АНАЛИЗ ГИС-ПРОГРАММЫ GLOBAL MAPPER ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ 3D-КАРТ

Миронов Максим

АНАЛИЗ ГИС-ПРОГРАММЫ GLOBAL MAPPER ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ 3D-КАРТ

В данной выпускной квалификационной работе рассмотрены основные возможности ГИС-программы Global Mapper, ее использование в картографировании, цифровая модель рельефа и местности как картографическая основа и особенности составления трёхмерных картографических изображений. Использование трехмерных карт позволяет увидеть полную картину местности с разных ракурсов и сторон, тем самым облегчая её использование и сокращая время, затрачиваемое на ориентирование на местности.

Геодезия. Картография

Дипломы

Вуз: Башкирский государственный университет (БашГУ)

ID: 5f2914e2cd3d3e0001b32dcf

UUID: 0d566ab0-b856-0138-1082-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 4 лет назад

Просмотры: 912

28.44

Миронов Максим

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 5,4 МБ

Поделиться работой

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ, КАРТОГРАФИИ И ГЕОДЕЗИИ ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА ПО ПРОГРАММЕ БАКАЛАВРИАТА МИРОНОВ МАКСИМ СЕРГЕЕВИЧ АНАЛИЗ ГИС-ПРОГРАММЫ GLOBAL MAPPER ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ 3D-КАРТ Выполнил: Студент (ка) 4 курса очной формы обучения Направление подготовки (специальность) 05.03.03 «Картография и геоинформатика» Направленность (профиль) «Картография» Руководитель канд. биол. наук, старший преподаватель / И.Ю. Сайфуллин УФА – 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение…………………………………………............................................... 1. История возникновения цифрового картографирования….……… 1.1 Цифровая карта………………………………….…………………... 1.2 Электронная карта................................................................................ 2. Геоинформационная система Global Mapper..................................... 2.1 Понятие о ГИС Global Mapper............................................................ 2.2 Цифровая модель рельефа SRTM....................................................... 2.3 Функционал ГИС Global Mapper........................................................ 2.3.1 Привязка растрового изображения в Global Mapper………………. 2.3.2 Составление тематической карты в Global Mapper……………...... 3. Составление трёхмерной карты в Global Mapper………………….. 3.1 Импорт данных SRTM съемки……………………………………… 3.2 Редактирование элементов карты…………………………………... 3.3 Импорт дополнительной информации……………………………... 3.4 Компановка карты…………………………………………………… 4. Сравнение геоинформационных систем Global Mapper и Mapinfo Professional при составлении трёхмерных карт……………………. 4.1 Создание файлов трёхмерных изображений поверхности Земли в Mapinfo Professional…………………………………………………. 4.2 Дополнительные возможности Global Mapper при составлении трёхмерных карт……………………………………………………... Заключение…………………………………………………………………….. Список использованных источников и литературы ……………………....... Приложение №1 «Гипсометрическая карта Уфы»………………………….. 2 3 5 5 6 8 8 9 12 16 19 23 23 28 30 32 34 34 36 39 41 45

ВВЕДЕНИЕ Современное картографирование тесно связано с каждым аспектом нашей повседневной жизни, будь то необходимость построить быстрый маршрут от работы до дома, либо отправиться на отдых за город и элементарно не сталкиваться с неудобствами во время использования карты Google. Процессы познания и отображения действительности все больше внедряются трёхмерные компьютерные технологии. Примером могут служить технологии и функции, ранее осуществляемые человеком: поиск пространственной информации о различных объектах местности, производство вычисления длин и площадей на карте, рационализация маршрутов и трассирование линейных сооружений и т.д. В данной ситуации человек выступает уже в роли постановщика главной задачи с установлением необходимых условий, и приемщика полученных данных. Разумеется, для достижения необходимых результатов человеку требуются данные на каждом из этапов производства информации в той форме, которая будет максимально наглядно показывать все тонкости и нюансы проделанной работы, то есть в виде трёхмерного картографического изображения. В связи с вышеизложенным актуальность темы данной работы обусловлена всецело развивающимися технологиями в области картографирования, а так же увеличением уровня потребностей людей в более простом и наглядном использовании карт в повседневной жизни. В данной выпускной квалификационной работе рассмотрены основные возможности ГИС-программы Global Mapper, ее использование в картографировании, цифровая модель рельефа и местности как картографическая основа и особенности составления трёхмерных картографических изображений. Использование трехмерных карт позволяет увидеть полную картину местности с разных ракурсов и сторон, тем самым облегчая её использование и сокращая время, затрачиваемое на ориентирование на местности. Карта на протяжении всего времени была и есть наилучшим способом отображения ситуации и местности вокруг нас, и 3D-карта – это то, что должно быть под рукой у каждого современного человека уже в ближайшем будущем. Новые технологии приносят так же и новые возможности в дополнении обычных карт визуальными эффектами, моделируемыми ситуациями, такими как прогнозы затопляемых территорий относительно высотных отметок, а это напрямую связано с социальной составляющей нашей жизни, невероятно четкое и реалистичное изображение с минимальными погрешностями ввиду объемности всех 3D-моделей. 3

Дополнительным аргументом в пользу актуальности данной темы является основная тенденция современной картографии – появление нового направления по составлению картографических работ на основании ранее созданных цифровых моделей рельефа. Целью данной выпускной квалификационной работы является подробное ознакомление с ГИС-программой Global Mapper, её функциями и возможностями, а также анализ составления 3D-карт на основе цифровой модели рельефа. В рамках поставленной цели, необходимо решить следующие задачи: 1) Получить общие представления о трехмерных картах; 2) Изучить методы создания трехмерных карт; 3) Выявить источники и основу для составления трехмерных карт; 4) Ознакомиться с функционалом ГИС-программы Global Mapper; 5) Выявить особенности составления трехмерных карт с помощью ГИС-программы Global Mapper и определить степень разработанности трехмерного моделирования. Объектом исследования в выпускной квалификационной работе являются трёхмерные карты. Предметом исследования – составление трехмерных карт в ГИСпрограмме Global Mapper с использованием цифровой модели рельефа. В процессе написания выпускной квалификационной работы использовались теоретические и методические положения современного трёхмерного моделирования, изложенные в работах Берлянта А.М., Лисицкого Д. В, Коротина А.С. А также положения об изучении трёхмерной графики и ГИС, которые изложены в работах Абламейко С.В, Капустина В.Г. Середовича В.А,. Основной информационной базой для написания работы являлись учебные пособия по геоинформатике и дистанционному зондированию, ГИС-программы, источники сети Интернет. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 40 наименований. Выпускная квалификационная работа проиллюстрирована 29 рисунками, двумя таблицами и изложена на 44 страницах компьютерного текста. 4

