Способ определения местоположения на традиционной карте, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных
METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION ON A TRADITIONAL MAP, COORDINATES OF POINTS, GEOMETRIC AND SEMANTIC CHARACTERISTICS OF CARTOGRAPHIC OBJECTS IN INTERACTIVE MODE WHEN WORKING WITH A TRADITIONAL MAP IN THE ABSENCE OF COMMUNICATION FOR TRANSMITTING DIGITAL DATA

Техническое решение относится к области обработки и отображения пространственной информации, компьютерным средствам преобразования, визуального восприятия получаемого изображения, и может быть использовано для определения местоположения, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов с помощью интерактивной поддержки при работе с традиционной картой и источником цифровой картографической информации в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных.
Известен способ составления и использования карт в традиционной картографии [Руководство по картографическим и картоиздательским работам. Ч. 1. Составление и подготовка к изданию топографических карт масштабов 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000. [Текст]. - М: РИО ВТС, 1978 г.], при котором в процессе составления карты вся геометрическая (местоположение, форма и размеры объекта местности) и семантическая (сущность и характеристики объекта местности) информация о каждом картографическом объекте местности фиксируется на карте в аналоговой форме одним соответствующим графическим объектом - условным знаком. Дополнительно карта снабжается легендой - перечнем используемых условных знаков с описанием закодированных в них семантических характеристик картографических объектов. Затем в процессе использования карты координаты картографического объекта измеряются по карте, а семантическая информация определяется путем чтения условных знаков.
Недостатком данного способа является ограничение на объем семантической информации, обусловленный возможностями картографического способа передачи информации, а также необходимость специального обучения пользователей процессу измерения координат, длин линий, площадей объектов по карте и чтению карты с помощью языка условных знаков. Кроме того, работа с картой осуществляется пользователем только в активном режиме.
Известен также способ составления и использования интерактивных карт в цифровой картографии [Программное изделие геоинформационная система «КАРТА 2005 версия 12» (ГИС «Панорама х64»). Описание технологии создания и обновления цифровых топографических карт. ПАРБ.00046-03 93 01, 2018 г.], при котором в процессе составления карты вся геометрическая (местоположение, форма и размеры объекта местности) и семантическая (сущность и характеристики объекта местности) информация о каждом картографическом объекте местности фиксируется на стационарном компьютере в базах данных, в которых в цифровой форме размещаются координаты картографических объектов, в общем случае - координаты точек контуров картографических объектов и семантическая информация в виде кодов. Такая цифровая карта уже является интерактивной, поскольку используется путем взаимодействия пользователя с программно-аппаратным комплексом в виде персонального компьютера (ПК) с общим и прикладным программным обеспечением. В процессе использования цифровой карты по координатам картографических объектов на экран монитора ПК выводится графическое изображение карты с отображением картографических объектов местности сгенерированных условными знаками. В интерактивном режиме по запросу пользователя из базы данных ПК выводятся координаты картографических объектов и их семантические характеристики в раскодированном виде в виде текста.
Недостатком этого способа является то, что при больших размерах монитора ПК цифровые карты неудобны для использования непосредственно на местности, а при малых размерах монитора ПК, например, в ноутбуках, уменьшается обзорность карты. Кроме того возникают дополнительные неудобства в связи с обеспечением питания ПК, его габаритов и веса при использовании непосредственно на местности в полевых условиях.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ составления и использования карт в мобильной цифровой картографии [United States Patent №9,430,858, August 30, 2016, МПК G06T 11/20 (2006.01), опубл. http://us-patent.info/patent-search], взятый в качестве прототипа.
Сущность данного способа состоит в том, что при составлении карты вся геометрическая (местоположение, форма и размеры объекта местности) и семантическая (сущность и характеристики объекта местности) информация о каждом картографическом объекте местности фиксируется в источнике картографической информации в виде стационарного картографического сервера, на котором в базах данных в цифровой форме размещаются координаты картографических объектов (в общем случае - координаты точек контуров картографических объектов) и семантическая информация в виде кодов. Стационарный картографический сервер через сеть Интернет связан с мобильным устройством пользователя, например, смартфоном или планшетом. Затем в процессе использования мобильной цифровой карты с мобильного устройства пользователя делается запрос к серверу по определенному участку карты и/или определенному объекту. На сервере формируется запрошенная информация и передается на мобильное устройство пользователя в виде фрагмента карты, координат объекта или его семантических характеристик.
