CC BY
82
УДК 528.91
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ ДЛЯ ШИРОКОГО КРУГА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
Светлана Сергеевна Дышлюк
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
Ольга Николаевна Николаева
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры экологии и природопользования, тел. (923)227-89-57, e-mail: [email protected]
Лариса Анатольевна Ромашова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики, тел. тел. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены вопросы формализации тематических карт для широкого круга потребителей. Формализация процесса создания тематических карт в ГИС-среде рассматривается, как четкое пошаговое описание процесса, опирающееся на ряд принципов, которые определяют характеристики картографируемых показателей и методику составления цифровых карт.
Ключевые слова: формализация, тематические карты, природные ресурсы, ГИС. FORMALIZATION OF THEMATIC MAP-MAKING FOR PUBLIC AT LARGE
Svetlana S. Dyshlyuk
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., head of the Department of Cartography and Geoinformat-ics, tel. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
Olga N. Nikolayeva
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., Department of Ecology and Environmental Management, tel. (923)227-89-57, e-mail: [email protected]
Larisa A. Romashova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
The issue of thematic maps formalization for public at large is considered. Formalization of thematic map-making in GIS-environment is considered as explicit step-by-step description of the process based on a number of principles which determine characteristics of cartographic indices and digital mapping techniques.
Key words: formalization, thematic maps, natural resources, GIS.
Совершенствование современных ГИС-продуктов и картографических сервисов, наблюдающееся в течение последних лет, привело к популяризации картографической продукции и к резкому росту спроса на тематические карты среди широких кругов населения, не владеющего картографическими знаниями, но активно использующего разнообразные геоданные в своей производственной деятельности. При этом особый интерес пользователи проявляют к картографическим произведениям, отображающим состояние природных, социальных, экономических и экологических ресурсов территории, что обусловлено необходимостью модернизации современной российской экономики для обеспечения устойчивого развития регионов.
Формализация в общем случае понимается как представление какой-либо содержательной области (рассуждений, доказательств, процедур классификации, поиска информации научных теорий) в виде формальной системы, или исчисления [1]. В настоящее время, с учетом повсеместного использования компьютерной техники и ГИС-технологий, формализация процессов создания карт является одной из актуальных задач картографии. Как отмечает ряд авторов [2,3], внедрение формальных процедур в картографические работы позволяет автоматизировать выполнение наиболее рутинных и трудоемких этапов создания карты, благодаря чему высвобождается время для экспериментов и творчества в области картографического моделирования и оформления карт.
По мнению некоторых авторов, [4], первый шаг при формализации и построении модели является выбор подходящих форм представления. Во втором, и вероятно самом трудном, шаге всего процесса формализации модели основное внимание должно отводиться методам и правилам, которые связывают обрабатываемые данные. В процессе формализации лучше использовать табличные данные статистических исследований. Менее всего для формализации подходят текстовые данные [4].
Формализация процесса создания тематических карт в ГИС-среде предполагает прежде всего четкое пошаговое описание этого процесса, опирающееся на ряд принципов, которые определяют характеристики картографируемых показателей и методику составления цифровых карт.
Нами были разработаны следующие принципы:
Принцип 1. Сведение процесса создания тематических карт к решению ряда типовых задач, наиболее востребованных широким кругом пользователей. Формулировка задач максимально проста и понятная пользователю, и требует от него лишь выбора показателей картографирования, которые будут использоваться на создаваемой карте. Далее построение карты происходит в автоматическом режиме. Данный принцип значительно упрощает использование тематических карт широкими слоями населения, привыкшими работать с готовыми картами, но не имеющими опыта в их составлении.
Принцип 2. Использование показателей, официально утвержденных и принятых Федеральной службой государственной статистики при решении конкретной типовой задачи. Данный принцип обеспечивает интуитивную понятность процесса составления карт как работникам административных органов, так и специалистам научно-исследовательских учреждений разного рода, по-
скольку им приходится иметь дело с привычным понятийным аппаратом и терминологией.
Принцип 3. Применение способов картографического отображения, выбранных с учетом характера распространения картографируемых объектов (явлений) и специфики отображаемых показателей, для картографической реализации решаемых типовых задач. Данный принцип обеспечивает наглядность и высокую информационную емкость создаваемых карт. В частности:
- способ картограммы (для показа относительных статистических показателей по единицам административно-территориального деления).
- способы картодиаграммы (для изображения абсолютных статистических показателей по единицам административно-территориального деления с помощью диаграммных знаков).
- способ изолиний (для изображения непрерывных, плавно изменяющихся явлений, образующих физические поля).
