Исследование компьютерных картографических изображений и их реализация в геоинформационном картографировании тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.33, кандидат технических наук Кацко, Станислав Юрьевич

• Кацко, Станислав Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кацко, Станислав Юрьевич

Введение

Основные сокращения

1 Анализ развития понятия «карта» в условиях компьютеризации общества

1.1 Картографическая информация — основа для создания картографических произведений

1.1.1 Информация, данные, знания

1.1.2 Геоинформация, картографическая информация и картографический образ

1.2 Понятие «карта» в свете научных концепций картографии

1.3 Картографическое произведение как модель пространства

1.4 Выбор направления исследования 36 Выводы по первому разделу

2 Исследование новых видов компьютерных картографических изображений в геоинформационном картографировании

2.1 Обзор новых понятий в картографии и геоинформатикё

2.1.1 Сущность геоинформационного (цифрового) картографирования

2.1.2 Сущность понятий «цифровая модель местности» и «геоинформационная модель местности»

2.1.3 Понятия «электронная карта» и «цифровая карта» в представлении разных авторов

2.2 Сравнение сущностей различных пространственных моделей путем проведения формализации их структуры

2.2.1 Концептуальные основы геоинформационного картографирования

2.2.2 Сущность различных видов картографических изображений

2.3 Сравнение сущностей различных пространственных моделей путем проведения формализации процесса их создания

2.4 Классификация картографических изображений в геоинформационном картографировании. Характеристики различных картографических моделей

2.5 Обоснование роли и функций компьютерных картографических изображений в современных условиях

Выводы по второму разделу

3 Разработка и обоснование принципов работы интерактивного геоинформационного сервиса (на примере регионального подразделения природных ресурсов и охраны окружающей среды)

3.1 Обоснование сущности и принципов создания и использования интерактивных геоинформационных систем

3.1.1 Интерактивные геоинформационные сервисы и Web-ГИС

3.1.2 Web-ГИС-серверы и принципы их функционирования

3.1.3 Характеристики различных клиентских устройств, работающих с ИГС

3.1.4 Использование архитектурного паттерна (шаблона) МУС при создании ИГС

3.2 Разработка структуры интерактивного геоинформационного сервиса как части портала регионального природоохранного подразделения

3.2.1 Исследование основ создания и функционирования геопорталов

3.2.2 Общее описание работы ИГС регионального природоохранного подразделения 104 3.2.3 Разработка структуры ИГС и обоснование роли компьютерных картографических изображений в составе портала природоохранного подразделения

Выводы по третьему разделу

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование компьютерных картографических изображений и их реализация в геоинформационном картографировании»

Актуальность темы диссертационной работы.

Период конца XX - начала XXI века совпал с возникновением геоинформационного картографирования, дисциплины, которая находится на стыке геоинформатики и картографии и исследует процессы компьютерного представления и анализа пространственной информации с использованием методов картографии.

Начало нового столетия — период значительных изменений в характере и методах представления географически распределённой информации и работе с ней посредством картографических изображений.

Значительное развитие компьютеризации общества, характерное для информационного века, изменило сущность и роль картографических изображений. Так, электронные карты в современных условиях выполняют функции традиционных (бумажных) карт в сочетании с современными возможностями, а также выступают в новом качестве для создания цифровых моделей местности и цифровых карт. Новая роль картографических изображений проявляется при работе с цифровыми картографическими изображениями, которые выступают не как готовый информационный продукт, но как инструмент взаимодействия пользователя и базы геоданных (своеобразный интерфейс).

Кроме того, возникло огромное множество различных картографических (геоинформационных) сервисов и служб, функционирующих посредством сети Интернет.

Всё это привело к необходимости переосмысления сущности понятия «картографическое изображение» в плане его создания, существования, восприятия и использования в изменившихся условиях.

Значительный вклад в изучение компьютерных картографических изображений внесли работы отечественных учёных, в том числе: Батуева

А.Р., Берлянта A.M., Жалковского Е.А., Кошкарёва А.В., Лисицкого Д.В., Лурье И.К., Лютого А.А., Пластинина Л.А., Тикунова B.C. и др.

Целью диссертационной работы является исследование сущности, особенностей, новой роли и функций компьютерных картографических изображений и обоснование их реализации в рамках геоинформационного картографирования.