1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЦИФРОВОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ 1.1 Цифровая карта Возникновение идеи отображения явлений и процессов в цифровом виде произошло относительно недавно, около 40 лет назад. Наибольшее развитие этой сферы началось уже 1970-ые годы, в морских навигационных системах и других военных программах. Первооткрывателями в области переноса традиционных топографических материалов в цифровой вид были такие страны как: США, Германия, Канада и Франция. А также переход к высокоточному дистанционному виду летательных ракет и других аппаратов, привел к необходимости создания нового оборудования, оснащенного специальными видами цифровой навигации. Существуют такие ГИС, которые помимо создания ЦММ (Цифровая модель местности) имеют возможность предоставлять методы импорта и экспорта данных из различных источников (рисунок 1.1). Трёхмерные изображения местности являются своеобразным инструментом, который используется в навигации, как наглядная модель в туристической сфере, в военной и научной сфере, и даже в рекламе. Они имеют классификацию по масштабу, содержанию и охвату территории, как и обычные классические карты, но имеют одну важную особенность, которая отличает их от бумажных аналогов – это наличие третьей координаты. Высота отображается в трёхмерных картографических моделях, что выводит трёхмерные изображения на новый уровень наглядности. Повышение уровня восприятия пространственной информации становится отличным подтверждением, бурно развивающимся технологиям трёхмерного моделирования.1 Ввиду того, что модели, которые описывают пространство (цифровые карты), довольно многообразны в отличие от обычных растровых изображений рельефа, для их хранения необходимы специальные базы данных, а не файлы одиночного типа с конкретно заданным форматом. 1 СТБ 1025-96. Цифровая картография. Цифровое представление топографических карт и планов. 5

Рисунок – 1.1 Конвертация изображения традиционных бумажных карт в трёхмерные планы городов. Существует два схожих понятия – «цифровая карта» и «электронная карта», но не все до конца различают их. В нормативных документах ГОСТ Р 50828-95 и ГОСТ 28441-992 имеются данные определения: «Цифровая карта – цифровая картографическая модель, содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба», и «Электронная карта векторная или растровая карта, сформированная на машинном носителе (например, на оптическом диске) с использованием программных и технических средств в принятой проекции, системе координат и высот, условных знаках, предназначенная для отображения, анализа и моделирования, а также решения информационных и расчетных задач по данным о местности и обстановке».То есть, цифровая карта это просто набор данных, без какого либо внешнего оформления и компановки, а электронная карта то же самое, но имеющее определенные условные знаки. 1.2 Электронная карта Производя сравнение карт прошлого, не только эпохи великих географических открытий, но и карт давности более двух тысяч лет, с нынешними электронными картами ненамеренно делаешь вывод, что все картографические произведения прошли свой эволюционный путь и стали ничем иным как инструментом утилитарно-информационной эпохи. Графическая составляющая карты стала намного проще, а детальность карт, 2 СТБ 1025-96. Цифровая картография. Цифровое представление топографических карт и планов. 6

как ни странно снизилась. На картах прошлых столетий люди наблюдали множество объектов, встречающихся у них на пути, смартфон же отражает лишь самое необходимое, упрощая пользование электронной картой и восприятие самой информации. Современные электронные карты GoogleMaps выглядят менее детально, чем 6 лет назад, но это нивелируется обычным масштабированием на самом электронном устройстве. Соглашусь с тем, что для незнакомой местности это не так удобно, каждый раз увеличивать изображение, чтобы убедиться, что ты идешь в нужном направлении или по нужной улице, но зато карта не перегружена информацией, и всегда отображает кротчайший маршрут. Рисунок -1.2 Изменение количества картографической информации. Возросли и требования к картопроизводству, теперь для того чтобы создать актуальную карту необходимо задействовать не только картографа, дизайнера или например художника, но и программиста, т.к. если не адаптировать электронную карту под любое устройство, то ей попросту не будут пользоваться.3 3 Лисицкий Д. В., Нгуен Ань Тай. Пространственная локализация и правила цифрового описания объектов в трехмерном картографировании // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2013. – № 4/С. – С. 190–195. 7

2. ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА GLOBAL MAPPER 2.1 Понятие о ГИС Global Mapper В Геологическое службе США в 1995 году появилась необходимость создания программы под Windows, которая позволяла бы просматривать данные, выпускаемые этой службой – таким образом, было создано приложение dlgv32, расширяющее предыдущие возможности в чтении файлов, а именно чтение формата DLG (DigitalLineGraph). Впоследствии это приложение расширили, добавив возможность читать файлы формата DRG (топографические карты), DEM (цифровая модель рельефа), SDTS-DLGи SDTS-DEM. В 2001 году в Канзасе была основана компания Global MapperSoftwareLLC. 3 ноября компания BlueMarbleGeographics приобрела Global MapperLLC. На данный момент последняя версия приложения выпущена 3 сентября 2019 года. (рисунок – 1.1) Так же существует мобильное приложение Global Mapper Mobile, которое позволяет осуществлять просмотр геоданных с помощью сети интернет и GPS,использовать возможности GPS мобильных устройств для обеспечения ситуационной осведомленности и разведки местоположения удаленных картографических проектов.4 Рисунок – 2.1 Первый вид программы Global Mapper 2019 (скриншот) Сейчас, на третьем десятилетии своего развития, Global Mapper продолжает вызывать ажиотаж в мировом геопространственном 4 Глобал Маппер-официальный сайт [ЭЛЕКТРОННЫЙ доступа:https://www.bluemarblegeo.com/products/global-mapper.php 8 РЕСУРС]. – Режим

сообществе. Со своего скромного начала как простая утилита для просмотра данных, она превратилась в крупную программу в индустрии программного обеспечения ГИС, обладающую непревзойденной коллекцией инструментов для создания, редактирования, визуализации и анализа данных. Global Mapper помогает расширить доступ к технологиям ГИС путем устранения барьеров стоимости и удобства использования, присущих традиционным приложениям ГИС. Global Mapperэто отличная инновационная программа позволяющая выполнять различные работы с изображениями местности: 1) Привязка векторных изображений 2) Создание общегеографических карт 3) Создание тематических карт 4) 3D – моделирование местности 5) Конвертация большинства используемых форматов данных 2.2 Цифровая модель рельефа SRTM В период с 1981 года детальная радиолокационная съемка охватывала очень маленькую площадь суши, а именно 30% (рисунок 2.2). В последующие годы Лаборатория реактивного движения США представила новый проект Министерству обороны для дальнейшего финансирования, который обещал продемонстрировать интерферометрическую съемку с построением высокоточной карты рельефа, которая затрагивала 80% суши и достигала разрешения в 30 метров. Была возможность сделать разрешение в 10-20 метров, если бы были использованы специальные спутники, но вариант с шаттлом обошелся гораздо дешевле при данной точности. 5 Данный проект был назван SRTM – Shuttle Radar Topography Mission. Съемка производилась с борта шаттла «Indevor» и длилась на протяжении 11 дней. Земной шар был просканирован от 56° ю. ш. до 60° с. ш. У данной съемки имелись следующие установки по точности: - Абсолютная линейная ошибка по высоте <16 м. - Относительная линейная ошибка по высоте < 10 м. - Абсолютная круговая ошибка в плане < 20 м. - Относительная круговая ошибка в плане < 15 м. - Относительная ошибка по высоте для данных x-band< 6 м. После проведения съемки данные по точности оказались куда выше, чем планировались: 5 Алямовский А.А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский. - М.: СПб: БХВ-Петербург, 2008. – С.432-435. 9

