Содержание

Содержание. 1

Введение. 3

Глава I. Формирование ЦММ и их применение при землеустроительном проектировании. 4

1.1      ГИС в землеустройстве. 4

1.2      Понятие ЦММ, ЦМС и ЦМР. 5

1.3      Методы формирования ЦММ... 6

Глава II. Растровые изображения в процессе формирования ЦММ... 8

2.1      Обзор. 8

2.2      Подготовительные работы.. 9

2.3      Сканирование планово-картографического материала. 11

2.4      Изменение разрешения и цветности растра. 12

2.5      Регистрация растра в ГИС MapInfo. 13

2.6      Сшивка растровых изображений. 18

2.7      Сшивка растра с использованием Adobe Photoshop. 18

2.8      Сшивка растра с помощью Credo Transform.. 19

2.9      Сшивка растра с помощью Mozaic (MapInfo) 21

2.10    Вставка растра в AutoCAD иMap3d (Land Desktop,Civil3d) 22

Глава III. Формирование ЦММ в программе MapInfo. 24

3.1      Таблицы и слои в MapInfo. Рабочий набор. 24

3.2      Системы координат и проекции в MapInfo. 25

3.3      Управление слоями. 31

3.4      Создание слоев в MapInfo. 32

3.5      Просмотр и редактирование базы данных в MapInfo. 34

3.6      Технологическая схема формирования ЦММ в MapInfo. 34

3.7      Установление структуры ЦММ... 35

3.8      Векторизация. 37

3.9      Проверка топологической корректности ЦММ... 41

3.10    Занесение семантической информации в базу данных. 43

3.11    Уравнивание площадей. 45

3.12    Выбор объектов из БД, SQL-запросы, пространственный анализ. 46

3.13    Проектирование в MapInfo. 53

3.14    Обмен данных между AutoCad и MapInfo. 53

3.15    Оформление отчетов. 54

Глава IV. Autodesk Land Desktop (на базе AutoCAD) 55

4.1      Обзор основных возможностей. 55

4.2      Схема работы.. 55

4.3      Создание нового проекта. 55

4.4      Создание и редактирование графических объектов. 55

4.5      Создание условных знаков (блоки, линии, мультилинии) 55

4.6      Понятие модели и листа. 55

4.7      Оформление ЦММ... 55

4.8      Зарамочное оформление планов. 55

4.9      Формирование ЦМР и её применение. 55

4.10    Печать. 56

Глава V. Создание трёхмерного изображения рельефа. 56

5.1      3D визуализация в MapInfo. 56

5.2      3D визуализация в Autodesk Land Desktop. 56

Заключение. 57

Приложения. 58

Приложение А.     Шкала цветов, применяемых для оформления графической части проектов землеустройства  58

Приложение Б.       Часто используемые стили линий AutoCAD для оформления топографических планов масштаба 1 : 10 000  59

Приложение В.      Правила округления результатов вычислений с приближенными числами  59

Приложение Г.    Умножение матриц. 59

Приложение Д.    Нахождение параметров (ключей) перехода из государственной СК в местную   61

Список использованных источников. 65

Введение

Землеустройство XXI века уже сложно представить без компьютерных технологий, что обусловлено, прежде всего, увеличением требований к скорости, качеству и стоимости выполнения землеустроительных работ. При проведении современного землеустройства необходимо хранить, анализировать и предоставлять большие объемы пространственной информации, поэтому появилась необходимость в компьютерных технологиях автоматизирующих эти процессы. Такими технологиями стали географические информационные системы (ГИС).

В настоящее время проводятся работы по всесторонней автоматизации управления земельными ресурсами на основе ГИС. Хорошим примером внедрения ГИС в этой области является функционирование автоматизированного государственного кадастра недвижимости.

К сожалению, процесс автоматизации нельзя считать завершенным, часто встречается землеустроительная документация целиком или частично выполненная «вручную», ещё чаще приходится сталкиваться с неправильным или неэффективным использованием тех или иных компьютерных технологий в землеустройстве. Литературы, в которой рассмотрены ГИС и другие компьютерные технологии достаточно много, но работ, в которых всесторонне рассмотрена автоматизация именно землеустройства на основе компьютерных технологий и ГИС на рынке очень мало. Это определяет актуальность данной работы.

Данная работа адресована как пользователям, уже имеющим некоторый опыт использования ГИС, так и их потенциальным пользователям. Она поможет развить и усовершенствовать навыки применения ГИС при формировании цифровых моделей местности (ЦММ).

Работа состоит из нескольких глав.

В 1 главе кратко изложены основные теоретические вопросы, связанные с ГИС и ЦММ, включая способы формирования ЦММ.

Во 2 главе изложены вопросы использования  растровых изображений при формировании ЦММ.

Третья глава посвящена методу формирования ЦММ, используемой для целей разработки и обоснования проектов внутрихозяйственного землеустройства, с использованием ГИС MapInfo.

Четвертая глава содержит рекомендации по использованию программного средства Autodesk Land Desktop в целях формирования цифровой модели рельефа (ЦМР) и оформления цифровых карт (ЦК).

В 5 главе кратко изложены вопросы визуализации ЦМР.

Положения, изложенные в данной работе, апробированы автором в ходе производственной деятельности в ОАО «МосНИиПИземлеустройства» и ООО НПИ «Гипрозем».

Для того чтобы детально рассмотреть методику создания ЦММ, приведенную в данной работе, необходимо чтобы на компьютере были установлены следующие программы MapInfo 9.0, Autodesk Land Desktop (Map3D, AutoCAD), Adobe Photoshop, ACDSee, Credo Transform, Mozaic, trap.exe, Выборка.

Глава I. Формирование ЦММ и их применение при землеустроительном проектировании

1.1          ГИС в землеустройстве

В настоящее время основным способом повышения качества и эффективности землеустройства стала его автоматизация на основе компьютерных технологий. Современные технологии и соответствующее программное и аппаратное обеспечение позволяют обрабатывать большие объёмы информации, повысить её точность, наглядность и достоверность, получать наиболее эффективные проектные решения, изготавливать качественную землеустроительную документацию.

Среди компьютерных технологий в землеустройстве центральное место занимают ГИС.

Географические информационные системы (ГИС) - автоматизированные системы, предназначенные для хранения, обработки, поиска, распространения, передачи и предоставления пространственных данных, а также решения информационных и расчётных задач с использованием пространственных, аналоговых и текстовых данных. В соответствии с проблемной специализацией (решаемыми задачами) ГИС в области управления земельными ресурсами называют земельными ГИС или земельными информационными системами (ЗИС).

Основное назначение ГИС в землеустройстве - это создание цифровых карт и планов местности[1], являющихся плановой основой современного землеустройства.

Создаваемые в ГИС цифровые карты и планы обладают рядом преимуществ перед картами и планами, созданными традиционными методами:

-     автоматизацией получения географической информации (положение на местности, метрические характеристики и др.) о пространственных объектах, возможность её экспорта в другие программы для последующего анализа;

-     точность географической информации полученной на цифровой карте соответствует точности исходного материала и практически не зависит от  квалификации, опыта и аккуратности проектировщика, погрешностей средств измерения (планиметров, линеек, транспортиров), деформации бумаги;

-     возможностью быстрой корректировки и обновления содержимого;

-     занимают мало места (в основном не более 1 диска CD-R), возможно распространение через Internet;

-     возможностью пространственного анализа в ГИС (например, определить кратчайший путь между объектами);

-     наглядностью (с помощью стандартного 17" монитора можно детально рассмотреть содержимое плана занимающего целую комнату);

-     возможностью автоматического создания картограмм (соотносить статистические данные с объектами на плане и передавать их в графическом виде (например, картограмма качества земель));

-     возможностью поиска объектов по их местоположению или по записи в базе данных (БД);

-     ЦК может быть напечатана на бумажном носителе, а вот процесс преобразования содержимого бумажной карты в цифровой вид, требует значительных трудозатрат и последовательного выполнения ряда операций, которые будут рассмотрены в следующих главах.

1.2          Понятие ЦММ, ЦМС и ЦМР

Цифровые модели местности входят составной частью в информационное обеспечение ГИС. Они служат картографической основой для пространственной привязки баз тематических данных, получаемых в результате проведения инженерных изысканий, земельно-кадастровых работ, статистических исследований, иных специальных работ и обследований.

Цифровая модель местности - цифровое представление сведений о пространственных объектах (любые объекты и явления, подлежащие картографированию) включая их местоположение и свойства. Для представления пространственных объектов используется растровая и векторная модели данных [8].

Растровая модель данных - цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек растра (пикселов), каждая из которых кодируется числом, характеризующем  цвет соответствующей точки изображения. Растровая модель должна сопровождаться указанием размера отрезка на местности соответствующего длине (ширине) пикселя.

Так как возможности использования растровой модели в землеустройстве ограничены, то в данной работе рассматривается цифровая модель местности, основанная на векторном представлении пространственных данных.

Векторная цифровая модель местности (далее по тексту цифровая модель местности (ЦММ)) это - логико-математическое обобщённое представление объектов местности (угодий, сооружений, рельефа и др.) графическими примитивами векторной графики (полилиниями, полигонами, точками и др.) с которыми связаны записи в базе данных, содержащие качественные или количественные характеристики описываемого объекта местности.

В цифровую модель местности входят 2 составные части: цифровая модель ситуации (ЦМС) и цифровая модель рельефа (ЦМР).

Основным содержанием ЦМС являются площадные и линейные объекты местности (угодья, здания, ЛЭП) описываемые плановыми координатами (х,у), ЦМР - рельеф местности (горизонтали, пикеты, поверхности) описываемый тремя координатами (х,у,z) (Рисунок 1).

Рисунок 1

Состав и содержание цифровой модели местности (ЦММ)

Так как ЦММ используют для решения аналитических, расчётных задач и анализа, то в ней должны быть реализованы следующие топологические отношения:

-     совмещение - координаты каждой точки метрики одного объекта должны совпадать с каждой точкой другого объекта, находящегося с ним в пространственной связи;

-     наложение - один объект должен находиться внутри другого, т.е. накладываться и не выходить за границы основного объекта (здания на земельном участке);

– смежность - координаты точек объектов имеют одинаковое значение на совпадающих участках;

– пересечение - пересекающиеся объекты местности должны иметь одинаковые координаты точки пересечения;

– примыкание – примыкающие объекты местности должны иметь одинаковые координаты точки в месте примыкания.

ЦММ содержание, которой соответствует содержанию карты определённого вида и масштаба, оформленная в соответствии с условными обозначениями и требованиями для определённого масштаба, называется цифровой картой (ЦК).

1.3          Методы формирования ЦММ

Наиболее распространенны следующие методы формирования ЦММ:

-     оцифровывание традиционных картографических материалов;

-     цифровая фотограмметрическая обработка материалов аэросъёмки и космической съёмки;

-     цифровая обработка материалов наземной автоматизированной топографической съемки;

-     автоматизированная генерализация топографической информации для создания ЦММ мелких масштабов из ЦММ более крупных масштабов.

Оцифровывание традиционных картографических материалов выполняется в несколько этапов:

1.      Подготовительные работы, включающие сбор исходного материала

2.      Сканирование планово-картографического материала;

3.      Постсканерная обработка, включая улучшение качества и корректировку изображения;

4.      Регистрация изображений в ГИС;

5.      Сшивка изображений;

6.      Векторизация в ГИС (обводка площадных и линейных объектов примитивами векторной графики (полилиниями, полигонами и др.), а также указание положения точечных объектов (пункты ГГС, родники и др.));

7.      Занесение в базу данных ЦММ семантической (атрибутивной) информации о векторизованных объектах (об их сущности и свойствах);

8.      Оформление ЦММ в соответствии с требованиями для определённого масштаба.

Материалы аэросъёмки и космической съёмки рекомендуется обрабатывать в специальных  программах, или с использованием специальных фотограмметрических приборов, с помощью которых можно провести ориентирование, трансформацию, стереофотограмметрическую обработку и другие операции над снимками. В конечном итоге для формирования ЦММ необходимо изготовить ортофотопланы (ортофотокарты) и провести их дешифрирование. В остальном порядок обработки ортофотопланов не отличается от оцифровывания традиционных картографических материалов.