- способ линейных знаков (для изображения реальных или абстрактных объектов, локализованных на линиях).
- способ значков (для показа объектов, локализованных в пунктах и обычно не выражающихся в масштабе карты).
- способ ареалов (для выделения на карте области распространения какого-либо сплошного или рассредоточенного явления).
Принцип 4. Предусмотрение возможности размещения полученной карты в сети Интернет при реализации технологической последовательности решения типовой задачи пользователем. Конвертация карты осуществляется в ГИС-приложение, при этом используется специально разработанный конвертор. В результате создается полноценная копия карты в векторном формате данных, в которой при необходимости имеется возможность создания новых и редактирования имеющихся данных. Данный принцип обеспечивает как легкость публикации созданных карт, так и упрощает обмен картографической информацией с другими пользователями.
В связи с высокой степенью ресурсоориентированности современной российской экономики встает вопрос об оперативном предоставлении пользователю карт природных ресурсов, построенных на основании актуальных для него данных. Решение этой задачи предполагает формализацию процесса составления карт природных ресурсов, сводящую этот процесс к решению ряда типовых задач, условия которых задаются пользователем
Формализация процесса создания карт природных ресурсов характеризуется следующими особенностями:
1) Формулировка пользовательского запроса должна быть выполнена в терминологии, принятой в современной физической географии и ресурсоведе-нии, и понятной неподготовленному пользователю.
2) Структура пользовательского запроса должна требовать от пользователя выполнения минимального количества действий, которое достаточно для построения изображения, наглядно визуализирующего запрошенные данные, и отвечающего нормам и требованиям картографии.
С учетом вышесказанного, процесс формализованного создания карты природных ресурсов целесообразно подразделить на следующие этапы (с позиций пользователя):
1. Выбор природного компонента (ресурса), данные о котором интересуют пользователя.
2. Выбор показателей состояния картографируемого природного компонента (ресурса).
3. Выбор способа представления результирующей карты.
Важной частью данного процесса является возможность пользователя на любом этапе создания карты обратиться к справочной системе для получения разъяснений в области непонятных ему терминов и выражений.
В общем виде технологическая последовательность формализованного создания карты природных ресурсов представлена на рис. 1.
Запрос пользователя
£
Климатические ресурсы
I
Водные ресурсы
Выбор при
Г"
Земельные ресурсы
дного ресурса 1
□1
Растительные ресурсы
£
Фаунисти-ческие ресурсы
1
Минеральные ресурсы
£
Выбор показателя (показателей), интересующих пользователя
Климат:
- источники загрязняющих выбросов;
- индекс загрязнения атмосферы
£
Водные ресурсы:
-использование воды; - сброс сточных вод
Земельные ресурсы:
-площадь с/х угодий; - площадь осушаемых земель
Цифровая карта
Растительные ресурсы:
-общая площадь лесов; - лесистость
Фаунистичес-кие ресурсы:
-ареалы обитания видов; - численность вида
Электронная карта
I-
Недра:
-границы месторождений; - уровень лицензионной добычи
Эй-модель
Рис. 1. Принципиальная последовательность выполнения формализованного пользовательского запроса при создании карты природных ресурсов
Как видно из рис. 1, покомпонентное деление природных ресурсов в предлагаемой технологической последовательности базируется на традиционной классификации природных ресурсов, принятой в ресурсоведении [5]. Однако при разработке структуры тематического содержания создаваемых карт природных ресурсов нами было произведено объединение некоторых категорий
данной классификации. Это было вызвано удобством пользователя, а также тем фактом, что многие виды природных ресурсов, перечисленные в [5] (атмосферное электричество, биомасса редуцентов и т.п.), пока не используются в промышленных масштабах. Цель предлагаемой технологии - обеспечить пользователя информацией о тех видах природных ресурсов, которые активно вовлечены в природопользование. Поэтому, например, атмосферные и климатические ресурсы были объединены в одну группу «Климатические ресурсы», а ресурсы продуцентов, консументов и редуцентов были распределены между группами «Растительные ресурсы» и «Фаунистические ресурсы».
На втором этапе пользователь выбирает интересующих его показателей, которые будут представлены на создаваемой карте. В перечень включены показатели, характеризующие размещение, запасы и обеспеченность территории данным видом ресурса. Значения показателей запрашиваются из базы данных, сформированной по материалам государственной статистики природных ресурсов и данным дистанционного зондирования в соответствии с принципами, описанными в [6,7,8]. Для характеристики каждого из 6 видов природных ресурсов сформирована своя база данных (табл.).
