ОСНОВИ КАРТОГРАФУВАННЯ

Електронний посібник

Головна

Анотація

Теоретичні відомості

Список використаних джерел

Глосарій

Додатки

Укладачі

7 ЦИФРОВЕ КАРТОГРАФУВАННЯ

1. Основні поняття цифрової картографії

2. Подання даних (растрове та векторне)

1. Основні поняття цифрової картографії

Сучасний високий рівень автоматизації на виробництві, зокрема використання ГІС, забезпечує оперативність та інтерактивність картографування, надає можливість перетворення інформації відповідно до необхідної системи координат. Структуровані бази даних та електронні карти дозволяють полегшити класифікацію та генералізацію об’єктів за їхніми атрибутивними параметрами відповідно до масштабу та призначення карти. Під час переходу на автоматизовані методи проектування і керування виникає потреба в цифровій топографічній інформації. Для цього створюються цифрові моделі місцевості, по яких складаються цифрові карти.

Цифровá кáрта (англ. Digital map) – це цифровий файл, або набір файлів, що містять всю необхідну інформацію для викреслювання чи автоматичного відтворення цифрової карти (плану).

Рис. 68. Сучасна цифрова карта

Цифрове картографування місцевості – це комплекс процесів збору і обробки цифрової топографічної інформації, формування цифрової моделі місцевості на ЕОМ, збереження, доповнення і поновлення цієї інформації за допомогою машинного банку даних. За цифровою моделлю отримують різні аналітичні і графічні матеріали.

Цифрові моделі місцевості створюються так, щоб з них можна було виділити модель рельєфу місцевості, будівлі, споруди, комунікації, гідрографію, рослинний покрив.

Цифрова інформація про місцевість може бути отримана різними шляхами:

• польовими геодезичними методами з використанням електронних тахеометрів;

• фотограмметричним методом за результатами обробки фотографічних знімків місцевості;

• картографічним, для якого вихідною інформацією про місцевість є традиційні топографічні карти.

Технологія створення цифрових карт полягає в скануванні видавничих оригіналів або фотографічних знімків місцевості з подальшою векторизацією різними системами. При цьому виділяють три технологічних рівні: збір, обробка і збереження та подання інформації.

Під час збору первинної інформації отримують різні первинні цифрові моделі у вигляді сукупності точкових або символічних множин. Вона служить основою для формування цифрової моделі.

Рис. 69. Варіанти відображення тривимірної моделі щільності поширення видів комах роду лускокрилих (Lepidoptera), занесених до Червоної книги України (В.М. Титар, Д.О. Ляшенко)

Рис. 70. Віртуальна модель гірської території з Інтернет-атласу Швейцарії

Використання космічних знімків, сканерних і локаційних геозображень відіграє важливу роль у картографії, що пов’язане передусім з виникненням нових способів дрібномасштабного і середньомасштабного картографування безпосередньо за результатами дешифрування знімків (зображення їх об’єктів картографічними умовними знаками). Отже, зникає потреба у низці трудомістких робіт. На основі космічних знімків удосконалюють як топографічні, так і тематичні карти, підвищують їх точність. Ще одна дуже важлива особливість космічних знімків полягає в тому, що вони можуть характеризувати один і той самий об’єкт у різний час. За такими знімками вивчають розвиток певних процесів і передбачають їх подальший перебіг. Нині за допомогою космічних знімків фіксують зародження атмосферних циклонів і антициклонів, рух крижин у морі, танення снігів, зміни стану посівів сільськогосподарських культур, розлиття річок під час повеней тощо.

2. Подання даних (растрове та векторне)

Растрове зображення в Digitals

Матеріали космічних знімань широко використовують як у наукових дослідженнях, так і в повсякденній практичній діяльності людей. Зрозуміло, що величезні потоки інформації з космічних літальних апаратів треба швидко опрацьовувати і відразу ж передавати фахівцям (агрономам, лісівникам, рибалкам). Космічна інформація надходить щомісячно, щодекадно, щоденно, автоматично обробляється і стає основою для створення оперативних карт різної тематики і призначення. Прикладом цього можуть бути синоптичні карти, створені на основі знімків з метеорологічних супутників.