Цифровая обработка материалов наземной автоматизированной топографической съёмки проводится, в основном, для формирования средне и крупно масштабных ЦММ (1 : 5 000 - 1 : 100). Её предваряют полевые инженерно-геодезические изыскания, в настоящее время проводимые, в основном, с использованием спутниковых навигационных систем и электронных тахеометров. Эти геодезические приборы сохраняют результаты своих измерений в файлах специального вида - протоколах съемки. Формат (способ расположения и представления данных) этих файлов различается у разных производителей и у конкретных моделей приборов. С помощью программ обработки геодезических измерений (Trimble Geomatiсs Office, Pinnacle, Credo и др.) проводится обработка "сырых" данных (протоколов съёмки), в результате которой формируются каталоги координат точек съемочного обоснования. Точки из этих каталогов экспортируют (отправляют) в ГИС (MapInfo, AutoCAD). ГИС автоматически размещают точки в ЦММ соответственно их координатам и отображают их на экране.

Процесс отрисовки ситуации в ГИС практически не отличается от ручного способа - те же пикеты, те же абрисы, только вместо карандаша используется курсор мыши. Интерполяция горизонталей производится автоматически, от пользователя требуется указать: какие точки будут использованы при построении ЦМР (интерполяции горизонталей), границу высотной съёмки, а также структурные линии рельефа (тальвеги, водоразделы, бровки оврагов, балок и др.).

Автоматизированная генерализация (обобщение) топографической информации из ЦММ крупного масштаба для создания ЦММ более мелкого масштаба заключается в присоединении объектов, площадь которых в масштабе плана меньше нормативных размеров, к близлежащим объектам с изменением их семантической информации (вид угодий и др.), удалении объектов или их отдельных свойств, которые не подлежат отображению на ЦММ более мелкого масштаба, удалении избыточных узлов, изменении условных знаков объектов и др.

В соответствии с выбранным методом формирования ЦММ подбирают и соответствующий исходный материал на территорию проектирования: фотоснимки, ортофотопланы, материалы дистанционного зондирования, каталоги координат, абрисы, бумажные топографические карты и планы, планшеты, тематические карты, существующие ЦММ и др.

В последующих главах рассмотрена методика формирования ЦММ, путем оцифровки традиционного картографического материала.

Глава II. Растровые изображения в процессе формирования ЦММ

2.1          Обзор

Растровые изображения (растры) представляют собой совокупность разноцветных квадратиков (точек), называемых пикселями, из которых, как из мозаики, складывается цифровое представление карты. Растр, по сути, является цифровой моделью бумажного плана (карты).

Растровое изображение получается при сканировании бумажных карт, фотоснимков, а также при векторно-растровом преобразовании (растеризации).

Растровые изображения бывают цветные, черно-белые и полутоновые (для передачи цвета используются оттенки серого: от светло серого до черного). Важная характеристика растра - это его разрешение.

Разрешение - это количество пикселей приходящихся на единицу длины (1 дюйм). Единицы измерения - dpi (dots per inch = точек на дюйм) или ppi (pixel per inch = пикселей на дюйм). Разрешение, выражаемое в dpi, характеризует разрешение печатающего устройства (принтер, плоттер), в ppi - мониторов и сканеров. Эти единицы измерения часто смешивают, т.к. они выражают одну и ту же величину, поэтому далее по тексту будем использовать их как синонимы.

Разрешением определяется размер одного пикселя на растре. Чем меньше размер пикселя, тем больше точек содержит изображение, следовательно, увеличивается его точность, детальность и качество.

Если известно разрешение изображения, то не сложно вычислить размер 1 пикселя:

Размер 1 пикселя = 1 дюйм (25,4 мм) / Разрешение (Рисунок 2).

Рисунок 2

Размер элементарной ячейки растра (пикселя, точки) при различных разрешениях

Растровые изображения в памяти компьютера хранятся в файлах определённого типа. В настоящее время разработано множество форматов хранения растровых изображений, но наиболее распространёнными являются jpeg, tiff и bmp.

BMP - самый простой растровый формат, является «родным» форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. Без компрессии размер файла оказывается близок к максимальному, при обработке файлов в этом формате требуются большие объемы оперативной памяти и компьютер часто «тормозит». Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows и, по сути, больше ни на что не пригоден.

JPEG(JPG) самый популярный формат для хранения фотографических изображений, является общепризнанным стандартом в Интернете. Одноименный с форматом, достаточно сложный алгоритм сжатия основан на особенностях человеческого зрения (используется представление блока пикселей 8х8 одним цветом с сохранением информации о яркости, плюс, в зависимости от степени компрессии некоторые другие способы). Хотя JPEG отлично сжимает изображение, но это сжатие происходит с потерями и портит качество, тем не менее, он может быть настроен на минимальные, практически незаметные для человеческого глаза, потери. Не стоит использовать формат JPEG для хранения изображений, подлежащих последующей обработке, так как при каждом сохранении документа в этом формате происходит дальнейшее ухудшение его качества.

TIFF(TIF) - формат, предназначенный для хранения растровых изображений высокого качества, относится к числу наиболее распространённых форматов, обеспечивает переносимость между платформами IBM PC и Apple Macintosh, поддерживается большинством программ работающих с растровой графикой. Этот формат рекомендуется использовать как основной при работе с растровыми изображениями для целей землеустройства. Для уменьшения размера файла рекомендуется использовать встроенный алгоритм сжатия LZW.

Растр, используемый для целей землеустройства, может содержать цифровое представление топографических, почвенных, геоботанических и других карт (планов) различных масштабов, фотоснимков, ортофотопланов, негативов, позитивов, полученных при фотосъёмке, а также другую информацию об объектах местности, представленную в графическом виде.

Растровые изображения нашли широкое применение в землеустройстве так как:

-     с помощью растрового изображения можно определить плановое положение объектов местности, измерить расстояния между ними, вычислить их площади;

-     растр может выступать в качестве картографической основы (растровой подложки), на которую наносятся проектные элементы (например, в проектном плане проекта границ земельного участка);

-     растр является основным исходным материалом для создания и обновления средне и мелко масштабных ЦК (1 : 5 000 - 1 : 100 000).

Следует учитывать, что возможности применения растра при выполнении проектных землеустроительных работ сильно ограничены, так как растр - это всего лишь набор цветных точек, логическую связь которых с объектами местности установить не возможно. Поэтому для целей автоматизированного землеустроительного проектирования растровые изображения преобразовывают в векторные, используя средства векторизации ГИС.

2.2          Подготовительные работы

В ходе подготовительных работ собирают исходный планово-картографический материал, используемый как источник сведений о местоположении и сущности пространственных объектов и явлений для ЦММ, оценивают его качество. Если имеется ЦММ на территорию проектирования или ее отдельные части, удовлетворяющая требованиям к качеству и достоверности содержимого, то ее можно использовать для информационного обеспечения создаваемой ЦММ.

Дополнительно собирают сведения государственного кадастра недвижимости о земельных участках (кадастровые планы территории, кадастровые выписки о земельных участках), данные государственного кадастрового учета земель (экспликации, поконтурные ведомости и др. материалы учета земель), материалы оценки земель, сведения из единого государственного реестра прав на недвижимое имущество и сделок с ним на землеустраиваемые земельные участки и другие сведения, необходимые для принятия экономически, технически и юридически обоснованных землеустроительных решений.

В качестве исходного планового материала для создания ЦММ можно использовать:

-     топографические карты (планы);

-     планшеты ВИСХАГИ;

-     ситуационные планы;

-     исполнительные съемки и иные материалы полевых топографо-геодезических работ;

-     тематические карты (почвенная, геоботаническая, эрозионной опасности земель и др.);

-     ортофотопланы (ортофотокарты);

-     проекты и схемы землеустройства и др.

Для того чтобы зарегистрировать растр получают сведения о: номенклатуре топографических карт, координатах углов рамок трапеций, пунктов ГГС и других опорных пунктов, прямоугольной сетки координат и др. объектов отображенных на плане.

В землеустроительной практике широкое распространение получили две программы, с помощью которых получают координаты углов рамок трапеции: Trap и Выборка.

Первая программа использует в качестве исходных данных номера планшетов ВИСХАГИ, масштаба 1 : 10 000, а вторая номенклатуру листов топографической карты масштаба 1 : 10 000 - 1 : 100 000.

Порядок работы с программой Trap. Допустим, нужны координаты углов рамок трапеций у планшетов ВИСХАГИ №№ 3305 и 3365-3370. Для этого мы запускаем файл trap.exe, в появившимся диалоговом окне нажимаем кнопку Пропустить. Для того чтобы утверждать ответы на запросы программы необходимо нажимать клавишу Enter. На запрос программы о количестве строк вводим 2 (1 строка будет соответствовать планшету №3305, 2 строка – планшетам №№3365-3370). Далее программа запрашивает имя файла, в который следует сохранить результат вычислений, файл сохраняется в том же каталоге, где находится файл trap.exe, имя должно включать разрешение (например, .txt): трапеции.txt. На запрос о вводе номера левого планшета из искомого диапазона, отвечаем: 3305, а т.к. 1 диапазон состоит из одного планшета, то на последовавший запрос о вводе номера правого планшета так же отвечаем 3305. Описание запроса на планшет №3305 завершено. Далее на запрос о вводе номера левого планшета отвечаем 3365, правого 3370. Программа завершает работу, сохранив результат в файл трапеции.txt. Этот файл можно просмотреть с помощью блокнота, при этом для отображения всех символов необходимо в меню Формат\Шрифт… указать шрифт Terminal. Выходные данные программы: координаты углов рамок трапеций в системе координат 1963 г., длины оснований, боковых сторон, диагоналей и площади трапеций.

Порядок работы с программным комплексом Выборка. Программный комплекс выборка включает в себя набор программ для взаимного преобразования координат из/в СК 1942 г., СК 1963 г., Московскую СК, поиска пунктов ГГС и определения координат углов рамок трапеции (в СК42, СК63) масштаба 1 : 10 000 – 1 : 100 000) по заданной номенклатуре.

Для определения координат в СК1963 г. используется файл Ugly63_10.exe, в СК1942 – файл Ugly42.exe. Порядок работы с ними одинаковый. Для работы программ используются еще по 2 одноименных с ними файла, один с расширением .in (Ugly42.in) используется для ввода исходных данных, другой с расширением .out (Ugly42.Out) содержит результат работы программы. При первом открытии этих файлов Windows выдает сообщение о невозможности их открытия и предлагает найти соответствие в Интернете или выбрать программу из списка вручную. Необходимо указать 2 позицию и в диалоговом окне «Выбор программы» указать блокнот и ОК, чтобы не делать это при каждом открытии файлов, надо отметить галочкой «Использовать ее для всех файлов такого типа».

Для получения координат углов рамок трапеций необходимо ввести исходные данные. Исходные данные – номенклатуры планшетов (каждый планшет на новой строке) - вводятся в файл с расширением .in, например P-46- 84-Г-в-4[2]. Затем необходимо запустить необходимую программу (появляется окошечко, которое тут же закрывается), после чего использовать результат, помещенный в файле с расширением .out. Выходные данные программ: координаты углов рамок трапеций: от указанной трапеции вверх по номенклатуре до трапеции масштаба 1 : 100 000, в двух смежных зонах в выбранной системе координат, географические координаты (долгота, широта), длины оснований, боковых сторон, диагоналей трапеций. Для просмотра рекомендуется выбрать в блокноте шрифт Courier.

В случае если используются планы, систему координат которых определить невозможно, то нужно создать условную систему координат: на имеющемся плановом материале вычертить сетку координат (обычно через 10 см) и определить место начала координат (обычно в левом нижнем углу).

Если имеется ЦММ на территорию проектирования или её часть, то сведения для регистрации изображения можно взять из существующей ЦММ.

2.3          Сканирование планово-картографического материала

Для преобразования содержимого бумажных карт, планов, фотоснимков в цифровую форму (изображение, растр) используют сканеры. Сканеры бывают цветные и черно-белые, имеют разную ширину захвата и разрешающую способность. С цветных сканеров можно получать цветное, полутоновое и черно-белое изображение.