Решаемые задачи. Для достижения поставленной цели потребовалось:

1) проанализировать развитие представлений о карте в различные эпохи жизни общества;

2) выполнить анализ сущности понятий «цифровая модель местности», «геоинформационная модель местности», «электронная карта», «цифровая карта» в представлениях различных авторов;

3) провести сравнительное исследование различных видов картографических изображений путём проведения формализации их структуры и процесса создания;

4) уточнить определения понятий: «электронная карта», «цифровое картографическое изображение», «цифровая карта», предложить определение понятия «электронно-цифровое картографическое изображение»;

5) разработать классификации картографических изображений в геоинформационном картографировании по разным основаниям; классификацию компьютерных фотокарт по составу;

6) обосновать роль и функции картографических изображений в изменившихся условиях;

7) обосновать сущность и принципы работы интерактивного геоинформационного сервиса, показать необходимость применения компьютерных картографических изображений в рамках природоохранных порталов;

8) разработать структуру интерактивного геоинформационного сервиса с использованием новых видов компьютерных картографических изображений.

Объект и предмет исследования.

Объектами исследования являются компьютерные картографические изображения. Предмет исследования составляет сущность компьютерных картографических изображений и их место в условиях информационного века.

Методы, средства исследований.

Для решения поставленных задач в работе использовались базовые понятия и теории картографии и геоинформатики, методы системного подхода, сравнительного анализа и современное аппаратно-программное обеспечение.

Научная новизна выполненной работы состоит в следующем:

1) дано уточнённое определение понятия «электронная карта», новые определения понятий «цифровое картографическое изображение», «электронно-цифровое картографическое изображение»;

2) предложено качественно новое определение «цифровой карты»;

3) обоснована изменившаяся роль и функции компьютерных карт в современных условиях;

4) предложена классификация картографических изображений в рамках геоинформационного картографирования; классификация компьютерных фотокарт;

5) обоснованы сущность и принципы работы интерактивного геоинформационного сервиса.

Практическая ценность: разработана структура интерактивного геоинформационного сервиса с использованием новых видов компьютерных картографических изображений.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Электронная карта определена как компьютерное картографическое изображение в растровом и/или векторном формате, представляющее собой визуализацию данных (правил) для построения изображения, полученных на основе традиционных и/или цифровых карт.

2. Цифровая карта представляет собой динамичную геоинформационную модель (аппаратно-программный комплекс), которая объединяет геоинформационную модель местности и картографическое изображение, созданное на основе данных о пространственных объектах из ГИМ и содержащее картографические объекты,' под управлением геоинформационного программного обеспечения, осуществляющего диалоговый режим взаимодействия пользователя с информацией из ГИМ.

3. Цифровое картографическое изображение (картографическое изображение цифровой карты) - содержащее картографические объекты компьютерное изображение, создаваемое на основе данных о пространственных объектах из геоинформационной модели местности, посредством которого осуществляется диалоговый (интерактивный) режим взаимодействия пользователя с информацией из ГИМ.

4. Электронно-цифровое картографическое изображение -компьютерное картографическое изображение в растровом и/или векторном формате представления данных, формирующееся в результате одновременного использования электронного и цифрового картографического изображения в различных сочетаниях.

5. На современном этапе компьютеризации общества сущность и роль картографических изображений изменяется, что проявляется в определении цифровой карты, которая представляет собой динамичный объект и выступает не как готовый информационный продукт, но как инструмент взаимодействия пользователя и базы данных (своеобразный интерфейс).

6. Картографические изображения классифицируются по местоположению геоданных; по месту их хранения; по количеству картографических моделей, входящих в состав карты; компьютерные фотокарты классифицируются по составу.

7. В различных природоохранных порталах текстовую информацию необходимо дополнять следующими видами компьютерных картографических моделей: электронными, цифровыми, электронно-цифровыми и компьютерными фотокартами в растровом и/или векторном формате представления данных.

Реализация результатов работы.

Основные положения, разработанные в диссертационной работе, используются в учебном процессе СГГА в преподавании дисциплин «геоинформатика», «геоинформационное картографирование» и «компьютерные технологии в картографии», а также в работе Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды Новосибирской области, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены и опубликованы на следующих научно-технических конференциях:

1. Международных научных конгрессах:

1) «ГЕО-Сибирь-2005», Новосибирск, 25-29 апреля 2005 г.

