Скачать учебники

Тикунов В. С. Геоинформатика. Карта как источник массовых данных для ЦМР.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Карта как источник массовых данных для ЦМР. Среди перечисленного выше разнообразия источников данных для моделирования рельефа двум из них — картам и аэрокосмическим материалам — принадлежит особая роль массовых источников.
В отношении данных дистанционного зондирования — материков аэро- и космосъемок, которые детально будут рассмотрены в соответствующем подразделе, — заметим лишь, что их роль по разным причинам будет расти, а доля и роль карты — снижаться. Это технологические и технические причины: рост пространственного разрешения систем сканерной космической съемки (<1 м), широкое распространение относительно недорогих и доступных цифровых фотограмметрических станций, в том числе на платформе персональных компьютеров, появление принципиально отличного от стереофотограмметрического метода экстракции высот — интерферометрии, широко известной в приложениях к обработке радиометрических данных. Аэроснимки широко используются для контроля качества и верификации ЦМР. С относительно крупномасштабной стереомодели аэроснимков, принимаемой за условно истинную, берутся контрольные точки со значениями высотных отметок, точность которых заведомо намного выше, чем у верифицируемой модели.
Данные дистанционного зондирования в целом и процедуры их обработки, в том числе экстракции высот, тоже не лишены недостатков. В условиях плотной городской застройки или высокой залесенности (при стопроцентной сомкнутости крон древостоя) полученная цифровая модель в существенной своей части будет отражать геометрию зданий и сооружений или полога леса и требовать вмешательства оператора в автоматизированый процесс ее построения.
Так или иначе, пока карта остается бесспорно основным источником данных для ЦМР, что требует более детального ее рассмотрения.
К картографическим источникам принадлежат топографические карты и планы, используемые для создания ЦМР суши, и морские навигационные или топобатиметрические карты для ЦМР акваторий. Типовая технология генерации ЦМР основана на цифровании горизонталей как основной ее составляющей, а также высотных отметок и других картографических элементов, используемых для отображения рельефа, с привлечением данных по другим объектам карты (элементов гидрографической сети). При наличии готовой цифровой топографической или аналогичной ей карты, используются соответствующие им слои.
На современных общегеографических картах суши рельеф представлен композицией трех средств картографической выразительности с разной пространственной локализацией элементов: системой изолиний (горизонталей, изогипс), множеством отметок высот и совокупностью точечных внемасштабных, линейных и площадных знаков, дополняющих изображение рельефа горизонталями (знаки оврагов и промоин, сухих участков рек, обрывов, бровок, оползней, осыпных участков, скал, карстовых воронок, курганов, наледей, ледников и т.д.).

Как источник данных для ЦМР, топографическая карта, при всех ее достоинствах, не лишена недостатков.
Один из них связан с изображением рельефа горизонталями.
Во-первых, общеизвестно, что две функции горизонталей — соединять точки с одинаковыми высотами и служить средством «правильного», «географически достоверного» описания (передачи) форм рельефа на карте — находятся в трудно разрешимом противоречии между собой. «При пользовании способом горизонталей важно видеть в горизонталях не только математические линии равных высот, но и линии, рисующие формы рельефа. По начертанию горизонталей судят о типе рельефа. Мягким формам рельефа свойственны округлые, плавные горизонтали, резким формам — извилистые и угловатые: каждому типу рельефа свойственен неповторяемо своеобразный рисунок горизонталей» [К. А. Салищев, 1982. — С. 115]. Правила составления и редактирования изображения рельефа, оформленные в инструкциях и редакционных указаниях, обычно предписывают сохранять или даже утрировать эти их свойства.
Баланс между «правильностью» и наглядностью, метричностью и пластичностью, т. е. точностью и достоверностью изображения рельефа горизонталями неодинаков для карт топографического масштабного ряда. «В зависимости от масштаба основные требования к изображению рельефа различаются. Так, для карты масштаба 1: 200 000 ставится задача обеспечения возможности определения по карте абсолютных и относительных высот любой точки местности» [Л.С. Гараевская, Н. В.Малюсова, 1976. — С. 150-151]. Но даже в этом масштабе «для передачи особенностей форм рельефа и согласования с другими элементами содержания допускается смещение горизонталей до половины величины заложения для горного рельефа и до четверти — для равнинного», а начиная с масштаба 1: 500 000 «при изображении рельефа... ставится задача правильного отображения географического подобия орографических форм, передачи с возможной точностью планового положения основных структурных линий и точек рельефа — гребней хребтов, тальвегов, перегибов склонов и вершин. ...Для карты масштаба 1:1 000 000 характер генерализации определяется следующими требованиями: правильная и наглядная передача морфологических особенностей различных орографических районов, четкое отличие горизонтального и вертикального расчленения равнинных и горных типов рельефа, выявление характерных форм для разных типов рельефа, крутизны и расчлененности склонов» [Л. С. Гараевская, Н. В. Малюсова, 1976]. Изображение рельефа на картах еще более мелких, обзорных масштабов, в том числе на гипсометрических картах масштабов 1 : 1 500 000 и 1: 2 500 000, как замечает Ю.А.Мещеряков со ссылкой на К.А.Салищева, отличает «сочетание геометрического принципа с глубоким географическим подходом, заключающимся в изучении геоморфологических особенностей рельефа и в их передаче рисунком горизонталей» [Ю. А. Мещеряков, 1981. — С. 170]. Более того, за пределами топографических масштабов более заметную роль начинает играть наглядность воспроизведения рельефа, его пластичность. Отсюда основной принцип русской гипсометрической школы: «географическое правдоподобие, точность изображения и пластическая выразительность рисунка рельефа» [Т. Г. Сваткова, 1998. — С. 21].
Важный практический вывод, следующий из анализа мелкомасштабных общегеографических карт, заключается в том, что топографические и иные карты суши масштаба 1 :500 000 и мельче практически непригодны для создания ЦМР.
Во-вторых, как и любой другой элемент картографического изображения, горизонтали проведены на ней с определенной точностью, которая при прочих равных условиях (масштабе, методах съемки или составления карты путем генерализации крупномасштабных картографических источников) зависит от типа, морфологии рельефа. Напомним о допусках точности изображения рельефа горизонталями, приведя фрагмент соответствующей инструкции для карт масштаба 1:10 000—1:25 000, составляемых непосредственно в результате топографических съемок и определяющих аналогичные требования ко всему топографическому масштабному ряду (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Требования к изображению рельефа горизонталями при выполнении топографических съемок в масштабах 1:10 000 и 1:25 000 [Инструкция..., 1978. — С. 9] (доступно при скачивании полной версии книги)