Разрешение сканирования должно обеспечивать двукратную точность планово-картографического материала, положения объектов по которым производится регистрация изображения, согласовываться с разрешающей способностью фотоснимков, обеспечивать хорошую передачу деталей, но при этом оно должно быть минимально возможным:

Разрешение сканирования(мм)= 2*25.4 / Требуемая точность (мм).

Если графическую точность плана принять равной 0,1 мм, то разрешение сканирования должно быть не менее 500 ppi (2*25.4/0.1). В основном регистрация изображения проводится по объектам, точность которых ниже графической точности плана, поэтому разрешение можно снизить. Нормативная точность положения координатной сетки составляет 0,2 мм, рамки планшета - 0,3 мм, объектов и контуров местности - 0,5 мм в масштабе плана. Например, при регистрации изображения по рамке планшета разрешение должно быть не хуже 170 ppi (2*25.4/0.3). При этом разрешение меньше 150 ppi использовать не рекомендуется, т.к. на растре начинают пропадать детали изображения, особенно если сканирование производится в чёрно-белом режиме.

В графических редакторах можно изменить разрешение растра в меньшую сторону, при этом последует безвозвратная утрата части информации. Увеличение разрешения изображения после сканирования не имеет смысла, т.к. эта операция всего лишь скопирует информацию в вновь создаваемые пиксели из соседних, что не приведёт к улучшению качества и точности растра, но увеличит размер файла. Увеличение разрешения растра в N раз, приведет к увеличению размера файла в N2 раз.

При выборе режима сканирования (черно-белый, цветной или полутоновый) необходимо руководствоваться следующим:

-     цветное изображение, в зависимости от количества отображаемых цветов, занимает в 4-24 раза (на большинстве сканеров 24) больше места, чем черно-белое;

-     полутоновое изображение, в зависимости от количества передаваемых оттенков серого, занимает в 4-8 раз (на большинстве сканеров 8) больше места, чем черно-белое;

-     на чёрно-белом изображении могут исчезать некоторые объекты, например, выполненные простым карандашом;

-     на полутоновом и черно-белом изображении сложно различать цвета между собой, поэтому возможны ошибки идентификации объектов.

Графические редакторы позволяют преобразовать цветное изображение в полутоновое и черно-белое, полутоновое - в чёрно-белое, при этом теряется часть информации о цветах изображения. Обратное преобразование черно-белого изображения в полутоновое, а полутонового в цветное не возможно.

Исходя из сказанного, следует, что если сканируется чёрно-белое изображение, или цветное изображение на котором цветные объекты легко различаются между собой (например, используются разные стили линий) или цвета не несут смысловой нагрузки, то надо сканировать в чёрно-белом режиме (например, ситуационный план). Если цвета используется для идентификации отдельных объектов или их видов, используют цветное изображение (например, почвенная карта).

В землеустройстве, в основном, используют средне и крупно масштабные планы (1: 25 000 - 1 : 2 000) при этом площадь проектирования достаточно большая (территории сельскохозяйственных организаций, административно-территориальных образований и др.), поэтому плановая основа нередко имеет большие размеры (формат АО и больше).

Если ширина захвата сканера равна или больше размера сканируемого материала, то сразу после регистрации полученное изображение можно использовать как растровую подложку в ГИС. В противном случае материал сканируется частями, при этом желательно обеспечить размер перекрытия между соседними частями около 1 – 2 см.

2.4          Изменение разрешения и цветности растра

Если имеется изображение, разрешение которого больше необходимого, то его можно уменьшить с помощью таких программ как ACDSee, Adobe Photoshop и многих других.

Изменение разрешения растра в программе ACDSee 8. Запускается ACDSee, открывается файл изображения, разрешение которого необходимо изменить. Выбирается команда меню Modify\Resize. В панели редактирования Resize поставить точку у Actual/Print size in:, в выпадающем списке Resolution (Разрешение) ввести необходимое разрешение. Нажать клавишу Done.

Преобразование цветного изображения в полутоновое и черно-белое в программе ACDSee 8. Запускается ACDSee, открывается файл изображения. Для преобразования изображения в черно-белое выбирается команда меню Modify\Change Color Depth\Black & White, для полутонового - Modify\Change Color Dep\16 Grays или Modify\Change Color Dep\256 Grays. После внесения изменений в рисунок его надо сохранить.

Изменение разрешения растра в Adobe Photoshop. Запускается Photoshop, открывается файл изображения, разрешение которого необходимо изменить. Выбирается команда Изображение \Размер изображения…, появляется диалоговое окно в котором вводится разрешение.

Преобразование цветного изображения в полутоновое и черно-белое в программе Adobe Photoshop. Запускается Adobe Photoshop, открывается файл изображения. Для преобразования изображения в полутоновое выбирается команда меню Изображение \Режимы\Градации серого, на появившийся запрос об удалении информации о цвете ответить ОК. Для преобразования полутонового изображения в черно-белое выбирают команду меню Изображение\Режимы\Битовый формат…, для того чтобы она было активно должна быть установлена галочка в Изображение \Режимы\8 бит/канал. Появится диалоговое окно, в котором указывается разрешение черно-белого изображения и выбирается метод преобразования. Представляется, что наилучший результат по сохранению деталей растра достигается при использовании метода Дизеринг диффузии, а по уменьшению размера файла – при использовании метода Порог 50%.

2.5          Регистрация растра в ГИС MapInfo

ГИС не могут определить масштаб, местоположение и ориентацию растра в системе координат ЦММ без задания специальных опорных точек, по которым производится трансформация растра.

При трансформации (преобразовании) растра определяется положение изображения в системе координат, его масштаб, ориентация и устраняются искажения изображения.

Точка, у которой известны координаты в системе координат ЦММ, и её местоположение на растре определяется однозначно, называется опорной. В качестве опорных точек могут выступать: углы рамки трапеции, выходы сетки координат, пункты ГГС, четко опознаваемые контура местности с известными координатами и др.

При работе в MapInfo необходимо учитывать, что данная ГИС использует математическую систему координат, в которой ось абсцисс (Х) направлена вправо (на восток), ординат (Y) – вверх (на север), в то время как в геодезии ось ординат (Y) направлено вправо (на восток), ось абсцисс(X) – вверх (на север).

Регистрация растра в ГИС MapInfo отличается от трансформации тем, что не происходит преобразование самого растрового изображения, вместо этого для растра создается специальная система координат, рассчитанная в соответствии с заданными опорными точками и выбранной проекцией. В MapInfo до версии 8.5 проекция окна карты соответствовала проекции растра, а если открыто несколько растров, то проекции растра, который занимает больше всего места в окне карты. То есть при одновременном открытии растра и векторной таблицы, векторное изображение трансформируется и «притягивается» к растру.

Например, если зарегистрировать перевернутое на 180° изображение, то в окне карты оно будет отображаться перевернутым, при этом система координат изменится таким образом, что ось Х будет направлена не вправо, а влево, а ось Y вниз, а не вверх. Если векторизовать такое изображение, а затем показать векторные объекты без растра, то векторизованные объекты будут отображены без разворота, если же опять подгрузить растр, то векторное изображение развернет на 180° («притянет» к растру).

В новых версиях появилась возможность перепроецировать не только векторные объекты, но и растр, т.е. устанавливать проекцию растра равной проекции первого открытого слоя. При этом MapInfo Professional пересчитывает положение пикселов исходного изображения, чтобы они корректно отображались в окне карты. Таким образом, если к векторизованным объектам (предыдущий пример) при включенном режиме перепроецирования подгрузить растр, то на 180° развернет не векторные объекты, а растр, то есть он будет отображаться правильно[3].

Включение и настройка режима обработки растра проводится в диалоговом окне «Обработка растра». Открытие этого диалогового окна для всех вновь создаваемых окон Карты, выполняется с помощью команды меню Настройки\Режимы…\Обработка растра…, для текущего окна – Карта\Режимы…, кнопка Обработка растра….

Если на панели «Использовать» выбрать «Никогда», то перепроецирование растров производиться не будет, т.е. MapInfo сохранит поведение прежних версий (до версии 8.5); если выбрать «Всегда» - то перепроецирование будет выполняться всегда; если выбрать «Оптимизировано» то проекция растрового изображения будет определятся, исходя из вида конечной прямоугольной области (выбранной области изображения) после преобразования в пространство исходного изображения. Если область является правильным прямоугольником (две стороны параллельны оси X и две стороны параллельны оси Y), изображение растягивается в двух направлениях посредством стандартных функций Windows, как в предшествующих версиях MapInfo Professional. в противном случае, перепроецирование выполняется с использованием настроек дискретизациии.

В MapInfo Professional существует два метода дискретизации растра: Кубическая свёртка и метод Ближайшего соседства. Алгоритм дискретизации Кубическая свёртка рекомендуется использовать для аэрофотографии и спутниковых растров с целью получения оптимального качества изображения, алгоритм ближайшего соседства - для топографических карт (планов).

Для регистрации растра в ортогональной проекции теоретически достаточно задать 2 точки, они позволяют определить масштаб изображения, его ориентацию и местоположение в системе координат. Однако изображения часто имеют искажения в двух взаимно перпендикулярных направлениях (по оси Х и оси Y), поэтому для независимого определения масштаба по осям координат задают третью точку. Для контроля и оценки точности регистрации растра используется четвёртая точка. Увеличение количества опорных точек способствует увеличению точности привязки. В практике принято задавать не менее 4 и не более 9-11 опорных точек на 1 планшет. Для изображения имеющего незначительные искажения дальнейшее увеличение количества опорных точек в общем случае не приводит к значительному повышению точности.

Порядок регистрации растра в MapInfo. Запускаем MapInfo. Для запуска процесса регистрации рисунка выбираем команду меню Файл\Открыть. В диалоговом окне «Открыть таблицу» необходимо в выпадающем списке тип файлов указать Растр (*.bil,…), указать путь к изображению и его имя, нажать кнопку Открыть. Далее MapInfo спросит желаем ли мы посмотреть или зарегистрировать растр, нужно ответить Регистрировать.

В появившемся диалоговом окне необходимо нажать кнопку Проекция… и выбрать систему координат, в которой регистрируется изображение (Рисунок 3) [4].

Рисунок 3

Диалоговые окна регистрации изображения и выбора проекции

Для завершения регистрации изображения необходимо определить опорные точки (MapInfo требует минимум 3 точки)[5]. Для добавления определения опорной точки необходимо нажать кнопку Новая (в таблице появится определение новой точки). С помощью кнопок +,- и полос прокрутки нужно максимально точно навестись на опорную точку на растре, и кликнуть по ней левой клавишей мыши (в верхней таблице должна быть выделена точка, определение которой нужно изменить). Если нажать кнопку «С», то появится большое перекрестие, что позволит улучшить точность регистрации. Откроется окно редактирования опорных точек. Для определения опорной точки введите координаты X,Y[6],[7] на карте– т.е. реальные координаты опорной точки и нажмите ОК.

Координаты опорных точек можно взять из существующей ЦММ. Например, имеется ЦМС или уже ранее зарегистрированный растр на территорию проектирования, а нам необходимо зарегистрировать фрагмент почвенной карты, при этом на почвенной карте не показана математическая основа или пункты ГГС, только ситуация и почвенные разновидности.

Запускаем процесс регистрации изображения, выбираем проекцию, затем открываем существующую ЦММ (не закрывая при этом окно «Регистрация изображения»). Находим характерные точки ситуации (поворотная точка границы, пересечение дорог с твердым покрытием, родник и др.) отраженные на ЦМС и на почвенной карте. Выполняем команду меню Таблица\Растр\Совместить с картой и указываем на первую опорную точку ЦММ. Появится окно Добавить контрольную точку, в котором уже будут заданы координаты Х, Y на карте, остается закрыть это окно (нажать ОК) и указать местоположение опорной точки на растре (щелкнуть по ней левой клавишей мыши). Далее создается новая опорная точка, и операция повторяется (можно сначала указать положение точки на растре, а потом на ЦММ). Конечно, нужно учитывать, что точность такой привязки будет небольшой, однако для границ почвенных разностей и не требуется высокая точность.