Таблица – 1.1 Реальные показатели точности SRTM-съемки Африка Австралия Евразия Острова Сев. Юж. Америка Америка 11,9 7,2 8,8 9,0 12,6 9,0 Абсолютная ошибка в плане Абсолютная 5,6 ошибка по высоте Относительная 9,8 ошибка по высоте Ошибка по 3,1 высоте для данных x6 band 6,0 6,2 8,0 9,0 6,2 4,7 8,7 6,2 7,0 5,5 6,0 2,6 3,7 4,0 4,9 Рисунок – 2.2 Область покрытия SRTM съемки (скриншот) Комплекс SRTM имел массу в 13 тонн и имел в себе два интерферометрических радиолокатора с синтезированием апертуры. 6 Алямовский А.А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский. - М.: СПб: БХВ-Петербург, 2008. – С.432-435. 10

Помимо Министерства обороны США и NASA в данном исследовательском проекте принимали участие Германский аэрокосмический центр (DLR) и Итальянское космическое агентство (ASI).7 Цифровая модель рельефа (ЦМР) - это цифровое представление рельефа земной поверхности или рельефа местности. Оно также широко известно как цифровая модель местности (DЕM). Хотя этот термин может быть использован для любого представления местности в виде данных ГИС, он, как правило, ограничивается использованием растровой сетки значений высот. ЦМР обычно строятся с использованием методов дистанционного зондирования, но они также могут быть построены на основе топографических данных. ЦМР часто используются в географических информационных системах и являются наиболее распространенной основой для цифровых карт рельефа (рисунок 2.3). Поверхность рельефа можно описать как совокупность двух различных элементов: случайного и систематического. Случайные элементы - это непрерывные поверхности с непрерывно изменяющимся рельефом. Потребовалось бы бесконечное количество точек, чтобы точно описать случайные формы рельефа, но они могут быть описаны на практике с помощью сети точек. Обычно используется сеть, которая создает наклонные треугольники или регулярные квадранты. Рисунок – 2.3 Цифровая модель рельефа Колорадо, полученная с БПЛА. 7 Алямовский А.А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский. - М.: СПб: БХВ-Петербург, 2008. С. 156. 11

Систематическая часть поверхности рельефа характеризуется либо острыми трещинами в рельефе, такими как верхняя или нижняя часть дорожного разреза, либо характерными точками, такими как впадина пятна и высота пятна. Систематическая часть лучше всего представлена линиями и типичными единичными точками. Видные особенности рельефа могут быть вербально описаны с использованием многих терминов, таких как гладкий склон, скала, седло и так далее. Геометрия, однако, имеет только три термина: точка, линия и площадь. Цифровую модель рельефа возможно изобразить как в виде растрового изображения (гипсометрической карты), так и виде треугольной сети в векторном представлении. Существует два вида цифровых поверхностей: измеренная (первичная) и растровая (вторичная). Производство цифровых моделей рельефа выполняется с помощью различных методов: фотограмметрический, lidar, геодезическая съемка и т.д. Преимущественно используются дистанционные методы зондирования, но возможны и топографические съемки. Точность цифровой модели рельефа напрямую зависит от качества соотношения высоты одного пиксела в модели и на местности, а так же от представления морфологии в целом. Перечислим аспекты, так или иначе влияющие на качество производства цифровой модели рельефа: -разрешение сетки или размер пиксела; -метод создания горизонталей; -разрешение (вертикальное); -анализ алгоритма местности; Так же имеются дополнительные данные, позволяющие изобразить различную информацию о расположении береговой линии, 8 гидрографических объектах, облаках, и других внешних объектах. 2.3 Функционал ГИС Global Mapper Global Mapperотлично подходит для управления пространственными данными как неотъемлемый компонент любой современной компании, занимающейся картопроизводством или схожими геоинформационными технологиями. Данная программа поддерживает более 300 форматов пространственных данных. Предлагает полный набор инструментов для создания и редактирования данных. Обеспечивает самое современное 3Dвизуализирование и возможность анализа. Отличная техническая поддержка. 8 Воздушное лазерное сканирование [ЭЛЕКТРОННЫЙ http://lidar.pro/wiki/Воздушное_лазерное_сканирование. 12 РЕСУРС].– Режим доступа:

Одно из важнейших свойств это – обширная поддержка используемых форматов данных. Global Mapper - это больше, чем просто утилита; она предлагает удивительно обширную коллекцию инструментов анализа и обработки данных в действительно доступном пакете. Обеспечивая поддержку практически всех известных форматов пространственных файлов, а также прямой доступ к общим пространственным базам данных, это замечательное приложение может считывать, записывать и анализировать практически все пространственные данные (рисунок – 2.4). Рисунок – 2.4 3D-моделирование поверхности с интерполяцией высотных отметок (скриншот) Так же Global Mapper имеет возможность линейного моделирования участка, разграничение водосборов, измерение объема и оптимизацию вырезов и заливок, расчет растра, индивидуальную сетку и создание рельефа, генерацию контуров и многое другое. 9 Дополняя эту основную функциональность, вспомогательный Lidar-модуль предоставляет широкий спектр инструментов для обработки облака точек, включая автоматическую классификацию данных, извлечение объектов и мощный инструмент 9 Global Mapper – официальный сайт производителя [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: https://www.bluemarblegeo.com/products/global-mapper.php 13

преобразования пикселей в точки для создания их фотограмметрического облака.10 (рисунок – 2.5) Рисунок – 2.5 Изображения контура высот (скриншот) Вдобавок ко всему, Global Mapper включает в себя полный набор растровых и векторных функций для последующего создания и редактирования данных, предлагая все, от простого и интуитивно понятного рисования до выпрямления и векторизации изображений. Программное обеспечение данной программы также включает в себя многочисленные функции редактирования атрибутов, а также интуитивно понятное отображение данных и тематические возможности отображения (рисунок – 2.6). Несмотря на обширный функционал данной программы, производитель ежегодно выпускает обновления, которые в свою очередь улучшают пользование и производство картографических материалов. 10 Дьяконов В. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / Владимир Дьяконов, Владимир Круглов. - М.: СПб: Питер, 2002. –С. 448 14

Рисунок – 2.6 Инструменты для редактирования, и последующего создания изображений и различных цифровых моделей местности (скриншот) В дополнение к вышеизложенному, Global Mapper предлагает множество вариантов передачи картографических данных, включая привлекательный макет страницы и инструменты печати, создание геопространственных PDF-файлов и прямую веб-публикацию, а так же доступный и простой в использовании онлайн-картографический сервис 11 (рисунок – 2.7). Рисунок – 2.7 Всевозможные типы форматов данных для конвертации и передачи (скриншот) Современная ГИС должна иметь возможность не только создавать новые карты, но и редактировать ранее изданные картографические 11 Аббасов, И. Б. Двухмерное и трехмерное моделирование в 3DS MAX / И.Б. Аббасов. - Москва: Мир, 2012. С. 176 15

