Программно-информационный комплекс создания картографических моделей местности

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к вычислительной технике и системам моделирования и может быть использована для обработки информации, а именно геопространственных данных различных типов для создания многоуровневых цифровых интеллектуальных геоинформационных сред и картографических моделей местности и/или решения прикладных задач с использованием геопространственных данных.
Уровень техники
Известные из существующего уровня техники модели представления геопространственной информации, реализованные в известных геоинформационных системах, сильно отличаются друг от друга, что отражается на процессе обмена геопространственными данными. Ключевой проблемой при этом является проблема передачи семантической информации, используемые форматы передачи геопространственных данных не позволяют описать все многообразие пространственных и семантических отношений, возникающих между объектами, описываемыми геоинформационными и картографическими моделями, таких как семантическое отношение эквивалентности или пространственное отношение примыкания двух геопространственных объектов.
Наиболее близким прототипом является геоинформационная система (ГИС) «Панорама» [1], имеющая средства создания и редактирования цифровых карт и планов городов, обработки геопространственных данных, выполнения измерений и расчетов, оверлейных операций, обработки растровых данных, средства подготовки графических документов в цифровом и печатном виде, а также инструментальные средства для работы с базами данных. Недостатком известной ГИС является отсутствие гибких механизмов построения технологий автоматизированной генерализации при   преобразовании карт более крупного масштаба в карты более мелкого масштаба, отсутствие связи между исходной и генерализованной картами при генерализации, невозможность проведения на этапе сбора унификации и формализации полученных геопространственных данных, невозможность автоматизированной генерализации и унификации представления 2d и 2,5d геоинформационных и картографических моделей, невозможность организации кросс-платформенной работы с операционными системами ОС Windows, Linux и QNX, отсутствие клиент серверной архитектуры, отсутствие гиперграфовых и онтологических модулей хранения и работы с геопространственными данными, отсутствие возможности бесшовной склейки сегментов карт, полученных из различных геоинформационных систем и имеющих различные форматы.
Раскрытие полезной модели
Заявляемый в качестве полезной модели программно-аппаратный комплекс создания картографических моделей местности обеспечивает сбор, анализ, верификацию, хранение, обработку геопространственных данных различного типа для построения многоуровневых интеллектуальных геоинформационных сред и картографических моделей местности, и содержит  программный инструментарий, предназначенный для построения приложений с функциональностью геоинформационных систем, способных исполняться в операционных системах Windows, Linux и QNX, обладающий интерфейсом, предоставляющим объектно-ориентированную модель доступа к геопространственным данным.
Техническим результатом является обеспечение создания картографических моделей местности. Раскрыт программно-аппаратный комплекс создания картографических моделей местности, содержащий в своем составе подсистему картографического отображения (1), содержащую блок компоновки цифровых карт (11), блок выборки топографических данных (12); подсистему представления (2), содержащую блок компоновки геомоделей (15), видеоинтерпретатор (16), блок визуального представления модели (13), графический редактор (14); подсистему обработки (3), содержащую блок упрощения синтаксической модели (25), блок базовых преобразований синтаксической модели (26), блок информации о модификациях (28), блок преобразований семантической модели (27); подсистему хранения данных (4), содержащую блок упрощенной синтаксической модели (24), базу топографических данных (9), базу наборов растровых данных (22); подсистему хранения знаний (5), содержащую базу топографических знаний (7), базу картографических знаний (8); подсистему сбора данных (6), содержащую блок импорта и первичного анализа геоданных (18), блок синтаксической модели геоданных (10), блок семантической модели геоданных (19), блок интеграции семантической модели геоданных (20), при этом блок импорта и первичного анализа геоданных (18) имеет вход для ввода векторных геопространственных данных (17), первый выход блока импорта и первичного анализа геоданных (18) соединен со входом блока синтаксической модели геоданных (10), второй выход блока импорта и первичного анализа геоданных (18) соединен со входом блока семантической модели геоданных (19), выход блока семантической модели геоданных (19) соединен с первым входом блока интеграции семантической модели геоданных (20), второй вход блока интеграции семантической модели геоданных (20) предназначен для ввода данных пользователем, выход блока интеграции семантической модели геоданных (20) соединен с первым входом базы топографических знаний (7), второй вход базы топографических знаний (7) предназначен для ввода данных пользователем, первый выход базы топографических знаний (7) соединен с первым входом базы картографических знаний (8), второй вход базы картографических знаний (8) предназначен для ввода данных пользователем, второй выход базы топографических знаний  (7) соединен с первым входом блока компоновки геомоделей (15), база топографических знаний  (7) соединена с блоком преобразования семантической модели (27), выход базы картографических знаний (8) соединен с первым входом блока компоновки цифровых карт (11), второй вход блока компоновки цифровых карт (11) предназначен для ввода данных пользователем, выход блока выборки топографических данных (12) соединен с третьим входом блока компоновки цифровых карт (11), первый выход блока компоновки геомоделей (15) соединен со входом блока выборки топографических данных (12), выход синтаксической модели геоданных (10) соединен с первым входом базы топографических данных (9), первый выход базы топографических данных (9) соединен со входом блока упрощения синтаксической модели (25), выход блока упрощения синтаксической модели (25) соединен со входом блока упрощенной синтаксической модели (24), выход  блока упрощенной синтаксической модели (24) соединен с третьим входом блока компоновки геомоделей (15), второй выход базы топографических данных (9) соединен со вторым входом блока компоновки геомоделей (15), база топографических данных (9) соединена с блоком базовых преобразований синтаксической модели (26), вход базы наборов растровых данных (22) предназначен для ввода цифровых моделей рельефа (ЦМР), а также изображений подстилающей поверхности (23), выход базы наборов растровых данных (22) соединен со вторым входом блока визуального представления модели (13), выход блока компоновки цифровых карт (11) соединен с первым входом блока визуального представления модели (13), второй выход блока компоновки геомоделей (15) соединен с третьим входом блока визуального представления модели (13), блок визуального представления модели (13) соединен с графическим редактором (14), графический редактор (14) имеет вход для ввода данных пользователем, первый выход блока визуального представления модели (13) соединен со входом видеоинтерпретатора (16), выход  видеоинтерпретатора (16) соединен со вторым входом базы топографических данных (9), второй выход блока визуального представления модели (13) соединен с первым входом блока преобразования семантической модели (27), третий выход блока визуального представления модели (13) соединен со входом блока базовых преобразований синтаксической модели (26), выход блока базовых преобразований синтаксической модели (26) соединен со входом блока информации о модификациях (28), выход блока информации о модификациях (28) соединен со вторым входом блока преобразования семантической модели (27).