Возможна регистрация одиночного растра, не имеющего искажений по осям координат, у которого известен масштаб исходного картографического материала, но на котором невозможно определить опорные точки с известными координатами. В этом случае в качестве опорных точек можно использовать точки растра, у которых координаты вычислены. Например, если принять координаты нижнего левого угла растра равными нулю, то координаты правого верхнего угла будут равны ширине и высоте растра на местности. Размеры растра на местности вычисляют по формулам[8]:

Ширина растра (м) = Размер 1 пикселя (м) * ширину растра (пиксели)

Высота растра (м) = Размер 1 пикселя (м) * высоту растра (пиксели)

Размер 1 пикселя (м) = 25.4 / разрешение * Знаменатель численного масштаба / 1 000

Если горизонтальное разрешение растра отличается от разрешения по вертикали, то отдельно определяют высоту и ширину пикселя.

Размер растра (ширина и высота в пикселях) и его разрешение можно узнать, щелкнув в проводнике Windows правой клавишей мыши по изображению, после этого в выпадающем меню вызвать команду Свойства, перейти на закладку Сводка и нажать кнопку Дополнительно>>. В появившейся таблице содержится ширина и высота растра в пикселях, и разрешение растра в ppi по горизонтали и вертикали.

Проведенные расчеты координат опорных точек позволяют зарегистрировать изображение в условной системе координат, в которой начало координат, находится в нижнем левом углу растра, ось Х направлена вправо, ось Y – вверх.

После определения условной системы координат, вычисления координат опорных точек, запускается процесс регистрации растра в MapInfo. Создаются новые опорные точки, вручную указываются их координаты на растре и на местности, при этом необходимо помнить, что начало координат, при регистрации изображения, находится в левом верхнем углу растра, а ось Y направлена вниз (Рисунок 4).

Рисунок 4

Соответствие условной системы координат
системе координат растра в MapInfo при его регистрации

Оценка точности регистрации. В окне регистрации изображения содержится сведения об ошибках положения точек, но эти ошибки выражены в точках (пикселях), для того чтобы узнать величину погрешности в привычных единицах нам необходимо вычислить размер 1 пикселя на плане.

Размер 1 пикселя (мм) = 25.4 мм / разрешение.

Если разрешение рисунка составляет 300 ppi, то размер 1 пикселя равен 0.08 мм,  600 ppi – 0.04 мм. Нормативная точность положения координатной сетки составляет 0,2 мм, рамки планшета - 0,3 мм, объектов и контуров местности - 0,5 мм в масштабе плана. То есть, если регистрация проводилась с использованием в качестве опорных точек сетки координат, то ошибка равная 4 точки (пикселя) при разрешении 300 ppi составит 0.32 мм (не допустимая ошибка), при 600 ppi – 0.16 мм (допустимая ошибка).

После ввода всех опорных точек и оценки допустимости погрешностей привязки необходимо нажать кнопку ОК в диалоговом окне регистрации изображения, растр будет зарегистрирован. Если необходимо, то регистрацию растра можно изменить командой меню Таблица\Растр\Регистрация изображения….

После завершения регистрации, в папке с растровым изображением будет создан одноименный с ним .tab файл и при следующем открытии повторная регистрация не потребуется (можно открывать и изображение, и .tab файл). Данный файл содержит сведения о регистрации изображения (координаты и названия опорных точек, систему координат растра, название растра), его можно посмотреть и отредактировать в блокноте. Файл не содержит изображение, поэтому при необходимости перемещайте и копируйте его только вместе с файлом растра.

Часто задают вопрос: «Что делать если открытое зарегистрированное изображение не отображается на экране?». Есть две причины: экран отцентрирован на том месте где нет изображения, тогда надо щелкнуть правой клавишей мыши по экрану и выбрать команду Показать слой полностью…(или меню Карта\Показать слой полностью…), в появившемся диалоговом окне выбрать слой который надо показать или все слои, нажать ОК. Вторая причина это включен масштабный эффект, при котором изображение скрывается, если оно удалено от экрана на расстояние больше (меньше) предельного. Для отключения этого эффекта надо выполнить команду меню Карта\Управление слоями…, в появившемся диалоговом окне выделить слой с растром, нажать кнопку Оформление…, в панели Масштабный эффект снять галочку Показывать в пределах. Для того, чтобы масштабный эффект не применялся к вновь открываемым изображениям выполнить команду меню Настройки\Режимы… Окно карты…, снять галочку с Автомасштаб по растровому слою.

2.6          Сшивка растровых изображений

Если изображение отсканировано частями, то его фрагменты, для удобства использования, сшивают в один общий файл.

Можно выделить два способа сшивки: “ручное” соединение фрагментов карты в графическом редакторе (например, Adobe Photoshop) и математическая трансформация растра в специализированных программах (например, Credo Transform, Mozaic). Второй способ предпочтительнее, т.к. он позволяет устранить искажения растра, провести математически точную сшивку и оценить ее точность.

Графические редакторы используются, в основном, для сшивки тематических карт (почвенная, категорий эрозионной опасности земель), при следующих условиях:

-     на отдельных фрагментах нельзя выделить необходимое количество опорных точек для регистрации;

-     векторизация тематического содержания будет проводиться с учетом ситуации отраженной на ЦММ (например, овражно-балочные почвы расположенные с некоторым смещением от оврага, необходимо векторизовать в границах оврага);

-     с растра будет векторизоваться только тематическое содержание.

Если в наличии нет программ, способных сшивать растры в соответствии с опорными точками, то необходимо зарегистрировать каждый фрагмент и при необходимости отображать их на экране все вместе, или по отдельности.

Для того чтобы иметь возможность открывать все фрагменты вместе, необходимо чтобы растровые файлы содержали только картографическую информацию без посторонних объектов (поля, зарамочное оформление), иначе при их совместном открытии посторонние объекты могут перекрыть картографическое содержимое смежных фрагментов.

Удалить посторонние объекты можно практически в любом графическом редакторе, на пример в Adobe Photoshop это делается так. Открывается фрагмент карты, выделяется его картографическое содержание, выделенный фрагмент устанавливается параллельным листу и копируется в буфер обмена, далее выполняется команда меню Файл\Новый…, появится диалоговое окно «Имя», в выпадающем списке Настройка надо выбрать Буфер обмена и нажать ОК. В результате этого будет создан новый файл, размеры которого точно соответствуют выделенной области, остается только вставить в него скопированный фрагмент.

2.7          Сшивка растра с использованием Adobe Photoshop

Сшивать отдельные части в единое изображение с помощью Adobe Photoshop допускается, только если с помощью других способов сшивку растра осуществить невозможно.

Для удобства хранения большие карты разрезают на листы стандартного формата (А3,А4), которые затем склеивают клейкой лентой. Очень часто карты в таком виде и сканируют, получается, что изображение содержит листы карты и полоски клейкой ленты между ними. Понятно, что такое изображение не подлежит регистрации. Перед регистрацией надо удалить полоски клейкой ленты и соединить отдельные листы между собой. Эту операцию удобно осуществить с помощью Adobe Photoshop.

Сшивка изображений в Adobe Photoshop заключается в ручном выделении отдельных частей рисунка, ручном «на глазок» их повороте относительно друг друга и соединении смежных частей. Данный способ простой, достаточно быстрый, но точность его оставляет желать лучшего, потому что все преобразования производятся вручную.

При сшивке растра следует учитывать, что поворот фрагментов изображения не возможен в битовом режиме Изображение\Режимы\Битовый формат…, поэтому необходимо перейти в полутоновый режим Изображение \Режимы\Градации серого. Если изображение цветное, то ничего менять не нужно.

Для того чтобы соединить между собой отдельные части растра необходимо нажать кнопку выделение в прямоугольнике в панели Инструменты (Рисунок 5). Сверху появится панель Настроек инструмента выделение в прямоугольнике. Далее нужно как можно точнее выделить фрагмент, который необходимо перенести. Если какие-то части фрагмента не удалось выделить с первого раза, то нажимается кнопка Добавление к выделению на панели Настроек инструмента, и добавляют к текущему выделению отдельные новые области, для того чтобы удалить лишний фрагмент нажимается кнопка Удалить из выделения. Чтобы создавать новое выделение нажать кнопку Новое выделение.

Для того чтобы перенести выделенный фрагмент нажать на кнопку Перемещение, зажать на фрагменте левую клавишу мыши и подвинуть фрагмент в нужную сторону.

Для поворота выделенного фрагмента, нажать правой клавишей мыши по выделению и выбрать команду Свободное преобразование. Теперь, когда курсор мыши находится у края фрагмента, его можно вращать. Точку посреди изображения можно сместить, она является центром, относительно которого вращается изображение. В режиме свободного преобразования изображение можно перемещать. Для закрытия режима свободное преобразование нажать Enter.

Рисунок 5

Основные инструменты Adobe Photoshop, используемые при сшивке растра

2.8          Сшивка растра с помощью Credo Transform

Программа Transform умеет сшивать файлы только в формате BMP[9]. Это очень серьезный недостаток программы, который ограничивает ее применение, несмотря на то, что в принципе пользовательский интерфейс достаточно удобен и включает в себя почти все возможности необходимые для сшивки растров.

Для преобразования формата графического файла в формат BMP можно воспользоваться огромным количеством графических редакторов или просмоторщиков (ACDSee, Adobe Photoshop, Paint, XnView). Для этого надо открыть растр в такой программе и выполнить команду меню Файл\Сохранить как… или Файл\Экспорт, в типе файлов указать что-то типа Windows Bitmap (BMP).

Фрагмент, подлежащий сшивке необходимо импортировать в Credo Transform, выполнив команду меню Файл\Импорт…. После импорта изображение можно повернуть, зеркально отразить, обрезать, изменить яркость, контрастность, преобразовать в полутоновое или черно-белое и выполнить другие действия (меню Инструменты). Для того чтобы программа могла сшить фрагменты между собой, необходимо определить опорные точки (минимум 2), данный процесс очень схож с регистрацией растра в MapInfo, за тем исключением, что можно определять не только абсолютные, но и относительные опорные точки.

Абсолютные точки – это точки с известными координатами (выходы сетки координат, углы рамок трапеций).

Относительные точки задаются без указания координат, дополнительно с абсолютными точками. Их используют для устранения "несводок" контуров на каждом из смежных фрагментов в области перекрытия в характерных местах изображения – на колодцах, осветительных мачтах, пересечениях линий, отдельно стоящих деревьях и т.п. Одна и та же относительная точка может присутствовать одновременно на нескольких фрагментах, как общая. В процессе трансформации соответствующие относительные опорные точки соседних фрагментов совмещаются.

Для задания опорной точки необходимо выполнить команду меню Трансформация\Опорная точка, установить курсор в место ее размещения (центр координатной сетки) и щелкнуть левой клавишей мыши. В диалоговом окне «Опорная точка» выбрать вид точки (абсолютная или относительная) и ввести ее имя и координаты, нажать ОК. После ввода первых 2 точек программа станет указывать расчетные координаты определяемой точки.

Для просмотра и редактирования списка опорных точек используется команда меню Трансформация\Список опорных точек…. В списке опорных точек для каждого растрового фрагмента определяется значение отклонений, позволяющих оценить правильность задания координат опорных точек и степень искажения исходного материала. Список опорных точек можно редактировать, оценивая сходимость опорных точек по отклонениям дирекционных углов (dАльфа) и масштабов (dm). Значение отклонения можно оценить только после задания трех опорных точек, поскольку в программе рассчитываются и выводятся отклонения в каждой точке от их средневесового значения. При анализе искажений растра следует обращать внимание на абсолютное значение отклонения угла dАльфа и масштаба dm, независимо от знака. Когда величина отклонения в более чем в 1.5 раза превысит средневесовое значение точек по фрагменту, то в списке появится предупреждающий знак (!). В этом случае рекомендуется отредактировать эту точку или удалить ее.

После определения опорных точек необходимо отрисовать границу подрезки фрагмента (границу части фрагмента, которая должны быть включены в сшитое изображение) Контуры видимости\Создать.

Данные операции повторяют для всех фрагментов сшитого изображения, после чего запускается процесс трансформации изображений Трансформация\Трансформировать.