материалы. Рассмотрим на примере привязки растра к топографической карте. Любая топографическая карта не обходится без так называемой «привязки» растрового изображения, будь то скан или фотография, что очень редко практикуется, к той или иной системе координат. Делается это для того, чтобы различные ГИС-программы, обрабатывая эту карту, могли с точностью определить координаты любой указанной точки в масштабе, необходимом для исследования. Создается привязка, методом указания местоположения точек на карте с реальными координатами этих точек на местности. Зная данные координаты этих отметок, Global Mapper, производит вычисление и остальных точек растрового изображения. Для примера произведем привязку изображения карты Генштаба. В данном случае для создания привязки необходимо указать крайние угловые точки карты и её центр, а сделать это достаточно легко, просто внимательно взглянув на координатную сетку карты.12 2.3.1 Привязка растрового изображения в Global Mapper Итак, для начала нам нужно загрузить изображение в саму программу (рисунок – 2.8). Рисунок - 2.8 Главное окно приложения (скриншот) 12 Коротин А. С. Восстановление трехмерных моделей рельефа местности на основе материалов дистанционного зондирования земли [Текст] / А. С. Коротин, Е. В. Попов // Приволжский научный журнал. Периодическое научное издание / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ – 2014. – No2 (30). С.29–34. 16

Нажимаем «Открыть файлы с данными» и в появившемся окне, Global Mapper предлагает нам произвести привязку, так как не обнаружил её на растровом изображении (рисунок – 2.9). Рисунок – 2.9 Окно создания привязки растрового изображения (скриншот) Далее мы попадаем в окно Корректировки изображения, в котором, нажав на левую часть карты, мы сможем увеличить изображение для удобства обозначения первой координатной точки13 (рисунок – 2.10). Рисунок – 2.10 Окно корректировки изображения (скриншот) 13 Коротин А. С. Восстановление трехмерных моделей рельефа местности на основе материалов дистанционного зондирования земли [Текст] / А. С. Коротин, Е. В. Попов // Приволжский научный журнал. Периодическое научное издание / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ – 2014. – No2 (30). С.29–34. 17

Теперь необходимо выбрать проекцию, в которой выполнена карта и систему координат, для этого нажимаем «Выбор проекции». В открывшемся окне для нашего Генплана проекцию оставляем Geograpic (Latitude/Longitude), а систему координат выбираем S-42 Russia (рисунок – 2.11). Рисунок – 2.11 Окно выбора системы координат и проекции (скриншот) Далее необходимо произвести ввод координат по заданным точкам. В нашем случае у Генштаба известны координаты углов и центра карты. После обозначения всех точек, проводим проверку посредством обнаружения «нулей» в последнем столбце «Error» в нижней таблице окна приложения. Для того, чтобы нашу карту могло верно распознать большинство ГИС программ, необходимо, теперь уже в «привязанной» карте, изменить проекцию на Mercator и выбрать систему координатWGS84. Сделать это можно в разделе «Инструменты – Настройка», в «Параметрах» везде кроме SCALFACTOR = 1, должны быть нули, в другом случае необходимо исправить с единицы на ноль14 (рисунок – 2.12). 14 Турлапов В.Е. Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: НФ ГУ-ВШЭ, 2007. С. 24. 18

Рисунок – 2.12 Результат «привязки» карты в ГИС-программе Global Mapper (скриншот) После данных манипуляций карта внешне должна стать квадратной и ужаться относительно боковых сторон. На данном этапе карту можно считать «привязанной», теперь нам остается лишь экспортировать ее в необходимый нам формат и использовать её в нужных нам целях. 2.3.2 Составление тематической карты в Global Mapper На любую топографическую карту можно нанести и тематическую нагрузку, взяв лишь нужную нам математическую основу карты. Большинство картографических материалов можно разделить на две большие группы: 1) Общегеографические (чаще, используются в повседневной жизни, отражают города, рельеф и внешнюю составляющую окружающего нас мира), 2) тематические (показывают различные аспекты нашей жизни и природы, например: статистику численности населения, показатели климата, породы дерева и многое другое).15 Основными способами передачи информации в тематическом картографировании являются форма, цвет и размер условных знаков или других визуальных переменных. 15 Середович В.А., Клюшниченко В.Н., Тимофеева Н.В. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (назначение, функции, классификация) Монография. - Новосибирск: СГГА, 2008.С.124 19

Тематическая Картография - это инструмент для анализа и визуализации пространственных данных. Тематические (или специальные) Карты и Картограммы отображают какое-либо явление или группу явлений физико-географического или социально-экономического характера. Некоторые явления и тенденции практически невозможно увидеть в табличной форме, но они хорошо проявляются на тематической Карте.16 В Global Mapper можно создавать тематические Карты семи типов: 1) диапазоны значений;(рисунок – 2.13) 2) размерные символы; 3) плотность точек; 4) растровые; 5) поверхности; 6) индивидуальные значения; 7) столбчатые и круговые диаграммы. Рисунок – 2.13 Применение цветовой заливки регионов при тематическом картографировании (скриншот) Тематическими называются карты (слои), объекты на которых выделены графическими средствами в зависимости от сопоставленных им значений. К графическим средствам наряду с раскраской относятся - 16 Середович В.А., Клюшниченко В.Н., Тимофеева Н.В. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (назначение, функции, классификация) Монография. - Новосибирск: СГГА, 2008.С. 124. 20

штриховки, виды символов и такие методы представления, как графики и круговые диаграммы. Созданные в Global Mapper тематические карты добавляются в окно Карты в виде отдельного слоя. Слой с тематической картой помещается поверх того слоя, на основе которого она создавалась. Выделение тематических карт в качестве самостоятельных слоев позволяет реализовать следующие важные возможности: * тематические карты с помощью метода размерных символов необязательно создаются на основе точечных объектов. Размерные символы могут быть построены для любых типовых графических объектов. Поэтому, даже если базовая Карта содержит области или линейные объекты, на ее основе все равно можно создавать тематические Карты методом размерных символов; * на основе одного слоя Карты можно создать несколько тематических Карт. При этом для создания каждого последующего тематического слоя нет необходимости копировать базовый слой Карты. Можно просматривать несколько тематических слоев одновременно, а также создавать так называемые двухтемные Карты, т.е. Карты, на которых явление или объект характеризуется по двум признакам; * с помощью диалога Управление слоями можно регулировать показ тематических слоев. При этом также может показываться базовый слой. Для каждого из тематических слоев можно устанавливать свой масштабный эффект. Для создания тематических (или условных) карт используются три диалога, в которых можно выбрать тип тематической карты, название таблицы и ее поля, по которым следует строить карту, а также выбрать различные настройки. Создание тематической карты методом круговых диаграмм: Этот метод выделения используется для выделения объектов с использованием нескольких значений из соответствующих объектам записей. В ГИС Global Mapper существует обширный классификатор различных точек, линий и площадных поверхностей17 (рисунок – 2.14). 17 Середович В.А., Клюшниченко В.Н., Тимофеева Н.В. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (назначение, функции, классификация) Монография. - Новосибирск: СГГА, 2008.С. 124. 21

Рисунок – 2.14 Пример отображения озера в классификаторе площадных поверхностей Global Mapper (скриншот) Слева мы можем наблюдать строки распределения классификатора, Linestyles – означает «стиль линий», pointstyles–«стиль точек». Вдобавок к существующим наборам разнообразных стилей отображения, имеется возможность самому создавать новые топографические знаки и вносить их в какой-либо список классификаций. Таким образом, мы Global Mapper позволяет создавать разнообразные тематические карты, с помощью обширного классификатора точек, линий и площадных поверхностей.18 18 Середович В.А., Клюшниченко В.Н., Тимофеева Н.В. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (назначение, функции, классификация) Монография. - Новосибирск: СГГА, 2008 С. 129. 22