Программно-аппаратный комплекс создания картографических моделей местности содержит ядро системы, включающее подсистему картографического отображения (1), обеспечивающую создание и редактирование цифровых карт и планов городов, обработку геопространственных данных, выполнение измерений и расчетов, инструментальные средства для работы с базами данных; подсистему представления (2), обеспечивающую автоматизированную генерализацию и унификацию представления 2d и 2,5d геоинформационных и картографических моделей; подсистему обработки (3); подсистему хранения данных (4), обеспечивающую возможность хранения мультимасштабных электронных картографических моделей местности (ЭКММ), обеспечивающих представление объектов во множестве масштабов на базе единой онтологии семантической информации, что позволяет обеспечивать гибкие механизмы построения технологий автоматизированной генерализации при преобразовании карт более крупного масштаба в карты более мелкого масштаба; подсистему хранения знаний (5); подсистему сбора данных (6), обеспечивающую осуществление при вводе данных программного контроля на соответствие топографическим знаниям, что обеспечивает обнаружение ошибок в автоматическом режиме, что обеспечивает повышение достоверности данных, обеспечивает снижение затрат на проверку данных, обеспечивает унификацию и формализацию всей полученной информации, обеспечивает создание единого массива геопространственной и сопряженной информации с известными и строго описанными видами отношений между различными компонентами геопространственной и сопряженной информации, обеспечивает повышение уровня интеллектуализации геоинформационной системы.
Состав заявляемого программно-аппаратного комплекса создания картографических моделей местности   обеспечивает:
- наличие открытого API интерфейса для интеграции с другими программными системами;
- чтение любых известных форматов геопространственных данных;
- бесшовную склейку сегментов карт, полученных из различных геоинформационных систем и имеющих различные форматы;
- наличие собственного закрытого обменного формата хранения карт, обеспечивающего дополнительную защиту ГИС-данных;
- наличие собственного виртуального геоида наложения карт и алгоритмы пересчета в него из других гео-сфер, используемых в ГИС-системах;
- технологию согласованного отображения информации в 2d и 2,5d;
- технологию построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) посредством обработки стереопар и данных об объектах цифровых топографических карт;
- кросс-платформенность: ОС Windows, Linux и QNX;
- наличие клиент серверной архитектуры;
- независимость от иностранных закрытых библиотек;
- использование онтологических баз данных, повышающих интеллектуальность карт, чтение и визуализацию (умные карты);
- наличие гиперграфовой базы данных хранения карт, объектов и других геопространственных данных;
- наличие возможности одновременного отображения многих слоев геопространственных данных.
Кратное описание чертежей
Фиг.1 — Программно-аппаратный комплекс создания картографических моделей местности.
Осуществление полезной модели
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунком (фиг.1). Ядро программно-аппаратного комплекса создания картографических моделей местности содержит подсистему картографического отображения (1), обеспечивающую возможность преобразования любых пространственно-скоординированных геоданных, импортируемых в основную систему координат; подсистему представления (2); подсистему обработки (3); подсистему хранения данных (4); подсистему хранения знаний (5), содержащую базу топографических знаний (7), обеспечивающую создание и модификацию различными категориями пользователей формализованного описания собственных концептуальных представлений о геопространстве в виде целостной системы объектов, свойств объектов и межобъектных отношений, базу картографических знаний (8), обеспечивающую создание и модификацию формализованного описания преобразования содержания геоинформационных моделей в картографическое изображение в соответствии с требованиями различных пользователей и различных систем условных знаков; подсистему сбора данных (6), содержащую подсистемы сбора данных топометрическим, фотограмметрическим и картометрическим методами, блок импорта и первичного анализа геоданных из наиболее распространенных форматов.
В процессе работы подсистема сбора данных (6) взаимодействует с системой управления базой топографических знаний (7) и базой топографических данных (9). Топографические знания являются для подсистемы сбора данных (6) требованиями к содержанию цифровых данных. Результатом работы подсистемы сбора (6) данных являются геоинформационные синтаксические модели (10), составляющие содержание базы топографических данных.
Подсистема обработки (3) обеспечивает дополнение базы топографически данных (9) сведениями о проектируемых объектах.
Подсистема картографического отображения (1) получает данные из базы топографических данных (9) и знания из базы топографических знаний (7), и содержит средства для создания корректных картографических изображений в автоматическом и/или интерактивном режиме.
Подсистема представления (2) отображает геоинформационные модели и картографические изображения на экране дисплея, для отображения может использоваться упрощенная (технологическая) система условных знаков.
[1] Профессиональная геоинформационная система "Панорама" https://gisinfo.ru/products/map12_prof.htm