Результат работы программы можно экспортировать MapInfo, выполнив команду меню Файл\Экспорт\Проект… и выбрав в появившемся диалоговом окне тип файла Таблица MapInfo(…).

2.9          Сшивка растра с помощью Mozaic (MapInfo)

В поставку русской MapInfo входит небольшая программка – Mozaic, которая является достаточно удобным средством для сшивки растровых изображений. В Map Info 8.5 Rus включена новая версия программы Mozaic. Далее мы рассмотрим порядок работы со старой версией, т.к. нам не удалось заставить эффективно работать новую версию, например, при аффинном преобразовании изображения вместо черно-белого изображения новая версия создает цветное, следовательно, размер файла увеличивается в 24 раза (исходный файл размером 4.6 МБ вырос до 115 МБ).

Запуск программы: запустить MapInfo, выполнить команду меню Программы\Запустить программу MapBasic…, в появившемся диалоговом окне найти программу (файл mozaic.MBX) и нажать кнопку Открыть. В MapInfo появится панель Mozaic.

Перед сшивкой изображений необходимо их зарегистрировать, а также векторизовать в отдельном слое границы подрезки изображений (рамки планшетов, границы хозяйств и др.), т.е. границы фрагментов карты, которые должны быть включены в сшитое изображение. Границы смежных фрагментов в идеале должны совпадать между собой. Векторизация проводится с помощью инструмента Полигон. Для каждого изображения включенного в проект Мозаики можно создать только одну границу подрезки.

Если сшивается много рисунков, то необходимо создать таблицу, содержащую границы их подрезки[10]. В таблицу следует занести информацию о растрах, например номер или номенклатура планшета, название файла и др., а затем включить режим подписывания (Карта\Управление слоями, отметить галочкой напротив слоя, содержащего границы подрезки, позицию Подписывание), это позволит безошибочно определять, к какому рисунку относится данная граница подрезки.

Работа с Мозаикой, по сути, сводится к последовательному нажатию кнопочек на ее панели.

Нажимается кнопка новый проект, потом следующая на панели кнопка Добавить таблицу, появится диалоговое окно «Добавление таблиц в проект». В этом окне необходимо нажать кнопку Добавить таблицу в проект и выбрать созданные при регистрации изображений, подлежащих сшивке, .tab файлы, нажать Открыть. После добавления всех файлов нажимается кнопка Выбор проекции и выбирается проекция сшитого изображения[11].

Далее следует сопоставить границы подрезки и растровые изображения. С помощью инструмента Выбор выбирается граница подрезки и нажимается кнопка Определение границы на панели Мозаики. В появившемся диалоговом окне выбирается таблица, соответствующая выбранному контуру подрезки, на ней делается двойной щелчок. В правой колонке Признак задания контура должен изменится с Не определен на Определен, нажать ОК. Эту операцию необходимо повторить для каждого изображения.

Для сохранения файла Мозаики нажимается кнопка Сохранить проект и в появившемся диалоговом окне указывается название и местоположение файла. Для запуска процесса сшивки изображений нажимается следующая кнопка Построить мозаику. Выдается диалоговое окно в котором нужно указать имя и местоположения сохраненного файла проекта  Мозаики (его сохраняли в предыдущем действии) и нажать Открыть. Появится еще одно диалоговое окно, в котором необходимо указать имя файла, в котором планируется сохранить сшитое изображение и путь к нему, нажать Сохранить. Далее отвечаем утвердительно на запрос о построении мозаики, после завершения процесса сшивки будут созданы: файл изображения и .tab файл регистрации изображения.

Если при выполнении преобразований появляется сообщение об ошибке (версии старше MapInfo 6.5), то файлы  HALOOLD.RHV и mapsurf32.dll необходимо скопировать в корневой каталог MapInfo (обычно C:\Program Files\MapInfo\Professional).

2.10     Вставка растра в AutoCAD и Map3d (Land Desktop, Civil3d)

В землеустройстве помимо MapInfo часто используется система автоматизированного проектирования AutoCAD и созданная на ее основе ГИС Map3D (Land Desktop, Civil3d). Эти программы, к сожалению, не умеют производить трансформацию растра по опорным точкам, однако в них есть механизмы, для того чтобы включать в рисунок растр.

Land Desktop – это дополнение и расширение Map3D, а Map3D в свою очередь дополнение и расширение AutoCAD, поэтому все что мы рассмотрим применительно к AutoCAD можно осуществить и в Map3D, и в Land Desktop, а то что мы рассмотрим применительно к Map3D можно осуществить и в Land Desktop.

Вставка изображения в AutoCAD. Выполнить команду меню Вставка\Растровое изображение…, указать местоположение растра (растр не должен иметь искажений) и нажать кнопку Вставить. В диалоговом окне «Растровое изображение» определяется точка вставки изображения, угол поворота изображения: если поставить галочку Указать на экране, то точку вставки нижнего левого угла растра и угол поворота, пользователь определяет на экране в момент вставки растра, если галочку снять то точку вставки и угол поворота можно определить прямо в этом окне. Если для Единицы для масштабирования вставленных элементов панели Масштаб вставки диалогового окна «Единицы рисунка» (Формат\Единицы…) используются метры, то в окно ввода масштаба необходимо ввести знаменатель численного масштаба отсканированной карты (для М 1 : 10 000 – 10 000), если используются миллиметры, то знаменатель численного масштаба разделенный на 1000 (для М 1 : 10 000 – 10). Для вставки растра нажать ОК, и если установлена галочка Указать на экране для местоположения или угла поворота, вручную определить местоположение и поворот растра.

Для завершения вставки растра необходимо знать хотя бы 2 опорные точки, чтобы по ним определить местоположение, поворот и масштаб растра, например, выходы прямоугольной сетки координат.

Для того, чтобы определить положение растра в модели можно воспользоваться командой AutoCAD – align. Выделите растр, затем в командной строке введите команду align,затем Enter. Автокад попросит указать местоположения 1 опорный точки (выход сетки координат на растре), потом попросит указать ее истинное положение. Можно кликнуть мышкой в нужной точке, а можно ввести координаты в командной строке, разделив их запятой, затем Enter. То же самое необходимо сделать для второй точки. Дальше AutoCAD предложит выбрать третью точку или продолжить. Нажимаем Enter. На вопрос масштабировать ли объекты вводим Д (да,yes) и Enter.

Так как привязку растра проводили только по двум точкам, то между другими выходами сетки координат может быть расхождение  (Рисунок 6).

Необходимо проконтролировать расстояние между крестами, не участвовавшими в привязке растра. Абсолютное расхождение в длине контрольных линий не должно превышать удвоенную погрешность положения объектов. Погрешность положения координатной сетки составляет 0,2 мм, рамки планшета - 0,3 мм, объектов и контуров местности - 0,5 мм в масштабе плана. Для нашего случая погрешность 3 м на местности – это 0.3 мм в масштабе плана, что меньше 0.4 мм (0.2 мм * 2).

Рисунок 6

Привязка растра в AutoCAD по выходам прямоугольной сетки координат

Вставка растра в Map3D и в Land Desktop. Данные программы могут вставить растр ранее зарегистрированный в MapInfo. Для этого необходимо выполнить команду меню Map\Image\Insert…, в появившемся диалоговом[12] окне указать название и местоположение растра (привязочный .tab файл должен находится в одном каталоге с растровым файлом), отметить галочкой позицию Modify Correlation, нажать кнопку Открыть. Появится окно “Image Correlation”, в котором выбирается источник сведений для привязки (MapInfo Tab File), в нем также можно изменить информацию о местоположении растра. Для вставки растра необходимо нажать ОК.

Растр физически не копируется в рисунок, т.е. в dwg файле сохраняется только путь к растру, поэтому при отсутствии, в указанной при вставке изображения папке, файла изображения, будут отображаться только его границы и местоположение.

Глава III. Формирование ЦММ в программе MapInfo

3.1          Таблицы и слои в MapInfo. Рабочий набор

В ГИС MapInfo ЦММ формируется из нескольких наложенных друг на друга слоев. В слоях группируются объекты связанные некоторой логической общностью, например улицы, города, сельскохозяйственные угодья. Пользователь определяет, какой слой видимый (невидимый), какой слой в данный момент является редактируемым, объекты какого слоя доступны для пространственной привязки, порядок отображения слоев и др.

Базы данных в MapInfo организованы в виде таблиц (набор строк и столбцов). Есть таблицы, к которым можно присоединять графические объекты и отображать их в окне карты в виде слоев, а есть те к которым нельзя. Любой слой электронной карты (за исключением косметического) представляет собой таблицу, но не каждая таблица является слоем.

Каждая строка таблицы-слоя соответствует свойствам определенного объекта на карте, каждый столбец – определенное свойство объектов на карте. Таблица, к которой можно присоединять графические объекты имеет один скрытый столбец, который называется Object. Этот столбец содержит сведения о виде графического объекта (точка, регион, полилиния) и его координаты.

На диске таблица-слой хранится в 4 файлах: <имя таблицы>.TAB – содержит описание структуры БД, может быть просмотрен в блокноте; <имя таблицы>.DAT – содержит табличные данные БД (семантику); <имя таблицы>.MAP – содержит описание графических объектов; <имя таблицы>.ID – содержит указатели, связывающие табличные данные с графическими объектами. Если в структуре таблицы есть индексированное поле, то создается файл <имя таблицы>.IND. Если таблица не содержит графические объекты, то для нее не создаются .map и .id файлы. Для того чтобы переместить (скопировать) таблицу необходимо переместить (скопировать) все эти файлы.

Структуры этих файлов могут меняться в различных системах и версиях MapInfo, поэтому для обеспечения переносимости данных создан специальный обменный формат .mif/.mid. Он состоит из двух файлов, которые можно просмотреть в текстовом редакторе (блокноте): <имя таблицы>.mif – содержит описание структуры БД, тип и координаты графических объектов; <имя таблицы>.miD – содержит табличные данные БД (семантику).

Файлы, сохраненные в обменном формате, непосредственно в MapInfo открыть нельзя. Для преобразования таблицы в (из) обменный формат MapInfo необходимо выполнить команду меню Таблица\Импорт… (Экспорт…).

Таблицы-слои в MapInfo можно представить в окне карты и тогда можно будет видеть взаимное расположение пространственных объектов, или в окне списка, для просмотра семантической информации.

В соответствии с этим выбирается представление открываемой таблицы: списком – для просмотра семантики, в активной карте – картографическое содержимое добавляется в виде нового слоя к активному окну карты, в новой карте – создается новое окно карты, в которое добавляется картографическое содержимое, как получится – представление выбирает MapInfo, скрыть – таблица открывается, но никакие данные не будут выведены на экран.

Каждое окно карты по умолчанию содержит изначально пустой слой, лежащий поверх всех прочих слоев, называемый косметическим слоем. Основное назначение косметического слоя - это создание временных объектов, которые или будут удалены или сохранены в какой-нибудь таблице. Чтобы удалить объекты с косметического слоя, выполните команду меню Карта\Удалить косметику. Чтобы сохранить объекты косметического слоя, выполните команду меню Карта\Сохранить косметику…, и укажите в какую таблицу добавить объекты или название новой таблицы. Косметический слой при закрытии окна карты автоматически не сохраняется. Если нужно сохранить объекты, нарисованные на Косметическом слое, сохраните рабочий Набор.

Рабочий Набор - это список таблиц и окон, которые открыты в данном сеансе работы, хранится в файле с расширением .wor. В нем содержится сведения об открытых таблицах, их местоположении, порядок открытия, состояния видимости, доступности, подписывания, объекты косметического слоя, тематические слои.

Рабочий набор используется, для того чтобы упростить открытие большого количества таблиц. Вместо открытия каждой таблицы по отдельности и установки ее свойств каждый раз при начале работы, можно сделать это один раз, сделать и сохранить рабочий набор. В следующем сеансе работ вместо открытия таблиц надо открыть сохраненный рабочий набор.

Если файлы рабочего набора необходимо перенести (скопировать), то нужно скопировать не только файл .wor, на и файлы таблиц, на которые он ссылается. Местоположение и название этих таблиц можно узнать, открыв файл рабочего набора в блокноте. Строка, описывающая местоположение таблицы выглядит так: «Open Table "Путь к файлу таблицы\Название таблицы" As <Название таблицы> Interactive».

