , Жданова Н. Д. , Халугина Е. И. , посвя-щэнные созданию цифровых карт, чрезвычайно интересные работы Васмута А. С. , касающиеся вопросов моделирования в картографии. Ряд идей, высказанных в работах Лютого А. А. , Казанцева Н. Н. , Плата А. Е , Суворова А. К. о построении систем знаков тематических карт, послужил основой при разработке способа наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС.

Научную новизну и практическое значение исследования составляют теоретическое и методическое положения картографического обеспечения ГИС. К ним относятся:

- система сравнительного анализа ГИС, включающая ряд вопросов для их описания и структуру таблиц характеристик;

- структура картографического векторного обменного фор-

- Б -

мата;

- рекомендации к применению различных способов Евода графической информации в ГИС с оценкой six точности и технологические схемы, обеспечивающие повышение точности и качества ввода графической информации в ГШ;

- усовершенствованные требования к программам создания геобаз;

- способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС.

Лично автором выполнен анализ ГИС и разработана структура таблиц характеристик; проведен анализ существующих векторных обменных форматов и предложена улучшенная структура обменного формата; даны рекомендации по применимости различных способов ввода графической информации в ГНС; проведены эксперименты по оценке точности ввода информации; предложены технологические схемы, обеспечивающие повышение точности и геометрическое качество Евода; сформированы основные критерии оценки программ создания геобаз; предложен способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС для создания тематических карт.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всероссийских (Санкт- Петербург, 1993, 1994) и областной (Архангельск,"ИнформТех", 1S94), конференциях по геоинформационным системам. По теме диссертации опубликовано 8 статей. На базе материалов диссертации разработан и прочитан студентам специализации "ГИС" факультета географии и геоэкологии СПбГУ курс "Введение в ГИС", а также разработаны и читаются для студентов специализации "Кадастр и кадастровые информационные системы" лесоинженерного факультета Архангельского технического университета курсы "Основы географических информационных и земельных информационных систем", "Применение ГИС в области земельного кадастра". Автором разработан программный продукт, поддерживающий ввод информации при помощи дигитайзера, широко используемый в учебном процессе на кафедре картографии Санкт- Петербургского государственного университета. При его разработке были учтены положения, касающиеся обеспечения требований к геометрической корректности ввода, изложенные в диссертации. Результаты выполненных исследований были использованы в Комитете по градостроительству и архитектуре Мэрии Санкт - Петербурга при выборе систем для ведения тер- риториального кадастра, при разработке системы ведения электронного архива цифровой

картографической информации, при адаптации технологии фирмы INTERGRAPH (США) для создания фонда электронных карт для Санкт - Петербурга, при выборе системы для ведения земельного кадастра в Архангельском областном и городском комитетах по земельным ресурсам и землеустройству, при адаптации технологии AUTOKA (Швеция) для ведения земельного кадастра в Архангельской области.

Объеи я структура работы. Диссертация изложена на 151 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит Б рисунков, 19 таблиц и 3 схемы. Список литературы включает 107 наименований, из них 27 на иностранном языке.

Существенную помощь при внедрении результатов исследования оказали КапралоЕ Е. Г. , Голубков С. И. , Афанасьев А. И. , Рылыциков В. Е. .

На аааиту выкосится:

1) система и результаты сравнительного анализа ГИС, классификация ГЙС по уровню их картографической обеспеченности;

2) структура картографического векторного обменного формата;

3) рекомендации по применению раеличных способов ввода графической информации в ГИС ( дигитализация и векторизация) в зависимости от вида и состояния исходных материалов, назначения создаваемых систем, объемов и сроков выполнения работ, уровня подготовки персонала;

4) технологические схемы, обеспечивающие повышение точности ввода и качества графической информации в ГИС;

Б) требования к программам создания геобае;

6) способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС.

Диссертационная работа написана по материалам исследований автора, а также в процессе работы по программе "Университеты России" по теме "Эколого-географическая оценка и мониторинг природной среды"- раздел "Разработка геоинформационной-аналитической системы и технологии автоматизированного экологического картографирования".

Автор Еыралает признательность ззв. кафедрой картографии факультета географии и геоэкологии Санкт - Петербургского государственного университета Смирнову Л. Е. и доценту кафедры Петровой Т. М. ва ряд ценных критических замечаний, высказанных при просмотре рукописи.