Третий завершающий этап формализованного создания карты природных ресурсов включает в себя выбор пользователем конечного результата представления данных. В зависимости от своих нужд, а также от уровня владения ГИС-технологиями, пользователь может получить конечный результат в виде векторной или растровой карты, а также в виде ЭЭ-модели.
Таблица
Пример базы данных лесных ресурсов Новосибирской области
Последующие этапы создания карты природных ресурсов осуществляются в среде ГИС без участия пользователя, в соответствии с алгоритмами расчета картографируемых показателей и их визуализации на заранее подготовленной базовой пространственной основе региона [9,10]. Учитывая быстроту изменения общегеографической ситуации на активно эксплуатируемых человеком территориях, базовая пространственная основа должна быть актуализирована по материалам аэрокосмической съемки текущего года. Используемые методы и приемы визуализации запрошенной и обработанной информации о природных ресурсах основаны на приемах пространственного анализа, применяемых в ГИС для построения тематических карт.
Как показали исследования [11], возможности настольных картографических систем вполне достаточны для создания несложных в плане содержания и оформления, но информативных карт природных ресурсов для неподготовленных пользователей. Привязка тематических данных может осуществляться как к точечным объектам (населенные пункты, посты наблюдения и т.п.), так и к площадным (административные районы) [12,13].
Таким образом, разработанная технологическая последовательность формализованного создания тематических карт для широкого круга пользователей позволяет выполнять основную часть работ по визуализации запрошенных геоданных в автоматизированном режиме, что обеспечивает оперативность создания тематических карт неподготовленным пользователем.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Большой энциклопедический словарь. - М.: АСТ, 2008. - 1248 с.
2. Капралов Е. Г., Кошкарев А. В., Тикунов В. С. Геоинформатика. Учебн. для вузов // Под ред. В. С. Тикунова. - М., Академия, 2005. - 480 с.
3. Кравченко О. Л. Смежные дисциплины и предмет геоинформатики. http://www.geodesy.net.ru/rubrik/gis/geoinformatika/smezhnye-distsipliny-i-geoinformatiki.
4. Dirk Burghardt. Automatisierung der kartographischen Verdrängung mittels Energiemini-mierung. Der Fakultät für Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften der Technischen Universität Dresden zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.) Dissertation. - Dresden. - 2010. - S 10
5. Н. Ф. Реймерс. Природопользование. Словарь-справочник. - М.: «Мысль», 1990. -
639 с.
6. Лисицкий Д. В., Дышлюк С. С., Писарев В. С., Утробина Е. С., Сухорукова С. А. Разработка методики создания инструментальной справочно-аналитической географический системы на территорию социально-экономического комплекса Отчет о НИР (промежуточный), № темы НИР 2010-1.1-154-048-006. - Инв. № 13. - Новосибирск, СГГА, 2010.
7. Николаева О. Н. Об интеграции ДДЗ в ГИС для формализованной инвентаризации при-родно-ресурсных характеристик региона // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 39-45.
8. Разработка методики интегральных форм социальных характеристик расчета по данным статистического учета: отчет о НИР (промежут.) / науч. рук. Лисицкий Д. В. - Новосибирск. - СГГА. - 2011. - 92 с. - № темы НИР 2010-1.1-154-048-006.
9. Лисицкий Д. В., Дышлюк С. С., Писарев В. С., Утробина Е. С., Сухорукова С. А. Разработка методики создания инструментальной справочно-аналитической географический
системы на территорию социально-экономического комплекса Отчет о НИР (промежуточный), № темы НИР 2010-1.1-154-048-006. - Инв. № 13. - Новосибирск, СГГА, 2010.
10. Научно-методические основы формализации процессов составления тематических карт для реализации ГИС / С. С. Дышлюк, О. Н. Николаева, Л. А. Ромашова, С. А. Су-хорукова // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - № 5. - 2011. - С. 91-93.
11. Дышлюк С. С., Павлов Е. В. К вопросу автоматизированного создания тематических карт // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. - С. 162-165.
12. Дышлюк С. С., Николаева О. Н., Ромашова Л. А. Роль экологических карт в формировании инфраструктуры пространственных данных муниципального уровня / InterCarto-Inter GIS. Материалы международной конференции: Устойчивое развитие территорий: кар-тографо-геоинформационное обеспечение. - 2014. - С. 592-595.
13. Волкова О. А., Ромашова Л. А., Николаева О. Н., Современный опыт развития радиоэкологического картографирования и его особенности / InterCarto-Inter GIS. Материалы международной конференции: Устойчивое развитие территорий: картографо-геоинформационное обеспечение. - 2014. - С. 615-618.
© С. С. Дышлюк, О. Н. Николаева, Л. А. Ромашова, 2015
