Технології візуалізації картографічної інформації

Традиційні способи створення й використання карт містять у собі визначення математичної основи карти, в якості необхідного елементу. Однак при проектуванні й створенні ГІС питанням визначення математичної основи всієї системи часто зневажають, що призводить до втрати значимості просторово прив'язаних даних і часто перетворює карти ГІС у карти-схеми. Одна з причин такого становища - відсутність чіткого визначення поняття математичної основи ГІС, а як наслідок цього - і відсутність відповідних вимог до програмного забезпечення й технології створення й використання цифрових карт у складі ГІС.

У відповідності з [109], математичну основу традиційної географічної карти складають: її астрономо-геодезична основа, картографічна проекція, масштаб, координатні сітки, а також елементи компоновки. Тобто математична основа у даному випадку - це конкретний набір математичних елементів карти.

Згідно [110], математична основа карт включає в себе теорію картографічних проекцій, їх застосування, масштаби, компоновки, розграфки, координатні сітки, побудовані в заданій геодезичній системі, а також номенклатури карт. Така постановка питання визначає границі теорії, пов'язаної з математичною основою конкретних карт.

Для цифрової карти поняття математичної основи декілька змінюється. У цьому випадку змінюється зв'язок масштабу вихідної карти з характеристиками зображення. Вихідний масштаб як і раніше впливає на повноту і детальність зображення, на точність карти та ступінь її генералізації, що врешті решт визначає можливість локалізації об'єктів. Крім того, елементи вмісту цифрової карти можуть бути представлені як в прийнятій картографічній проекції, так і в системі географічних координат. Додатковим елементом математичної основи цифрової карти в порівнянні з традиційним визначенням можна вважати локальну систему координат, використану при цифруванні вихідної карти. Особливостями такої локальної системи координат, зазвичай, є зсув і поворот зображення, а також нерівномірна зміна масштабів в точках зображення відносно теоретичної системи координат в заданій проекції.

Поняття математичної основи геоінформаційних систем можна визначити аналогічно [110], додавши теорію перетворень координат по опорним точкам або з використанням інших параметрів, що дозволяє оптимізувати перехід від системи координат цифрування до теоретичної системи координат.

Зупинимося більш докладно на визначенні поняття математичної основи конкретної ГІС. Для цього умовно розіб'ємо карти, що беруть участь у створенні та роботі ГІС на три групи:
Ä карти - джерела, використовувані при створенні й відновленні ГІС;

Ä цифрова карта (або система карт) у складі ГІС, що є основною (базовою) для просторово - тимчасової локалізації елементів ГІС та їх інтеграції;

Ä карти - додатки, які можуть бути отримані для різних цілей у результаті роботи ГІС.
Математична основа всіх таких карт, а також множина перетворень, які забезпечують зв'язки між цими картами становить математичну основу ГІС. У такий спосіб математична основа конкретної ГІС характеризується набором геодезичних систем координат, картографічних проекцій, масштабним діапазоном, набором необхідних варіантів компонування та координатних сіток, а крім того можливостями програмного забезпечення по перетворенню координат просторово пов'язаних даних. У тому випадку, якщо вихідні дані не є картою (це можуть бути знімки, показання різних приладів і т. ін.) у математичну основу ГІС варто включити перетворення для зв'язку цих даних з базовою картою.

Визначення математичної основи при проектуванні ГІС припускає визначення математичної основи базової карти, можливих елементів математичної основи карт - джерел і карт - додатків, а також усіх необхідних перетворень, які варто врахувати при виборі математичного забезпечення.

На сьогодення визначилися два підходи до проблеми просторово - тимчасової локалізації даних і елементів ГІС. Перший підхід базується на карті або системі карт [111]. Другий підхід використає глобальну модель реального світу (тривимірний простір і час) [112] і пропонує локалізацію об'єктів в одно-, двох- і тривимірному просторах з урахуванням моделі часової координати. Для такого підходу карта - це один з варіантів просторової прив'язки. У цьому випадку визначена нами математична основа ГІС - це набір моделей відповідним різним типам використовуваних у ній даних і перетворень для зв'язку між ними. Варто пам'ятати, що не всякий програмний пакет підтримує подібну, у багатьох випадках надлишкову модель.

Різні групи користувачів картографічної інформації можуть ви­сувати різні вимоги до технологій її візуалізації. Це може бути простий перегляд готового картографічного зображення на екра­ні дисплея і друкування копій на звичайному принтері формату А4; презентація за участю серії карт та інших геозображень з використанням проекційного устаткування; підготовка оригінал - макета великоформатної карти для подальшого друку на спеціа­льному поліграфічному устаткуванні, підготовка і перегляд анімованих карт тощо. Для обслуговування різних груп користува­чів розроблений ряд спеціальних програмних геоінформаційних продуктів, що містить різноманітний набір функціональних можливостей для подання даних.