Автор выражает глубокую благодарность научно^ руководителю Капралову Е. Г. аа постоянное внимание и помощь при разработке основных положений диссертации и подготовке ее к защите.

Содержание работы

Система и результаты сравнительного анализа ГИС, классификация ГИС по уровню их картографической обеспеченности рассматриваются в первой главе "Географические информационные системы", где выполнен анализ 20 зарубежных и отечественных ГИС. По разработанной системе вопросов анализируются программные и аппаратные, технологические и организационно -экономические аспекты ГИС, структуре, аппаратное обеспечение, используемые форматы ввода.-'вьшода информации, поддержка геометрических требований, наличие языков программирования, области применения ГИС, а также возможности создания карт различных типов. На основе выполненного исследования сделано заключение о наличии нескольких классов ГИС и, следовательно, разных уровней их картографического обеспечения. Выделено три класса систем: специализированные, настольные картографические и универсальные. Результаты анализа приводятся в табличном виде.

Специализированные ГИС, предназначенные, как правило, для геодезических и кадастровых работ, требуют еысокой точности, но не обеспечивают сложность и хорошее качество выходного картографического продукта, которым практически является схема или чертеж. Специализированные системы по производству морских карт могут ограничиваться небольшим количеством красок;, системы для топографических карт имеют знаки, соответствующие условным обозначениям на ограниченный ряд масштабов, им не нужна развитая система создания символов.

Настольные кзртсгрзфтеские системы, в силу ограниченности своих ресурсов, практически не работают с растровыми образами, не поддерживают вывод на видеофильмы, на них не создаются карты, к которым предъявляются повышенные требования в области точности, достоверности и 'т. п.

Наилучший картографический продукт получается в универсальных ГИС фирм INTERGRAPH (МЗЕ), EDS (GDS), SYSSCAN (CADIG). Производственный процесс, использующий программное обеспечение этих фирм, позволяет получить цифровые карты крупного масштаба, большой точности, сложности и загруженности изображения. Качество твердых копий карт, получаемых

на таких системах, не уступает типографскому, они обладают способностями автоматического формирования легенды, сеток, прямоугольника масштабов. Изображение на экране дисплея создается по принципу: "Что Вы ведите, то и получите", что чрезвычайно удобно и позволяет легко редактировать изображение. Дополнительное программное обеспечение, поставляемое этими фирмами, обеспечивает вывод результатов на слайды и видеофильмы для просмотров и презентаций, выполнение цветоделения и полной подготовки к типографскому процессу печати. При помощи этих ГИС удобно создавать серии карг, содержащих много однотипных изображений и одинаковых легенд. Атласы создаются как традиционные бумажные и в виде набора электронных карт, что обеспечивает высокую степень современности изображений.

Разработка структуры картографического векторного обменного формата выполнена во второй главе "Картографические векторные обменные форматы".

На основе анализа обменных форматов, применяющихся в настоящее Еремя в ГИО разного уровня, даются рекомендации по структуре универсального обменного формата. Отмечается, что несмотря на применение как растровых, так и векторных обменных форматов, именно векторная информация является основной для анализа информации, ее обновления и хранения. Практически Есе ГИО имеют собственные вакрытые внутренние форматы для представления информации, поэтому для обмена информацией между системам! используется ограниченное число наиболее популярных форматов обмена. Однако, ни один из них в настоящее Еремя не обеспечивает полной передачи данных. В основном," это связано с тем, что болышшство иэ существующих форматов (эа исключением БХЭО и ЧРР) создавались для работы к конкретных системах и не предусматривали накопления и обмена большими объемами информации между равными системами. Между тем, именно эта проблема выходит сейчас на первый план при внедрении ГИС в нашей стране. Например, некоторые форматы обмена содержат описание только графической информации, описание структуры вспомогательной или паспортной информации отсутствует. Часто графическое представление информации в ГИО гораздо богаче соответствующего описания в обменном формате, топологические отношения, как правило, остаются вне сферы действия форматов обмена. Поэтому в результате обмена происходит потеря значительной части информации и/иди структуры ее представления, восстановление котоорых влечет большие временные и денежные

затраты.

В работе дается краткая характеристика форматов, выделяются их основные отличительные черты, указывается, что состав векторных форматов сильно меняется в зависимости от поставленных задач. Отмечается, что при обмене иа внутреннего представления данных ГИС во внешнюю систему передаются три группы картографической информации: вспомогательная, касающаяся истории и технологии создания карты, географических данных о проекции, масштабе и т. п.графическая, описывающая непосредственно изображение: геометрические примитивы, объекты, сдойность и т. п.; тополознчеснзя информация, описывающая отношения объектов.