Машинографічні та дисплейні геозображення – це карти або знімки, які конструюють за допомогою автоматичних графопобудовувачів (плоттерів, принтерів) і дисплеїв. Сучасні принтери і плоттери дають можливість отримувати картографічне зображення, яке зовсім не відрізняється від карт, виготовлених традиційним способом.

Рис. 71.

На екрани дисплеїв (моніторів) спеціалізованих картографічних систем виводять так звані електронні карти, які конструюють у векторному або растровому форматі (рис. 72).

За Ю.Б. Барановим, електронна карта має кілька визначень:

Рис. 72. Векторне (а) і растрове (б) зображення лінії

• зображення на дисплеї (моніторі) комп’ютера на основі даних цифрових карт або баз даних;

• картографічний твір в електронній (безпаперовій) формі, що складається з цифрових даних переважно у записах на компакт-диску, разом з програмними засобами їх перегляду, зазвичай картографічним візуалізатором або картографічним браузером, призначений для генерації електронних карт;

• векторна або растрова карта, сформована на машинному носії з використанням програмних і технічних засобів у прийнятій проекції, системі координат, умовних знаках, призначена для відображення, аналізу і моделювання, а також вирішення інформаційних і розрахункових завдань за даними щодо місцевості та природних умов.

Впровадження електронних карт у різних галузях економіки зумовлене забезпеченням цих галузей цифровою картографічною інформацією. Вже створено цифрові карги масштабів 1:1000000, 1:500000, 1:200000 на всю територію України, карти масштабу 1:10000 – на великі міста.

Рис. 73.

Електронний атлас (еlectronik atlas), за Ю.Б. Барановим, має два визначення: система візуалізації у формі електронних карт; електронний картографічний твір, функціонально подібний до електронної карти.

Основою класифікації електронних атласів можуть бути традиційні принципи класифікації атласів – за їх змістом, призначенням і територіальним охопленням, а також відповідно до їх функціональних можливостей:

• атласи лише для візуального перегляду («перегортання сторінок»), так звані в’юерні атласи;

• інтерактивні атласи», в яких передбачена можливість зміни оформлення, способів зображення і навіть класифікації картографованих явищ, збільшення і зменшення (масштабування) зображення, отримання паперових копій карт;

• «аналітичні атласи», що дають змогу комбінувати і порівнювати карти, проводити їх кількісний аналіз й оцінку, виконувати «оверлей», визначати просторові кореляції – власне кажучи, це ГІС-атласи;

• атласи, розміщені в комп’ютерних телекомунікаційних мережах, наприклад інтернет-атласи. У їх структурі крім карт та інтерактивних засобів обов’язково наявні ще й засоби пошуку додаткової інформації й карт у мережі.

Електронні атласи мають програмне забезпечення типу картографічних браузерів, що забезпечують покадровий перегляд растрових зображень карт, картографічних візуалізаторів, систем настільного картографування. Крім картографічного зображення вони звичайно вміщують великі текстові коментарі, табличні дані, організовані в атрибутивних таблицях, а мультимедійні електронні атласи анімацію, відеоряди і звуковий супровід. Їх створюють для довідково-інформаційних і загальноосвітніх цілей засобами автоматичних картографічних систем або ГІС. Більшість електронних атласів розповсюджують у записах на компакт-дисках.

З розвитком телекомунікацій з’явилася можливість розміщувати великі масиви просторової інформації в інтернет, розповсюджувати інтернет-атласи й інтернет-карти.

Корисним у справі вивчення властивостей електронних карт і атласів є використання компакт-дисків під час практичних занять, наприклад електронного «Атласу України» (Інститут географії НАН України, ТОВ ІС ГЕО). Атлас України містить 175 електронних карт, що відображають природні умови і соціально-економічні особливості території України, стан населення та екологічну ситуацію в державі. Програмна оболонка уможливлює використання атласу на будь-якому комп’ютері з операційною системою Windows і програмою Іnternet Ехрlorer версії 4 або вище. При цьому реалізовані можливості пошуку інформації про об’єкти карти в базі даних, пошуку об’єктів карти за їх назвами, масштабування карт. Іноді зображення Землі, окремих країн чи материків свідомо спотворюють для приділення найбільшої уваги окремим властивостям реальних об’єктів.

Анаморфована карта, синонім анаморфоз, – це топологічно перетворена непросторово-подібна карта (іноді іменована картоїдом), у рівняння проекції якої крім географічних координат входить і сам показник картографування (наприклад, густоту населення на еквідемічних анаморфованих картах або відстань від будь-якого центра на еквідистантних анаморфованих картах тощо).

Об’ємні геозображення. Розглянемо об’ємні, або тривимірні, геозображення (ЗD geoimages, volumetric geoimages), до яких належать: стереомоделі, анагліфи, блок-діаграми, картографічні голограми.

Рельєфні карти – об’ємні тривимірні моделі рельєфу, виготовлені з пластику або гіпсу. Нерідко вертикальний масштаб на рельєфних картах у 2–10 разів більший за горизонтальний. Для наочності застосовують гіпсометричне фарбування, іноді наносять фотозображення. Ті самі принципи використовують під час виготовлення рельєфних глобусів Землі й інших планет.

Блок-діаграма – тривимірний картографічний малюнок, що поєднує перспективне зображення поверхні з поздовжніми або поперечними вертикальними розрізами, один з видів тривимірних геозображень. Блок- діаграми будують в афінних або перспективних проекціях з однією або двома точками перспективи. За тематикою розрізняють блок-діаграми геологічні, фунтові, атмосферні, океанологічні тощо, а за способом побудови – профільні, тобто такі, що складаються із серії профілів, та ізолінійні блок-діаграми, на яких поверхню передано ізолініями. Блок-діаграми, уздовж однієї з осей якої позначено час, називають метахронними.

Анагліфічна карта, синонім анагліф – це карта, видрукувана двома взаємно доповнювальними кольорами (синьо-зеленим і червоним) з паралактичним зсувом, так що обидва зображення утворюють стереопару. За бінокулярного розглядання анагліфічної карти через спеціальні вічка-світлофільтри з червоним і синьо-зеленим скельцями спостерігач бачить чорно-біле стереоскопічне (об’ємне) зображення місцевості. Методи комп’ютерної графіки дають змогу отримувати анагліфічні карти на дисплеї. Ці карти використовують як навчальні посібники та наочні рельєфні моделі.

В індустрії комп’ютерних ігор широко застосовують віртуальні геозображення, найчастіше вони відображають уявну територію.

Віртуальними геозображеннями моделюють об’єкти природи засобами віртуальної реальності – штучної дійсності, яку важко відрізнити від справжньої. При цьому між штучною дійсністю і людиною, яка її сприймає, утворюється двосторонній зв’язок. Динамічну модель реальності створюють засобами тривимірної комп’ютерної графіки, що забезпечує (за допомогою спеціальної апаратури: шолома-дисплея і сенсорної рукавички) взаємодію користувача з віртуальними об’єктами в режимі реального часу, з ефектом його участі в конструюванні сцен і подій.

Динамічні геозображення. Це новий вид зображень Землі або її частин, тобто анімації, картографічні фільми, мультимедійні карти і атласи – пласкі або тривимірні геозображення, що відображають динаміку, еволюцію об’єктів чи явищ, траєкторії їх переміщення в просторі тощо.

Карти-анімації – динамічні послідовності окремих геозображень (кадрів), що створюють під час перегляду ефект руху. В анімаціях як зображувальні засоби застосовані: миготіння знака, зміна кольору, переміщення знака по полю зображення тощо. Наприклад, на динамічних картах виробництва автомобілів в електронній версії Національного атласу Німеччини за допомогою миготіння знаків і стрілок, що рухаються, відображені напрямки переміщення окремих вузлів і агрегатів під час складання легкових автомобілів. Як справедливо зазначають фахівці, для створення карти зібрані дані необхідно якимось чином упорядкувати. Для нього найзручнішим сучасним засобом є ГІС.

У другій половині XX ст. стала відчутною тенденція інтеграції картографії, геоінформатики та аерокосмічного зондування Землі. Її зумовили єдність об’єкта дослідження, методів моделювання (графічного, математичного та їх поєднання), подібність процесів зорового та психологічного сприйняття і розпізнавання графічних образів, зокрема зображень Землі.

Ще у 1960–1970 рр. Уалдо Тоблер сформулював концепцію «аналітичної картографії», яка відобразила появу нетрадиційних картографічних творів та активне впровадження в географічну картографію методів математики і комп’ютеризації. Практика показала спільні риси і необхідність спільного використання карт та даних дистанційного зондування у процесі польових і камеральних досліджень геологами та іншими фахівцями.

Наведемо ще один широко вживаний переважно у франкомовній літературі термін «геоматика» – сукупність застосувань методів інформатики для обробки географічних даних, зокрема в картографії.

Сучасний етап взаємодії картографії і геоінформатики можна визначити як інтеграцію, що виявляється в підсиленні тісноти зв’язків, збільшенні кількості загальних методів і підходів до дослідження геосистем.

Геоінформатику розглядають як наукову дисципліну, яка вивчає геосистеми за допомогою комп’ютерного моделювання на основі баз даних і баз географічних знань, як технологію збирання, зберігання, перетворення і відображення просторової інформації, як індустрію з виготовлення апаратних і програмних продуктів, зокрема баз даних, систем керування, комерційних ГІС, формування ГІС-інфраструктури та організації маркетингу.

Предмет геоінформатики визначають природні, суспільні й природно-суспільні геосистеми, метод – створення цифрової інформаційної моделі цих геосистем.

Географічна інформаційна система, синонім геоінформаційна система, ГІС, – інформаційна система, що забезпечує збір, збереження, обробку, доступ, відображення і поширення просторово-координованих даних (просторових даних). ГІС містить дані щодо просторових об’єктів у цифровому вигляді (векторному, растровому тощо), охоплює набір функціональних можливостей ГІС, якими реалізуються операції геоінформаційних технологій.

База даних, БД (data base, database, DB) – сукупність даних, організованих за визначеними правилами, які встановлюють загальні принципи опису даних, їх збереження і маніпулювання. Збереження даних у БД забезпечує централізоване керування, стандартизацію, їх безпеку і усуває їх суперечливість. База знань, БЗ (knowledge base) – сукупність знань про деяку предметну галузь, на основі яких можна робити судження. Складає основну частину експертних систем, де за допомогою БЗ передають навички і досвід експертів.

За територіальним охопленням розрізняють ГІС глобальні, або планетарні, субконтинентальні, національні (найчастіше мають статус державних), регіональні, субрегіональні та локальні, або місцеві.

ГІС розрізняють за предметною галуззю інформаційного моделювання, приміром, міські, або муніципальні ГІС, МГІС, природоохоронні тощо; серед них особливо поширені земельні інформаційні системи.

Проблемну орієнтацію ГІС визначають за поставленими завданнями (науковими і прикладними); це інвентаризація ресурсів (зокрема кадастр), аналіз, оцінка, моніторинг, керування і планування, підтримка прийняття рішень.

Нині складається ситуація, коли більшість створюваних карт ґрунтуються на ГІС і базах геоданих.

Модель географічних даних у ГІС – це спосіб опису реального світу, який використовують для створення карт, виконання інтерактивних запитів і аналізу інформації.

Наведемо кілька підходів до моделювання просторових об’єктів у ГІС, наприклад річки.

1. Система ліній, що утворюють мережу. Кожен відрізок лінії має певний напрямок течії, витрати води тощо. Для аналізу річкового стоку можна застосувати лінійну мереживу модель.

2. Межа між двома областями. Річка може бути адміністративною межею або бар’єром для поширення тварин.

3. Площинний об’єкт, який детально відображає острови, береги, протоки і судноплавні ділянки річки.

4. Лінія, яка проходить по дну улоговини, в об’ємній моделі рельєфу. Її просторовий аналіз дає змогу отримати профіль річки та її уклону, визначити водозбірний басейн та можливу площу затоплення у разі збільшення кількості атмосферних опадів.

Сучасні моделі ГІС описують не лише просторову складову інформації про об’єкти реального світу, а й сутнісну інформацію та дані щодо взаємодії об’єктів. Наприклад, напрямок течії в системі водотоків завжди має збігатися з нахилом рельєфу. Витрати води нижче точки впадіння приток мають дорівнювати сумі витрат вище неї.

Відношення між просторовими об’єктами поділяють на топологічні, просторові та загальні.

Термін «топологія» означає опис місцеположення. Ділянки землеволодінь у базі даних можуть мати спільну межу, але неприпустимим є належність частин ділянок території кільком власникам чи ділянки без власників («білі плями»).