2) «ГЕО-Сибирь-2006», Новосибирск, 24-28 апреля 2006 г.

3) «ГЕО-Сибирь-2007», Новосибирск, 23-27 апреля 2007 г.

4) «ГЕО-Сибирь-2008», Новосибирск, 21-23 апреля 2008 г.

2. XXIII Международной картографической конференции, Москва, 4-10 августа 2007 г.

Публикации.

Основное содержание диссертационной работы отражено в 10 опубликованных работах: 9 статьях (3 в соавторстве с Лисицким Д.В.), 1 тезисах (в соавторстве с Лисицким Д.В.).

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, трёх разделов, заключения, 3 таблиц, библиографии из 57 наименований, приложения. Основное содержание изложено на 121 странице печатного текста, в том числе 6 страниц - библиография.

Заключение диссертации по теме «Картография», Кацко, Станислав Юрьевич

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1) проанализировано развитие представлений о карте в различные эпохи жизни общества;

2) выполнен анализ определений понятий, используемых в геоинформационном картографировании в представлении различных авторов: «цифровая модель местности», «геоинформационная модель местности», «электронная карта», «цифровая карта»;

3) проведено сравнительное исследование картографических изображений с помощью проведения формализации их структуры и процесса создания;

4) предложены определения понятий: «электронная карта», «цифровое картографическое изображение», «электронно-цифровое картографическое изображение», впервые предложено качественно новое определение «цифровой карты»;

5) разработана классификация картографических изображений в геоинформационном картографировании по местоположению геоданных, по месту их хранения, по количеству картографических моделей, входящих в состав карты; предложена классификация компьютерных фотокарт по составу;

6) обоснована новая роль и функции картографических изображений в изменившихся условиях; обоснованы сущность и принципы работы интерактивного геоинформационного сервиса, показана необходимость дополнения текстовой информации различными видами компьютерных картографических изображений в рамках природоохранных порталов; разработана структура интерактивного геоинформационного сервиса портала с использованием новых видов картографических изображений на примере портала регионального природоохранного подразделения.

Заключение

В ходе проведения теоретических исследований была решена основная цель диссертационной работы - выполнено изучение сущности, особенностей, новой роли и функций компьютерных картографических изображений и обоснование их реализации в рамках геоинформацнонного картографирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кацко, Станислав Юрьевич, 2008 год

1. Острейковский, В.А. Информатика Текст. : учеб. для вузов / В.А. Острейковский ; - М.: Высш. шк., 2000. - 511 е.: ил.

2. Википедия Электронный ресурс. / Web-мастер Джимми Уэйлс. -Электрон, дан. Тампа, штат Флорида, США: американский некоммерческий фонд Wikimedia Foundation Inc., 2001. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/, свободный.

3. Энциклопедия кибернетики Текст. В 2 т. Т. 1 / Энциклопедия кибернетики. Киев: Главная редакция Украинской советской энциклопедии, 1975 - 607 с.

4. Спринт-Информ Электронный ресурс. Web-мастер Фридланд А.Я., Ханамирова JI.C., Фридланд И.А., Фридланд В.А. Режим доступа: http://www.sprint-inform.ru, свободный.

5. Основы геоинформатики Текст. : Учеб. пособие для студ. вузов / В 2 кн. Кн. 1. / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова; М.: Издательский центр «Академия», 2004. -352 е., [16] с. цв. ил.: ил.

6. Кошкарёв, А.В. Геоинформатика Текст. / А.В. Кошкарёв, B.C. Тикунов ; Под ред. Д.В. Лисицкого; М.: "Картгеоцентр" -"Геодезиздат", 1993. - 213 е.: ил.

7. Карпик, А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: Монография / А.П. Карпик; Новосибирск: СГГА, 2004. - 260 с.

8. Татарников, А.Н. Разработка методики определения информационной ёмкости карты: автореферат / А.Н. Татарников; — М., 2002. 24 с.

9. Пискунов, А.Г. Использование реляционной модели при создании картографической базы данных Электронный ресурс. / А.Г.

10. Пискунов, М.В. Николаев, В.А. Федченко. Режим доступа: http://www.realcoding.net/article/view/4516, свободный.

11. Серапинас, Б.Б. Характеристики качества геоданных Текст. / Б.Б. Серапинас // Картография на рубеже тысячелетий: Доклады I Всероссийской научной конференции по картографии (Москва, 7-10 октября 1997 г.). М., 1997. - с. 405-412.

12. Берлянт, A.M. Геоиконика Текст. / A.M. Берлянт; М.: Фирма «Астрея», 1996. - 208 е.: ил., табл.

13. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов Текст. / Под ред. Берлянта A.M., Кошкарева А.В. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.-204 с.

14. Берлянт, A.M. Образ пространства: карта и информация Текст. / A.M. Берлянт; М.: Мысль, 1986. - 240 с.

15. Салищев, К.А. Задачи картографии и автоматизация / К.А. Салищев // Известия высших, учебных заведений, серия геодезия и аэрофотосъемка. М., 1967. - № 4. - с. 7-10.

16. Салищев, К.А. Предмет и метод картографии (некоторые современные взгляды) / К.А. Салищев // Вестник МГУ. География. М., 1970, №2,- с. 29-33.

17. Картография. Зарубежные концепции и направления исследований. Сборник переводных статей Текст. / Выпуск 1. — М.: Изд-во «Прогресс», 1983. 278 с.

18. Правда, Я. Картографический язык Текст. / Я. Правда // Картография. Зарубежные концепции и направления исследований. Сборник переводных статей / Выпуск 1. М.: Изд-во «Прогресс», 1983.-е. 66-75.

19. Лютый, А.А. Язык карты: сущность, система, функции Текст. / А.А. Лютый; М.: ИГ АН СССР, 1988. - 292 е.: ил.

20. Свентэк, Ю.В. Научных! метод познания в картографии Текст. / Ю.В. Свентэк // Картография на рубеже тысячелетий: Доклады I Всероссийской научной конференции по картографии (Москва, 7-10 октября 1997 г.).-М., 1997.-с. 85-118.

21. Берлянт, A.M. Теоретические проблемы картографии Текст.: учеб. пособие / A.M. Берлянт; М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. - 166 е.: ил.

22. Кекелиа, Д.И. Первые стадии формирования языка карты и картографического изображения Текст. / Д.И. Кекелиа // Актуальные вопросы картографии. Сб. ст. Тбилиси: Изд-во Тбилисского университета, 1998. - с. 146-173.

23. Берлянт, A.M. Картография Текст.: учебник для вузов / A.M. Берлянт; М.: Аспект Пресс, 2001. - 336 с.

24. ГОСТ 21667-76. Картография. Термины и определения Текст. -Введ. 1977-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 192 с.

25. Тоффлер, Э. Третья волна Текст. / Э. Тоффлер; М.: Изд-во ACT, 2004. - 784 с.

26. Салищев, К.А. Картоведение Текст. / К.А. Салищев; М.: Издательство Московского Университета, 1982. - 408 с.

27. Салищев, К.А. Картография Текст.: изд. 2, перераб. и доп. / К.А. Салищев; М.: 1971. - 248 с.

28. Аксютин, Г. Что-то не так. Декларация нового века Электронный ресурс. / Г. Аксютин. Режим доступа: http://www.e-xecutive.ru/without/article5202/, свободный.

29. Концептуальные вопросы перехода к информационному обществу

30. XXI века Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rfbr.ru/ default.asp?articleid=5584&docid-5210 , свободный.

31. Берлянт, A.M. Виртуальные геоизображения Текст. / A.M. Берлянт; -М.: Научный мир, 2001. 56 е.: 2 цв. вкл.

32. Основы геоинформатики Текст.: В 2 кн. Кн. 1: учеб. пособие для студ. вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарёв, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова; М.: Издательский центр «Академия», 2004. -352 е., [16] с. цв. ил.: ил.

33. Цифровая картография и геоинформатика. Краткий терминологический словарь Текст. / Под общей ред. Жалковского Е.А.; М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999. - 46 с.

34. ГОСТ 28441-90. Картография цифровая. Термины и определения Текст. Введ. 1991-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 18 с.

35. ГОСТ 28441-99. Картография цифровая. Термины и определения Текст. Введ. 2000-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 20 с.

36. ГОСТ Р 50828-95. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования Текст.- Введ. 1996-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1996.-23 с.