Проведенный анализ позволяет сделать заключение о наличии трех больших групп форматов, условно названных: графические, паспортные и мновсирлерые. Графические форматы (ГОО7, БЗИ) ориентированы на создание технических чертежей. Эти форматы отличаются развитыми средствами графики, при применении в картографии позволяют создать карты высокого графического качества со сложной системой условных знаков, они удобны для модификации изображения.

Паспортные форматы (ИМ и \'Р?), специально предназначенные для цифровых карт, состоят из группы файлов фиксированной структуры и содержат, кроме графической, вспомогательную или паспортную информацию: деление на сдои, координаты углов рамки, систему координат, проекцию, масштаб, код секретности и т. п. Эти форматы позволяют точно построить карту, но, как правило, отличаются очень бедными графическими возможностями, часто ограничиваясь лишь передачей точек и линий контуров.

Особую группу составляют многоцелевые форматы (ОХЭО). Их характерная черта - файлы описания данных, построенные по фиксированному шаблону. Кодирование самих данных и их интерпретация осуществляются в соответствии с описанием; таким образом, при помощи форматов этой группы могут быть переданы практически любые данные, следует только установить правила их интерпретации. Такие форматы не являются узконаправленными, например, БХГ90, кроме создания электронных карт, предназначен для передачи корректуры карт, поддержания составления в бумажном виде и получения векторных данных по программам гидрографической съемки.

Далее автор выделяет три составные части обменного формата - паспортную, графическую и топологическую.

- 10 -

Состав паспортной информации зависит от назначения и масштаба карты. В свою очередь, паспортная информация состоит ие нескольких частей: справочной, истории создания, технологии создания и географических данных. На основе анализа существуют?« обменных форматов рекомендуется состав паспортной информации, содержавший минимум сведений, необходимых для точного построения карты .

Анализ графической и топологической частей указанных форматов позволяет сделать вывод о том, что наиболее развитыми в отношении графической информации являются форматы типа ОСЫ, успешно применяющиеся при автоматизации черчения. Однако в настоящее время следует ограничиться некоторым числом графических понятий и примитивов, которые должны поддерживаться обменным форматом, для того чтобы избежать слишком большой потери информации и ее объектной структуры при передаче и обеспечить соблюдение требований к качеству картографического изображения .

Предлагаемой в работе структуре обменного формата из существующих лучше всего соответствуют графические форматы, желательно с поддержкой топологии при условии, что необходимая паспортная информация, связанная с ними, хранится в базах данных и имеет минимальный состав, описанный выше. В этом случае паспортную и семантическую информации, содержащиеся в картографических и многоцелевых форматах, можно передавать черев базы данных, сохраняя в го же время все преимущества графических форматов.

Анализ применения различных способов ввода графической информации в ГЯС в зависимости от веда и состояния исходных материалов, назначения создаваемых систем, объемов и сроков выполнения работ, уровня подготовки персонала, а также оценка их точности производится в третьей главе "Ввод цифровой информации в ГИС", где обобщаются требования к программам создания геобаз. Результаты анализа представлены в виде схем, обеспечивающих повышение точности ввода и качества графической информации в ГИС.

Отмечается, что отличительной чертой этого процесса в России является ввод основного объема графической информации методом копирования с бумажной или пластиковой основы, что связано.с недостаточной обеспеченностью новыми аэрофотосъемками и сложностью их компьютерной обработки.

Анализ программ ввода методом копирования с готовых картографических материалов на жесткой основе выполнялся по

следующим характеристикам: требования к предподготовке исходного материала к цифрованию, способ ввода информации (при помощи дигитайзера или одним ив методов векторизации), формат хранения данных, семантический состав информации, технология ввода, интерфейс пользователя, необходимые технические и программные средства.

В этой главе также рассматриваются требования, предъявляемые к графической точности ввода информации. Мировые стандарты, регламентирующие точность информации на цифровых картах - канадский (Moore 1989; ЕШ 1976), американский (Rhind and Clark 1988; Slawa 1980) и НАТО (NATO 1970), указывают допуск для высокоточных топографических карт в О. б мм и высотную точность, равную половине высоты сечения рельефа. Однако отмечается, что эта точность недостаточно высока, например, для работ, связанных с геодезическими сетями.