3. СОСТАВЛЕНИЕ ТРЁХМЕРНОЙ КАРТЫ В GLOBAL MAPPER 3.1 Импорт данных SRTM съемки Наличие таких высокоточных трёхмерных снимков местности как SRTM-снимки сильно облегчает преобразование данной картографической информации, ведь всего в конце сентября 2014 года президент США предоставил улучшенные с (90 м. до 30 м. на пиксель) снимки srtm в общий доступ, а это значит, что у пользователей появились одни из немногих бесплатных источников трёхмерных моделей местности. Доступны данные в нескольких вариантах съемки: (рисунок 3.1) Рисунок - 3.1 Визуализация рельефа в нескольких вариантах шейдеров. Все мы знаем, что для создания любой карты необходимо наличие картографической основы. В случае с 3D-картой в качестве основы может выступать несколько типов данных: 1) Отснятые вручную высотные отметки, обозначенные на необходимой картографической основе. 2) Общедоступные SRTM-модели местности.19 Остановимся на более целесообразном способе создания 3D-карты: Для производства трёхмерной модели нам необходимо сперва скачать космический снимок, необходимого нам местоположения, по заданным 19 Капустин В.Г. ГИС-технологии как инновационное средство развития географического образования в России. - Педагогическое образование в России, Выпуск № 3/2009. С. 123-127. 23

координатам из общедоступного интернет-ресурса. На панели инструментов есть специальная вкладка с интуитивно понятным значком в виде земного шара, что означает выгрузка с интернет-ресурса (рисунок 3.2). Далее необходимо выбрать строку WorldImagery, там и находятся космоснимки всего земного шара. Рисунок -3.2 Окно выбора интернет-ресурса (скриншот) Произведя скачивание необходимых нам снимков с бесплатных общедоступных ресурсов, необходимо правильно выгрузить снимки в Global Mapper. Для удобства загрузки и корректного его отображения сначала нужно найти необходимую нам местность 20 . Её можно выбрать, зная, где находится местоположение, просто приблизив с помощью лупы, а можно 20 Классификатор топографической информации. – М.: ВТУ ГШ, 1985. – С. 23-26. 24

вбить соответствующие координаты в строках ниже (рисунок 3.2), установив галочку в пунктах «Within» и написать название страны в строке «of address». Двигая ползунок в правом нижнем углу мы получаем возможность настраивать детальность снимка, что позволяет нам добиться лучшей прорисовки, но уменьшит скорость подгрузки, либо наоборот. Это может пригодиться в случае с низкой скоростью интернета. После нахождения нужной нам местности, необходимо обрезать данную подложку, просто сохранив ее в формате GEOTIFF. Данный формат используется потому, что в его состав входит не только растровое изображение, но и привязка к географическим координатам, в нашем случае к системе координатUTM21. Данную операцию проводят для того, чтобы при загрузке трёхмерной модели и просто быстрой подгрузки, загружалась только необходимая нам область, а не всё изображение планеты в целом. Для более быстрого открытия файла, его можно просто перенести с рабочего стола в окно программы. В ранее загруженное изображение космоснимка необходимо подгрузить трёхмерную модель местности. Методом проб подборки разных моделей, была выбрана следующая модель (рисунок 3.3). Рисунок -3.3 Окно выбора трёхмерной модели местности (скриншот) 21 Универсальная поперечная проекция Меркатора (UTM, от англ. UniversalTransverseMercator) это система картографических проекций, в которой поверхность Земли разделена на 60 вытянутых в меридиональном направлении зон шириной 6 градусов. 25

Выбрана она была потому, что более корректно отражает реальную картину рельефа, имеется другая версия (ASTERGDEM)22, но она учитывает здания, что является погрешностью. Детализацию прорисовки так же можем выбрать справа внизу, её необходимо выставить на максимум для наиболее реальной картины рельефа. Загрузив модель, мы получаем вид объемной местности, это можно заметить по падению тени, что более наглядно показывает нам перепад высот в разных точках, и наложенный автоматически шейдер, по умолчанию стоит AtlasShader, со своей цветовой шкалой, показанной слева (рисунок 3.4). Рисунок – 3.4. Демонстрация трёхмерной модели местности (скриншот) Ни одна карта не может существовать без её математической основы, то есть без масштаба, её картографической градусной сетки, или без картографической проекции. В данном случае мы можем показать лишь градусную сетку, и определить масштаб, выделенной местности. Масштаб показан в строке справа в самом низу. Настроить точный масштаб можно уже в последний момент, при экспорте данных. 22 Аппаратурно-программный комплекс создания цифровых моделей карт АРМ-К / А.В. Старцев, А.Н. Крючков, С.Б. Бочаров и др. // Методы создания цифровых карт и планов и их использование в системах автоматизированного проектирования. – М.: ЦНИИГАиК ГУГК СССР, 1987. – С. 131-139. 26

Километровая и градусная сетка23 находятся во вкладке «Configure» «Display Options» - «Grid». В данном окне находятся настройки отображения градусной и километровой сеток, имеется возможность отобразить частоту нанесения, толщину и показ самой сети (рисунок 3.5). Рисунок – 3.5 Настройка километровой и градусной сетки (скриншот) Экспортируя растр, важно отметить область, выделив ее в специальном окне «Draw box», так как если этого не сделать, будет экспортироваться центр экрана и неверно будут выделены нужные границы. Так же нужно заранее отрегулировать прозрачность линейного масштаба и цветовой шкалы легенды. Ползунок регулировки находится во вкладке «Elevation legend» и «Map legend» соответственно (рисунок 3.5). Экспортировать нашу трёхмерную модель для редактирования, уже на этапе компоновки карты, графический редактор CorelDraw удобнее всего в векторном формате PDF, так как объекты сохраняют свою четкость отображения при приближении, и, 23 Классификатор топографической информации. – М.: ВТУ ГШ, 1985. – 60 с. 27

имеется возможность редактировать их с помощью инструментов данного графического редактора. 3.2 Редактирование элементов карты Любое редактирование векторной графики, прежде всего, начинается с загрузки необходимых данных, для этого достаточно просто перетащить заранее подготовленный PDF-файл в графический редактор (рисунок 3.6). Подготовить необходимо два файла с разными сетками: 1) Градусная (географические координаты) 2) Километровой (прямоугольные)24 Делать это необходимо для удобства пользования данной картой. Чтобы выгрузить один и тот же участок местности и вместе с ним и координатную сеть, необходимо отметить местность на карте с помощью точек в двух диагонально противоположных друг другу углах (на карте они отображены не будут). После импорта данных векторных изображений необходимо отсеять ненужные нам элементы, так как со второго файла нам нужна только данные по крайним точкам координат. Чтобы не перегружать карту была выбрана частота километровой сетки в 10 км. Отцентрировав по горизонтали и вертикали сетку и растровый фон трёхмерной модели местности, они сразу же выравниваются относительно друг друга (рисунок. 3.6) Рисунок – 3.6 Визуализация трёхмерной модели в графическом редакторе CorelDraw (скриншот) 24 Классификатор топографической информации. – М.: ВТУ ГШ, 1985. – 60 с. 28

В любом творческом деле необходим порядок, с ним работа ускоряется и упрощается в разы. Так и здесь необходимо упорядочить слои с элементами карты. Для этого необходимо создать новый слой нажатием на шестеренку в правом верхнем углу с надписью «Параметры», и выбрать вкладку «Создать слой». Затем дать имя слою в зависимости от того, какой элемент карты должен в нем находиться. Простым перетаскиванием элемент карты необходимо поместить в нужный слой. По картографическим правилам на карту необходимо нанести надписи населённых пунктов и гидрографии, в нашем случае, так как это карта города Уфа, будут нанесены названия микрорайонов и главных рек. Зарамочное оформление 25 любых карт содержит сведения разного характера: 1) Масштаб карты 2) Номенклатуру 3) Систему координат 4) Название республики и области картографируемой территории 5) Год издания и др. Главное чтобы эти данные облегчали работу с картой и несли в себе дополняющую характеристику. Добавим координаты в соответствии с сеткой, которую мы выгрузили из Global Mapper. Относительно географических координат нам понадобятся лишь крайние точки карты, их мы переносим удобным нам шрифтом на рамку в соответствии с долготой и широтой (55° 48'в.д.-56° 12'в.д. и 54°58'с.ш. - 54°38'). Километровую сетку будем наносить в соответствии с проекцией карты UTM. Она больше всего подходит для картографирования местности, отснятой SRTM-съемкой, так как именно в тех широтах она имеет минимальную погрешность. Чтобы не перегружать карту, была выбрана 5 километровая сетка. Обозначение тысяч километров показано на крайних километровых линиях, далее идёт обозначение десятков километров. В проекции UTM (Universal Transverse Mercator) Универсальной поперечной проекции Меркатора Земля разделена на 60 зон вытянутых меридионально, а также имеющих ширину по 6 градусов (Рис. 3.7). Отличается эта проекция от привычной нам проекции Гаусса-Крюгера тем, что в UTM имеется масштабный коэффициент равный 0,9996 из-за чего масштабный коэффициент имеет значение 1 не на центральном меридиане, а 25 Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая Земля» к системе виртуальной реальности // Вестник СГГА. – 2013. – Вып. 2 (22). – С. 8–16. 29

примерно в 180 км. по обе стороны от него. Благодаря этому в каждой шестиградусной зоне искажение достигает максимального значения не больше 0,1%. Есть и другое отличие в нумерации зон, в проекции UTM центральный меридиан находится на долготе 177°з.д. и например 7-ая зона в проекции Гаусса-Крюгера (рисунок 3.7) будет соответствовать 37-ой зоне в проекции UTM. Чтобы избежать отрицательных значений, порядок записи координат был изменен, к значению абсциссы (на восток) было добавлено 500000 м., а к значению ординаты (в южном полушарии) 10000000 м. Рисунок – 3.7 Универсальная поперечная проекция Меркатора 3.3 Импорт дополнительной информации В случае с трёхмерным картографированием 26 , уместным будет добавить 3D-модель местности, а так же гипсометрический профиль рельефной части карты, чтобы еще больше увеличить наглядность реальной картины рельефа выбранной местности. Есть возможность экспортировать визуализацию 3D-вида местности из Global Mapper посредством нажатия на 26 Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая Земля» к системе виртуальной реальности // Вестник СГГА. – 2013. – Вып. 2 (22). – С. 8–16. 30

интуитивно понятную кнопку «Show 3D view» либо сочетанием клавиш Ctrl+3 (рисунок 3.8). После открывается окно трёхмерного представления. 27 Оно имеет следующий набор инструментов (слева направо): приближения и отдаления поверхности, прогулочный вид (камера переносится прямиком на поверхность, создавая видимость прогулки по земле), вид полёта над поверхностью, каркасный вид с детальной прорисовкой контуров рельефа, первоначальный вид, показать направление на север, показать оси координат, настройки отображения, связь двумерного и трёхмерного вида, режим планшета, режим измерения, показать курсор, понизить/повысить коэффициент отображения рельефа, показать/понизить/повысить уровень отображения гидрографии, окошко выбора фонового изображения, запись видеодемонстрации и сделать снимок (рисунок 3.8). Рисунок 3.8 Трёхмерное отображение в Global Mapper (скриншот) В ходе просмотра различных видов визуализации трёхмерной модели местности была выбрана модель каркасного вида юго-западной экспозиции. Для экспорта в графический редактор необходимо нажать на кнопку 27 Global Mapper – официальный сайт производителя [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: https://www.bluemarblegeo.com 31

«Saveimage» в виде знака фотокамеры, далее произвести сохранение в любую удобную папку, откуда уже импортировать в CorelDraw.28 Помимо импорта трёхмерного вида, был выбран гипсометрический профиль рельефной части местности с пересечением через главную реку Белую. Выделение области производится следующим образом: 1) Сочетанием клавиш Alt+L, либо нажав кнопку «PathProfile» включить режим отметки профиля. 2) Левой кнопкой мыши отметить начало профилируемого участка. 3) Правой кнопкой мыши отметить конец профилируемого участка. 4) Сохранить окно появившегося профиля, нажатием кнопки «File», выбрав формат PDF для экспорта данных в графический редактор. Также имеется возможность редактировать данный профиль набором предоставленных инструментов в верхней панели окна, добавить профиль на отдельный слой, посчитать набор высоты, расстояние, а так же величину уклона (рисунок 3.9). Рисунок – 3.9. Окно профиля выбранного участка (скриншот) 28 Global Mapper – официальный сайт производителя [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: https://www.bluemarblegeo.com 32

3.4 Компановка карты Компановка карты29 – один из важнейших аспектов создания карты в целом, ведь именно в данном этапе будет решено каким образом на листе будут размещены такие вещи как: само картографическое изображение, название карты, легенда, различные врезки и дополнительная информация внутри рамок и на полях карты. Компановка является удачной если все вышеперечисленные элементы целесообразно расположены в листе карты, и выделенное место рационально использовано. Но не всегда компановка бывает удачной. Порой возникают сложности с составлением карты со сложной некомпактной территорией. В этом случае часть карты, которая не влезает на лист, может выводиться с помощью карты-врезки. Встречаются и так называемые «плавающие» компановки. На них изображаются без рамок сразу несколько территорий, либо одна территория в разных форматах или представлениях. Выбор компановки зарамочного оформления производится с учетом максимальной выразительности основной информации карты, с соблюдением рационального использования свободного места, если такое имеется. В первую очередь за рамками находятся подписи. Прежде всего подписи, которые относятся к разным объектам, необходимо подписывать разными шрифтами. Выбранная нами территория имеет несколько удачных мест для расположения дополнительной информации. В левый верхний угол хорошо встроится трёхмерное изображение модели местности, а внизу можно поместить легенду, гипсометрическую шкалу, линейный и численный масштабы, а так же гипсометрический профиль выбранного отрезка. Составление условных обозначений не вызывает сложностей, когда есть готовый картографический материал. Нужно лишь выделить главные элементы карты, и скопировать их в область условных обозначений (приложение – №1). 29 Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., В.С. Тикунов [идр.] :подред. В.С.ТикуноваГеоинформатика [Текст] : в 2 кн. Кн. 1 : учебник для студентов высш. учеб.за-ведений / – 3-еизд., перераб. И доп. – Москва : Академия, 2010. – С. 230-235. 33

4. СРАВНЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ GLOBAL MAPPER И MAPINFO PROFESSIONAL ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ТРЁХМЕРНЫХ КАРТ 4.1 Создание файлов трёхмерных изображений поверхности Земли в MapinfoProfessional В первую очередь, самым важным аспектом в пользовании программой является язык, поддерживаемый интерфейсом ГИС 30 . У большинства пользователей возникнут проблемы сGlobal Mapperиз-за лишь частичного перевода на русский язык. Но, имеется руководство пользователя на официальном сайте поддержки полностью на русском языке. Mapinfo же имеет полностью русифицированную версию в общем доступе, что в свою очередь сильно облегчает пользование данной ГИС. Еще одним важным фактором ГИС является поддержка различных форматов данных. Это бесспорно является плюсом Global Mapper, чего нельзя сказать о Mapinfo, в ней довольно скудный набор форматов обрабатываемых данных. Так же Global Mapper имеет встроенный конвертер, позволяющий пользоваться программой в еще более широком ключе. Создание трёхмерной модели может производиться так же и без наличия SRTM-снимков. Для этого необходим массив искомых трёхмерных координат поверхности Земли, и здесь возможны два варианта выполнения. Первым вариантом будет являться преобразование высотных точек на самой карте. Исходными данными будут являться двумерные карты, созданные непосредственно в Mapinfo, далее программно атрибут высотной отметки будет преобразован в третью координату и составлена трёхмерная модель местности (рисунок - 4.1). Получив два списка координат с надписями и точками, их необходимо связать между собой. Для этого потребуется дополнительное программное обеспечение в виде CoordinatGrid, что в свою очередь не требуется в ГИСGlobal Mapper. Второй способ ориентирован на преобразование уже имеющихся трёх типов координат в горизонтали с последующим созданием трёхмерной поверхности (рисунок - 4.2). При производстве сравнения двух методов преобразования данных опытным путём было доказано, что максимальное сходство с исходными 30 Скатерщик С. ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями // ArcReview. С. 120-124. 34

горизонталями было достигнуто с помощью метода интерполирования «пространственное соседство». Рисунок – 4.1 Схема алгоритма преобразования координат Рисунок – 4.2 Схема построение трёхмерной поверхности Земли31 31 Коротин А. С. Восстановление трехмерных моделей рельефа местности на основе материалов дистанционного зондирования земли [Текст] 35

В Global Mapperсоздание трёхмерной поверхности с использованием массива точек происходет несколько иначе. Во первых нет необходимости в дополнительном программном обеспечении, все утилиты уже присутствуют по умолчанию. Во вторых имеется онлайн-база данных с огромным количеством необходимых снимков как SRTM-съемки, так и более подробной LIDAR – съемки отдельных стран планеты, Российская Федерация к сожалению туда не входит. В третьих при импорте и экспорте массиваGlobal Mapperподдерживает более пятидесяти форматов данных. 4.2 Дополнительные возможности Global Mapper при составлении трёхмерных карт Прогнозирование опасных природных являений, таких как паводки и наводнения, зачастую принято связывать со сложными математическими расчетами статистических данных, показателей гидрологических и метеорологических станций. Хотя даже самый точный прогноз в реальной ситуации не имеет возможности учесть непредвиденные погодные условия, например большое количество осадков, аномально низкие или высокие температуры. Здесь то и выходит на первый план моделирование ситуаций, выходящих из под контроля при текущих развитиях событий. Для решения подобных проблем подходит ГИСGlobal Mapper, имеющая в своём наличии подходящий инструментарий. При создании и обработке ЦМР 32 в разделе «3D view properties» имеется точная настройка уровня воды, показываемого при трёхмерной визуализации. При любом создании прогноза развития того или иного являения необходимы статистические данные, в нашем случае мы имеем данные по уровню половодья до 2012 года (таблица – 4.1). Для сравнения приведены максимальный и минимальный уровни. Все данные приведены от уровня нуля поста – 81.41 м. 32 Подсистема растрового ввода-вывода и обработки графической информации РАСТР-1 / Ю.Г. Васин, О.А. Башкиров и др. // Автоматизация обработки сложной графической информации. – Горький: Горьковский гос. ун-т, 1984. – С. 235-254 36

Таблица – 4.1 Наивысшие уровни половодья в реке Белая. Год 1882 2005 измерения (max) Наивысший 1118 832 уровень половодья (см.) 2006 2007 2008 340 902 525 2009 2010 (min) 330 397 2011 2012 417 506 Наилучшая демонстрация будет показана с помощью визуализации минимума и максимума уровней половодья (рисунок – 4.3, 4.4). Рисунок – 4.3 Моделирование максимального уровня половодья 1882 года (скриншот) На рисунке 4.3 видно покрытие низлежащих зон водой, вплоть до жилых кварталов в районе микрорайона Нижегородка. Минимальный же уровень половодья за 332009 год проиллюстрирован на рисунке – 4.4. 33 Нежиховский Р.А. Наводнения на реках и озерах. - М.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 124-130. 37

Рисунок – 4.4 Моделирование минимального уровня половодья 2009 года (скриншот) Уровень воды был поднят в соответствии с данными статистических вычислений, взятых с общедоступных ресурсов, что показывает наибольшую наглядность при моделировании ситуаций паводков и наводнений. При необходимости данная ГИС имеет возможность измерения площадей, подверженных затоплению. Это позволяет использовать данную программу в обширных целях при прогнозировании процессов половодья и паводков, что является неотъемлемым преимуществом над другими ГИС пакетами. Важно отметить, что подъем уровня воды производится равномерно по всей площади, что не в полной мере соответствует модели затопления при половодье. Реалистичнее модель выглядит при длительных и аномальных осадках, или же подъему уровня грунтовых вод.34 34 Нежиховский Р.А. Наводнения на реках и озерах. - М.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 124-130. 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Прогресс в области картографии за последние годы отличился как никогда ускоренным ростом различных технологических направлений, предопределяемых такими технологическими тенденциями как: трёхмерная, анимационная и мультимедийная картография. На особое место в этом списке вышел переход от двумерных карт к ранее неизвестным трёхмерным. В пределах этого направления разрабатываются основные версии создания 3D-моделей: 1) Производство трёхмерных карт на основе данных полевых съемок методами дистанционного зондирования, например лазерного, либо привычными геодезическими методами. 2) Визуализация картографического изображения 3D-моделей местности. 3) Использование материалов 2D-карт. Несмотря на всеобщее увеличение прогресса составления геоинформационных сетей, мы не можем не согласиться с преимуществом 3D-изображений над их двумерными аналогами. Электронные карты в современных реалиях задействуются не только в новом ключе, но и традиционно как их бумажные аналоги. Также нельзя забывать про необходимость моделирования различных ситуаций, таких как: паводки и половодья. Само существование SRTM-моделей уже существенно облегчает производство различных картографических произведений. На смену бумажным картам во всю силу стремятся интерактивные аналоги, которые позволяют находить необходимые объекты буквально за несколько секунд. Но дело не только в скорости поиска, а что немаловажно в реализации интерактивного просмотра местности. Отклик на действие пользователя проявляется по разному, например простыеflash-карты лишь показывают необходимую местность по запросу пользователя, чего не скажешь о более инновационных. Современные интерактивные карты содержат информацию с детализацией вплоть до дома. В ходе написания выпускной квалификационной работы был рассмотрен функционал ГИС-программы Global Mapper, виды инструментария, возможные форматы используемых данных и сама структура трёхмерной модели местности, а так же продемонстрирован трёхмерный способ изображения местности на примере составления гипсометрической трёхмерной карты города Уфы. Редактирование и компоновка данной карты были произведены в графическом редакторе CorelDraw. 39