Недостатком данного способа является то, что он не может быть использован в местах, где недоступно соединение для передачи цифровых данных, т.е. необходимо обеспечение устойчивой связи в сети Интернет. Кроме того, данный способ применим только для специалистов в области картографирования, имеющих специальную картографическую подготовку.
Решаемая техническая проблема заключается в расширении сферы применения и повышении эффективности использования традиционных графических карт, в том числе в местах, где недоступно беспроводное соединение для передачи цифровых данных, т.е. отсутствует устойчивая связь в сети Интернет, за счет повышения информативности и точности данных о картографических объектах территории, увеличения объемов и форм представления семантической информации о картографических объектах территории, показанных на традиционной карте, путем формирования источника цифровой картографической информации в виде предварительно составленных наборов картографических данных в цифровой форме и фрагментов электронной версии традиционной карты в мобильном терминале пользователя и осуществления интерактивного режима при их использовании, а так же автоматизации получения семантической, геометрической информации и координат точек объектов с помощью программного приложения в мобильном терминале пользователя в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных. Кроме того, такое техническое решение позволяет расширить состав потребителей традиционных графических карт за счет пользователей, не имеющих специальной картографической подготовки.
Технический результат заключается в увеличении объемов и форм представления семантической информации о картографических объектах территории, показанных на традиционной карте.
Техническая проблема решается тем, что в представленном способе определения местоположения на традиционной карте, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных, при котором в персональном компьютере (ПК) с общим и прикладным программным обеспечением предварительно генерируют источник цифровой картографической информации, доступ к которому получают с помощью мобильного терминала пользователя, с возможностью в интерактивном режиме запроса и считывания с него цифровой картографической информации при определении местоположения, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографического объекта, согласно техническому решению указанный источник цифровой картографической информации создают в ПК с общим и прикладным программным обеспечением в виде структурированных наборов предварительно подготовленных данных в цифровой форме по каждому картографическому объекту о координатах точек и геометрических характеристиках картографических объектов, показанных на традиционной карте, которые определяют путем измерения по традиционной карте в системе координат данной карты и, при необходимости, другой координатной системы, о семантических характеристиках картографических объектов, которые определяют извлечением их из традиционной карты, путем зрительного восприятия и чтения условных знаков или, при необходимости, с помощью компьютерной программы получают в ПК координаты точек картографических объектов, их геометрические и семантические характеристики путем выборки готовой информации или путем обработки первичных данных из другой исходной картографической информации в виде базы данных, цифровых карт, Интернет, в соответствии с тематикой данной традиционной карты. С помощью компьютерной программы формируют электронную версию данной традиционной карты путем сканирования или выборки ее из баз данных, или преобразования в ПК имеющейся цифровой карты, составляют общий перечень объектов традиционной карты и присваивают им идентификаторы. С помощью компьютерной программы производят фрагментацию электронной версии этой карты на отдельные ячейки, содержащие фрагменты электронной версии карты в виде отдельных файлов, соответствующие размеру экрана мобильного терминала пользователя и дополняют изображение в каждой ячейке идентификаторами всех картографических объектов, расположенных на ней. Картографический объект, расположенный на нескольких ячейках, имеет один и тот же идентификатор. Собранную в ПК картографическую информацию структурированных наборов предварительно подготовленных данных в цифровой форме по каждому картографическому объекту и ячейки, содержащие