В отечественной литературе требования к точности цифровых карт пока не сформулированы. В нормативных документах упоминается, что точность цифровых карт должна отвечать точности топографических планов соответствующих масштабов. Однако при вводе копированием исходный материал служит источником, по которому создается цифровая карта, являющаяся вторичной по отношению к исходной. Все допустимые погрешности, определенные в соответствующих инструкциях, имеет сама начальная карта, и создание по ней цифровой вносит ряд новых ошибок. Общее отклонение положения координат точек на цифровой карте отличается (иногда очень существенно) от их действительного положения на исходной карте.

Автор считает, что полная оценка точности ввода карт практически может быть осуществлена при построении твердой копии. 'Общая ошибка цифровой карты в этом случае складывается из ошибок исходной топографической карты и ошибки ее копирования. Ошибка копировапния в свою очередь складыва-вется иэ ошибок деформации исходного материала, аппаратных ошибок устройств ввода, ошибок операторов при обводе.

Принятый на геодезических предприятиях допуск на ручное копирование с исходного картографического материала разрешает отклонение в положениях линий контуров на удвоенную наименьшую толщину линии (0.2 мм.). Желаемая точность для копий с эталонных (исходных) топографических карт, справочных настольных и справочных настольных атласов определена в 0.2 мм. , стенных справочных карт и учебных атласов в 0. 3 мм. , стенных учебных карт любого содержания 0. 4 мм. Таким обра-

зом, общая ошибка копирования теоретически не должна превышать этих пределов. В работе выполнен эксперимент по определению точности получаемых картографических материалов методом копирования, проведенный с использованием отечественных технологий ввода и технологии фирмы ШТЕИЗЙАРН и с учетом погрешностей ввода, рассмотрений выше. Полученная оценка значений этих ошибок свидетельствует о несостоятельности требований инструктивных материалов к точности цифровых карт, поскольку уже точность ручного обвода линии приблизительно равна О. 2 мм.

Для повышения точности и кзчества ввода информации в работе предлагается схема ввода.

Выполненный анализ и опыт эксплуатации различных систем позволяют рекомендовать при выборе технологии создания гео-бае учитывать следующие факторы:

- характер и состояние исходных документов (насыщенность картографического изображения, перекрытие символов, обилие текста, рваномасштабность карт мате риала)

- возможность настройки программного обеспечения на особенности и качество исходного материала, т. е. наличие у векторизаторов по растровой основе таких функций как чистка мусора, утоньшение линий, опознавание значков по их размеру, опознавание линий по шаблону и т. д. ;

- требуемую структуру и состав выходной информации, в том числе соблюдение топологических отношений и жесткость классификаторов;

- назначение и необходимую точность создаваемой геобазы.

Требования к программам создания геобаэ в зависимости от масштаба и назначения карт представлены в диссертации в табличном виде.

Способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС предложен в четвертой главе-"Построение знаковой системы карты".

Используя стандартные возможности, современные ГИС позволяют строить карты со сравнительно несложными изображениями условных знаков. Одной из причин такого упрощения является несовершенство технических средств построения изображений. Это обстоятельство выдвигает сегодня специфические требования к картографическому изображению, его машинной адаптации, т. е. к некоторой стилизации и геометризашш внемасш-табных точечных знаков, имеющих сложную структуру. С развитием компьютерной техники эти и другие ограничения в большой

степени снимаются и основной причиной упрощенности изображения становится то, что принцип построения символов, используемых в ГШ, берет свое начало от систем технического черчения. Однако, картографические знаки принципиально отличаются от графических символов, встречающихся на чертежах и схемах, они менее формализованы и приближены к рисунку. От рисунка, в свою очередь, их отличает наличие параметров управления изображением. Кроме того, картографические знаки должны быть построены с учетом всей знаковой системы карты, поэтому их начертание перестает быть полностью независимым.

Выявлены два подхода к конструированию картографических изображений, используемые в ГЙС. Первый связан с построением символов, воспроизводящих условные знаки карг определенных типов, например, морских навигационных или топографических. Изображения символов на таких картах закреплены стандартами или являются общепринятыми. Символ строится по определенному алгоритму либо берется готовым ив стандартной библиотеки. Не существует способа изобразить символ, отсутствующий в условных знаках.

