Вопросы создания картографического продукта

Совещание
«Основные проблемы и стратегические направления развития
программно-технологического обеспечения государственного
геологического картирования на период до 2020 года»
Вопросы создания картографического
продукта – согласованной (взаимоувязанной)
цифровой топографической основы (ЦТО)
для карт геологического содержания
масштабов 1:1 000 000 и 1:200 000
ФГУ НПП «Росгеолфонд»
Немынов М.П.,
нач.отдела создания цифровой
картографической продукции
Тел/Факс:(499) 259-3181 E-mail: [email protected]
Безяев А.В., Мозжухина В.А., Шмакова С.В.
22-24 мая 2012 г.
1
Содержание
• Введение. Причины и предпосылки вопроса
• Традиционное использование карт разных
масштабов в ГИС-проектах
• Проблемы непосредственного использования
имеющейся ЦТО при создании ГГК-1000/3
• Возможные пути решения
• Исходные материалы
• Создание нового продукта - предварительные
сравнительные характеристики по количеству
объектов и количественные оценки трудозатрат
на некоторые этапы
• Вопросы (терминология, технология, ТЗ, … …)
2
Введение
• Уже с конца 20-го века создаются векторные
геологические карты разных масштабов
• Накоплен достаточный опыт по их составлению и
использованию в ГИС
• Имеется цифровая топографическая основа под
эти масштабы (1:1 000 000, 1:200 000)
• Чего же ещё не хватает? В чем проблема?
3
Традиционный подход
использования в ГИС векторных
карт разных масштабов ЦТО
• Предварительно в ГИС-проект загружаются
одноименные векторные слои из источников
смежных масштабов, и проводится настройка на
отображение этих слоев в необходимом
диапазоне масштабов
• При просмотре карты в каком-либо масштабе
всегда отображается только один слой (из
одного источника)
• При изменении масштаба просмотра карты
происходит отключение одного и включение
другого аналогичного слоя (смена источника!)
4
Традиционный подход
использования в ГИС векторных
карт разных масштабов ЦТО
5
6
7
Не традиционный подход
…
• А если нам необходимо на карте в ГИС-проекте
работать с одними и теми же тематическими
слоями из разных масштабов (источников!)
• Да ещё наносить на карту объекты (скважины,
шурфы, месторождения), имеющие
«сверхточные» координаты (Глонас, GPS, …), и
видеть их на «одном берегу» во всех масштабах!
• Область применения:
составление в среде ГИС геологической карты
масштаба 1:1 000 000 (ГК-1000) с использованием
уже подготовленной БД геологической карты
масштаба 1:200 000 (ГК-200)
8
Сопоставление в ГИС карт разных
масштабов (ЦТО 1:1000000, 1:200000),
и объектов с «точными» координатами
• О-48 издание – 2000г. составл. в 1985г.,
исправл. в 1999г., состояние местности 1999г.
Масштаб 1:1 000 000,
точность – 200м
• О-4823 издание – 2000г.,составл. в 1978г.,
исправл. в 1996г., состояние местности 1995г.
Масштаб 1:200 000,
точность – 30-40м
• Скважина, месторождение (GPS):
х=57.35673° у=45.26155°, точность – до 1м
9
1. Расхождение объектов
гидрографии – 735 метров
2. Расположение объекта – вопрос:
На каком берегу реки?
11
12
Причины «несогласованности»
• Создание ЦТО масштабов 1:200 000 и
1:1 000 000 осуществлялось с тиражных
оттисков государственных топографических
карт соответствующих масштабов, которые
хоть и преемственны (от 200-ки к миллионке),
но не достаточно согласованы между собой
• На каждом из этих масштабов решается свой
круг задач
• И эта «несогласованность» не из-за
плохого качества оцифровки.
Она заложена в продукт
13
• И эта «несогласованность» не из-за
плохого качества оцифровки.
Она заложена в продукт
14
• И эта «несогласованность» не из-за
плохого качества оцифровки. Она
заложена в продукт
15
Причины «несогласованности»
Обязательно проводимая …
Картографическая генерализация
•
Картографическая генерализация - это отбор и
обобщение изображаемых на карте объектов
соответственно ее назначению, масштабу, содержанию
и особенностям картографируемой территории
•
Генерализация - неотъемлемое свойство всех
картографических изображений, даже самых
крупномасштабных.
•
При составлении карт любого масштаба постоянно
приходится «сжимать» изображение, отказываясь от
деталей и подробностей … …
Картографу дано право передать на карте основные,
типичные черты объектов, их характерные особенности
и взаимосвязи
16
Постановка вопроса (задачи)
• Если:
технология составления в среде ГИС
геологической карты масштаба 1:1 000 000 (ГК1000) предполагает использование уже
подготовленной БД геологической карты
масштаба 1:200000 (ГК-200)
• И:
желательна «согласованная» ЦТО
• То:
необходимо создание особого карт.продукта
– взаимоувязанной (согласованной) ЦТО для
карт геологического содержания масштабов
1:1000 000 и 1:200 000
17
Терминология
Multi-scale map:
• Мультимасштабная
• Полимасштабная
• Многомасштабная
• Согласованная
• Взаимоувязанная
Сокращения:
Масштаб 1:1 000 000
Масштаб 1:200 000
- М1 (ЦТО-1000)
- М2 (ЦТО200)
18
Пути решения
• Основной картографический материал - карта М2
Проводится отбор ее объектов с использованием
карты М1 в качестве эталона отбора
• Основной картографический материал - карта М1
Её объекты привязываются к соответствующим
объектам карты М2
• Комбинированный вариант – за основу берется
карта М2 и проводится отбор ее объектов с
использованием карты М1 в качестве эталона
отбора, но в отдельных случаях используются и
слои непосредственно из карты М1
19
Предпосылки
В пользу использования ЦТО масштаба 1:200000
(с элементами ЦТО-1000 000) для создания
нового информационного продукта выступают
следующие аргументы:
1. Почти полное покрытие территории РФ
масштабом 1:200 000 (к 2014г)
2. Единая технологическая и нормативная база
создания и представления ЦТО масштабов
000 000 и 1:200 000:
1:1
- полной в ArcInfo
- разгруженной в шейпе по требованиям НРС (?)
20
Покрытие РФ ЦТО масштаба 1:200 000
21
Нормативная база по созданию
ЦТО масштабов 1:1000000, 1:200000
• Единая структура
ЦМ двух масштабов
(состав слоёв,
структура
атрибутивных
таблиц)
22
Нормативная база по созданию
ЦТО масштабов 1:1000000, 1:200000
• Единый перечень
кодов (у 200-ки
расширенный)
23
Состав работ
• Сбивка общей классификации объектов
(коды, характеристики в дополнительных
полях)
• Формулировка ТЗ (разработка требований)
совместно со специалистами-геологами
• Предварительная отработка технологии
• Опробование на 2 – 3-х миллионных листах
по разным территориям
24
Технология создания
Составление новой ЦТО-1000 000 на один НЛ из
имеющихся на него 36 ЦТО-200 000, а именно:
- Сводка объектов всех слоев ЦТО-200 000 по
границам примыкания НЛ и сшивка ЦТО на 36 НЛ
- генерализация (объектовая разгрузка,
возможно, с элементами обобщения
конфигурации объектов)
- В комбинации с обработкой ЦТО-200 000
возможно дополнение и редактирование
некоторых слоев существующей ЦТО-1000 000, и
пополнение ими конечной (сводной) ЦТО
25
Технология создания
• Не исключается возможность создания продукта
на базе одного масштаба – 1:200 000, т.е.
«единой» ЦТО. Это предполагает дополнение
ЦТО-200 000 необходимыми объектами из слоев
ЦТО-1000 000, а также вспомогательными
атрибутами с информацией о принадлежности
каждого объекта какому-либо масштабу (или
обоим одновременно)
• Проведение актуализации информации:
обновление устаревших ЦТО, актуализация по
«дежурной карте», использование данных ДЗЗ
необходимого разрешения для корректировки
ряда слоёв конечной (сводной) ЦТО
26
Некоторые элементы технологии
На примере нескольких слоев опробовались
основные принципы составления продукта:
•
отбор объектов М2 пространственным наложением на
объекты М1 (по существующей уже ЦМ)
•
отбор по «главности» объектов М2 (вручную)
•
постоянный визуальный контроль и необходимость
доработки «вручную»
•
согласование каждого нового слоя с одновременной
взаимной увязкой с ранее согласованными слоями
•
учет разницы в классификации объектов М1 и М2
•
учет особенности местности картографируемой
территории
•
использование других источников, помимо М2
…
27
Некоторые элементы технологии
• Опробование проводилось на примере карт
двух масштабов на территорию листа L-38 :
L-38 (М1), состояние мест. 1996г.,издание 1998г.
L-38-XIV (М2), состояние 1998г., издание 2001 г.
Обе карты были идеально оцифрованы по
растрам своего масштаба
28
Расхождения объектов на картах
Реки
Озера
Нас.
Пун.
Ж/д
А/д
DNAR
Трубо
прово
ды
LML
DNL
PPA
RRL
RDL
600
800
500
нет
600
400 700
Слой
Расхождения,
метры
Отмет
ки
высот
HYP
Рельеф Раст.
PHLR
VGA
нет
800
• В местоположении - от 400 м до двух и более км
• По форме - в упрощении линий, укрупнении или
объединении мелких объектов в более крупные
• В количестве объектов - еще более значительно
Причина расхождений – обязательно проводимая
картографическая генерализация
29
Гидрография (DNAR, DNL)
•
На карте М2 отбираются все объекты, которые
присутствуют на карте М1(пересечением объектов)
•
Ручное исправление или удаление объектов, которые
выпадают из общей картины
•
В слое Реки (DNL) объекты проверяются вручную, т.к.
могут возникнуть проблемы с тем, что линейные
объекты обрываются или не доходят до какого-либо
объекта
•
После удаления мелких озер или перехода реки из
площадной в линейную удаляются технические линии
•
...
30
31
32
33
34
35
36
37
Гидрография (DNAR, DNL)
•
На карте М2 оставлены все озера, которые есть на М1
•
Не должно смущать на М2 то, что эти же озера на карте
М1 имеют большую площадь
•
При составлении бумажной карты сглаживание контуров
озер влечет за собой их графическое увеличение, или
несколько мелких рядом находящихся озер с карты М2
на карту М1 переносятся путем объединения в общий
контур с укрупнением
•
Несомненным плюсом такого отбора является то, что
контуры наиболее значимых объектов DNAR остаются
неизменными. Изменение объектов DNAR влечет за
собой необходимые коррекции покрытия DNL
38
Дорожная сеть ( RDL )
39
40
41
Дорожная сеть ( RDL )
•
Несколько проще – все объекты линейные
•
Остаются дороги М2, имеющиеся на М1
•
Когда дороге М1 близки две (примерно параллельные)
дороги М2 разных классов, оставляется дорога более
высокого класса
•
Выполняется выделением соответствующих участков
(отрезков) дорог вручную
42
Дорожная сеть ( RDL )
43
Дорожная сеть ( RDL )
44
Дорожная сеть ( RDL )
45
46
Изолинии рельефа ( PHRL )
• Сложность в том, что ЦТО М1 и М2 имеют
различную высоту сечения (50 м и 20 м
соответственно)
• Т.к. количество объектов рельефа на М2
превышает в среднем количество объектов
рельефа М1 в 12 раз, то для удобства
пользования было решено оставить рельеф М1
• Также в пользу этого варианта говорит то, что
согласованная гидрография является
взаимоувязанной с рельефом М1
47
48
49
50
Расчет временных затрат на согласование
некоторых слоев ЦТО М1 и М2
Слой
Количество
часов (*)
Гидрография (DNAR-озера, водохранилища,
крупные реки и каналы)
7 ч.
Гидрография (DNL-реки, ручьи, каналы)
12 ч.
Рельеф (PHLR-горизонтали)
2 ч.
Рельеф (HYP-отметки высот)
2 ч.
Населенные пункты (PPA-населенные пункты)
4 ч.
Дорожная сеть (RDL-дороги, улицы)
5 ч.
Дорожная сеть (RRL-железные дороги)
4 ч.
Коммуникации (LML)
4 ч.
Итого, на 8 основных слоёв (без растительности)
*) По 1-му НЛ м-ба 1:200 000
40 часов
51
Расчет временных затрат на согласование
некоторых слоев ЦТО М1 и М2
•
В таблице приведено количество часов,
которое необходимо для согласования ЦТО М1
и М2 по территории 1-го НЛ м-ба 1:200 000,
взаимной увязки объектов разных слоев новой
карты, отбора объектов по их количественным
и качественным характеристикам
•
Здесь же учтены затраты на операции,
сопутствующие основной технологии (время на
перемещение, копирование, сохранение
файлов и т.п.)
52
Сравнительные характеристики по количеству
объектов источников и создаваемого продукта
Слой /
Объекты
Объем
М1
М2
Созданный
картографический
продукт
Реки
DNL
3544
27368
1, 74 Мб 7,98 Мб
8903
6.97 Мб
Озера
DNAR
1367
8580
1,64 Мб 6.94 Мб
2756
3.12 Мб
Коммун.
LML
41
3106
296 Кб 1,03 Мб
366
220 Кб
Нас.п.
PPA
216
1998
420 Кб 1,39 Мб
713
704 Кб
Кратность 5-8
2-3
53
Что в результате
• При разработке картографического продукта на
основе взаимной увязки ЦТО карт М1 и М2
основным картографическим материалом была
выбрана карта М2
• Дополнительно использовалась карта М1 в
качестве основного «ценза» для отбора объектов
карты М2 после ее генерализации
• Это логично и правильно с точки зрения
традиционной картографии, т.к. карты более
мелкого масштаба составляются по картам более
крупного масштаба, а не наоборот
54
Достоинства
• Все объекты на картах М1 и М2 согласованы, т.к.
в качестве основы была взята карта М2, и из нее
исключались объекты выборкой по М1 и
генерализацией
• Согласно Руководству по картографическим и
картоиздательским работам в качестве основного
карт.материала для составления и обновления
карты М1 используется м-б 1:500 000
А использование карты М2, позволяет с
уверенностью говорить о более точном и
детальном ее составлении
55
Недостатки
• Не все объекты слоёв, которые необходимо
генерализовывать, подвергаются автоматизации,
что создает дополнительные временные затраты и
необходимость вручную проверять все объекты
карты
• Объем создаваемого продукта увеличится, т.к.
все объекты показываются с достаточной
подробностью и извилистостью
• Таким образом - для создания данного продукта
потребуются большие затраты, т.к. процесс
создания нового продукта является трудоемким
56
Исходные материалы
• Для создания нового продукта –
согласованной (взаимоувязанной) ЦТО для
карт геологического содержания масштабов
1:1000 000 и 1:200 000 - может быть
использован Банк ЦТО масштабов 1:200 000
и 1:1 000 000 ФГУНПП «Росгеолфонд»
Его материалы давно используются для нужд
подведомственных Роснедрам предприятий и
организаций
57
Спасибо
за внимание!
58
Согласование ЦТО разных масштабов (*)
• Каждый масштаб – для своих целей, поэтому
нельзя проводить просто замену «миллионки»
сшитой «двухсоткой» не глядя
• Но если даже и заменить, то:
• Объем 1-й ЦМ «миллионки» может увеличиться в
десятки раз (в 1-й ЦМ – 36 «двухсоток»)
• При этом потребуется разгрузка объектов и
генерализация (не автоматическая!!!) Кто возьмется?
• На сегодня не вся «двухсотка» оцифрована
• Требуется
создание нового информационного
продукта – взаимоувязанной полимасштабной ЦТО
(обоснование, разработка и опробование технологий создания…)
*) 2009-10гг.
59