Эволюция сущности и роли картографических изображений

УДК 528.92 С.Ю. Кацко СГГ А, Новосибирск

ЭВОЛЮЦИЯ СУЩНОСТИ И РОЛИ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

S.Yu. Katsko SSGA, Novosibirsk

EVOLUTION OF THE CONCEPT AND ROLE OF CARTOGRAPHIC IMAGES

The beginning of the new age brought out significant changes in the character and techniques of the geographically-distributed information presentation and cartographic image approach.

The article shows, how the concept of a cartographic image was changing over the time of different stages of human society development. The author demonstrates the significance of the new concepts of GIS mapping, such as “electronic map” and “digital map”.

Как известно, историю развития человечества, насчитывающую несколько тысяч лет, часто делят на 3 эпохи: аграрную, промышленную и информационную, в которые существовали и развивались соответствующие цивилизации.

Простейшие картографические рисунки существовали уже в условиях первобытного общества. Об этом свидетельствуют примитивные картографические изображения у народностей. Рисунки, исполненные на дереве, коре и т.п. и нередко отличавшиеся большим правдоподобием, служили для удовлетворения потребностей, возникавших из условий общего труда людей: для указания путей кочёвок, мест охоты, земледелия.

Можно выделить следующие особенности картографических изображений, характерных для сельскохозяйственной эпохи:

а) Главная функция картографического изображения - зафиксировать окружающее пространство на каком-либо материале;

б) В процессе изучения новых территорий существовала необходимость сохранения информации о них на картах, поэтому первостепенную роль на таком изображении играло содержание, а второстепенную - точность;

в) Работать с картографическим произведением мог только специально обученный составлению и чтению карты человек.

Триста лет назад (плюс-минус полстолетия) произошла промышленная революция. Если в сельскохозяйственном веке преобладающая часть населения была занята в сельском хозяйстве, то в индустриальный век их доля заметно снижается, большая часть людей работает в промышленности, главной задачей которой было облегчение физического труда и создание для населения необходимого количества предметов обихода.

Особенности картографических изображений промышленного века:

1. Картографические произведения создаются уже не только для показа новых открытых или завоеванных территорий, но также и для обеспечения различных потребностей индустриального общества;

2. На первый план, наряду с содержанием карты, выходит её точность;

3. Как и в сельскохозяйственную эпоху, с картой мог работать только специально обученный картографической грамоте человек;

4. Для широких слоёв населения многие карты были практически недоступны.

Информационный век описывается следующими особенностями:

1. Глобальность как образ мысли;

2. Информация как основа экономики;

3. Свобода доступа к информации и свобода её распространения;

4. Мобильность как образ жизни;

5. Сети передачи данных как основа современной инфраструктуры.

Таким образом, мир стоит на пороге глобальных социальных перемен,

технических и культурных нововведений. Существенные преобразования происходят во всем строе культуры и современной цивилизации. Технологические новшества оказывают влияние на социальную структуру общества. По существу, рождается новый цивилизационный уклад, в котором принципиально иной будет сфера труда, управления, досуга.

Можно выделить следующие особенности картографических изображений, характерных для информационного века:

- Основной функцией карты становится обеспечение информационной потребности широкого круга людей в пространственно распределённой информации;

- Картографические произведения создаются уже не столько для узкого круга специализированных организаций и специалистов, сколько для широких слоёв населения;

- Благодаря появлению большого числа картографических (геоинформационных) сервисов и служб, стало возможным оказывать потребителям различные услуги по предоставлению доступа к геоинформации посредством картографического изображения.

Несмотря на то, что в картографии и геоинформатике возникли новые понятия (компьютерные, электронные, цифровые карты), их точное значение до сих пор не определено. Также ещё не показана и изменившаяся роль карт в жизни современного общества. В настоящей статье предложено совершенно новое видение цифровой карты, а также описана изменившаяся роль компьютерных картографических произведений.

В отечественной литературе представлено множество довольно часто противоречащих друг другу определений сущности понятию «цифровая карта», что создает большую путаницу в производственной, научноисследовательской и учебной сферах картографирования местности.

Приведём несколько определений ведущих специалистов.

А.М. Берлянт: «цифровая карта - это не геоизображение..., а лишь цифровая модель геоизображения, это - данные для построения

геоизображения, его цифровой аналог». Он считает, что «словосочетание «цифровая карта» может иной раз означать и «цифровую модель местности», если она получена непосредственно по измерениям на местности, а уж затем преобразована в «цифровую модель карты».

Кошкарёв А.В.: «цифровая карта, как явление цифровой среды, недоступна непосредственному восприятию человеком, а, будучи визуализирована, перестаёт быть цифровой. Она не является картой, картографическим изображением в традиционном для картографии смысле, поскольку не может восприниматься человеком визуально или тактильно».

Жалковским Е.А. в Кратком терминологическом словаре дано определение цифровой карты, не содержащее указаний на то, что это модель. Цифровая карта - это «1. Карта, содержание которой представлено в цифровой форме. 2. Представление объектов карты в цифровой форме, которая позволяет компьютеру сохранять, манипулировать и выводить значения их атрибутов. Цифровая карта представляет собой базу данных или файл, которые становятся картой, когда создаются твердая копия или изображение на экране».

ГОСТ 28441-99 трактует цифровую карту как: «цифровую

картографическую модель, содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба».

Таким образом, несмотря на то, что термин «цифровая карта» появился несколько десятилетий назад, точного его определения нет до сих пор.

Рассмотрим сущность электронных и цифровых карт.

До возникновения цифровой (компьютерной) техники картография имела дело только с традиционными картографическими изображениями (картами), основой которых была бумага.

