АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ КАРТОСОСТАВЛЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

Введение в курс

1.1 Предмет и задачи картографии.

1.2 Дисциплины картографии и их содержание.

1.3 Связь картографии с другими науками.

1.4 Основные понятия об отображении эллипсоида и сфер на плоскости.

1.5 Понятия об искажениях длин, площадей и углов.

1.1 Предмет и задачи картографии.

Картография – это область науки технологии и производства, охватывающая создание, изучение и использование картографических произведений. Задачи определены каждой из дисциплин, составляющих предмет.

С позиции теории познания карта распознается - как пространственная, математически определенная и генерализированная, образнознаковая модель действительности. Основными картографическими произведениями являются карты и атласы. Атлас – систематизированное собрание карт, выполненных по общей программе, как целостное единое произведение. Атласы выпускаются в виде книг или альбомов. Кроме того, атлас содержит справочные материалы, графику, фотографии. К другим картографическим произведениям относятся блок-диаграммы, глобус.

Блок-диаграмма – трехмерный картографический рисунок, совмещающий изображение картографируемой поверхности с продольными и поперечными вертикальными разрезами.

Глобус – шарообразная модель Земли, планеты или небесной сферы с картографическим изображением.

1.2 Дисциплины картографии и их содержание.

Картография представляет собой разветвленную систему научных и технических дисциплин. Основные:

Картоведение – объединяет общее учение о картах.

Картографическая информатика – занимается изучением методов сбора, систематизации и хранения, анализа, поиска передачи научной информации.

Математическая картография – предметом изучения является математическая основа.

Проектирование и составление карт – включает изучение и разработку технологии проектирования, теорию картографической генерализации.

Оформление карт – охватывает разработку теоретических и практических вопросов выбора изобразительных средств.

Издание карт – изучает и разрабатывает технологию размножения карт.

1.3 Связь картографии с другими науками.

Теория картографии опирается на философские науки. В картографии находят применение: общая теория отражения, теория моделирования, методы формальной логики.

Различные отрасли картографии используются для разработки теории проекции, матаматическо–картографического моделирования, обеспечения автоматизации картографических процессов. Картография связана с автоматикой, электроникой, приборостроением, химическими технологиями.

Картография связана с геодезией. От геодезии картография использует данные о фигуре, размерах Земли, о гравитации. Основой для картографирования служат топосъемки местности. Материалы аэро- и космической съемок используются для составления обновления и уточнения топографических и тематических карт. Имеются связи картографии с комплексом наук о Земле. Они проявляются в том, что картография служит основным средством познания географии, экологии, геологии, геофизики, океанологии и планетологии, имеются связи с социально-экономическими науками.

1.4 Основные понятия об отображении эллипсоида и сфер на плоскости.

Для того, чтобы отобразить картографируемую поверхность на плоскости необходимо сначала от физической поверхности перейти к вспомогательной поверхности, которая наиболее близка к физической и может быть выражена математическими уравнениями, а затем к плоскости.

Для обеспечения непрерывности изображения при создании карт прибегают к картографическим проекциям.

Математические законы выражают функциональную связь между координатами точек картографируемой поверхности и плоскостью.

Картографической проекцией называется математический способ отображения поверхности эллипсоида на плоскость.

Положение точек на земной поверхности определяется географическими координатами (широта и долгота), в изображении на плоскости им соответствуют точки с прямоугольными координатами (X и Y).

Связь между координатами точек на карте и соответствующими точками эллипсоида на поверхности определяется уравнениями:

(1.1)

При условии, что функции f_1,f₂ однозначны и непрерывны хотя бы для некоторых значений j и l.

Свойства проекций зависят от свойств и характера функций.

На сферической поверхности уравнения меридианной и параллелей имеют вид: (1.2)

На плоскости (в проекции) уравнение меридианов имеет вид , уравнение параллелей - (1.3)

Сетка меридианов и параллелей на земном эллипсоиде, шаре и на глобусе является координатной сеткой. Ее называют географической сеткой, а ее изображение на карте – картографической сеткой.

Наиболее простой вид сетки, если проекция описывается следующими уравнениями: . (1.4)

В этом случае параллели и меридианы прямые перпендикулярные линии.

Если сетка описывается следующими уравнениями: , (1.5)

тогда параллели – прямые линии, а меридианы – кривые линии.

Если сетка описывается уравнениями: , (1.6)

тогда параллели – кривые линии, а меридианы – прямые параллельные оси X.

Если уравнением (1.1), то параллели и меридианы – кривые.

1.5 Понятия об искажениях длин, площадей и углов.

Картографическим искажением называют нарушение геометрических свойств участков земной поверхности и расположенных на них объектов при изображении их на плоскости.

Имеется 4-ре вида картографических искажений: длин линий, углов, формы, площади. Эти искажения зависят от свойств проекции. Длины линий искажаются во всех проекциях, кроме отдельных линий и точек на картах.

Искажение длин линий – связано с изменением масштаба длин на одной и той же карте и выражается в том, что расстояния одинаковые на уровенной поверхности Земли изображаются на этой карте отрезками разной длины. Каждая карта имеет главный масштаб , который показывает общую степень уменьшения всей картографируемой поверхности при ее изображении на плоскости.

- не влияет на свойство проекции, и его принимают = 1.

Частным масштабом длин - называется отношение бесконечно малого отрезка в проекции к соответствующему бесконечно-малому отрезку на картографируемой поверхности: . (1.8)

Частный масштаб является функцией географических координат и азимута направления: , он определяет свойство проекций. (1.9)

Принято частные масштабы по координатным линиям называть масштабами по меридианам и параллелям:

По меридианам - , при a=0 или 180⁰.

По параллелям - , при a=90 или 270⁰.

Искажением длин называется разность между частным масштабом длин и единицей, выраженная в %: . . Частные масштабы длин отрицательными быть не могут, если , то изображение пропадает.

Частным масштабом площади (Р) называется отношение бесконечно малого участка на карте к соответствующему участку на картографируемой поверхности: (1.10)

Обычно , но имеется отдельный случай, когда , тогда проекции называются равновеликие.

Частный масштаб площади зависит только от географических координат.

Искажением площади называется разность между масштабом площади и 1, выраженный в %: (1.11)

Искажения углов (DU) – характеризуются разностью между величиной угла проекции и величиной соответствующего угла на картографируемой поверхности.

Общая теория картографических проекций

1. Вывод общей формулы частного масштаба длин.

Масштабы по меридианам и параллелям.

Рассмотрим элементарные треугольники и выразим элементарные отрезки: .

- дуга меридианов;

- дуга параллели.

r – радиус параллели

M – радиус меридиана

N – радиус 1-го вертикала.

Частный масштаб определится формулой: , после преобразований формула примет окончательный вид:

где ; ;

коэффициенты Гаусса:

; ;

; .

Масштаб по меридианам ( или 180⁰) - , обозначим ,

Масштаб по параллелям ( или 270⁰) - , обозначим ,

2. Масштаб площади

Масштаб площади определится по формуле: ,

где и , следовательно .

По положениям Апполония: , тогда .

Если учесть показатель неортогональности , то масштаб площади будет следующим .

При (i=90⁰) , подставим в формулу значения масштабов по меридианам и параллелям, окончательно будем иметь: .

3. Изображение азимута в проекции

Азимут произвольного направления a в проекции обозначается b. Согласно рисунку .

Угол y образует элементарный отрезок с положительным направлением оси X, по аналогии углы и образуются при пересечении меридиана и параллели с положительным направлением оси X.

Найдем значения этих углов:

, , .

Используя выражения тангенсов и выполняя определенные преобразования можно написать формулы устанавливающие свяхзь между азимутом на поверхности эллипсоида и соответствующим ему углом на плоскости:

или .

4. Угол между меридианами и параллелями

Рассмотрим данный рисунок: .

Вычислим тангенс угла и выразим полученное выражение через коэффициенты Гаусса: , учитывая, что , формулу можно записать:

или .

5. Условия ортогональности картографической сетки

Полученные формулы позволяют определить четверть, в которой находится угол i,

если , то это I четверть

если , то это II четверть

если , то сетка ортогональна

Условие ортогональности имеет вид:

, сетка будет ортогональна, когда , а это возможно если числитель .

Основы составления топокарт

1.6 Картографическая генерализация, основные факторы, и ее виды.

1.7 Методы создания топокарт.

1.8 Редакционные документы, карт-материалы и их оценка.

1.9 Способы переноса изображения с основного карт-материала на основу.

1.10 Составительский оригинал, способы его изготовления.

1.1 Картографическая генерализация

Картографическая генерализация – это отбор и обобщение изображенных на карте объектов соответственно назначению и масштабу, содержанию карты и особенностями картографируемой местности.

Сущность генерализации состоит в передаче на карте основных черт объекта, их характерных особенностей, взаимосвязей. Основными факторами генерализации является: масштаб карты, ее назначение и особенности картографического объекта.

Назначение карты

На картах показывают лишь те объекты, которые соответствуют назначению.

Влияние масштаба проявляется в том, что при переходе от более крупного изображения к мелкому сокращаются размеры изображаемой территории. При уменьшении масштаба уменьшается подробность изображения и размеры картографируемых объектов, это вызывает необходимость отбора изображаемых объектов, обобщения их формы (очертания) или даже исключения.

Виды генерализации:

1. Обобщение качественных характеристик происходит за счет сокращений различий объектов, что всегда связано с обобщением классификационных признаков.

2. Обобщение количественных характеристик – проявляется в укрупнении количественных градаций изображаемого явления.

3. Цензовый отбор – предполагает установление количественного критерия (ценза), начиная с которого объекты показываются на картах.

4. Нормативный отбор – производится по заранее установленной норме отбора определяющий количество изображаемых объектов.

5. Обобщение геометрических очертаний проявляется в отказе от мелких деталей изображения, небольших изгибов контуров.

6. Объединение контуров – объединение мелких групп объектов в один общий контур, объединение каждого строения в один квартал.

1.6 Создание топокарт осуществляется двумя методами.

- при помощи съемок,

- камерально, по картам более крупного масштаба.

Основной метод топосъемки – аэрофототопографический.

Основной камеральный метод включает редакционно-подготовительские работы (получение задания), составления карты (изготовление составительского оригинала), подготовка карты к изданию (изготовление издательского оригинала), издание карты.

1.7 Редакционные документы, карт-материалы и их оценка.

Редакционные документы подразделяются на общие и редакционные документы по созданию конкретной карты. К общим документам относятся: основные положения по созданию карт, руководства по картографическим работам, инструкции, нормы, условные знаки. К редакционным документам по отдельной карте относятся редакционный план, редакционные схемы, формуляр карты. Редакционный план – это документ содержащий указания по принципиальным вопросам составления и подготовки карт к изданию. Он состоит из следующих разделов:

- название, назначение карты,

- математическая основа карты,

- перечень и анализ картографического источника составления карты,

- методические карты по составлению отдельных объектов содержания, технология и последовательность составления карты и подготовка ее к изданию.

К редакционному плану прилагается: схема используемых картографических источников, фрагменты красочного составления карты.

Все составительские работы заключают в специальный документ, который называется формуляром, который хранится вместе с составительским оригиналом.

Картографические материалы:

Многообразные источники, используемые для создания карт, называют картографическими источниками. Качество используемых материалов определяет качество составительского оригинала. Картографические материалы можно классифицировать по следующим признакам:

По содержанию – геодезические, картографические (инж. изыскания), литературно-стилистические (справочные, географические описания).

По точности – точные (по величине СКО соответствуют требованиям составляемой карты), неточные (не соответствуют).

По степени использования – основные (по которым составляют основное содержание карты, обычно это карты более крупного масштаба), дополнительные (источники которые служат для исправления, уточнения или дополнения некоторых элементов содержания), вспомогательные (непосредственно при составлении карты не используются, их привлекают для общего знакомства с территорией).

1.8 Способы переноса изображения с основного карт-материала на основу.

Для перенесения изображения с основного картматериала на подготовленную основу необходимо изменить его масштаб и преобразовать проекцию.

Способ составления карты выбирается в зависимости от характера используемых картографических материалов, сложности района картографирования, технической оснащенности предприятия и квалификации исполнителей.

Наиболее применяемый способ - фотомеханический.

Фотомеханический способ составления топографических карт применяется в следующих вариантах:

1) раздельное составление элементов содержания карты по голубым копиям на прозрачных основах, изготовленным с основного картматериала;

2) составление всех элементов содержания по одной голубой копии на прозрачной основе;

3) составление всех элементов содержания по одной голубой копии на непрозрачной основе (бумаге);

4) составление с одновременным гравированием издательских оригиналов карты;

5) составление в промежуточном масштабе или в масштабе основного картографического материала. Применяется в случаях использования сложных по содержанию картографических материалов или требующих большого уменьшения (в четыре раза и более).

Раздельное составление по голубым копиям на прозрачных основах – наиболее прогрессивный и экономичный способ составления. В этом способе составление элементов содержания карт осуществляется, как правило, на трех копиях, изготовленных на матированном пластике с оригинала монтажа основного картографического материала. На одной копии (основе) составляются элементы, печатаемые при издании карты черной, на другой – синей, на третьей – коричневой красками. Составление всех элементов содержания по одной копии на прозрачной или непрозрачной основе, изготовленной с основного картографического материала, применяется при картографировании районов со сложным характером местности.

1.9 Составительский оригинал, способы его изготовления.

Наибольшее распространение получил способ создания составительского оригинала по голубым светокопиям, изготовленным с основного картографического источника фотомеханическим способом. Он применяется в следующих вариантах:

- раздельное составление элементов содержания карты по голубым копиям, на прозрачных основах изготовленным с основного карт-материала,

- составление всех элементов содержания по одной голубой копии на прозрачных основах изготовленной с основного карт-материала,

- составление всех элементов содержания по одной голубой копии на непрозрачной основе,

-составление с одновременным гравированием издательских оригиналов,

- составление в промежуточном масштабе или масштабе основного карт-материала.

Издание карт

Основные виды издательских оригиналов

Издательский оригинал карты – это оригинал карты, отвечающий требованиям издания, предназначен для получения с него необходимых для работы копий и негативных форм для тиража карты.

Издательские оригиналы подразделяются на:

- штриховые

- фоновые

-полутоновые

Штриховые издательские оригиналы содержат ее штриховые элементы, подразделяются на:

расчлененные, совмещенные, частично-расчлененные.

Расчлененные оригиналы готовят отдельно для каждого штрихового элемента печатаемого при издании своим цветом (оригиналы контуров, гидрографии и рельефа).

На совмещенном оригинале воспроизводится изображение всех штриховых элементов имеющихся на составительском оригинале.

При частичном расчленении на одном оригинале возможно совмещение двух штриховых элементов (например, контуров и гидрографии).

Оригиналы фоновых окрасок – содержат изображение тех площадей, в которых при издании должны печатать заливки и сетки. Для каждого элемента готовят отдельный оригинал в соответствии с цветом окраски.

Полутоновые издательские оригиналы – создается изображение, в котором имеются плавные переходы цветового фона. Используется при изображении рельефа на некоторых картах.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ КАРТОСОСТАВЛЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

Специальное программное обеспечение автоматизированного картосоставления цифровых топографических карт (далее СПО) предназначено для обеспечения выполнения автоматизированных технологических процессов преобразования карты исходного масштаба в карту более мелкого масштаба (производного масштаба).

СПО содержит следующие программы:

- формирование номенклатурного листа карты производного масштаба;

- перекодировка объектов (смена классификатора);

- формирование математической основы;

- генерализация опорных пунктов;

- генерализация площадных объектов гидрографии;

- генерализация кварталов населенных пунктов;

- генерализация изолиний рельефа;

- генерализация объектов малой длины или площади (промышленных, сельскохозяй-ственных и социально-культурных объектов, растительности и грунтов, дорожной сети).

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!