фрагменты электронной версии карты в виде отдельных файлов, передают на мобильный терминал пользователя и с помощью прикладного программного приложения в нем формируют источник цифровой картографической информации, который включает ячейки в виде фрагментов электронной версии этой карты с идентификаторами картографических объектов, структурированные наборы предварительно подготовленных данных в цифровой форме по каждому картографическому объекту, в которых для каждого картографического объекта включены его идентификатор, геометрические и семантические характеристики, координаты точек этого объекта и ссылки на номера ячеек, на которых расположен этот картографический объект. В процессе работы в интерактивном режиме с традиционной картой и источником цифровой картографической информации, в виде ячеек с фрагментами электронной карты с идентификаторами объектов и структурированных наборов данных по каждому картографическому объекту в цифровой форме в мобильном терминале пользователя, по традиционной карте визуально определяют номер ячейки, на которой расположен выбранный картографический объект, выводят изображение фрагмента электронной карты, расположенной в этой ячейке на экран мобильного терминала, визуально считывают идентификатор искомого картографического объекта, делают запрос по нему и получают и считывают с экрана мобильного терминала пользователя значения координат точек, геометрических и семантических характеристик выбранного картографического объекта. Если идентификатор выбранного картографического объекта известен заранее и нужно найти этот объект на традиционной карте, то по идентификатору находят по ссылке номера ячеек, на которых расположен искомый картографический объект, выводят поочередно изображения фрагментов электронной карты на экран мобильного терминала пользователя и определяют местоположение картографического объекта на традиционной карте путем сопоставления изображения ячейки в виде фрагмента электронной карты на мобильном терминале пользователя с этой картой Тем самым при работе с традиционной картой и источником цифровой картографической информации, размещенном на мобильном терминале пользователя, определяют местоположение, координаты точек, геометрические и семантические характеристики картографических объектов в интерактивном режиме в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных.
Указанная совокупность признаков позволяет расширить сферы применения и повысить эффективность использования традиционных графических карт, в том числе в местах, где недоступно беспроводное соединение для передачи цифровых данных, т.е. отсутствует устойчивая связь в сети Интернет, за счет осуществления интерактивного режима при работе с традиционной картой и источником цифровой картографической информации, размещенном на мобильном терминале пользователя, в виде отдельных ячеек, соответствующих размеру экрана этого мобильного терминала пользователя и содержащих фрагменты электронного изображения этой традиционной карты в виде отдельных файлов. Также указанная совокупность признаков обеспечивает увеличение объемов и форм семантической и геометрической информации о картографических объектах и автоматизацию получения семантической, геометрической информации и координат точек объектов в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных за счет предварительно подготовленных наборов данных по каждому картографическому объекту в цифровой форме в источнике картографической информации. Кроме того, указанная совокупность признаков дает возможность расширить состав потребителей традиционных графических карт за счет пользователей, не имеющих специальной картографической подготовки.
Сущность технического решения поясняется примером реализации способа определения местоположения на традиционной карте, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных и чертежами фиг. 1-3, где на фиг. 1 представлена схема процесса создания источника цифровой картографической информации, на фиг. 2 - форма отображения картографических объектов на экране мобильного терминала пользователя, на фиг. 3 - схема процесса работы в интерактивном режиме с источником цифровой картографической информации и мобильным терминалом пользователя в условиях, где недоступно беспроводное соединение для передачи цифровых данных, т.е. отсутствует устойчивая связь в сети Интернет.