Позднее, при появлении автоматизированной картографии, в качестве основы картографического изображения стали использоваться дисплеи (мониторы) различных типов и размеров. Так возникли электронные КИ.

Электронная карта существует на электронных и оптических носителях информации и визуализируется при помощи компьютерного оборудования. Электронная карта состоит из графических примитивов в растровом или векторном формате представления пространственных данных, которые преобразуются человеком в картографические образы. Графические примитивы, являющиеся цифровым представлением графических фигур в растровом формате представлены пикселами, в векторном - векторами.

На электронном картографическом изображении только человек может с помощью легенды карты выделить из графических примитивов картографические объекты и сопоставить их с объектами местности. Используя специальные программные продукты, пользователь имеет возможность редактировать КИ, тем самым, изменяя выделенные им картографические объекты.

Традиционные и электронные картографические изображения содержат всю геоинформацию об объектах и их свойствах, предназначенную для последующего восприятия и использования непосредственно человеком для

обработки, анализа и выработки решений, основанных на пространственных данных.

Отображение и восприятие человеком геоинформации на таких картографических изображениях осуществляется на аналоговой, образной основе. КИ традиционной или электронной карты без связи с легендой карты представляет собой лишь совокупность графических фигур или примитивов, не дающее человеку никакой информации об объектах местности. Обученный чтению карты человек воспринимает не отдельные графические фигуры, а, используя систему условных знаков (легенду), может выделять картографические объекты, понимать их свойства и формировать картографические образы реальных объектов местности (рис. 1). Движение информации происходит только в одну сторону, от изображения к пользователю.

Рис. 1. Система взаимодействия читателя карты (пользователя) с традиционным (бумажным) и электронным картографическим изображением

Данные для построения картографического изображения при создании карты отображаются на бумаге. В случае создания электронной карты данные (правила) для построения изображения, хранящиеся в файле, визуализируются с помощью монитора или проектора. В файле электронной карты данные картографического представления хранятся либо в растровом, либо в векторном формате. В растровом формате данные содержат описание характеристик каждого пискела, формирующего изображение; в векторном -наборов векторов.

Данные для построения традиционных и электронных картографических изображений не содержат картографических объектов. Только сам пользователь (читатель карты) формирует картографические образы и работает с образованными им картографическими объектами на изображении, которое является хранилищем пространственных геоданных. Таким образом, представленные виды карт: традиционные (бумажные) и электронные можно объединить в одну группу - традиционные картографические изображения без обратной связи.

Традиционные карты не обладают механизмом обратной связи от пользователя к геоданным, поскольку карты состоят не из картографических объектов, а из набора графических фигур и примитивов. С появлением новых технических и программных средств стало возможным реализовать принцип обратной связи на основе разделения геоданных об объектах местности, правил для построения изображения и самого картографического изображения.

В результате возникла цифровая карта. Она представляет собой динамическую геоинформационную модель (аппаратно-программный комплекс), которая объединяет геоинформационную модель местности и картографическое изображение, созданное на основе данных о пространственных объектах из геоинформационной модели местности (ГИМ) и содержащее картографические объекты, под управлением геоинформационного программного обеспечения, осуществляющего диалоговый режим

взаимодействия пользователя с информацией из ГИМ.

Цифровое картографическое изображение является динамическим

объектом и не существует постоянно. Она формируется в

геоинформационной системе в результате визуализации данных, полученных при ответе на запрос пользователя к ГИМ (базе геоданных).

Таким образом, движение информации происходит путем передачи запросов посредством картографического изображения (цифровой карты) от пользователя к ГИМ и от ГИМ к пользователю в результате ответа на запрос.

При работе с большими массивами геоданных, объём которых во много раз превышает объём геоданных на традиционной или электронной карте, нет необходимости выводить (визуализировать) всю геоинформацию из ГИМ на картографическое изображение. Картографические изображения цифровых карт предназначены для непосредственного восприятия человеком, что в свою очередь обеспечивает участие человека в геоинформационной обработке и анализе данных, решении пространственных задач и т.п.

Таким образом, происходит изменение роли картографического изображения, которое осуществляет роль интерфейса между человеком и базой геоданных, где размещена ГИМ и выступает как средство визуализации геоданных с использованием базы графических примитивов. Картографическое изображение теряет свою прежнюю функцию хранилища геоинформации для анализа и выработки пространственных решений.

Цифровые карты, интегрированные с ГИС, используются для осуществления человеком управляющих функций при поиске, обработке и анализе пространственных данных практически во всех отраслях экономики, везде, где решения принимаются в процессе работы с пространственно распределенными данными.

Специфика восприятия цифровых картографических изображений проявляется в отличном от традиционной картографии подходе к разрешению противоречий между требованиями их обзорности и читаемости. Решение данного вопроса состоит в использовании вместо одной карты серии картографических изображений (слоёв) и динамической генерализации, как

геометрии, так и семантики ЦК, позволяющей обеспечить большую обзорность и читаемость на небольших видеоэкранах.

Таким образом, с появлением новых технических возможностей возникли новые виды картографических изображений (электронное и цифровое), к привычным функциях традиционных карт добавились преимущества использования ЭК и ЦК. Благодаря быстрому распространению Web-ГИС и компьютерных карт в глобальном масштабе (прежде всего, в сети Интернет) формируется новое мировоззрение, основанное на пространственной идеологии. Впервые карта становится массовым источником информации, своеобразной «второй письменностью», обеспечивающей широкое распространение информации о пространственных свойствах окружающего нас мира.

© С.Ю. Кацко, 2008