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 1. Аббасов И. Б. Двухмерное и трехмерное моделирование в 3DS MAX / И.Б. Аббасов. - Москва: Мир, 2012. – 176 c. 2. Абламейко С.В., Апарин Г.П., Крючков А.Н. Географические информационные системы. Создание цифровых карт. – Мн.: Ин-т техн. кибернетики НАН Беларуси, 2000. – 276 с. 3. Абламейко С.В., Крючков А.Н. Информационные технологии создания и обновления цифровых и электронных карт местности // Информатика. – 2004. – №2. – С. 86-93. 4. Алямовский А.А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский. - М.: СПб: БХВПетербург, 2008. - 817c. 5. Аппаратурно-программный комплекс создания цифровых моделей карт АРМ-К / А.В. Старцев, А.Н. Крючков, С.Б. Бочаров и др. // Методы создания цифровых карт и планов и их использование в системах автоматизированного проектирования. – М.: ЦНИИГАиК ГУГК СССР, 1987. – С. 131-139. 6. Берлянт А.М. Взаимодействие картографии и геоинформатики / А.М. Берлянт. - М.: Научный мир, 2000. – 189 с. 7. Брейер М. Автоматизация проектирования вычислительных систем. Языки, моделирование и базы данных / ред.. - М.: Мир, 1979. - 463c. 8. Воздушное лазерное сканирование [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: http://lidar.pro/wiki/Воздушное_лазерное_сканирование. 9. Голованов Н.Н. Геометрическое моделирование / Н.Н.Голованов. - М.: [не указано], 2002. – 522 c. 10. Гузненков В. Н. Autodesk Inventor 2012. Трехмерное моделирование деталей и создание чертежей / В.Н. Гузненков, П.А. Журбенко. - М.: ДМК Пресс, 2012. – 120 c. 11. Гулд Х. Компьютерное моделирование в физике (том 1) / Х. Гулд, Я. Тобочник. - М.: [не указано], 1990. – 244 c. 12. Дьяконов В. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / Владимир Дьяконов, Владимир Круглов. М.: СПб: Питер, 2002. – 448 c. 13. Иконников В.Ф., Седун А.М., Токаревская Н.Г. Геоинформационные системы. - Мн.: БГЭУ 263с. 14. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., В.С. Тикунов [идр.] :подред. В.С.ТикуноваГеоинформатика [Текст] : в 2 кн. Кн. 1 : учебник для студентов

высш. учеб.за-ведений / – 3-еизд., перераб. И доп. – Москва : Академия, 2010. – 400с. 15. Капустин В.Г. ГИС-технологии как инновационное средство развития географического образования в России. - Педагогическое образование в России, Выпуск № 3/2009. 315с. 16. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий [Текст]: монография / А.П. Карпик. - Новосибирск: СГГА, 2004. - 260 с. 17. Классификатор топографической информации. – М.: ВТУ ГШ, 1985. – 60 с. 18. Коротин А. С. Восстановление трехмерных моделей рельефа местности на основе материалов дистанционного зондирования земли [Текст] / А. С. Коротин, Е. В. Попов // Приволжский научный журнал. Периодическое научное издание / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ – 2014. – No2 (30). – С.29–34. -120с. 19. Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая Земля» к системе виртуальной реальности // Вестник СГГА. – 2013. – Вып. 2 (22). – С. 8–16. 20. Лисицкий Д. В., Нгуен Ань Тай. Пространственная локализация и правила цифрового описания объектов в трехмерном картографировании // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2013. – № 4/С. – С. 190–195. 21. Лисицкий Д. В., Нгуен Ань Тай. Пространственная локализация и правила цифрового описания объектов в трехмерном картографировании // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2013. – № 4/С. – С. 190–195. 22. Лисицкий Д. В., Нгуен Ань Тай. Классификация и обоснование условных знаков крыш для трехмерных карт Вьетнама на основе признаков «Фэн-Шуй» и «У-Син» // Вестник СГГА. – 2013. – Вып. 3 (23). – С. 147–153. 23. Лисицкий Д. В., Нгуен Ань Тай. Формирование трехмерных картографических изображений зданий // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2015. – № 3. – С. 35–39. 10 24. Лисицкий Д. В., Нгуен Ань Тай. Геоинформационный анализ возможных затоплений территории города Хошимин // Интерэкспо ГЕОСибирь-2014. X Междунар. науч. конгр., 8–18 апреля 2014 г., Новосибирск : 5-я Международная конференция «Раннее предупреждение и управление в кризисных ситуациях в эпоху "Больших данных"» : сб. материалов. – Новосибирск : СГГА, 2014. – С. 12–18. 25. Нежиховский Р.А. Наводнения на реках и озерах. - М.: Гидрометеоиздат, 1988. 210 с. 42

26. Нгуен Ань Тай. Методы составления цифровых карт окружающей среды во Вьетнамe // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IХ Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 2. С. 193–198. 27. Нгуен Ань Тай. Содержание и оформление цифровых карт во Вьетнаме / Нгуен Ань Тай // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IХ Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 2. С. 199–202. 7 28. Подсистема растрового ввода-вывода и обработки графической информации РАСТР-1 / Ю.Г. Васин, О.А. Башкиров и др. // Автоматизация обработки сложной графической информации. – Горький: Горьковский гос. ун-т, 1984. – С. 235-254. 29. Привязка ГлобалМаппер [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: https://camapka.ru/tutorials/privyazka-global-mapper/ 30. Самардак А.С. Геоинформационные системы: Учебное пособие. - Владивосток: ТИДОТ ДВГУ, 2005. 451с. 31. Середович В.А., Клюшниченко В.Н., Тимофеева Н.В. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (назначение, функции, классификация) Монография. - Новосибирск: СГГА, 2008.124с. 32. Скатерщик С. ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями // ArcReview. 33. Способы построения цифровой модели рельефа [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: http://bim-proektstroy.ru/?p=1346 34. СТБ 1025-96. Цифровая картография. Цифровое представление топографических карт и планов. 35. Турлапов В.Е. Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: НФ ГУ-ВШЭ, 2007. 245 с. 36. Томилин В.В., Нориевская Г.М. Использование ГИС в муниципальном управлении // Практика муниципального управления, 2007. № 7. 110 с. 37. Global Mapper – официальный сайт производителя [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: https://www.bluemarblegeo.com 38. Global Mapper –Руководство пользователя [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС] – Режим доступа: https://www.bluemarblegeo.com/products/globalmapper.php 43

Приложение № 1 Гипсометрическая карта Уфы (Составлено автором в программе Global Mapper и CorelDRAW) 45

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв