Електронні карти

Використання електронних карт зумовлено необхідністю підвищення ефективності використання інформації в різних областях (наукових дослідженнях, навігації, соціальному управлінні) та галузях народного господарства. Електронну карту можна розглядати як багатокомпонентну модель реальності. Основними цілями її створення є:

ü графічна комунікація просторових відношень і розподілів;

ü покращення можливості аналізу, обробки і відображення геоінформаційних даних;

ü візуальне відображення цифрових моделей, явищ, процесів, не видимих для людського ока;

ü автоматизація відображення і картографічного аналізу в системах управління;

ü отримання експертних рішень в графічному виді в режимах реального і розподіленого часу.

Електронна карта, набуває нові дивні риси, котрі паперова карта ніколи мати не може. ГІС дозволяє користувачу, обрати об’єкт на електронній карті і відразу ж отримати про нього усі його атрибутивні характеристики. Ці характеристики ГІС оперативно отримує з СУБД (системи управління базою даних), оскільки, їй відомо якому зображенню на екрані дисплея відповідають дані в таблицях. І навпаки, отримавши в таблиці інформацію про об’єкти, користувач може відразу ж побачити на електронній карті місцеположення цих об’єктів. Наприклад, так можна „попросити” ГІС показати на електронній карті будівлі, що використовують енергозберігаючі технології і т. ін.

Візуалізація просторових даних в формі електронної карти виконує роль інтерфейсу, що надає користувачу можливість двосторонньої взаємодії з базою просторових даних.

За допомогою ГІС долаються|переборюють| основні недоліки|нестачі| звичайних|звичних| паперових карт – їх статичність і обмежена ємність|місткість| паперової карти як носія інформації. Останнім часом паперові карти (особливо це стосується складних спеціалізованих карт типу|типа| міських) стають настільки переобтяженими інформацією, що їх дуже важко читати. ГІС пропонує інший підхід – управління візуалізацією інформації. З'являється|появляється| можливість|спроможність| виводити на екран або папір (принтер або плоттер) тільки|лише| ті групи об'єктів, котрі цікавлять користувача на даний момент. Фактично при цьому здійснюється перехід від складних комплексних перенасичених карт до сукупності взаємопов'язаних виокремлених карт. При цьому забезпечується значно краща структурованість інформації, котра дозволяє ефективно нею маніпулювати, а також аналізувати її.

В ГІС, карта стає дійсно динамічним об'єктом – в значенні змінності масштабу, - що дозволяє:

¡ варіювати об'єктним складом карти (визначати що виводитися);

¡ варіювати способами відображення об'єктів (колір|цвіт|, типи ліній, види штрихувань областей і ін.).

Приклад електронної карти представлений на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Приклад візуалізації даних

Правильне сприйняття користувачем електронної карти залежить від функціонування багатьох компонентів, але головним є суб'єктивне сприйняття користувача карт. Деякі люди взагалі не мають навичок читання карт, інші можуть працювати з самими складними і насиченими інформацією зображеннями, але швидко втрачають інтерес та шукають альтернативні джерела.

Процес створення оптимального інформаційного насичення для кожної електронної карти - це своєрідна фільтрація інформації, що міститься в базі даних з метою усунення небажаної складності. Візуалізація повинна використовувати рівень деталізації, необхідний конкретній категорії користувачів, від загального короткого перегляду до детального показу об’єктів.

Ефективна візуалізація потребує розуміння картографічних символів користувачем. Ідеальна електронна карта – це коли набір картографічних символів є зрозумілим будь-якому користувачеві, відсутнє подвійне тлумачення змісту символів, є можливість розширення і модернізації набору символів. При цьому, класи картографічних символів, зазвичай відповідають класам просторових об'єктів: точка, лінія, полігон.

Візуальні розбіжності серед символів карти власне і передають інформацію. Людське око оцінює взаємне розташування і відстані між символами, їх колір, насиченість, взаємний розмір та форму, інтервал, орієнтацію і т. ін. Розбіжності символів повинні бути помітними, для того щоб вони могли бути використані. Картографи виділяють:

Ø значиме розходження - найменше розходження, яке може бути реально сприйнято між символами, їх розмірами, кольорами, формою і т. ін.

Ø практичне розходження - найменше розходження, яке може здійснюватися в процесі машинної картографії.

Чутливість ока до різних графічних наборів може бути різною. Наприклад, жовто-червоний набір символів передає небезпеку. Багато інших кольорів і форм також мають сталі асоціації з певними явищами і концепціями. Однак психологічні признаки сприйняття, багато в чому залежать від розуміння природи явищ.

Певне значення при візуалізації має і фактор часу, який багато в чому залежить саме від швидкодії апаратного комплексу, особливо його відеоадаптера. Скільки часу буде потрібно на перемальовування або виведення зображення при редагуванні карти? Скільки часу знадобиться на отримання результатів пошуку в базі даних? Від відповіді на ці питання буде залежати комфортність і ефективність роботи з електронною картою.

Стандартом для добре спроектованої і збалансованої системи є майже миттєве виведення даних при простих операціях і максимум п’яти секундне очікування для самих складних. Особливо це актуально при анімації картографічних зображень, або при роботі з тривимірною графікою - цифровими моделями рельєфу і т. ін.

Електронну карту можна розглядати як багатокомпонентну модель реальності. Основними цілями її створення є:

® графічна комунікація просторових відношень і розподілів;

® покращення можливості аналізу, обробки і відображення геоінформаційних даних;

® автоматизація відображення і картографічного аналізу в системах управління;

® дослідження об’єктів, явищ і процесів з урахуванням динаміки їх розвитку і можливості використання;

® отримання експертних рішень в графічному вигляді в режимах реального і розподіленого часу.

Візуалізація просторових даних в формі електронної карти виконує роль інтерфейсу, що забезпечує користувача динамічною двосторонньою взаємодією з базою просторових даних.

Для електронних карт, як і для традиційних паперових, характерні наступні принципи побудови і властивості:

ý просторово-часове відображення геоінформаційних об’єктів реального часу;

ý системність відображення головних елементів з урахуванням генезису, структури та ієрархії об’єктів;

ý вибірковість (синтетичність), роздільне представлення або виділення характерних особливостей дійсності, які проявляються спільно або ізольовано;

ý метричність, що забезпечується математичними законами побудови, точністю складання і відтворення карти;

ý наочність, можливість зорового сприйняття просторових форм, розмірів, зв’язків, відтворюваних з ефектами освітлення і текстури поверхні відображуваних об’єктів;

ý можливість тематичної спрямованості.

До електронної карти як засобу побудови на принципах цифрового моделювання, котрий використовує цифрову модель місцевості, пред'являються наступні вимоги:

þ структурна визначеність і моделепридатність;

þ можливість багатоцільового використання;

þ наявність форм представлення графічної інформації;

þ можливість побудови динамічних моделей і наявність анімаційних властивостей;

þ формування картографічного зображення в інтерактивному і автоматизованому режимах;

þ можливість інтеграції геоінформації з даними дистанційного зондування.

Електронна карта як автоматизована система характеризується новими властивостями при обробці просторової інформації:

n автоматичне підтримування інформаційного поля в різних часових режимах;

n комплексне зображення інформаційного поля в різних часових режимах;

n комплексне зображення спільно опрацьовуваних апріорних і оперативних даних. Наприклад, в навігаційних системах на картооснові можуть відображуватись дані координування і радіолокаційна ситуація;

n оперативна селекція даних і побудова зображення, синтезованого на основі пошарового представлення даних;

n можливість створення оригінального дизайну користувача. Він може додавати або прибирати інформацію з екрану, змінювати масштаб і проекцію, отримувати псевдооб’ємні, псевдокольорові і динамічні геозображення використовувати дисплейні ефекти (мерехтіння, зміну кольору, яскравості);

n автоматична картометрія: визначення координат і напрямків, відстаней і довжин, площ і об’ємів; побудова ліній рівнів і поверхонь.

Системи електронних карт можна розглядати як спеціалізовані інформаційні системи, орієнтовані на візуалізацію картографічних даних. Технологічно такі системи можуть функціонувати незалежно і утворювати певні спеціалізовані ГІС або входити як підсистеми в глобальні ГІС.

Хоча електронні карти як моделі картографічної інформації відносяться до класу динамічних моделей, вони можуть створюватися в двох режимах: режимах розподілу часу (наприклад електронні атласи) – аналоги звичайних карт і в режимі реального часу (навігаційні системи).

Такі особливості електронних карт пояснюються наступними факторами:

u звичайна аналогова карта не допускає істотних її змін. Це зумовлено тим, що в її основі закладено неваріабельна статична модель даних. В електронній карті, форма і зміст візуалізованої інформації варіюється необмежено;

v електронна карта реалізує мобільну або адаптивну модель даних, що дозволяє настроювати склад, об’єм і форму відображення даних у відповідності з запитами користувача;

Ž на відміну від звичайних карт, електронні карти можна представити в різних картографічних проекціях, завдячуючи наявності трансформаційних методів (конвекторів), котрі надають можливість додаткового аналізу і зіставлення, тобто підвищують рівень автоматизації та продуктивності досліджень.

Режими реального масштабу часу є основними в технологіях електронних карт. В якості систем реального часу, електронні карти знайшли широке застосування в навігації, як повітряній так і в морській, в автотранспорті, зокрема для визначення місцеположення рухомого транспортного засобу. Все це накладає підвищенні вимоги до обчислювальних ресурсів таких систем, а саме до компактності обладнання в сполученні з високою швидкодією.

В електронних картах корегування і візуалізація даних здійснюється без прямої участі оператора.

Електронні карти можна порівняти з набором довідників, які повинні зберігатися в бібліотеках (банках даних), містити детальну інформацію, займати мінімальний об’єм і бути доступними за найкоротший час.