Цифровые топографические карты

Лист обычной топографической карты - это результат работы сложного научно-производственного конвейера, в котором реализованы достижения науки и техники нескольких поколений ученых и специалистов разного профиля; к этим достижениям относятся:

• математическая основа, включающая больше десятка картографических проекций,
• система разграфки и номенклатуры,
• наборы условных знаков для всего масштабного ряда карт,
• высокопроизводительные способы съемки местности,
• технология создания оригиналов на жесткой недеформируемой основе,
• способы тиражирования цветных оттисков карт самого разного назначения.

Всеобщая информатизация и компьютеризация проявляются кроме всего прочего в создании цифровых моделей самых разных объектов и явлений. В этом смысле топографические карты, являясь графической моделью земной поверхности, уже не удовлетворяют современным требованиям, и основным продуктом топографии становятся цифровые топографические карты.

Цифровая топографическая карта - это набор метрической (числовой), семантической (описательной) и логической информации об участке земной поверхности, хранящийся в закодированном виде на каком-либо носителе, доступном для компьютера. Компактность хранения информации, оперативность ее обновления и широкий набор возможностей применения ее для решения различных задач - обязательные атрибуты цифровых карт. Существующие технические и программные средства позволяют просматривать и редактировать цифровую карту на экране дисплея, выполнять различные расчеты, готовить и выводить на принтер или плоттер необходимые документы.

Цифровая топографическая карта, являясь цифровой моделью местности, должна не только включать в себя прежнюю - графическую - модель, но и обладать рядом новых свойств, расширяющих и упрощающих использование геодезической информации.

В геодезии появился термин ГИС - геоинформационная система. В отличие от других автоматизированных информационных систем в геоинформационных системах используется информация о земной поверхности и об объектах естественного и искусственного происхождения, расположенных на ней и вблизи нее, то-есть, информационной основой ГИС являются данные о земной поверхности, представляемые в виде цифровых карт.

Некоторые сферы применения ГИС:

• инвентаризация и учет природных ресурсов,
• территориальное управление,
• ведение различных кадастров (земельного, водного, лесного, городского и др.),
• управление крупными топливно-энергетическими комплексами,
• управление транспортом,
• управление службами безопасности (армия, внутренние войска, ФСБ),
• городское управление,
• управление недвижимостью и т.д.

Задачи, решаемые с помощью цифровых карт. К настоящему времени уже определился круг проблем, при решении которых цифровым картам принадлежит решающая роль; перечислим их:

1. Оперативное нанесение и визуализация обстановки. Цифровая топографическая карта служит основой, на которую накладывают слой специальной информации, например, дислокацию войск, экологическую обстановку, план работ по устранению стихийных бедствий и экологических катастроф и т.д.,
2. Оперативное документирование. Цифровая карта с нанесенной на ней обстановкой выводится на твердую основу (бумагу, пластик и т.п.) и в таком виде после соответствующего оформления и регистрации становится документом.
3. Издательская деятельность. Различные варианты цифровой карты, отличающиеся как содержанием, так и полнотой, могут тиражироваться и распространяться среди потребителей.
4. Решение расчетно-аналитических задач, связанных с обработкой данных о земной поверхности. К этим задачам относятся:
• управление и планирование,
• проектирование, в том числе моделирование природных и социальных процессов,
• расчеты, связанные с капитальным строительством, прокладкой путей сообщения и линий связи,
• штурманско-навигационные задачи по выбору пути, прокладке курса или отслеживанию движения тех или иных транспортных средств.

Программа цифрового картографирования России. В 1993 году в Роскартографии был разработан проект программы цифрового картографирования Российской Федерации; основными целями программы определены:

• создание единого, постоянно обновляемого государственного цифрового фонда картографической информации,
• создание индустрии разработок ГИС различного назначения,
• создание администрации и технической службы ведения картографических баз и банков данных,
• обеспечение всех заинтересованных потребителей, в первую очередь государственных органов, необходимой информациней.

Постановлением Правительства России от 3 мая 1994 года N 418 утверждены основные положения федеральной целевой программы до 2000 года "Прогрессивные технологии картографо-геодезического обеспечения Российской Федерации". В этой программе в частности предусмотрено:

• создание цифровых карт масштабов 1:1 000 000 - 1:10 000 и на их основе - федерального и региональных фондов этих карт на территорию Российской Федерации,
• создание геоинформационных систем различного ранга и назначения, в том числе на 1-м этапе (1994 - 1996 г.г.) ГИС органов государственного управления, ГИС государственных границ и ряда региональных ГИС, а на 2-м этапе (1996 - 2000 г.г.) - муниципальных территориальных и отраслевых ГИС.

В январе 1995 года Правительство России приняло Постановление N 40 "Об организации работ по созданию геоинформационной системы для органов государственной власти", в которой организация работ по созданию указанной ГИС поручалась Роскартографии. К разработке данной системы привлекались другие министерства и ведомства РФ, такие как Минэкономики, Миннауки с участием РАН и АТН, Минсвязи, Минприроды, Госкомимущества, Гостехкомиссия, Роскоминформ, ФАПСИ и др. совместно с органами исполнительной власти.

В настоящее время Роскартография является крупнейшим производителем цифровой картографической продукции в стране; работы по созданию цифровых карт ведутся в шести центрах геоинформации:

• Сибгеоинформ (г. Новосибирск),
• Росгеоинформ (г. Москва),
• Севзапгеоинформ (г. Санкт-Петербург),
• Уралгеоинформ (г. Екатеринбург),
• Востсибгеоинформ (г. Иркутск),
• Дальгеоинформ (г. Хабаровск), а также в некоторых других организациях.

Технологическая схема создания цифровой карты. В технологии создания топографических карт различают "чистое создание" и обновление. Образно говоря, топографическая карта устаревает уже в момент ее издания, так как ситуация на местности изменяется постоянно, а потому при накоплении определенного процента изменений карта подлежит обновлению и переизданию.

На начальном этапе большинство цифровых карт создавались методом дигитализации (координирования множества точек) по оригиналам обычных топографических карт; затем были внедрены более совершенные растровые технологии. По официальным сообщениям в настоящее время уже создана цифровая карта масштаба 1:1 000 000 на всю территорию России, на очереди - создание цифровых карт более крупных масштабов.

При "цифровании" существующих топографических карт возникает необходимость получения дополнительной информации о местности, которой на обычных картах просто нет, поэтому и здесь приходится выполнять некоторые процессы "цифровой топографии".

При издании цифровой карты на территории, где топографическая карта нужного масштаба отсутствует, и при обновлении цифровых карт применяется принципиально новая технология, в которой можно выделить следующие крупные процессы:

1. создание геодезической основы (съемочного обоснования),
2. получение аэроснимков местности,
3. дешифрирование снимков и сбор семантической информации,
4. создание файлов цифровой карты путем ввода информации в ПК.

В каждом из этих процессов имеется множество проблем, которые всегда возникают при отработке новых технологий. Применительно к цифровым картам это проблемы:

• стандартных и произвольных рамок листов карт,
• полноты объектового состава,
• правил описания объектов,
• точности планового и высотного положения объектов,
• согласования метрического положения объектов,
• форматов представления данных,
• технического и программного обеспечения и т.д.

Исследования по решению перечисленных проблем выполняются как в специализированных научных организациях Роскартографии, так и в учебных заведениях геодезического профиля.