37. Баранов, Ю.Б. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов Текст. / Ю.Б. Баранов, A.M. Берлянт, Е.Г. Капралов и др.; М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - 204 с.

38. Кошкарёв, А.В. Понятия и термины геоинформатики и её окружения Текст.: учебно-справочное пособие / А.В. Кошкарёв -М.: ИГЕМ РАН, 2006. -16 с.

39. Лисицкий, Д.В. Сущность и различия понятий «цифровая модель местности», «цифровая карта» и «электронная карта» Текст. / Д.В. Лисицкий // Современные проблемы геодезии и оптики. LI научно-техн. конф., 16-19 апреля 2001 года. Тезисы докладов.

40. Новосибирск: СГГА, 2001, с. 143-144.

41. Лисицкий, Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности Текст. / Д.В. Лисицкий; М.: Недра, 1988. - 261 с.

42. Геоинформатика Текст.: учеб. для студ. вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарёв, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова; М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 408 е., [8] с. цв. ил.: ил.

43. ОСТ ВШ 02.001-97. Информационные технологии в высшей школе. Геоинформатика и географические информационные системы. Основные положения Текст. Введ. 1998-03-01. - М., 1998.

44. Берлянт, A.M. Проблемы геоинформационной терминологии. Цифровые и элеткронные геоизображения Текст. / A.M. Берлянт // Информационный бюллетень, №3 (20), 1999. с. 6-8.

45. Халугин, Е.И. Цифровые карты Текст. / Е.И. Халугин, Е.А. Жалковский, II.Д. Жданов / Под ред. Е.И. Халугина. М.: Недра, 1992.-419 е.: ил.

46. Кошкарёв, А.В. Обзор электронных карт и атласов Текст. / А.В. Кошкарёв // ГИС-обозрение. 1999. - №1. - с. 26-29.

47. Берлянт, A.M. Геоинформационное картографирование Текст. / A.M. Берлянт; М.: 1997. - 64 с.

48. Лурье, И.К. Основы геоинформационного картографирования Текст.: уч. пособие / И.К. Лурье; М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. -143 с.

49. ДеМерс М.Н. Географические Информационные Системы. Основы Текст. М.Н. ДеМерс / Пер. с англ. М.: Дата +, 1990. - 492 с.

50. Основы геоинформатики Текст. : Учеб. пособие для студ. вузов / В 2 кн. Кн. 2. / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарёв, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова; М.: Издательский центр «Академия», 2004. -480 с.

51. Взросление мобильных географических служб Текст. // ArcRewiew.-2001.-№4(19).-с. 18-19.

52. Mahler, D. Thorsten. A method for smart graphics in the Web Электронный ресурс. / Thorsten D. Mahler, Stefan A. Fieldler, Michael Weber. Режим доступа: http://w5.cs.uni-sb.de/~butz/events/sg04/CRV/30310150.pdf, свободный.

53. Arctur, David К. Evolution of GIS Systems and Architecture Электронный ресурс. / David К. Arctur. Режим доступа: http://www.intesagis.it/Eventi/Arctur.ppt, свободный.

54. Озеров, А. Триада МУС в действии Электронный ресурс. / А. Озеров. Режим доступа: http://lib.juga.m/article/articleview/163/l/68, свободный.

55. Крейн, Д. Ajax в действии Текст.: Пер. с англ. / Дейв Крейн, Эрик Паскарелло, Даррен Джеймс; М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. - 640 е.: ил.

56. Лебедева, Н. ГИС-портал — "единое окно" в пространственные данные Текст. / Н. Лебедева //ArcReview, №2 (37), 2006. с. 13.

57. Аляутдинов, А.Р. Проектирование и использование локальной инфраструктуры пространственных данных Электронный ресурс. / А.Р. Аляутдинов, И.К. Лурье, С.А. Осокин. Режим доступа: http://www.gisa.ru/38332.html, свободный.

58. Интернет-порталы: содержание и технологии Текст.: Сб. науч. ст. Вып. 2 / Редкол.: А.Н. Тихонов (пред.) и др.; ГНИИ ИТТ «Информика». М.: Просвещение, 2004. - 499 е.: ил.

59. ГОСТ Р 51353-99. Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание Текст. -Введ. 2000-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2000. - 12 с.