Требования к цифровой карте. Проверка топологической корректности векторных данных.

Основными характеристиками качества цифровых карт, на наш взгляд, могут быть следующими:

· полнота цифровой карты,

· точность цифровой карты,

· правильность идентификации объектов и характеристик,

· логическая согласованность структуры цифровой карты и представления в ней объектов картографирования.

К этим показателям следует добавить еще один показатель, который является одним из важнейших и достоин того, чтобы быть первым в этом списке, а именно:

· топологическая корректность векторных данных, составляющих метрическую компоненту информации, содержащейся в цифровой карте.

Что понимается в данном случае под топологической корректностью?

Топологическая корректность – это такое качество векторных данных, при котором их топологические свойства удовлетворяют заданным требованиям.

Детальные требования топологической корректности могут меняться в зависимости от используемой модели данных цифровой карты, но в любом случае они должны быть четко сформулированы. Однако можно выделить наиболее общие требования к топологическим свойствам векторных данных, применимых для всех векторных цифровых карт (см. Табл.11.1.).

· Границы площадных объектов должны быть замкнуты, т.е. координаты первой точки контура должны быть равны координатам последней точки.

· Осевые линии линейных объектов не должны иметь разрывов в местах, где их не имеют соответствующие объекты картографирования.

Таблица 11.1. Требования к топологическим свойствам векторных данных

Общие требования к топологическим свойствам векторных данных, применимых для всех векторных цифровых карт
Требование	Пример корректной топологии	Пример некорректной топологии
Границы площадных объектов должны быть замкнуты, т.е. коорди- наты первой точки контура должны быть равны координатам последней точки.
Осевые линии линейных объектов не должны иметь разрывов в местах, где их не имеют соответствующие объекты картографирования.
Дополнительные требования для векторной топологической модели данных
На пересечении линий, используемых как границы площадных объектов, должны быть образованы узлы, а линии должны быть разбиты на отдельные сегменты (дуги, контурные элементы)
Начальная и конечная точки каждой линии, не являющейся границей замкнутого полигона, должны совпадать с точками других линий и образовывать узлы в местах совпадения.
Отсутствие дублирующихся линий

Если используется топологическая векторная модель данных, то к этим требованиям необходимо добавить следующие:

· На пересечении линий, используемых как границы площадных объектов, должны быть образованы узлы, а линии должны быть разбиты на отдельные сегменты (дуги, контурные элементы).

· Начальная и конечная точки каждой линии, не являющейся границей замкнутого полигона, должны совпадать с точками других линий и образовывать узлы в местах совпадения, т.е. каждая линия должна опираться своими крайними точками на точки других линий.

· Должны отсутствовать дублирующиеся линии.

В системе MapInfo имеется возможность проверки топологической корректности полигонов и топологической коррекции объектов.

Проверка топологической корректности полигонов позволяет определять уровень толерантности, в пределах которой выделять все пересечения и "недоводы", которые встречаются на границе смежных областей.

Проверка топологической корректности полигонов осуществляется с помощью меню «Проверка полигонов», в котором можно активизировать следующие функции:

Определение самопересечений. При установке флажка в этом пункте меню, места возникновения самопересечений полигонов (узлы пересечений линейных сегментов, принадлежащих одному полигону) помечаются специальным символом.

Определение перекрытий. Если в этом пункте меню установлен флажок, то программа будет находить перекрытия площадных объектов. Вы можете выбрать стиль полигона (заливку и тип границы), которым будут отображаться перекрытия на карте.

Определение пустот между полигонами. При установке флажка в этом пункте меню пустоты между полигонами (замкнутые области, не содержащие объектов), которые меньше площади указанной в меню, будут отражаться на карте специальным образом.

Пример проверки топологической корректности полигонов приведен на рис.11.10.

Рис.11.10 Проверка топологической корректности полигонов.

Топологическая коррекция объектов осуществляется с помощью меню «Топологическая коррекция объектов».

Операция «Удаление перекрытий» аналогична функции проверки регионов, в результате проверки все пересечения удаляются. Операция «Удаление пустот между полигонами», позволяет автоматически совмещать узлы объектов, которые, по различным причинам не были совмещены или имеют самопересечения, удалять лишние узлы в объекте, если они не несут топологической нагрузки, например, располагаются на прямой линии.

Пример топологической коррекции объектов приведен на рис.11.11.

Рис. 11.11. Топологическая коррекция объектов.

Полнота цифровой карты оценивается следующими показателями:

· Наличие паспорта цифровой карты, полнота и правильность его заполнения;

· Полнота объектового состава;

· Полнота характеристик объектов.

Паспорт цифровой карты – это набор данных, содержащих информацию об общих ее характеристиках, или так называемые метаданные, т.е. данные о содержащихся в ней данных.Существует стандарт ГОСТ Р 51353-99 Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание, в котором дается следующее определение этого понятия:

Метаданные электронных карт – данные, которые позволяют описывать содержание, объем, положение в пространстве, качество (точность, полноту, достоверность и современность) и другие характеристики электронных карт, а также данные геодезической, гравиметрической, фотограмметрической и картографической информации, которую используют при создании (обновлении) и применении электронных карт.

В соответствии с этим стандартом общие метаданные должны содержать наиболее общие характеристики пространственных данных и включать в себя следующее:

· сведения об организации, представившей метаданные,

· сведения об организации-изготовителе цифровой карты,

· описание вида продукции,

· дата изготовления (обновления);

· сведения о качестве (точность, полнота данных, критерии генерализации);

· сведения об источниках информации (исходные материалы, метод создания);

· сведения о системе координат, картографической проекции, эллипсоиде;

· сведения о территории, представленной на карте.

Следует заметить, что данный стандарт устанавливает требования в общем виде к содержанию метаданных, но, к сожалению, содержание паспорта цифровой карты детально не регламентировано каким-либо нормативно техническим документом. Во многих случаях выпускается продукция, не имеющая паспорта цифровой карты вообще.

Полнота объектового состава цифровой карты – это показатель представления в цифровой карте всех требуемых объектов картографирования в соответствии с классификатором и реальной ситуацией на местности. В цифровой карте должны быть представлены все объекты картографирования, имеющиеся на местности, подлежащие отображению в соответствии с требованиями используемого классификатора объектов.

Объекты, которые в соответствии с требованиями классификатора, должны иметь характеристики должны содержать в составе цифровой карты соответствующие значения характеристик.

Точность цифровой карты характеризуется точностью координат точек контуров объектов, содержащихся в метрической информации. Как правило, в соответствии с требованиями нормативно-технических документов характеристикой точности является средняя ошибка координат точек контуров объектов с четкими очертаниями относительно ближайших точек планового съемочного обоснования. Действующие в настоящее время нормативно-технические документы (основные положения, инструкции Роскартографии) устанавливают требование к допустимой средней ошибке положения контуров с четкими очертаниями в пределах 0.5 мм в масштабе карты.

Правильность идентификации объектов и характеристик – это правильность указания кодов объектов и характеристик в соответствии с классификатором, использованным при создании цифровой карты, а также правильность самих значений характеристик.

Логическая согласованность структуры цифровой карты и представления в ней объектов картографирования – это удовлетворение требованиям используемой концептуальной модели данных и структуры модели данных или формату данных, в том числе и обменному, если речь идет о передаче продукции потребителю. Этот показатель также называют еще целостностью данных или их непротиворечивостью. Он является очень важным, но, к сожалению, часто недооцениваемым, так как выявление всех ошибок целостности данных зачастую бывает очень трудоемким и кропотливым процессом. Чем же характеризуется целостность данных? Каким общим требованиям должна удовлетворять цифровая карта в этом аспекте? К таким общим требованиям можно отнести следующие.

· В цифровой карте не должно быть объектов с одинаковыми идентификаторами, которые по определению должны быть уникальными.

· Не должно быть контуров, контурных элементов и вообще каких либо наборов метрических данных с одинаковыми идентификаторами, которые по определению должны быть уникальны.

· Все наборы данных (контуры, контурные элементы, графические объекты и проч.) должны иметь связь другими компонентами цифровой карты, которые предусмотрены используемой моделью данных. Не должно содержаться связей, противоречащих используемой модели данных. Например, для цифровой карты все графические объекты должны иметь ссылки на объекты, представленные в таблице объектов. Если объект имеет характеристики, то графический объект должен иметь ссылку на таблицу атрибутов и запись в этой таблице. Но с другой стороны конкретная запись в таблице атрибутов должна иметь связь с графическим объектом, но только с одним.

· В цифровой карте должны быть представлены все данные, на которые ссылаются другие компоненты цифровой карты. Например, если в цифровой карте в графическом файле для данного графического объекта будет указана ссылка на запись в таблице объектов, но такой записи в таблице объектов не окажется, это будет нарушением целостности данных.

ГЛАВА 12. Особенности ГИС-картографирования для целей комплексного кадастра.

12.1.Вопросы информационного обеспечения кадастра.

Создание и ведение кадастров всех видов остается одной из важнейших проблем управления всеми ресурсами страны на современном этапе. Данные кадастров необходимы для информационного обеспечения хозяйственной деятельности в различных субъектах Российской Федерации и муниципальных образованиях, экологического мониторинга и рационального использования земли и других природных ресурсов.

Уровень и объемы имеющейся сейчас информации о происходящем на Земле настолько велики, что уже невозможна ее обработка, анализ и понимание без современных аппаратно-программных средств. Поэтому становится крайне очевидной создание и всемерное внедрение автоматизированных систем для ведения кадастров всех уровней на основе современных компьютерных технологий и телекоммуникаций как единого комплекса для получения полной информации об окружающем мире, имеющихся ресурсах, возможностях и тех последствиях, которые оказывает на мир деятельность человека.

Поскольку кадастр оперирует с данными и информацией, имеющими пространственную привязку, то взаимосвязь задач по его автоматизации с проблематикой ГИС очевидна.

Набор функциональных компонент информационных систем кадастрового назначения должен содержать эффективный и быстродействующий интерфейс, средства автоматизированного ввода данных, адаптированных для решения соответствующих задач системы управления базами данных, широкий набор средств анализа, а также средств генерации изображений, визуализации и вывода картографических документов.

При выборе программных продуктов необходимым условием является обеспечение устойчивых связей с различными системами через файловые стандарты обмена геометрическими и тематическими данными. С учетом фактора постоянной модернизации аппаратных средств информационных систем и модификации программных средств, необходимым условием функционирования систем является обеспечение сохранности и переносимости данных в новые программно-аппаратные среды.

Конечным продуктом при ведении государственных кадастров должны быть банки кадастровой информации, а также различные планово-картографические материалы в электронном виде или на бумажных носителях. Пользователями информации, хранящейся в таких банках данных, могут быть органы управления территориями, администрации городов, областей, краев, республик в составе Российской Федерации и Федеральные органы управления.

Для того чтобы возможности банков данных эффективно использовались органами управления, необходимо соблюдение трех условий.

1. Любой банк кадастровых данных должен содержать достоверную и полную информацию о кадастрах.

2. Доступ заинтересованных служб к кадастровой информации, хранящейся в банках данных, должен быть мгновенным, что достижимо благодаря терминальной связи между банками данных и соответствующими службами.

3. Форматы и классификаторы банков данных всех объектов кадастровой информации должны быть едиными.

Однако, до сих пор, несмотря на принятые в последнее время и вступившие в законную силу Федеральные законы и другие нормативные акты, регулирующие вопросы создания и ведения различных видов кадастра, предлагаются различные варианты классификаций и группировок кадастров.

Например, предлагается в состав системы государственных кадастров включить следующие основные группы:

— кадастры природных ресурсов (земельный, водный, лесной, месторождений полезных ископаемых, минерально-сырьевых ресурсов, экологический, растительного и животного мира и др.);

— кадастры объектов недвижимости (инженерных сетей и коммуникаций, жилых и нежилых строений, транспортных магистралей, улично-дорожных сетей и др.);

— регистры (населения, предприятий, административно-территориальных образований). Говорится также и о весьма комплексных кадастрах — природоохранном, градостроительном, урбоэкологическом и, наконец, комплексном территориальном.

Серьезные осложнения вызывает рассмотрение вопроса о том, какие общие черты присущи разным видам кадастров, какие общие требования они предъявляют к функциональности программного обеспечения, а также множественность используемых при обсуждении ведомственных и специальных терминов. Абсолютно идентичные, с точки зрения геоинформатики, типы пространственных объектов и операций с ними могут иметь совершенно различные наименования в разных предметных областях, служить разным содержательным целям и задачам.

Огромное число имеющихся в настоящее время ГИС также заставляют пользователя решать не простую задачу по выбору того или иного программного продукта для достижения поставленных задач. Поэтому постараемся далее выявить и обозначить некоторые общие черты различных видов кадастров с точки зрения требований к программной среде и ГИС.

Поскольку базовыми для любого кадастра являются функции учетные, инвентаризационные, правомерно будет в качестве основного требования, предъявляемого к ГИС, рассматривать вопросы качества представления графической информации в виде банка кадастровых электронных карт.

Один из наиболее распространенных видов ГИС в науках о Земле — ресурсные (в том числе земельно-информационные), предназначенные для инвентаризации и оценки земель, их рационального использования и охраны.

Реформирование земельных отношений потребовало быстрого решения задач по изготовлению и обновлению планово-картографического материала о состоянии и использовании земель по всем категориям и формам собственности для создания и ведения государственного земельного кадастра как основы для формирования рынка земли, эффективного управления объектами недвижимости.

В этих условиях особенно возросла роль информационного обеспечения задач по управлению земельными ресурсами, что потребовало активизировать разработку, создание и внедрение новых современных технических средств и технологий получения информации о земельных ресурсах страны.

В кадастре недвижимости Российской Федерации картографические документы используются как носители первичной информации о земельных участках и как экспертные документы для пространственного отражения их месторасположения. Поэтому повышение статуса кадастровой картографической информации, утверждение картографических документов как обязательных в составе документов кадастра недвижимости — важнейшее требование, без выполнения которого невозможно эффективное использование земельно-кадастровой информации в реализации экономической и правовой составляющих земельных отношений (исчисление платежей за землю, установление залоговых ставок, регистрация прав на земельные участки и др.).

Взаимодействие геоинформатики и картографии стало основой для формирования нового направления — геоинформационного или, как его еще называют, ГИС-картографирования, суть которого составляет автоматизированное информационно-картографическое моделирование природных и социально-экономических геосистем на основе ГИС и баз данных [1].

Четкая целевая установка и преимущественно прикладной характер — наиболее важные отличительные признаки геоинформационного картографирования. Согласно подсчетам, до 80% карт, составляемых с помощью ГИС, являются оценочными или прогнозными, либо отражают то или иное целевое районирование территории.

Программно-управляемое картографирование по-новому освещает многие традиционные проблемы, связанные с выбором математической основы и компоновки карт (возможность перехода от проекции к проекции, свободное масштабирование, отсутствие фиксированной нарезки листов), введением новых изобразительных средств (например, мигающие или перемещающиеся на карте знаки), генерализацией (использование фильтрации, сглаживания и т. п.).

Происходит соединение двух ветвей картографии: создания и использования карт.

Многие трудоемкие прежде операции, связанные с подсчетом длин и площадей, преобразованием изображений или их совмещением, стали примитивными процедурами.

Создание и использование карт, в том числе цифровых моделей, стало единым интегрированным процессом, поскольку в ходе компьютерного анализа происходит постоянное взаимное трансформирование изображений.

На основе ГИС-технологий сформировалось новое направление — оперативное картографирование, т. е. создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабе времени для своевременного информирования пользователей и воздействия на ход процесса. При этом под реальным масштабом времени понимают скорость создания-использования карт, т. е. темп, обеспечивающий немедленную обработку поступающей информации, ее картографическую визуализацию для оценки, мониторинга, управления, контроля процессов и явлений, изменяющихся во времени.

Оперативные карты предназначены для инвентаризации объектов, предупреждения о неблагоприятных или опасных процессах, слежения за их развитием, составления рекомендаций и прогнозов, выбора вариантов контроля, стабилизации или изменения процессов в самых разных сферах — от экологических ситуаций до политических событий. Исходные данные для оперативного картографирования — материалы аэрокосмических съемок, непосредственных наблюдений и замеров, кадастровая и мониторинговая информация, статистические данные, результаты опросов, переписей, референдумов.

Дата добавления: 2015-06-04