Способ определения местоположения на традиционной карте, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных осуществляется следующим образом (см. фиг. 1). До начала определения местоположения на традиционной карте, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой 1 в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных, в ПК 2 с общим и прикладным программным обеспечением (далее - ПК 2) предварительно генерируют источник 3 цифровой картографической информации, доступ к которому получают с помощью мобильного терминала 4 пользователя (далее - мобильный терминал 4), с возможностью в интерактивном режиме запроса и считывания с него цифровой картографической информации при определении местоположения, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов. Источник 3 цифровой картографической информации создают в ПК 2 в виде структурированных наборов 5 предварительно подготовленных данных в цифровой форме по каждому картографическому объекту о координатах точек и геометрических характеристиках картографических объектов, показанных на традиционной карте (далее - структурированных наборов 5), которые определяют путем измерения по традиционной карте 1 в системе координат данной карты и, при необходимости, другой координатной системы, о семантических характеристиках картографических объектов, которые определяют извлечением их из традиционной карты 1, путем зрительного восприятия и чтения условных знаков или, при необходимости, с помощью компьютерной программы получают в ПК 2 координаты точек картографических объектов, их геометрические и семантические характеристики путем выборки готовой информации или путем обработки первичных данных из другой исходной картографической информации 6 в виде базы данных, цифровых карт, Интернет, в соответствии с тематикой данной традиционной карты 1 (далее - исходной картографической информации 6). Затем с помощью компьютерной программы формируют электронную версию данной традиционной карты 1 путем сканирования или выборки ее из баз данных, или преобразования в ПК 2 имеющейся цифровой карты, составляют общий перечень объектов традиционной карты 1 и присваивают им идентификаторы 7. Далее с помощью компьютерной программы производят фрагментацию электронной версии этой карты на отдельные ячейки 8, содержащие фрагменты электронной версии карты в виде отдельных файлов, соответствующие размеру экрана мобильного терминала 4 и дополняют изображение в каждой ячейке 8 идентификаторами 7 всех картографических объектов, расположенных на ней. Картографический объект, расположенный на нескольких ячейках 8, имеет один и тот же идентификатор 7. Затем, собранную в ПК 2 картографическую информацию структурированных наборов 5 предварительно подготовленных данных в цифровой форме по каждому картографическому объекту и ячейки 8, содержащие фрагменты электронной версии карты в виде отдельных файлов, передают на мобильный терминал 4 и с помощью прикладного программного приложения в нем формируют источник 3 цифровой картографической информации (см. фиг. 1, 2), который включает ячейки 8 в виде фрагментов электронной версии этой карты с идентификаторами 7 картографических объектов, структурированные наборы 5 предварительно подготовленных данных в цифровой форме по каждому картографическому объекту, в которых для каждого картографического объекта включены его идентификатор 7, геометрические и семантические характеристики, координаты точек этого объекта и ссылки на номера ячеек 8, на которых расположен этот картографический объект (см. фиг. 2). В процессе работы в интерактивном режиме с традиционной картой 1 и источником 3 цифровой картографической информации, в виде ячеек 8 с фрагментами электронной карты с идентификаторами 7 объектов и структурированных наборов 5 данных по каждому картографическому объекту в цифровой форме в мобильном терминале 4 пользователь 9 по традиционной карте 1 визуально определяет номер ячейки 8, на которой расположен выбранный картографический объект, выводит изображение фрагмента электронной карты, расположенной в этой ячейке 8 на экран мобильного терминала 4, визуально считывает идентификатор 7 искомого картографического объекта, делает запрос по нему и получают и считывают с экрана мобильного терминала 4 значения координат точек 10, геометрических характеристик 11 и семантических характеристик 12 выбранного картографического объекта. Если идентификатор 7 выбранного картографического объекта известен заранее и нужно найти этот объект на традиционной карте 1, то пользователь 9 по идентификатору 7 находит по ссылке номера ячеек 8, на которых расположен искомый картографический объект, выводит поочередно изображения фрагментов электронной карты на экран мобильного терминала 4 и определяет местоположение 13 картографического объекта на традиционной карте 1 путем сопоставления изображения ячейки 8 в виде фрагмента электронной карты на мобильном терминале 4 с этой картой. Тем самым при работе с традиционной картой 1 и источником 3 цифровой картографической информации, размещенном на мобильном терминале 4, пользователь 9 определяет местоположение на традиционной карте, координаты точек, геометрические и семантические характеристики картографических объектов в интерактивном режиме в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных (см. фиг. 2, 3).