Второй подход подразумевает наличие одной иди нескольких библиотек условных знаков, а также графических примитивов, таких как точки, линии, площади, геометрические фигуры, образцы заполнений и шрифтов. Пользователь выбирает готовый символ из библиотеки, причем имеет возможность регулировать его параметры: размер, цвет и т. д. или конструирует его из графических примитивов.

Автор отмечает, что принципиальным вопросом для автоматизации построения картографических знаковых систем является вопрос о том, насколько действительно многообразным может быть картографическое изображение. В существующих ГИС и картографических системах в настоящее время используют некоторый набор способов картографического изображения: значковый, качественный фон, картодиаграммы, способ линейных знаков и изолинии. Используются также шкалы, как правило, для значкового способа и способа картодиаграмм, причем изменяемым параметром является размер знака. На основе того, что для классического картографического изображения (двумерные символы) существует три типа локализации символов: точечная, линейная, площадная и изменению подлежит ограниченное число графических параметров, делается вывод, что число возможных способов начертания картографических символов, хоть и велико, но конечно. В работе рассмотрены управляющие параметры

картографического изображения и анализируются возможные варианты их сочетаний.

Рассматривается очень важная для тематического картографирования взаимосвязь показываемых явлений и их иерархия. При традиционном ручном создании карты обычно составляется классификационное дерево объектов, которое может быть сколь угодно сложным, особенно это касается карт растительности и природных зон. Символ каждого последующего уровня иерархии строится изменением какой-нибудь детали изображения символа предыдущего уровня или добавлением новой. Таким образом, происходит наследование изображения и добавление нового элемента в систему. Если такое наследование не соблюдается и новый символ нижнего уровня по внешнему виду не похож на своего родителя, происходит искажение тематического содержания карты, она перестает быть наглядной и создает ложное представление о действительности.

Со знаковой системой карты неразрывно связано понятие картографической шкалы. В общем случае, в тематическом картографировании при показе объектов преследуется цель проследить изменение каких-либо количественных или качественных характеристик, для чего и выбираются соответствующие шкалы. Иерархическая система имеет несколько ступеней, на каждой ив которых изменяется начертание символа в соответствии с изменением отображаемой характеристики. Таким образом, символ изменяет свои очертания не только "вертикально" - согласно принадлежности к определенному классу в иерархическом дереве, на и "горизонтально"- с изменением качества или количества в классе. В том и другом случае необходимо выбрать тот элемент изображения символа, который подлежит изменению.

В результате анализа картографических изображений автором для всех графических элементов вводится понятие трех составляющк. Одна из составдяюдихэто воображаемая линия-"носитель", которая определяет местоположение элемента на карте. Второй составляющей является граница- иногда совпадающая с "носителем" линия, определяющая форму символа. Третья составляющая - заполнение отвечает за внутреннее оформление этого элемента. Все виды заполнения по способу их построения можно разделить на три группы: штриховки, изображения по сетке и заливки.

Построение производится следующим образом: способ локализации и координаты определяют вид носителя: точечный, линейный или площадной, затем определяются граница и заполне-

ние.

Предполагается, что изображение символа само состоит из символов, которые, в свою очередь, также состоят из символов. Например, при выборе вида значка для штриховки его можно веять из библиотеки, где он является готовым и не имеет управляющих параметров, а можно объявить его сложным знаком со своими носителем, границей и заполнением. Делается рекурсия- возвращение еноеь к выбору символа, его границы, заполнения и так до тех пор, пока каждый из выбираемых параметров не будет объявлен неизменяемым. Это же в полной мере относится и к границе. Выполняя построение таким образом, можно добиться изображения практически любой сложности и сохранить иерархию. На каждом уровне иерархии добавляется новый элемент или один из параметров родительского символа, ранее бывший стационарным, объявляется изменяемым, выбираются его управляющее параметры и изображение становится сложнее.

Кроме таких сравнительно простых символов, анализируются знаки, которые можно назвать составными- это могут быть, например, круговые или столбчатые диаграммы, где изображение состоит из группы знаков, В этом случае изменение параметра, например размера, может относиться, либо к каждому члену группы знаков, либо только к одному знаку.

При построении знаковой системы движением по иерархическому дереву изменение начертания отдельного символа определяется изменением одного из управляющих параметров. Автор выделяет четыре группы управляющих параметров: ориентировку, форму, размер и заполнение. Для соблюдения логики построения иерархического дерева каждый отдельный параметр в любой из групп на конкретной ветви при продвижении вглубь можно менять только один раз, иначе это нарушит логику построения знаковой системы. При появлении каждой новой ступени иерархического дерева на логическом уровне, обусловленном выделением количественных или качественных характеристик картографируемого явления или объекта, графически, при построении конкретного символа меняется один из параметров какой-либо из групп.

Далее в работе рассматривается вопрос о возможной глубине движения по дереву вниз. На основе экспериментальных образцов сочетаний управляющих параметров автором делается вывод, что максимальное число изменяемых параметров заполнений, применяемых для точечно-локализованных символов, не

должно превышать двух. Линейно-локализованные объекты могут иметь более значительные физические размеры, и поэтому число сочетаний управляющих пареметров заполнений может быть увеличено до трех при обеспечении удовлетворительной читаемости, однако, необходимо тшдтельно подбирать конкретные параметры.

Наибольшее число комбинаций при сохранении удовлетворительной читаемости можно применять при картографировании плошддных объектов.

Среди всех управляющих параметров выделяются однотипные: 1} толшина штриха и расстояние мелоду штрихами; 2) цвет фона и цвет заполнения фона; 3) цвет фона и цвет штриха.

Основываясь на созданных образцах сочетаний, автор полагает, что все группы, в которые еходят однотипные сочетания управляющих параметров, являются нечитаемыми. Увеличение числа параметров резко уменьшает читаемость. Практически, видимо, не стоит сочетать более трех-четырех параметров.

Заключение

Б картографическом обеспечении ГИО имеются еще существенные недостатки, связанные с невысоким качеством исходных материалов, излишней упрощенностью и стилизованностью используемых символов, несовместимостью используемых форматов. Учитывая важность дальнейшей разработки картографического обеспечения ГНС, в работе впервые выполнен анализ ГИС по их картографической обеспеченности и решены следующие задачи:

1) Еведено понятие картографической обеспеченности ГИС и определен круг задач, требующих исследования для решения проблемы картографической обеспеченности;

2) выявлены основные типы ГИС по характеру их картографического обеспечения;

3) проведен сравнительный анализ картографических обменных форматов, разработаны рекомендации по формальному составу универсального обменного формата;

4) выработаны рекомендации к применению различных способов ввода графической информации в ГИС с учетом качества исходного материала, назначения создаваемых систем и режима их функционирования, а также с точки зрения точности получаемых карт, указаны пути повышения точности ввода графической информации в ГИС, разработаны требования к программам создания векторных геобаз;

- IV -

5) предложен способ наследуемого построения символов картографических знаковых систем в ГИС, сочетающий в себе объектно - оринтированный подход в программировании и современное состояние теориии тематического картографирования.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Коновалова Н. В. Учебный курс "Введение в ГИС". /' Тезисы к конференции "Географические информационные системы", С-Петербург, декабрь, 1993.

2. Коновалова Н. В. , Калралов Е. Г. , Афанасьев А. И. , Геоинформационные системы, состояние и перспективы развития // Вестн. С-Петербург. ун-та. Сер. 7, 1993, вып. 4 (Н 28).

3. Коновалова Н. В. , Капралов Е. Г. , Изобразительные 'средства картографии и геоинформационные системы // Вестн. С-Петербург. ун-та. Сер. 7, 1993, вып. 2 (N14)

4. Коновалова Н. В. , Смирнов Л. Е. , Капралов Е. Г. , Использование ГИС для экологического картографирования// Сборник. География. Университеты России. Москва. КГУ. 1993. стр. 250-261.

Б. Коновалова Я В. Картографические векторные обменные форматы / Тезисы к конференции "Географические информационные системы", С-Петербург, декабрь, 1994.

6. Коновалова Н. В. , Афанасьев А. И. , Капралов Е. Г. , Состояние и перспективы развития геоинформационных технологий в России / Тезисы к конференции "Географические информационные системы", С-Петербург, декабрь, 1993.

7. Коновалова Н. В. "Способы ввода цифровой информации в геоинформационных системах" //Вестн. С. -Петербург, ун-та. Сер. 7. 1994. Вып. 4 (Ы 28 ).

8. Коновалова Н. В. Требования к программам создания векторных геобаз. Предподготовка, форматы и представление информации // Вестн. С. -Петербург, ун-та. Сер. 7. 1995. Вып. 2 (М 14). с. 104-107.