Просторові відношення, які описує ГІС, характеризують просторові об’єкти таким чином: поєднання, примикання, належність, перетин, близькість; об’єкти можуть мати різну висоту, об’єкти в просторі можуть бути упорядковані у певний спосіб (регулярно-нерегулярно).

Загальні відношення не можуть бути відображені на карті. За великої кількості ділянок та їх власників відношення власності описують між об’єктами карти й іншими просторовими об’єктами, наприклад їх власниками.

За допомогою сукупності відношень у ГІС можна відтворити поведінку просторових об’єктів, якщо один із них переміститься, зникне або змінить свою конфігурацію.

Сучасні бази даних ГІС містять інформацію у вигляді:

• векторних даних (наборів точок з відомими координатами, що описують плоскі точкові, лінійні або полігональні об’єкти);

• растрових даних, зокрема, даних дистанційного зондування, поданих у вигляді двовимірної сітки, кожен елемент якої відображає певну характеристику (колір, тон, висоту);

• нерегулярної тріангуляційної мережі – масиву точок (вузлів) з трьома координатами і трикутників зі сторонами, які з’єднують ці вузли;

• масиву даних адрес, за допомогою яких можна здійснювати пошук просторових об’єктів (просторових координат, поштових адрес, географічних назв тощо).

Подібно до карт ГІС можуть відображати об’єкти за допомогою умовних знаків, проте на електронній карті об’єкти можуть бути відображені вибірково на основі змістових даних, пов’язаних з ними (наприклад, на карті можна відобразити лише країни Європи, які користуються євро).

У разі зміни масштабу геозображення може змінюватися спосіб зображення інформації або просторова інформація, що подає об’єкти з різною детальністю. Зі зменшенням масштабу окремі будинки різної конфігурації можна відображати позамасштабними однотипними значками. У процесі збільшення масштабу зображення ГІС автоматично завантажуватиме додаткові об’єкти, характерні для цього масштабу: дороги, квартали, окремі будинки.

До обов’язкових ознак ГІС належать:

· географічна (просторова) прив’язка даних;

· генерування нової інформації на основі синтезу наявних даних;

· відображення просторово-часових зв’язків об’єктів;

· забезпечення прийняття рішень;

· можливість оперативного поновлення баз даних за допомогою актуальної інформації.

Структуру ГІС звичайно подають як набір інформаційних шарів. Наприклад, найперший базовий шар містить дані щодо рельєфу, потім розміщені шари гідрографії, дорожньої мережі, населених пунктів, ґрунтів, рослинного покриву, поширення забруднювальних речовин тощо. Умовно ці шари можна розглядати як «шафу», на кожній поличці якої зберігається карта або цифрова інформація з визначеної теми.

У процесі вирішення завдань шари аналізують окремо або спільно в різних комбінаціях, виконують їх взаємне накладення (оверлей) і районування, розраховують кореляції тощо. Так, за даними щодо рельєфу можна побудувати похідний шар кутів нахилу місцевості, за даними стосовно дорожньої мережі і населених пунктів – розрахувати ступінь забезпеченості території дорожньою мережею і сформувати новий шар.

Під час створення ГІС основну увагу завжди приділяють вибору географічної основи і базової карти, яка стає каркасом для подальшої прив’язки, поєднання і координування усіх даних, що надходять у ГІС, для взаємного узгодження інформаційних шарів і подальшого аналізу із застосуванням оверлея.

Рис. 74. Функціональна схема геоінформаційної системи (за О. М. Берлянтон)

Залежно від тематики і проблемної орієнтації ГІС як базові можуть бути обрані такі основи:

• карти адміністративно-територіального розподілу;

• топографічні та загальногеографічні карти;

• кадастрові карти і плани;

• фотокарти і фотознімки місцевості;

• ландшафтні карти;

• карти природного районування і схеми природних контурів;

• карти використання земель.

Ядро будь-якої ГІС складає автоматизована картографічна система – АКС – комплекс апаратних і програмних засобів, які забезпечують створення і використання карт. АКС, як і ГІС у цілому, складається з ряду підсистем, найважливішими з яких є підсистеми введення, обробки і виводу інформації.

Підсистема введення інформації – це пристрій для перетворення просторової інформації в цифрову форму і введення її в пам’ять комп’ютера або в бази даних. Для цифрування (векторизації ) географічних даних застосовують дигітайзери і сканери. За допомогою дигітайзерів на вихідній карті простежують і обводять контури та інші графічні знаки, а в пам’ять комп’ютера при цьому надходять поточні координати цих контурів, ліній або окремих точок у цифровій формі. Сам процес простежування оператор виконує вручну, з чим пов’язані велика трудомісткість робіт і виникнення помилок унаслідок обведення ліній. Сканери ж здійснюють автоматичне зчитування інформації послідовно по всьому полю карти, рядок за рядком. Саму карту розміщують на планшеті або барабані. Сканування виконують швидко і точно, але доводиться додатково розділяти (розпізнавати) оцифровані елементи: річки, дороги, інші контури.

Широко використовують і спосіб цифрування за відсканованим зображенням, виведеним на екран за допомогою спеціальних програмних засобів і стандартної «мишки». Якісні й кількісні характеристики цифрованих об’єктів, а також статистичні дані вводять з клавіатури комп’ютера.

Підсистема збереження інформації представлена базою даних (БД), в яку надходить уся оцифрована інформація. Це упорядкований масив цифрової інформації з будь-якої теми (наприклад, бази даних висот рельєфу, людності населених пунктів).

Формування баз даних, доступ і роботу з ними забезпечує система керування базою даних (СКБД), яка дає змогу швидко знаходити необхідну інформацію і проводити її подальшу обробку. БД зберігаються на магнітних носіях-дисках (Наrd Disk), дискетах (Floppy Disk), компакт-дисках постійної пам’яті (СD-RОМ, DVD-RОМ) і перезаписуваних (СD-RV) тощо.

Якщо бази даних розміщені на кількох комп’ютерах (наприклад, у різних установах або навіть у різних містах і країнах), то їх називають розподіленими базами даних. Це зручно, тому що кожна організація формує свій масив, стежить за ним і підтримує на рівні сучасності. Сукупності баз даних і засобів керування ними утворюють банки даних. Розподілені бази і банки даних з’єднують комп’ютерними мережами і доступ до них (запити, пошук, читання, відновлення) здійснюють єдиним керуванням.

Підсистема обробки інформації складається із самого комп’ютера, системи керування і програмного забезпечення. Створено багато спеціалізованих програм (пакетів програм), які дають змогу вибирати потрібну проекцію, засоби генералізації і способи зображення, будувати карти, поєднувати їх, візуалізувати і друкувати. Програмні комплекси здатні виконувати і складніші роботи, проводити аналіз території, дешифрувати знімки і класифікувати картографовані об’єкти, моделювати процеси, порівнювати, оцінювати альтернативні варіанти і вибирати оптимальний спосіб вирішення.

Значна частина підсистем обробки інформації працює в діалоговому (інтерактивному) режимі, у ході якого йде безпосередній двосторонній обмін інформацією між картографом і комп’ютером.

Підсистема виведення інформації – комплекс пристроїв для візуалізації обробленої інформації в картографічній формі. Це екрани (дисплеї), друкувальні пристрої (принтери) різної конструкції, креслярські автомати (плотери) та ін. За їх допомогою швидко виводять результати картографу ванни і варіанти вирішень у тій формі, що зручна користувачеві. Це можуть бути не лише карти, а й тексти, графіки, тривимірні моделі, таблиці; однак якщо мова йде про просторову інформацію, то найчастіше її подають у картографічній формі, найбільш звичній і легко доступній для огляду.

Математичний апарат ГІС складається з багатьох математичних методів, серед яких найчастіше використовують операції класифікації, просторового аналізу та побудову цифрових моделей рельєфу.

Методи класифікації просторових даних, застосовувані в географії і картографії, розрізняють за типом і кількісно використовуваних показників.

Для того, щоб відобразити дійсний географічний розподіл показника, що картографується, межі груп визначають за характерними точками статистичного ряду (гістограми) вимірів атрибута. Існує п’ять загальновідомих підходів до групування:

• спосіб природних інтервалів, за якого встановлюють задану кількість класів (не перевіряючи їх щодо якості) і визначають межі інтервалів зміни їх атрибутів безпосередньо за стовпчастими гістограмами;

• спосіб рівних класів (квантіль), коли ставлять умови, щоб кожен клас містив однакову кількість об’єктів – рівновеликі класи (однак за невеликої кількості об’єктів результати здебільшого є незадовільними);

• спосіб рівних інтервалів – припускають, що весь діапазон значень показників поділено на рівні інтервали;

• спосіб рівних площ, який використовують у класифікації полігональних об’єктів, коли атрибутом є значення площі – у цьому випадку статистичний ряд виміряних площ розбивають так, щоб загальна площа полігонів у кожному класі була приблизно однаковою;

• спосіб стандартних відхилень, за якого визначають дисперсію Ф розподілу показника і стандартне відхилення D = -Ф_ст, а межі класів установлюють із кроком 0,25D, 0,5D, D і 3D по обидві сторони від обчисленого середнього значення атрибута.

Отримання інтегральних показників. ГІС дають змогу застосовувати методи класифікації та інтегрування (синтезу) показників, за допомогою яких описують головні особливості досліджуваних комплексів меншою кількістю показників з мінімальними втратами інформації. При цьому припускають, що виміряні ознаки мають кореляційні зв’язки.

Просторовий аналіз – група функцій, що забезпечують аналіз розміщення, зв’язків та інших просторових відношень просторових об’єктів, зокрема й аналіз геометрії об’єктів, аналіз місцеположення (аналіз зон видимості/невидимості, аналіз сусідства, аналіз мереж), дистанційний аналіз, картографічне накладання, створення й обробка цифрових моделей рельєфу, просторовий аналіз об’єктів у межах буферних зон тощо.

Інтерполяція – відновлення функції на заданому інтервалі за відомими її значеннями у скінченній множині точок, які належать цьому інтервалу. Якщо припустити, що збільшення функції пропорційне до збільшення аргументу (лінійна інтерполяція), то функція змінюється по ламаній, що складається з відрізків прямої, які з’єднують пари сусідніх значень. Інтерполяція не зводиться до заповнення значень функції для проміжних значень аргументу, а полягає в побудові за даними таблиці значень функції її аналітичного вираження, найчастіше багаточлена (полінома). За наявності в значеннях функції випадкових помилок слід віддати перевагу апроксимації функції.

Апроксимація, апроксимування – заміна одних математичних об’єктів іншими, у певному контексті близькими до вихідних (звідси походження слова «апроксимація» – «наближення»). Апроксимація дає змогу досліджувати числові характеристики і якісні властивості об’єкта, що зводить завдання до вивчення простіших або зручніших об’єктів, характеристики яких легко обчислити або властивості яких уже відомі.

Аналіз близькості: 1) просторово-аналітична операція, що ґрунтується на пошуку двох найближчих точок серед заданої множини і яку використовують у різних алгоритмах просторового аналізу. Аналіз близькості містить пошук найближчого сусіда однієї з точок заданої множини або нової точки (задачі інтерполяції й автоматичної класифікації); 2) у ГІС растрового типу – присвоєння елементові растру нового значення як деякої функції значень навколишніх елементів (задачі згладжування, фільтрації).

Цифрова модель рельєфу (ЦМР) – засіб цифрового зображення тривимірних просторових об’єктів (поверхонь, рельєфу) у вигляді тривимірних даних: сукупності висот або глибин та інших значень аплікат у вузлах регулярної мережі з утворенням матриці висот, нерегулярної трикутної мережі (ТІN), або як сукупність записів горизонталей (ізогіпси, ізобат) чи інших ізоліній. За цією моделлю можна автоматизувати побудову горизонталей, будувати тривимірні геозображення.

Усі ГІС є засобом візуалізації просторових даних, яку найчастіше здійснюють у вигляді карт, атласів та інших геозображень. Вони є потужним інструментом класифікації, просторового аналізу даних, який забезпечує оперативність створення карт. Проте досвід показує, що ГІС потребує кваліфікованих користувачів для того, щоб адекватно відобразити географічні об’єкти, явища і процеси.

Питання для самоконтролю

1. Назвіть основні властивості карт.

2. Дайте визначення геозображень і назвіть їх основні групи.

3. Наведіть ознаки, за якими розрізняють ГІС.

4. Що являє собою електронна карта.

5. Що являє собою геоінформаційна система.

6. Назвіть основні джерела просторових даних.

Попередня

На початок