Уровень технологической разработки предлагаемого способа и технической реализации выделяет его из ряда существующих методов. Прежде всего, это касается возможности предлагаемого способа определять местоположение объекта 13, координаты точек объектов 10, получать геометрические характеристики 11 и семантические характеристики 12 картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой 1 в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных. При этом способ позволяет повысить производительность труда по определению координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в полевых условиях за счет того, что эти значения уже имеются в готовом виде в электронной форме в мобильном терминале 4. Также предлагаемый способ позволяет работать с картой пользователям 9, не имеющим специальной картографической подготовки. Программное обеспечение для ПК 2 в части автоматизации регистрации получаемой информации при создании источника 3 картографической информации может быть реализовано, например, на основе современных графических редакторов, включающих все необходимые средства автоматизации формирования и вывода аналоговой информации. В процессе работы с традиционной картой 1 и источником 3 картографической информации, размещенном на мобильном терминале 4, используют технические средства, которые представляют собой высоконадежные мобильные малогабаритные устройства, например, смартфоны, планшеты и т.п. с установленным прикладным программным приложением. При этом в процессе работы с традиционной картой 1 и источником 3 картографической информации, размещенном на мобильном терминале 4 предусмотрено два интерактивных режима (см. фиг. 3).
В первом случае, при решении задачи определения местоположения 13, координат точек 10, геометрических характеристик 11 и семантических характеристик 12 искомого картографического объекта выполняют следующие действия:
- если известны географическое название или имя собственное объекта (например, «река Иня» или «Оперный театр»), то с помощью прикладного программного приложения по соответствующему запросу пользователь 9 на экран мобильного терминала 4 выводит идентификатор 7 данного объекта. Далее по идентификатору 7 находит и выводит на экран мобильного терминала 4 ячейку 8, в которой на фрагменте электронной карты показано расположение искомого объекта на традиционной карте 1, что помогает найти этот объект на традиционной карте 1, а также находит и считывает с экрана мобильного терминала 4 координаты точек 10 объекта и/или его семантические характеристики 12;
- если необходимо найти картографический объект, который не имеет географического названия или имени собственного, но есть требование или предпочтения по его семантическим характеристикам 12 (например, «аптека»), то с помощью прикладного программного приложения по соответствующему запросу пользователь 9 вначале находит и выводит на экран мобильного терминала 4 перечень объектов с их идентификаторами 7, среди которых выбирает предпочтительный картографический объект. Далее по идентификатору 7 выбранного картографического объекта пользователь 9 находит и выводит на экран мобильного терминала 4 окно ячейки 8, в котором на фрагменте электронной карты показано расположение искомого объекта, что помогает найти этот объект на традиционной карте 1, а также находит и считывает с экрана мобильного терминала 4 координаты точек объекта 10 и/или его семантические характеристики 12;
Во втором случае, при решении задачи получения семантической информации и координат выбранного на традиционной карте 1 картографического объекта:
- если на традиционной карте 1 подписаны географическое название или имя собственное объекта (например, «река Иня» или «Оперный театр»), то по соответствующему запросу на мобильном терминале 4 с помощью прикладного программного приложения пользователь 9 находит, выводит на экран и считывает необходимую семантическую информацию и/или координаты этого объекта;
- если объект на традиционной карте 1 не имеет географического названия или имени собственного, то вначале по соответствующему запросу с помощью прикладного программного приложения пользователь 9 выбирает и выводит на экран мобильного терминала 4 соответствующую ячейку 8 в виде фрагмента электронной карты, выбирает на нем желаемый картографический объект и считывает его идентификатор 7. Далее пользователь 9 в перечне картографических объектов данного класса в структурированном наборе 5, выведенном на экране мобильного терминала 4 по идентификатору 7 находит искомый картографический объект и на экран выводит необходимую семантическую информацию 12 и/или координаты точек 10 этого картографического объекта.
Предлагаемый инновационный способ определения местоположения на традиционной карте, координат точек, геометрических и семантических характеристик картографических объектов в интерактивном режиме при работе с традиционной картой в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных позволяет:
- получать картографический продукт с совершенно новыми свойствами и функциональными возможностями,
- существенно расширить возможности использования традиционных карт и мобильных малогабаритных устройств в полевых условиях,
- повысить информативность и точность данных о картографических объектах территории, а также повысить эффективность полевых работ за счет автоматизации и, следовательно, снижения объемов полевых работ и повышения оперативности получения необходимой информации за счет предварительного выполнения в камеральных условиях картографических работ по получению искомой информации о картографических объектах,
- обеспечить возможность работы с традиционной картой пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки.