Топология и топологические отношения в цифровой карте - раздел Образование, КАРТОГРАФИЯ Определение Топологии Происходит От Греческого (1Ороз...
Определение топологии происходит от греческого (1ороз - место), в БСЭ - «раздел
математики, изучающий топологические свойства фигур, т .е. свойства, не изменяющиеся
при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Так, окружность, эллипс,
контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т. к. эти линии могут
быть деформированы одна в другую описанным выше способом; в то же время кольцо
и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним конту¬
ром, а кольцо - двумя».
Применительно к картографии можно сказать, что топологические отношения между
объектами- это определение пространственных и логических связей между ними (их
смежность, соседство, пересечения и др.).
Все данные на цифровой карте подразделяют на пространственные и семантические
(1атрибутивные).
Пространственная информация - описывает положение и плановые очертания объ¬
ектов в координатах. Каждый объект задается набором координат, которые описывают его
местоположение и пространственную привязку. Например, у точечных объектов метрическое
описание представлено координатами одной точки. Площадные объекты описываются по¬
следовательностью координат точек.
Семантическая (атрибутивная) информация - числовая и текстовая информация об
объектах. Семантическая информация описывает качественные и количественные характе¬
ристики объектов.
Все объекты цифровой карты находятся в пространственной и логической зависимости
между собой (соседство, пересечение и др.). Другими словами можно сказать, что все объек¬
ты имеют пространственно-логические связи.
Пространственно-логические связи условно делят на метрические и логические связи.
К метрическим связям относятся: совмещение объектов, наложение объектов друг на
друга, примыкание, продолжение на смежном листе. Этот тип связи на картах передается
установлением одной или нескольких общих точек двух объектов. Например, при совмеще¬
нии двух объектов координаты каждой точки метрики одного объекта должны совпадать
с каждой точкой другого объекта, находящегося с ним в пространственной связи.
К логическим связям относят связи между объектами, которые не имеют пространст¬
венную связь, но имеют непосредственное отношение друг к другу. Например, внутренний
и внешний контуры объекта должны быть связаны логически; формирование единого водо¬
тока, имеющего общее название и разделенного на элементы по разным причинам, например,
прерывание его водоемами, изменение ширины и др.
Рассмотрим основные требования к формированию пространственно-логических связей
объектов. Подробное рассмотрение правил цифрового описания картографической информа¬
ции и требований к формированию пространственно-логических связей объектов изложено
в документах [6,7,8].
Представление объектов цифровой топографической карты.По характеру локали¬
зации объекты карты подразделяются на внемасштабные, линейные, площадные и текст. От¬
сюда объекты цифровой карты можно представить тремя основными видами графических
примитивов: точками, линиями и полигонами.
Точечные объектыявляются внемасштабными объектами, имеют главную точку, по¬
ложение которой определяется парой координат X, У (см. подразд. 2.1).
Требования к точечным объектам. У точечных объектов всегда цифруется главная
точка (рис. 8.12).
Знаки береговой
сигнализации
Рис. 8.12. Правила цифрования точечных объектов
Линейные объекты - линейные замкнутые и незамкнутые объекты, ширина которых
не выражается в масштабе карты. Линиями могут быть представлены:
- неориентированные линейные объекты (с произвольным направлением цифрового
описания) - направление оцифровки этих линий не имеет значения (дороги, трубопроводы,
береговая линия морей, озер, водохранилищ, контуры кварталов, карьеры). Первая точка вы¬
бирается произвольно на одной из их оконечностей.
- ориентированные линейные объекты (с определенным направлением цифрового опи¬
сания) - особенности их графического изображения на карте связаны с различием высот ме¬
стности по их сторонам (обрывы, насыпи, бровки (уступы задернованные), валы земляные
выемки, реки, горизонтали, скалистые берега и др.). Горизонтали цифруются по принципу:
«большая высота - слева» или «справа - ниже».
Требования к линейным объектам:
1. Места пересечения линий одного слоя должны фиксироваться узлами.
2. Ломаная линия, представляющая собой контур линейного объекта, должна быть
гладкой и точно передавать характерные изменения направления объекта. Она не должна
иметь скошенных углов за счет малого количества вершин (рис. 8.13, а), не должна быть зуб¬
чатой (рис. 8.13, б) и в то же время не должна быть излишне детализирована.
3. Линия контура не должна иметь систематических смещений относительно растровой
линии, т. е. должна располагаться строго по центру растрового изображения (рис. 8.14).
Рис. 8.13. Правила цифрования линейных объектов:
а - образование скошенных углов;
б - образование зубчатого рисунка линии
Рис. 8.14. Смещение линии относительно растра
4. В изображении не должно быть разрывов, независимо от «вынужденных» разрывов
на изображении: например, при наложении условного знака или подписи.
5. Линейные объекты, имеющие одинаковые характеристики, не должны иметь псевдо¬
узлов (рис. 8.15, а).
6. Линейные ориентированные объекты (обрывы, горизонтали, реки и др.) цифруются
с учетом направления оцифровки по правилу «большая высота - слева», реки цифруются от
истока к устью (рис. 8.15, б).
7. Площадные и линейные объекты, выходящие на рамку листа, должны быть замкну¬
ты на рамку листа.
8. Линейные объекты должны быть непрерывны (в устьях рек, впадающих в основную
реку, должен стоять узел и т. д.).
а
б
Рис. 8.15. Правила цифрования линейных объектов:
а - образование псевдоузла; б - направление цифрования рек
9. Не должны образовываться висячие дуги между объектами за границей объекта и до
границы объекта примыкания (рис. 8.16).
а
Рис. 8.16. Правила цифрования линейных объектов:
а - висячая дуга за границей объекта;
б - висячая дуга до границы объекта
10. Точки одного класса объектов должны совпадать с конечными точками линий дру¬
гого класса (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Внемасштабные населенные пункты совпадают с конечными точками дорог
Площадные объекты- это объекты, площадь которых выражается в масштабе карты
(населенные пункты, растительность, озера и т. д.). Как правило, площадные объекты описы¬
ваются последовательностью координат точек по правилу: «объект - слева», т. е. для внеш¬
него контура объекта - в направлении «против хода часовой стрелки», а для внутреннего
контура - в направлении «по ходу часовой стрелки».
Требования к площадным объектам:
1. В качестве граничных точек площадных объектов карты при метрическом описании
необходимо использовать:
- точки осевых линий контуров объектов;
- граничные точки фоновой окраски объектов (если нет контура);
- точки осевой линии линейного условного знака (например, автодороги), являющего¬
ся границей объектов растительного покрова (например, лесного массива), грунтов и др.;
- граничные точки крайних элементов заполнения площади, контур которой на карте
не отображается (болота, отмели, мели и др.);
- стороны рамки карты, если площадной объект выходит на рамку карты.
2. Границы полигонов не должны иметь разрывов (т. е. должны быть связанными об¬
щими узлами без исключения).
3. Любой площадной объект может содержать внутренний контур (дырку), который не
является объектом данного покрытия. Этот контур цифруется с присвоением ему соответст¬
вующего кода.
Все темы данного раздела:
КАРТОГРАФИЯ
Учебное пособие
Томск Издательство ТГ АСУ 2010
УДК 912 + 528.92 (075.8) К27
Картавцева, Е.Н. Картография [Текст] : учеб. пособие / Е.Н. Картавцева. - Томск :
Предмет и задачи картографии
Картография - древняя наука, которая родилась много веков назад. В первую очередь, картография изучает связи между общественными и природными явлениями и отражает их на географических карта
Научно-технические дисциплины картографии
Из определения следует, что картография подразделяется на ряд научно-технических дисциплин, тесно связанных между собой и друг друга дополняющих. Основными дисцип¬ линами картографии являют
Связь картографии с другими науками
Современная картография очень тесно связана с геодезией, фотограмметрией, матема¬ тикой и информатикой, кадастром, а также с философскими, естественными и техническими науками. Связь картог
Определение географических карт
Понятие о географической карте - одно из главных в картографии. Существует множество афоризмов, изречений великих людей о значении географических карт. Известный ученый Н.Н. Баранский так определил
Элементы географических карт
Элементами карты являются ее составные части, которые включают математическую основу, картографическое изображение, вспомогательное оснащение и дополнительные данные (рис. 1.3)
Картографическая сетка - сеть параллелей и меридианов на карте.
Масштаб - степень уменьшения линии на карте относительно ее горизонтального проложения на местности.
Геодезическая основа карты - совокупность геодезических да
Отличительные особенности и свойства карт
Исходя из определения карты, можно выделить ее следующие отличительные особен¬ ности:
1. Математический закон построения - это применение специальных картографиче¬ ских прое
Другие картографические произведения
К картографическим изображениям Земли относят также топографические планы, рель¬ ефные карты, блок-диаграммы, глобусы. Они отличаются от географических карт тем, что на них вместо картограф
ПЕТРОВСК
Рис. 1.7. Фрагменты топографических планов:
а - учебный топографический план масштаба 1:1 000;
Рис. 1.7. Фрагменты топографических планов:
Общие понятия о фигуре и размерах Земли
Физическая поверхность Земли имеет сложную и с геометрической точки зрения не¬ правильную поверхность. Известно, что площадь земной поверхности 510 млн кв. км, из них Мировой океан занимает
Значения элементов референц-эллипсоида Красовского
Элементы земного эллипсоида
Размеры
Большая полуось (экваториальный радиус) - а
6 378 245 м
Ма
Точки пересечения малой оси с поверхностью эллипсоида называются полюсами.
Круги, образуемые сечением эллипсоида плоскостями, перпендикулярными к малой оси, называются параллелями.
Наибольшая параллель, образуемая сечением плоскости,
Элементы математической основы
Различные картографические изображения, как правило, имеют разную математиче¬ скую основу.
Рассмотрим основные особенности математической основы карты. Для того, чтобы пе¬ рейти от
Масштаб карты
Масштаб карты - степень уменьшения линии на карте относительно ее горизон¬ тального проложения на местности.
Масштаб показывает степень уменьшения земной поверхности при
Координатные сетки
Координатные сетки являются одним из наиболее важных элементов географической карты. При создании карты сетка служит «каркасом» для нанесения картографического изо¬ бра
Разграфка карт. Компоновка
В зависимости от масштаба картографируемой территории и ее назначения карты могут выпускаться на одном листе или на нескольких (многолистные карты). Деление карты на отдельные листы назы
Общие понятия о картографических проекциях
Картографическая проекция - переход с поверхности эллипсоида на плоскость, уста¬ навливающий зависимость (соответствие) между географическими координатами точек земного эллипсоида
Точка нулевых искажений
Рис. 2.15. Азимутальная проекция
Поликонические проекции. В этих проекциях эллипсоид (шар) переносится на боковые поверхности нескольких касательных конусов, кот
А б в г
Рис. 2.17. Вид сетки параллелей и меридианов в разных картографических проекциях: а - цилиндрическая; б - коническая;
Конические
Рис. 2.18. Нормальные (прямые) проекции
Поперечные проекции - плоскость проектирования касается экватора в какой-либо точке или ось цилиндра (конуса) совпадает с плоскостью э
Картографические условные знаки
Картографическими условными знаками называют обозначения на картах различных объектов и их характеристик. Можно сказать, что условные знаки образуют язык карты, без знания которого н
Надписи на географических картах
Особое место занимают на карте подписи, которые несут очень большую смысловую нагрузку, значительно обогащают содержание карты. Благодаря знакам, мы легко ориенти¬ руемся на местности. Но и
Транскрипция географических названий
При создании карт очень важно правильно передать названия объектов. Этим занимает¬ ся отдел транскрипции, которым руководит Междуведомственная комиссия по географиче¬ ским названиям.
Сущность и факторы генерализации
При составлении любой карты даже в самых крупных масштабах невозможно показать изображения многих объектов местности, а некоторые из них даются со значительным обоб¬ щением их форм. Поэтому
Особенности изображения озер
При изображении на картах озер и искусственных водоемов в процессе генерализации отображаются их форма и размер, характер берегов, качество воды (пресные-соленые), усло¬ вия питания.
Генерализация населенных пунктов
ПОДЧЕРКОМ НАЗВАНИЙ ВЫДЕЛЕНЫ:
Рис. 5.7. Пример отображения населенных пунктов
на мелкомасштабной политико-административной карте
Норма отбора населенных пунктов
Густота населенных пунктов
Норма отбора населенных пунктов для карт
со средней нагрузкой
с высокой нагрузкой
Генерализация путей сообщения
Генерализация путей сообщения зависит от назначения карты, ее масштаба и особенно¬ стей картографируемой территории. На топографических картах крупного масштаба показы¬ вают, как правило, в
Способы изображения рельефа
Из всех элементов местности рельеф играет самую важную роль, потому что он влияет на состояние и положение всех остальных элементов: гидрографию, распределение населен¬ ных пунктов, дорог,
Генерализация рельефа
При генерализации рельефа главным является правильное отображение типов рельефа, морфологических особенностей рельефа (происхождения), передача горизонтального и вер¬ тикального расчленения
Генерализация растительного покрова и грунтов
Грунты и растительность составляются после гидрографии, населенных пунктов, рель¬ ефа и дорожной сети. На картах всех масштабов должны быть переданы общие размеры площади, занятые раститель
Краткая характеристика основных этапов создания карт
При создании карт по традиционной технологии различают четыре основных этапа:
1. Редакционно-подготовительные работы являются начальным и одним из главных видов
Составление карты
После того, как редактор карты составит редакционный план, приступают к составле¬ нию карты.
Составление карты - процесс изготовления оригинала карты, к
Размер сторон трапеций в угловой мере
Масштаб карты
Номенклатура
Размер сторон трапеций в угловой мере
Широта
Долгота
1:25 000
Изображение рек на картах в зависимости от их ширины
Изображение реки на карте
Ширина реки, м, при изображении на картах масштабов
1: 25 000
1:50 000
1:100 000
Изображение каналов (канав) на картах в зависимости от их ширины
Изображение канала (канавы) на карте
Ширина канала или канавы, м, при изображении на картах масштаба
1: 25 000
1:50 000
Высота сечения рельефа в зависимости от района картографирования
Характеристика районов
Высота сечения рельефа, м, для карт масштабов
1:25 000
1:50 000
1:100 000
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ КАРТОГРАФИИ
8.1. Сущность и задачи курса «Цифровая картография»
Курс «Цифровая картография» - составная часть картографии. Он изучает и разрабаты¬ вает теорию и методы создания ци
Подсистемы ГИС
ГИС состоит из ряда блоков, важнейшими из которых являются блок ввода, обработки и вывода информации [2] (рис. 8.6).
Рис
Совокупности баз данных и средств управления ими образуют банки данных.
Блок обработки информациивключает в себя использование различного программно¬ го обеспечения, которое позволяет привязывать растровое изображение к определенной сис¬ те
Организация данных в ГИС
Данные, используемые в ГИС, могут быть самыми различными: результаты геодезиче¬ ских и астрономических наблюдений, данные натурных наблюдений (геологические профи¬ ли, почвенные разрезы, ма
База данных для железных дорог
Индекс
Число путей
Состояние полотна
Вид тяги
однопутная
Действующая (1)
Способы представления графических изображений. Растровые изображения
Существует два основных способа хранения и представления графической картографи¬ ческой информации в цифровом виде: растровый (точечный) и векторный.
Форматы растровых файлов
Так как существует два разных способа представления информации в компьютере (рас¬ тровый и векторный), то и форматы графических файлов делятся на два типа: растровые
Векторное изображение. Форматы векторных файлов
В картографии растровые данные чаще всего используются для векторизации. Поверх растрового изображения создается аналогичное ему векторное.
В векторном формате
Формат графических данных в ГИС Мар1пЮ
В геоинформационных системах используются и векторные, и растровые способы представления данных. Как уже говорилось, структуру данных в ГИС обычно представляют как набор информационных слое
Векторизация изображения
Преобразование растрового изображения в векторное называется векторизацией. Векторизация в настоящее время осуществляется по сканированным изображениям, как пра¬ вило,
Основные требования к оцифровке объектов цифровой топографической карты
Рельеф суши:
1. Горизонтали, обрывы и др. элементы рельефа цифруются с учетом направления оцифровки по правилу «большая высота - сле
Устройства вывода цифровой информации
Для вывода цифровой информации в картографической форме используются специаль¬ ные технические средства:
- дисплеи, для интерактивной графики;
- принтеры;
- плоттеры;
Технология создания цифровых карт с помощью персонального компьютера
С внедрением компьютерных технологий в картографическое производство стала иной последовательность этапов создания карт.
Полностью изменились некоторые виды работ: произошло объединени
Новости и инфо для студентов