Принципиально важно, что нормативными документами изначально определено, что карта в части изображения рельефа неравноточна; не менее неравноточна будет ЦМР, созданная на ее основе, с учетом погрешностей, вносимых в процессе ее аналого-цифрового преобразования, т. е. цифрования горизонталей и обработки полученных записей при трансформации в одну из упоминавшихся выше типов моделей.
В-третьих, кроме основных топографические карты содержат дополнительные и вспомогательные горизонтали. Первые из них проводятся на половине высоты сечения и носят также название полугоризонталей и с точки зрения метричности аналогичны основным, вторые же проводятся, согласно инструкциям, на произвольной высоте и, как правило, должны быть надписаны; в противном случае их учет при построении ЦМР невозможен.
В-четвертых, топографические карты лишены изображения рельефа дна внутренних водоемов, а также морских и океанических акваторий. В большинстве случаев формальный выход из этой ситуации состоит в том, чтобы присвоить акватории высотную отметку уреза воды, условно считая ее «плоской». По разным причинам (разновременность создания отдельных номенклатурных листов, погрешности топографических съемок или грубые ошибки составителей), контур одного и того же водоема может сопровождаться разными отметками уреза воды; в этом случае возникает задача приведения зеркала воды к «горизонту».
Как и всякий элемент картографической графики, горизонтали имеют свои графические пределы: при установленной инструкцией толщине линии горизонтали в 0,2 мм и таком же расстоянии между ними один миллиметр карты может содержать их не более трех. Для устранения внутри- и межэлементных графических конфликтов инструкциями допускается искусственное слияние горизонталей в случае, когда величина их заложения не укладывается в установленные графические пороги, т.е. на склонах с крутизной выше некоторого предела, а также их «укладка», т.е. искусственное увеличение расстояния между соседними горизонталями для предотвращения их слияния. Оба приема, допускаемые в отношении изображения рельефа горизонталями на топографических картах, с точки зрения их оценки как основы ЦМР одинаково «вредны»: формально область слияния горизонталей в их цифровой записи должна восприниматься как вертикальная «стенка» (формализмы некоторых конкретных типов моделей могут квалифицировать такую ситуацию как тополого-геометрическую ошибку записи), а искусственно «раздвинутые» горизонтали искажают уклоны и продольные формы склонов. Оба типа картографических артефактов в условиях средне- и высокогорий способны еще более понизить точность ЦМР в сравнении с ее инструктивно определенными значениями.
Отсюда общая рекомендация к программным средствам создания ЦМР: они должны поддерживать контроль геометрической корректности цифровых представлений горизонталей, т. е. соблюдение двух условий: 1) одноименные и разноименные горизонтали не должны пересекаться (сливаться, касаться)1; 2) каждая горизонталь должна быть замкнута на самое себя или границу картографического изображения (обычно, рамку карты). Соблюдение первого из условий обеспечивает отсутствие складок (нахлестов) в записи горизонтали и слияния (касания) разноименных (соседних) горизонталей, второго — отсутствие в них разрывов.
Недостатки топокарт в части изображения рельефа горизонталями отчасти могут быть компенсированы другими графическими элементами, используемыми для отображения элементов и форм рельефа, не выражаемых в горизонталях по чисто графическим или содержательным мотивам. К примеру, свод условных знаков топографических карт масштаба 1: 10 000 содержит более 50 линейных и точечных знаков, часть из которых — высотные отметки, отметки урезов воды, знаки оврагов с указанием их глубины, обрывов, карстовых воронок и других природных образований, а также ряда искусственных форм рельефа — действительно способны существенно улучшить общую метрическую характеристику рельефа и повысить точность создаваемой модели путем ее учета в структурных ЦМР. Напротив, крайне схематичный рисунок высокогорных форм рельефа, включая ледники, снежники и фирновые поля, знаки скал и скалистых обрывов с фрагментами горизонталей, делает невозможным создание на эти участки кондиционной ЦМР, требуя привлечения некартографического первоисточника, например аэроснимка.

< Цифровое моделирование рельефа

Содержание книги "Тикунов В. С. Геоинформатика."

Точность ЦМР. Типы цифровых моделей рельефа. >

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

При копировании информации обязательны прямые ссылки на сайт, а также на авторов книг.
Все книги являются собственностью их авторов и служат исключительно для ознакомления.
© Edu-Knigi.ru, 2011. © Дизайн и программирование от студии "ПСГ".