Данные и методы их получения Лекция 5 1

Данные и методы их получения Лекция 5 1. 2. 3. 4. Общие положения Методы получения данных Структура пространственных данных Объединение данных

1. 1. Пространственные данные. 1. Общие положения Данные, положение которых описано координатами, называют пространственными данными. Среди них выделяют пространственные географические данные, определяющие не только положение, но и семантику объекта. Они требуют сложных процедур закрепления и доступ к ним осложнен. В картографии используются также различные справочные данные.

1. 2 Визуализация пространственных географических данных используется 1. При плохо изученных, необработанных материалах (дизайн поверхности, центр тяжести нагрузки) 2. При сравнении, наложении (overlay) 3. Для презентации (традиционные изд. ) 4. Карты обеспечивают доступ к данным ГИС, выполняя роль interface.

1. 3 Массивы пространственных данных представляют собой совокупность цифровых данных - об объектах местности и их признаках, - географических названиях, - научно-технической документации и вспомогательной (сервис. ) информации.

1. 4 Метаданные Оценка качества аналоговых карт выполняется на основе сведений об Исх. КМ, прежде всего об ОКМ. Сведения об оценке качества цифровых карт называют метаданными. Метаданные включают геометрическую точность, семантическую детальность, полноту содержания, временную точность и др.

1. 4. 1 Определение качества данных Все сведения об источниках картосоставления можно указать только приближенно, т. к. не разработаны теоретические основы меры ошибок и оценки надежности ГИС и приложений. Точность полученных данных оценивается визуально (по цензам отбора: min графической величине площадных, линейных объектов и др. ) Методом визуализации при цифровом картографировании определяется точность и пригодность ГИС.

1. 4. 2 Качество данных На качество данных указывает масштаб картографического источника, проекция, min геометрическая величина (разрешающая способность) и др. При цифровании плановая точность сканирования +0, 13 мм.

2. Методы (data mining) получения данных Связаны с систематической процедурой поиска потенциально полезной информации, скрытой в цифровых данных. До 80% данных в цифровой форме являются пространственными.

2. 1 Геодезические методы Обеспечивают точное и оперативное определение местоположения точек физической поверхности Земли. Определение положения в 3 Д обеспечивают 24 спутника с точностью до нескольких см. GPS / ГЛОНАСС – измерения используются для повышения точности существующих методов пространственной привязки. Измерения выполняются в точках и по маршрутам и регистрируются в общеземной геодезической системе координат.

2. 1 (Продолжение) • GPS / ГЛОНАСС – наблюдения используются также при проведении детальных топографических съемок. По их результатам создают цифровые файлы. • До 90% всех GPS– измерений (в США и др. странах) используется для обработки измерений и вычисления координат съемочных точек.

2. 2 Аэросъемка Координаты объекта можно определять - По аэроснимкам с использованием аналогового/цифрового плоттера или - С борта самолета методом лазерной высотной аэросъемки. Беспилотники - GPS – приемниками «привязывают» маршрут полета (точность 10 м) и определяют расстояния (до 1 м). Точность определения положения и высоты точки 20 м.

2. 3 Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) Сбор данных осуществляют сканеры с датчиками, установленными на спутниках. Они воспринимают излучения от поверхности Земли. Принцип работы сканеров: последовательное измерение участков излучения / растровой сетки по линиям перпендикулярным маршруту полета. Разрешение (20 х20 м/30 х30 м) указывает на min геометрическую величину объекта, соответствующую min геометрической величине визуальной переменной на карте. Соответствует цензу отбора на карте

2. 3. 1. Получение и обработка данных ДЗЗ для общегеографических карт Средства ДЗ с разрешением 30 м начали использовать с 1972 г. В конце 80 -х они обеспечили создание качественного картографического материала в масштабе 1: 100 000. Наиболее важной характеристикой КС, используемых при общегеографическом картографировании, является разрешение на местности. Масштаб КС может колебаться от 1: 760 000 до 1: 2400 000.

2. 3. 2 Дешифрирование КС Фотоизображение может быть представлено в цифровой форме, а потом увеличено оптико-электронными средствами. (В картографии используется 4 -х кратное увеличение. ) Уверенно дешифрируются: ширина линейного объекта более 30 м, площадные объекты 100 х100 м. Сложно установить (при разрешении 5 -10 м) границы застроенных территорий, не все города 20 тыс. жит. , 50% городов !0 тыс. жителей.

2. 4 Методы цифрового преобразования аналоговых карт Цифрование аналоговых ТК по географическим блокам ведется с 1979 г. Завершить цифрование планируется примерно к 2015 – 2020 гг. Основными методами цифрового преобразования являются - Ручная дигитализация, - Автоматическое сканирование, - Автоматизированное (интерактивное) преобразование.

2. 4. 1. Выбор метода цифрования На выбор метода влияют - Качество оригинала, - Сложность нагрузки, - Степень различимости отд. элементов, - Объем работ, т. е точность оцифровки зависит от точности исходных картматериалов и данных. .

2. 4. 2 Формы сбора, хранения картографических данных На основе цифрования создаются : • Картографические базы данных. • Базовые общегеографические карты. • Файлы, имеющие значение для пользователя.

2. 4. 2. 1 Картографические базы данных (КБД) Основаны на ТК 1: 100 000, !: 1000 и обзорной 1: 2500 000 (1: 2000 000). Они сохраняют точность этих источников по содержанию и плановой привязке данных. Используется 7 -разрядная система кодирования объекта, по элементам содержания - min величина по геометрическим элементам данных (точка, линия, полигон) и семантическим признакам.

2. 4. 2. 2 Базовые общегеографические карты Созданию картографических баз данных предшествует создание базовых общегеографических карт (аналоговых и цифровых). -При создании аналоговых карт, географических основ они выполняют роль ОКМ. Базовые карты отличаются предельной графической нагрузкой. -При создании цифровых карт они служат основой для цифрования, общегеографической основой для привязки др. пространственных данных (Географическая основа).

2. 4. 2. 3 Файлы, имеющие значение для пользователя Одна из форм хранения картографических данных, используемых в картосоставлении. • -Файлы границ политикоадминистративного деления. • Файлы отдельных элементов содержания, создаваемые по карте определенного масштаба. Векторные файлы хранят по слоям, разделяя объекты на главные и прочие, крупные и мелкие.

2. 5 Статистические данные Наиболее точные и подробные количественные данные, их состав и размещение дают общие переписи населения, а также промышленные, сельскохозяйственные переписи. Ряд показателей статистики имеет важное значение для картографии при изучении размещения населения и населенных пунктов и их изменения.

2. 6 Мультимедийные данные • Источником мультимедийных данных являются текстовые материалы, • слайды, таблицы, графики, звуковое сопровождение.

3. Инфраструктура пространственных данных «Инфраструктура пространственных данных – система методологических принципов, наборов данных, соглашений, стандартов, технологий и знаний, необходимых для обеспечения пользователя» M. Kraak, Ormeling, 2005. Карта при такой организации данных используется как «бланковая карта» с границами районов, центров , через которые можно обращаться к соответствующим файлам данных , т. е. карта выполняет функции интерфейса.

структуры пространственных данных с целью повышения эффективности территориального управления на различных уровнях государственной власти. Отсюда необходимость развития инфраструктуры пространственных данных и поддержания в актуальном состоянии : сохранение «полезной информационной составляющей» и выборе универсального формата обмена данными.

3. 3 Федеральный картографогеодезический фонд России Инфраструктура пространственных данных формируется и развивается в рамках Федерального картографо-геодезического фонда (ГКГФ) России. Фонд объединяет: - Информационные ресурсы, - Организационные структуры, - Нормативно-правовое, нормативнотехническое обеспечение, - Технические и технологические средства.

3. 3. 1 Картографическая часть фонда - Тиражные оттиски, их растровые копии, - Графические оригиналы, диапозитивы постоянного хранения, микрофиши и др. - Цифровые оригиналы (вектор. ), в формате издания (PDF и др. ), формате ГИС; - Дежурные ТК 1: 100 000 и 1: 1000 000, - Государствен. автоматизированный каталог географических названий. - Нормативно-технические документы по созданию картографической продукции. - ГОСТы

(продолжение) • Основным фондодержателем цифровых космических снимков является Центр «Российские космические системы» .

Массивы картографической информации по форме представления подразделяют на - Цифровые карты – система картографической информации о местности, выраженная в цифровой форме. - Электронные карты – цифровые карты, выраженные в графической форме. Д. В. Лисицкий

Массивы информации по содержанию Массивы информации, отображающие - геометрические свойства земной поверхности, пространственное положение точек местности (метрику); - пространственные отношения элементов (структуру), в т. ч. геометрических элементов (синтаксис) и объектов (топологию), а также различные признаки объектов (семантику).

Картографическая информация является частью информационных ресурсов. Карта осталась эталоном пространственного мышления. Этим она обязана образно-знаковому представлению ограниченного числа объектов, систематизированных по определенным правилам. Эти правила вырабатывались, совершенствовались, изменялись с появлением нового материала и расширения круга своих задач.

данные для картосоставления - Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), - ГИС (на единой координатной основе базовая общегеографическая карта и тематические данные), - Цифровые и полиграфические издания карт - Данные Росстата, - Политико-адм. 1: 4 млн. , атласы железных и автомобил. дорог, гипсометрические, батиметрические, навигационые карты и др.

3. 3. 3 Нормативно-техническое обеспечение (НТО) Современное развитие НТО определяется - Развитием информатики, изменением технических средств. (Картографическое изображение рассматривается как совокупность и взаимосвязь элементарных графических величин: точка, линия, полигон. Картографическая информация – как экспериментально построенное графическое изображение на основе пространственных данных). - Увеличением объема картогр. продукции.

3. 3. 3. 1 Нормативно-технические документы (НТД) Цель – обеспечить требуемый технический уровень работ, препятствуют снижению качества, препятствует увеличению сроков и стоимости работ. НТД разрабатывается при создании сложных Карт. Произв. , для которых предполагается переиздание. Разработка НТД предшествует постановке карт на производство, НТД - наиболее полная форма картографического проекта.

3. 3. 3. 2 Каталог географических наименований К числу НТД относятся документы, регламентирующие отдельные виды работ, имеющие многоцелевое назначение. К таким работам относятся работы, связанные со стандартизацией правил написания географических наименований на русском языке.

3. 3. 3. 2. 1 Банк данных Каталога Сдержит - гос. реестр, № нормализованного названия, - Нормализованное название(источник, дата) Род объекта (источник, дата) - Признак существования на момент регистр. - Административная принадлежность (НП) - Географические координаты, - Дополнительная информация (Всего 30 признаков объекта. 8 – основных)

4. Объединение данных При объединении наборов данных из разных информационных систем необходимо конвертировать метаданные о файлах данных в соответствии с определенными стандартами, чтобы они были совместимы. Подобную систематизацию информации призвано централизованно решать в Федеральном центре геод. , карт. и инфраструктуры пространственных данных.

4. 1 Условия объединения данных Должны быть совместимы программы, используемые для информационных систем, и структура файлов. Если при составлении используются файлы, основанные на координатной привязке, то необходимо совпадение эллипсоида и проекции.