Если какая-нибудь таблица была перемещена, то в файле рабочего набора необходимо изменить путь к ней, иначе он не будет открываться.

Векторизацию объектов нужно проводить в слоях, содержание которых соответствует объектам данного вида, при этом в слое не должны размещаться объекты разных типов (регионы, точки, полилинии). В косметическом слое работать не рекомендуется т.к., часто забывают сохранить его содержимое в рабочем наборе или слое, его использование приводит к путанице. В косметическом слое можно рисовать только временные или вспомогательные объекты.

3.2          Системы координат и проекции в MapInfo

Общие сведения. На сегодняшний день при выборе системы координат (СК) для растра или ЦММ подавляющее большинство пользователей останавливаются на системе координат План-схема. Это объясняется относительной простотой использования этой системы, отсутствием в поставке MapInfo систем координат используемых в России (СК63,СК95),  вопросами привычки, отсутствием необходимых знаний и др. причинами. Использование данной системы координат означает, что для создаваемой карты не используется картографическая проекция.

При проецировании земной поверхности на плоскость неизбежно возникновение искажений. Если площадь территории, на которую создаются ЦММ небольшая (меньше 20 км2[7]), то этими искажениями можно пренебречь. В противном  случае эти искажения начинают оказывать значительное негативное влияние на точность карт (планов) и для их уменьшения необходимо использовать общегосударственную систему координат, например, СК95, СК42, СК63, или построенную на базе общегосударственной местную систему координат.

Следует различать термины «проекция» и «система координат».

Проекция - это уравнения или набор уравнений, которые содержат математические параметры для карты. Точное число и природа параметров зависят от типа проекции. Проекция - это метод уменьшения искажений карты, вызванных кривизной земной поверхности или, точнее говоря, проекция компенсирует недостатки отображения карты на плоскости в двух измерениях, в то время как координаты существуют в трёх измерениях.

Система координат – это когда параметрам проекции присваиваются определенные значения, тогда они (проекции) становятся системой координат [26].

Для того чтобы Вы могли использовать ту или иную систему координат при работе с MapInfo, ее необходимо описать в файле MAPINFOW.PRJ. Данный файл находится в каталоге с установленной программой и его можно редактировать в блокноте.

Описание системы координат представляют собой строку вида:

"GK зона 2 (Пулково 1942)\p28402", 8, 1001, 7, 9, 0, 1, 2500000, 0

Данная строка содержит название проекции, номер кода регистрируемого изображения для GeoTiff (Projected Coordinate System (PCS)) – p28402, а также описание параметров системы координат. Элементы описания системы координат разделяются друг от другой запятой.

У разных типов проекций количество параметров может различаться. Рассмотрим пример создания описания для системы координат схожей с СК1963 г[13], основанной на  проекции Гаусса-Крюгера. Для типов проекций отличных от Поперечной Меркатора строка описания может иметь иные элементы, см. документацию к MapInfo[26].

Строка описания системы координат на основе проекции Поперечная Меркатора будет иметь следующие элементы:

“Название СК” или “Название СК\pcs”, тип проекции, топоцентрическая (региональная) система координат (датум), единицы измерения, начало СК – 0 меридиан, начало СК – 0 широта, коэффициент поперечной проекции Меркатора, восточное смещение, северное смещение

Название СК записывается в кавычках, например, "СК2008_X зона 1".

Тип проекции характеризуется номером, например Поперечная Меркатора (Гаусса-Крюгера) имеет номер 8, широта/долгота – номер 1, номера других типов смотрите в документации к MapInfo[26].

Топоцентрическая (региональная) система координат (датум) определяется следующим образом: некоторый эллипсоид располагается так, чтобы для заданной территории среднеквадратичное отклонение поверхности эллипсоида от поверхности земли было минимальным.

Датум также имеет свой номер, например, Пулково 1942 (референц-эллипсоид Красовского) имеет номер 1001, Российская ПЗ 90 (референц-эллипсоид ПЗ 90) – 1012, Российская СК42[14] (референц-эллипсоид ПЗ 90) – 1013, Российская СК 95 (референц-эллипсоид ПЗ 90) – 1014, WGS84 (референц-эллипсоид WGS84) – 104 и др.

Обращаю внимание, что параметры топоцентрических систем координат, заложенные в MapInfo, могут отличаться от параметров, используемых в других системах (Таблица 1).

Таблица 1

Параметры топоцентрических систем координат

№

Название / Эллипсоид

Сдвиг по X, м

Сдвиг по Y, м

Сдвиг по Z, м

RoX,“

RoY, “

RoZ, “

s_p

Используются в MapInfo относительно WGS-84

1001

Пулково 1942 / Красовского

24

-123

-94

-0.02

0.25

0.13

1.10

1012

ПЗ 90 / ПЗ90

-1.08

-0.27

-0.90

0.00

0.00

-0.16

-0.12

1013

СК 42 / ПЗ90

23.92

-141.27

-80.90

0.00

-0.35

-0.82

-0.12

1014

СК 95 / ПЗ90

24.82

-131.21

-82.66

0.00

0.00

-0.16

-0.12

По данным программы Pinnacle относительно WGS-84

Пулково 1942 / Красовского

26.3

-132.6

-76.3

-0.22

-0.40

-0.90

-0.12

По данным программы TGO относительно WGS-84

Пулково 1942/ Красовского

25

-141

-78.5

0.00

-0.35

-0.736

0.00

По ГОСТ Р51794-2001 [13] относительно WGS-84

ПЗ 90 / ПЗ90

-1.08±0.2

-0.27±0.2

-0.9±0.2

-

-

-0.16±0.01

-0.12±0.06

По ГОСТ Р51794-2001 [13] относительно ПЗ 90

СК 42/ Красовск

25±2

-141±2

-80±3

0±0.1

-0.35±0.1

-0.66±0.1

0±0.25

СК 95/ Красовск

25.90

-130.94

-81.76

-

-

-

-

Примечания: Ro - Вращение, s_p - коэффициент сжатия (1/1 000 000). За начальный меридиан всюду принят нулевой меридиан Гринвича.

Чтобы получить поправки СК42 и СК95 по ГОСТ Р51794-2001 относительно WGS-84 необходимо сложить поправки относительно ПЗ-90 с поправками ПЗ-90 относительно WGS-84 (например, для СК42 сдвиг по X относительно WGS-84 равен -1,08+25 = 23,92)

При необходимости можно отказаться от использования стандартных датумов и описать местную топоцентрическую систему координат (датум). Местной топоцентрической системе координат всегда соответствует номер 9999, после которого должны быть перечислены параметры. Параметры задаются относительно WGS-84. Описание местной топоцентрической системы координат (датума):

9999, Номер эллипсоида, dX, dY, dZ, EX, EY, EZ, m, Нулевой меридиан

Номер эллипсоида: 52 – PZ90, 3 – Крассовского,  28 – WGS-84; dX, dY, dZ  - параметры сдвига (в метрах), смещение вдоль каждой из осей; EX, EY, EZ - параметра вращения вокруг каждой из осей эллипсоида на заданный угол в секундах; m - коэффициент сжатия, которым единицами на миллион задаются геометрические размеры эллипсоида; Нулевой меридиан - долгота нулевого меридиана в градусах к востоку от Гринвича (для большинства топоцентрических систем координат за нулевой принят меридиан Гринвича, поэтому обычно этот параметр равен нулю).

Чтобы использовать созданный датум необходимо при определении системы координат вместо соответствующего стандартного номера датума (1012 для ПЗ 90 и т.д.) вставить сформированную строку с параметрами датума.

Рассмотрим пример описания датума «СК 42 по ГОСТ Р51794-2001» :

9999, 3, 23.92, -141.27, -80.9, 0, -0.35, -0.82, -0.12, 0

С помощью этой строки можно, например, в поставляемой вместе с MapInfo системе координат «Гаусса-Крюгера (Пулково 1942)», заменить стандартный датум «Пулково 1942» на датум «СК 42 по ГОСТ Р51794-2001». Для этого в файле MAPINFOW.PRJ, в строках вида:

"GK зона 2 (Пулково 1942)\p28402", 8, 1001, 7, 9, 0, 1, 2500000, 0

заменить номер стандартного датума (1001) на строку описания местного датума:

"GK зона 2 (Пулково 1942) ", 8,  9999,3,23.92,-141.27,-80.9,0,-0.35,-0.82,-0.12,0,  7, 9, 0, 1, 2500000, 0                     Переносы в строке не допустимы.

В результате получим описание системы координат, которое соответствует ГОСТу или особенностям территории Ваших работ.

Единицы измерения – указывают систему мер, используемую в пространстве для измерений. Метрам соответствует номер 7, километрам – 1, сантиметрам – 6, миллиметрам – 5.

Начало системы координат - 0 меридиан. Осевой меридиан. Записывается в десятичных градусах. Десятичные градусы = градусы + (минуты/60) + (секунды/3600)

Начало системы координат - 0 широта. Для систем координат СК42, СК95, СК63 0 широта равна 0.

Коэффициент поперечной проекции Меркатора. Для СК42, СК95, СК63 (проекция Гаусса-Крюгера) коэффициент равен 1. Коэффициент применяется к цилиндрическим координатам, чтобы усреднить ошибку масштаба по центральной области карты при сокращении ошибки по восточным и западным границам. Масштабный коэффициент применяется при создании пересечений цилиндра с землёй. В итоге образуются две линии пересечения. Масштаб верен вдоль этих линий пересечения.

Восточное и северное смещение. Во времена парусных судов расчёты производились вручную. Использование знаков "+" и "-" усложняло вычисления. Термины "восточное смещение" и "северное смещение" использовались, чтобы сместить геодезические реперы и знаки относительно абсолютных значений координат Y и X.

Для СК42, СК95 северное смещение равно 0, для СК63 включает дополнительное смещение - элемент ключа перехода.

Для СК42, СК95, СК63 восточное смещение в шестиградусной зоне составляет 500000 м, в трехградусной – 250000 м. Обычно восточное смещение дополняют номером зоны. Например, для 2 зоны шестиградусной СК42 восточное смещение составляет 2 500 000 м (500 000 (смещение) + 2*106 м (номер зоны)).

Ниже дан пример описания системы координат по своей структуре похожей на СК63:

" СК2008_X зона 1", 8, 1001, 7, 10.235845, 0, 1, 1250000, -578.45

" СК2008_X зона 2", 8, 1001, 7, 13.235845, 0, 1, 2250000, -578.45

" СК2008_X зона 3", 8, 1001, 7, 16.235845, 0, 1, 3250000, -578.45

Достаточно часто возникает необходимость использовать так называемые местные системы координат, например, СК г. Дубны. Под местной системой координат понимается условная система координат, устанавливаемая в отношении ограниченной территории, не превышающей территорию субъекта Российской Федерации, начало отсчета координат и ориентировка осей координат которой смещены по отношению к началу отсчета координат и ориентировке осей координат единой государственной системы координат, используемой при осуществлении геодезических и картографических работ (далее - государственная система координат)[5].

К параметрам(ключам) перехода  из местной СК в государственную и обратно относятся в частности: координаты начала местной СК в государственной СК, угол поворота осей координат местной СК в точке начала местной СК относительно государственной СК.

MapInfo позволяет создать описание местной СК, используя механизм аффинных преобразований. Аффинные преобразования позволяют осуществить над пространственными объектами следующие операции: перемещение, сжатие/растяжение, поворот, масштабирование, отражение.

Математически аффинное преобразование описывается следующими формулами:

E' = aE + bN + c

N' = dE + eN + f

В этих уравнениях базовые координаты (E(восточная), N(северная)) трансформированы, чтобы получить производные координаты (E', N'). Шесть констант от a до f определяют эффект трансформации. В матричном виде аффинные преобразования можно представить в виде:

Каждой операции с объектами соответствует соответствующий матричный параметр М (Мперем, Мсжат, Мповор, Ммасшт, МотражE, МотражN), соответственно для перемещения, сжатия/растяжения, поворота, масштабирования, отражения по оси абсцисс, отражения по оси ординат).

∆E,∆N – смещения начала местной СК относительно государственной, м;

α – угол поворота осей местной СК относительно государственной;

ScalE,ScaleN – коэффициенты масштабирования по осям координат;

fE,fN – коэффициенты сжатия/растяжения. Означает сдвиг каждой точки на fE единиц в направлении на восток при увеличении северной координаты, или сдвиг каждой точки на fN единиц в направлении на север при увеличении восточной координаты. Например, если подвергнуть сжатию/растяжению квадрат, то он превратится в параллелограмм;

nотр,eотр – описание прохождения прямых (N = nотр или E = eотр) относительно которых будет производится отражение объекта. Если nотр или eотр равно 0, то отражение проводится соответственно относительно оси абсцисс или ординат.

Для того, чтобы выполнить одновременно несколько операций над объектами необходимо предварительно проделать матричное умножение[15]:

М = Мперем  •  Мсжат  •  Мповор  •  Ммасшт  •  МотражE  •  МотражN

Матричное умножение проводится только с теми матричными параметрами, которые участвуют в операции над пространственными объектами.

При матричном умножении большое значение имеет порядок вычислений, т.е. в общем случае Мсжат • Мповор  ≠ Мповор  •  Мсжат ! Поэтому, умножение необходимо проводить в порядке противоположном тому, в котором определены параметры (ключи) переходы в местную СК.

Например, Вам известны параметры (ключи) перехода от государственной СК к местной СК, вычисленные при условии, что сначала осуществили поворот, а затем сместили начало координат. Тогда матричный параметр для перехода:

от государственной СК к местной (M = Мперем • Мповор):

из местной СК в государственную (M = Мповор • Мперем):

Или, Вам известны параметры (ключи) перехода от государственной СК к местной СК, вычисленные при условии, что сначала осуществили масштабирование (случай не очень удобный, но, к сожалению, встречающийся), затем поворот, а затем сместили начало координат. Тогда матричный параметр для перехода:

от государственной СК к местной (M = Мперем • Мповор • Ммасшт):

из местной СК в государственную (M = Ммасшт • Мповор • Мперем):

Строка описания местной  системы координат имеет следующие элементы:

“Название СК”, тип проекции+1000, датум, единицы измерения, начало СК – 0 меридиан, начало СК – 0 широта, коэффициент поперечной проекции Меркатора, восточное смещение, северное смещение, единицы измерения местной СК, a, b, c, d, e, f

Обратите внимание, для того чтобы MapInfo учитывало параметры аффинных преобразований, необходимо к номеру типа проекции прибавить константу 1000, например, для Поперечной Меркатора номер типа проекции равен 8, следовательно, в описании местной СК номер типа проекции составит 1008.

Рассмотрим пример описание местной системы координат, которая используется в городе N. Параметры (ключи) перехода относительно «СК2008_X зона 3» известны. Местная система координат повернута относительно 3 зоны СК2008_X на -10°, северное смещение -6000000 м, восточное -3000000 м. Проведем расчет параметров перехода:

a = e = cos -10° = 0.984807753, -b = d = sin -10° = -0.17364818, с = -3000000, f  = -6000000.

Ниже дан пример описания местной системы координат основанной на системе координат «СК2008_X зона 3»:

"СК города N", 1008, 1013, 7, 16.235845, 0, 1, 3250000, -578.45, 7, 0.984807753, 0.17364818, -3000000, -0.17364818, 0.984807753, -6000000               Переносы в строке не допустимы.

Параметры (ключи) перехода между различными системами координат лучше всего получать из официальных источников, но не всегда это бывает достаточным или даже возможным.

Например, СК42  характеризуется весьма значительными искажениями даже в пределах территорий отдельных регионов. Поэтому при проведении геодезических работ возникает задача определить параметры перехода между СК WGS84 и СК42, которые наилучшим образом соответствуют району работ. Или, например, не всегда возможно получить из официальных источников параметры перехода между системами координат, т.к. они предположим, секретны или стали источником дохода отдельных организаций (своеобразной коммерческой тайной). В этих и других случаях можно попробовать рассчитать параметры перехода.

Для того чтобы рассчитать параметры перехода между системами координат необходимо иметь каталоги (списки) геодезических пунктов, координаты которых известны в обеих системах координат. Расчеты рекомендуется проводить с помощью специальных программ, таких как Credo Транскор, Pinnacle и т.д. или «вручную». Пример расчета параметров перехода между государственной и местной СК дан в Приложение Д на стр.61.

Точность хранения данных в MapInfo. Координаты в MapInfo хранятся в собственном «внутреннем» формате. Этот способ хранения чем-то напоминает растровую модель данных. Внутренний формат данных представлен 32 битным целым числом. Для карты устанавливаются границы: координата минимальной границы (Х,У)  приравнивается  -1 млрд., координата максимальной – +1 млрд.[26]. Преобразования по X и по Y независимы и основываются на диапазонах значений X и Y, которые могут различаться.

Точность хранения данных можно вычислить по формуле:

Точность хранения = (MAX_граница-MIN_граница) / 2*109 (2 млрд.)

Например, MIN_граница = 0 м, MAX_граница = 6*106 м, тогда точность равна 3*10-3 м = 3 мм ≈ 1 см. То есть, даже если Вы будете заносить в ЦММ данные с точностью 1 мм, сохраняться они только с сантиметровой точностью. Если Вам нужна большая точность, то придется уменьшить границы карты.

Максимально возможная протяженность границы (MAX_граница-MIN_граница) при заданной точности определяется по формуле:

Протяженность границы = Точность * 2 * 109 (2 млрд.)

Например, если необходимо обеспечить миллиметровую точность хранения данных протяженность границ должна быть не более 2 млн., сантиметровую – не более 20 млн.

О точности хранения данных (границах карты) необходимо задуматься на стадии выбора проекции СК. Если создается таблица в проекции «План-схема», то от пользователя требуются явно указать минимальные и максимальные границы карты. Если карта создается в иной проекции, то MapInfo задаст неявные границы, точность которых не всегда может нас устроить.

Явные границы для системы координат можно задать в файле MAPINFOW.PRJ. Для этого нужно к номеру типа проекции прибавить 2000, а после параметров СК явно задать ее границы. Строка описания СК с границами имеет вид:

“Имя СК”, тип проекции+2000, параметры СК, E_MIN, N_MIN, E_MAX, N_MAX

Например, для созданной ранее 1 зоны СК2008_X, описание СК с границами (E ϵ {0…2000 000} N ϵ {6 000 000…8 000 000}), обеспечивающими миллиметровую точность хранения данных будет иметь вид:

"СК2008_X зона 1", 2008, 1001, 7, 10.235845, 0, 1, 1250000, -578.45, 0, 6000000, 2000000, 8000000                 Переносы в строке  не допустимы

Описание местной СК города N с границами (E ϵ {-100000…+100000} N ϵ {-100000…+100000}) будет иметь вид:

"СК города N", 3008, 1013, 7, 16.235845, 0, 1, 3250000, -578.45, 7, 0.984807753, 0.17364818, -3000000, -0.17364818, 0.984807753, -6000000, -100000, -100000, 100000, 100000               Переносы в строке не допустимы.

После создания описаний используемых Вами систем координат, Вы сможете осуществлять пересчет координат из одной системы в другую, например, из СК63 в СК42 или СК г.Дубны,  с помощью стандартных средств MapInfo.

3.3          Управление слоями

Для того чтобы вызвать диалоговое окно «Управление слоями» надо выполнить команду меню Карта\Управление слоями….

В «Управление слоями» можно добавить к окну карты открытую таблицу, удалить из окна карты слои, определить порядок расположения слоев, подписать объекты на карте и др.

Добавление слоев в текущую карту может понадобиться после упаковки данных таблицы, изменении ее структуры, если надо показать открытую таблицу и других случаях. Добавить или удалить слой можно с помощью одноименных кнопок в группе Слой.

Слои карты показываются в том порядке, в котором они перечислены в диалоговом окне «Управление слоями». Слои в окне карты должны располагаться в определенном порядке, обеспечивающем видимость максимального количества объектов. При этом надо руководствоваться тем, что точечные объекты и подписи должны располагаться на самом верху, линейные объекты пониже, площадные еще ниже, а в самом низу растровая подложка. Пример размещения слоев, начиная с самого нижнего: растр, границы, угодья, линейные объекты, условные знаки, подписи. Для изменения порядка отображения слоев используется группа кнопок Переместить: Вверх и Вниз.

Слои бывают видимыми (видны или нет объекты в окне карты), редактируемыми (можно или нет вносить изменения в метрические свойства объектов), доступными (можно или нет осуществлять привязку к объектам на слое), подписываемыми (включено ли отображение подписей объектов). Эти состояния изменяются при установке или снятии соответствующих галочек напротив слоя.

Режим подписывания – удобный механизм для отражения в окне карты свойств объектов определенного слоя (номер контура, площадь). Включается при установке соответствующей галочки. Для того чтобы выбрать сведения, которые нужно показать на карте, в окне «Управление слоями» нажать кнопку Подписи…, в появившемся диалоговом окне определить стиль подписей, положение относительно объекта, в выпадающем списке Из колонки выбрать колонку с необходимыми сведениями. Если в таблице нет колонки содержащий необходимые сведения или нужно отобразить содержимое нескольких колонок одновременно, то в списке Из колонки нужно выбрать Выражение… и составить выражения, например выражение «Номер_контура + Chr(13) + Площадь» (Номер_контура и Площадь – колонки таблицы, Chr(13) -  перевод на другую строку) отобразит подпись вида .

В «Управление слоями» можно включить еще один удобный инструмент – оформление слоев (кнопка Оформление…). Если отметить галочкой на панели «Оформление» позицию Единообразно, то можно определить вид отображения объектов, которые есть на плане (регион, полилинии, точки), щелкнув на соответствующую кнопку. Это бывает удобно когда временно необходимо изменить стиль отображения объектов на слое, а затем, выполнив какие-либо операции вернуть все назад.

3.4          Создание слоев в MapInfo

Векторизации объектов в MapInfo предшествует создание новых слоев. Не рекомендуется производить векторизацию в косметическом слое, для каждого типа объектов надо создать свой слой.

Для создания нового слоя выполняется команда меню Файл\Новая таблица. Появится диалоговое окно «Новая таблица». В этом окне можно указать, как отобразить новую таблицу после создания: показать ее в виде списка, открыть в новом окне карты или добавить к активному окну карты. Дальше необходимо определить структуру таблицы, если в MapInfo открыта таблица структура которой похожа на структуру создаваемой таблицы, то на панели Структура таблицы отметить Как в таблице и выбрать ее название, нажать Создать….

Установление структуры таблицы рекомендуется начать с выбора системы координат (кнопка Проекция…). Если выбирается проекция план-схема, то необходимо определить прямоугольную границу, в пределах которой будут размещены все пространственные объекты. Если координаты пространственного объекта будут выходить за пределы этой границы, то MapInfo автоматически изменит их до максимально (минимально) возможного значения (очень не желательный эффект). Граница определяется координатами ее левого нижнего (Xmin,Ymin) и правого верхнего (Xmax,Ymax) углов. Данная граница должна обязательно включать в себя всю территорию проектирования, при этом нет необходимости задавать координаты с точностью до метра, их можно округлять в широких пределах (Рисунок 7). Удобнее всего определять данную границу по растру. Для того чтобы показывать координаты курсора, когда он находится в окне карты, необходимо щелкнуть в нижнем левом углу окна карты на панель, где написано Размер:…, в выпадающем списке выбрать Положение курсора.

Рисунок 7

Граница размещения пространственных объектов, определенная для ЗАО «Макаровское»

Не следует задавать границу большую, чем это необходимо, т.к. это может привести к неправильному назначению координат объектам. Например, часто встречается проблема, когда при совмещении новых объектов со старыми, координаты новым объектам назначаются неправильно, даже ручной ввод координат не помогает. Причина этой проблемы – это то, что границы слишком большие. Решается она изменением системы координат таблицы. Изменить систему координат у открытой таблицы нельзя, надо сохранить ее копию, и при сохранении изменить проекцию: Файл\Сохранить копию…, в появившемся диалоговом окне выбрать таблицу, систему координат которой надо изменить, и нажать кнопку Новое имя…, в окне «Создать копию таблицы» нажать Проекция…, изменить систему координат и сохранить таблицу с другим именем.

После определения системы координат необходимо определить колонки (поля), которые будут содержаться в таблице. Для добавления новой колонки нажать Добавить поле, для удаления - Удалить поле. После того как поле добавлено, надо создать его описание. Описание включает Имя – название колонки, отражающее суть содержимого колонки, например, номер_контура. Имя должно начинаться с буквы, а не цифры, не должны использоваться знаки пунктуации и пробелы (можно использовать знак подчеркивания _).

В таблице доступно 9 типов колонок: символьное (строки до 254 символов длиной, длина определяется в позиции Знаков), целое (целое число от -2 147 483 648 до 2 147 483 648), короткое целое (целое число от -32768 до +32767), вещественное (десятичные числа с плавающей точкой, например, может содержать 10.34 и 1.0345), десятичное (десятичные числа с фиксированной точкой, количество знаков после запятой определяется в позиции После запятой), дата (календарная дата в форме месяц/день/год. Год может задаваться также двумя последними цифрами. В качестве разделителя могут использоваться символ слэша или тире), время (информация о времени), дата/время (поле, объединяющее дату и время), логическое (в поле такого типа появляется либо литера "T" (TRUE) в случае значения "истина", либо литера "F" (FALSE) в случае значения "ложь").

Тип поля должен точно соответствовать содержимому колонок, например, для колонки содержащей номера контуров тип должен быть короткое целое (при условии, что контуров будет меньше 32 000), для колонки содержащей площадь тип – десятичное, с указанием количества знаков после запятой, для вида угодья тип - символьный, количество знаков около 25.

Для завершения процесса создания таблицы нажать кнопку Создать…, в появившемся диалоговом окне «Создать новую таблицу», указать местоположение таблицы и дать ей осмысленное название. Название таблицы должно, быть кратким, четко отражать, что она содержит, понятным для постороннего пользователя ЦММ, например: Угодья, Граница хозяйства, не допустимы имена типа Untitled, Еще не придумал(а).

3.5          Просмотр и редактирование базы данных в MapInfo

Для того чтобы просмотреть семантическую информацию обо всех объектах в таблице надо выполнить команду меню Окно\Новый список…, в появившемся окне выбрать таблицу, содержимое которой надо просмотреть.

Объекты на карте связаны с соответствующими записями в таблице. Поэтому объекты можно удалить как в окне карты, так и в окне списке. Можно также посмотреть или изменить выделение объектов. Для этого служит квадратик слева от каждой строки, если он не закрашен – объект не выделен, закрашен – выделен. Несколько объектов можно выделить, удерживая клавишу Shift.

Если на экране разместить окно карты и списка одновременно, то можно одновременно работать с семантикой и метрикой объектов.

Есть еще один удобный способ, при котором редактирование семантики осуществляется прямо в окне карты. Для его применения надо нажать кнопку Информация и щелкнуть по объекту на карте. Появится окно информации, если под курсором только один объект, то в окне отражается семантика объекта, если несколько, то появится список слоев, к которым принадлежат объекты, из них выбирается нужный.

3.6          Технологическая схема формирования ЦММ в MapInfo

MapInfo на сегодняшний день является одной из самых популярных ГИС в России. Это объясняется прежде всего быстротой, с которой можно научится ей пользоваться, удобными средствами представления и анализа пространственных данных. С помощью MapInfo выполняется векторизация растра, формируются базы данных, подготавливаются отчеты. К сожалению MapInfo предоставляет пользователю слишком слабые средства оформления ЦК, поэтому ЦММ, созданную в MapInfo, очень часто оформляют в других программах, например в AutoCAD.

Схема формирования ЦММ в MapInfo меняется в зависимости от целей ее создания и способов применения. В данной работе рассмотрена схема формирования и использования ЦММ, предназначенной для разработки и обоснования проектов внутрихозяйственного землеустройства (Рисунок 8).

Рисунок 8

Технологическая схема формирования ЦММ в MapInfo для
разработки и обоснования проектов внутрихозяйственного землеустройства

Создание таблиц:

-     Задание системы координат;

-     Задание полей БД.

Векторизация ситуации:

-     Границ хозяйств, участков, бригад;

-     Дорог и других угодий.

Проверка и коррекция топологии:

-     Самопересечение полигонов;

-     Перекрытие полигонов;

-     Пустоты между полигонами.

Занесение семантики в БД:

-     Автоматическое (площадь, координаты и др.);

-     Вручную (вид угодья, мелиорации и др.).

Уравнивание площадей:

-     Бригад в пределах площади хозяйства;

-     Угодий в пределах площади бригады и др.

Оценка точности оцифровки ситуации.

-     Выполнение запросов в БД  на формирование поконтурных ведомостей, экспликаций и др. отчётных форм.

Оцифровка имеющихся тематических карт:

-     Почвенных;

-     Геоботанических;

-     Крутизны склонов (возможен импорт из Land Desktop) и др.

Характеристика угодий по:

-     Почвам;

-     Рельефу;

-     Удалённости и др.

Проектирование

-     Трансформация угодий;

-     Размещение элементов устройства территории.

Экспорт в AutoCAD:

-     Средствами MapInfo;

-     Средствами Land Desktop.

3.7          Установление структуры ЦММ

В процессе формирования ЦММ важное место занимает проектирование ее структуры. В MapInfo основными структурными единицами ЦММ являются таблицы, поэтому так важно определить из каких таблиц формируется ЦММ и их внутреннюю структуру. Для целей разработки проектов внутрихозяйственного землеустройства может быть рекомендована следующая структура таблиц-слоев:

-     математическая основа;

-     граница сельскохозяйственной организации, граница производственных подразделений (площадные объекты);

-     угодья (площадные объекты);

-     горизонтали (линейные объекты);

-     характерные точки рельефа (точечные объекты);

-     дороги, ЛЭП, газопроводы и др. (линейные объекты);

-     посевы сельскохозяйственных культур за 2 предыдущих года (площадные объекты);

-     почвы или другое тематическое содержание (площадные объекты);

-     охранные зоны (площадные объекты);

-     севообороты, поля, рабочие (поливные) участки (площадные объекты);

-     пастбище и сенокосообороты, пастбищеоборотные и сенокосооборотные участки (площадные объекты);

-     подписи (качественные и количественные характеристики и другие пояснения);

-     условные знаки;

-     слои оформления;

-     другие слои содержащие элементы устройства территории.

Эффективность созданной ЦММ зависит от правильности проектирования не только структуры ЦММ, но и внутренней структуры самих таблиц-слоев (Таблица 2). В таблицу следует включать поля, которые отражают свойства объектов, которые будут применяться при землеустройстве. Типы полей в разных таблицах должен быть согласованы, например, если «номер бригады» в таблице «Граница бригад» имеет тип короткое цело, то во всех остальных таблицах «номер бригады» тоже должен иметь тип короткое целое.

В приведенной ниже таблице структуру таблиц-слоев можно менять, добавляя необходимые свойства и убирая лишнее. Например, если землепользование хозяйства представлено единым массивом нет необходимости давать поле «номер земельного массива», или в таблице «Поля севооборотов» можно добавить поле, содержащее агротехнические мероприятия по противоэрозионной обработке почв.

Таблица 2

Примерная структура таблиц ЦММ,
используемой для целей внутрихозяйственного землеустройства

Название слоя

Название поля

Тип поля

Пример

Граница общая

номер земельного массива (для землепользований, состоящих из обособленных земельных участков)

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

35.10

Граница бригад

номер земельного массива

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

номер бригады

------------///------------

------------///------------

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

23.43

Угодья

номер земельного массива

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

номер бригады

------------///------------

------------///------------

номер контура

короткое целое

1,2,3….n

название угодья

символьное, 30 знаков

пашня, дорога, поселение, под водой

поля дополнительных характеристик:

мелиорации;

культуртехническое состояние;

категории дорог;

название поселений, посторонних землепользований.

символьное, 50 знаков

осушение, орошение; закустаренный;

I-c,II-c,III-c;

п. Головня, д. Матвейково

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

45.54

Посевы с.х. культур

номер земельного массива (для землепользований, состоящих из обособленных земельных участков)

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

номер бригады

------------///------------

------------///------------

номер обследованного участка

короткое целое

1,2,3

культура в текущем годе

символьное, 30 знаков

картофель

культура в предыдущем годе

------------///------------

горох

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

13.23

Почвы

номер земельного массива (для землепользований, состоящих из обособленных земельных участков)

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

номер бригады

------------///------------

------------///------------

тип почвы

символьное, 85 знаков

дерново-подзолистые

механический состав

------------///------------

легкосуглинистые

подстилающая порода

------------///------------

на морене

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

45.23

Трансформация

номер земельного массива (для землепользований, состоящих из обособленных земельных участков)

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

номер бригады

------------///------------

------------///------------

название угодья на год землеустройства

символьное, 30 знаков

сенокос

поля дополнительных характеристик

символьное, 50 знаков

закустаренный

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

43.21

название угодья по проекту

символьное, 30 знаков

пашня

Поля севооборотов

номер земельного массива (для землепользований, состоящих из обособленных земельных участков)

короткое целое или

символьное, 3 знака

1,2,3

I,II,III

номер бригады

------------///------------

------------///------------

номер севооборота

короткое целое

1

вид севооборота

символьное, 30 знаков

овощной

номер поля

символьное, 3 знака

I,II,III

номер рабочего участка

короткое целое

1

площадь

десятичное, 2 знака после запятой

23.32

3.8          Векторизация

Создание векторных объектов. Процесс преобразования растрового изображения к векторному формату называется векторизацией. Векторизация выполняется путем обвода изображения на растре примитивами векторной графики полигонами, полилиниями, установки точечных объектов и размещение подписей.

Векторизация линейных объектов (ЛЭП, условный знак дороги) проводится с помощью инструмента полилиния. Векторизация площадных объектов (угодья, границы) проводится с помощью инструмента полигон (регион). Точечные объекты устанавливают с использованием инструмента точка.

Для того чтобы можно было удалить или отредактировать местоположение узлов существующих объектов используется кнопка «Форма». Она неактивна, пока нет ни одного выделенного объекта. Кнопка Добавить узел становится доступна после нажатия кнопки форма.

Для того чтобы изменить стиль всех вновь создаваемых объектов используются кнопочки стилизованные также как и инструменты рисования, с вопросительным знаком (Рисунок 9). Если при нажатии кнопки выделен объект, то изменение стиля коснется и его.

Рисунок 9

Панель инструментов MapInfo «Пенал»

Векторизацию карты проводят в следующем порядке:

9.      Определяют, какой тип объектов будет сейчас векторизован;

10.  Выбирают, в каком слое производится векторизация удобнее всего щелкнуть внизу окна карты по панели Изменяемый и в выпадающем списке выбрать слой;

11.  Устанавливают стиль векторных примитивов;

12.  Выбирают инструмент в «Пенале» - указатель примет форму крестика

13.  Начинают обводить объекты растра, щелкнув левой клавишей мыши на первую, а затем и на последующие точки.

14.  Для завершения обводки сделать двойной щелчок левой клавишей мыши (площадной объект автоматически замкнется на первую точку)

Для того чтобы создаваемые узлы новых объектов точно состыковывать с узлами уже существующих объектов, необходимо использовать режим объектной привязки. Для его включения необходимо перейти на английскую раскладку клавиатуры (Alt+Shift или Ctrl+ Shift) и нажать кнопку S, на нижней панели появится надпись УЗЛЫ – режим объектной привязки включен. Для того чтобы обеспечить точное совмещение существующего и вновь создаваемого узла, необходимо подвести курсор к существующему узлу и после появления перекрестия над узлом, щелкнуть левой клавишей мыши – будет создан узел с такими же координатами, как и у существующего[16].

Объектной привязки достаточно если необходимо привязаться к 2 – 3 точкам, а если необходимо обвести контур, у которого сто точек, то используется механизм трассировки. Сущность его заключается в том, что при включенном режиме объектной привязки указывается первая точка на полигоне (полилинии), затем нажимается клавиша Ctrl (Shift) и курсор подводится к последней точке на полигоне (полилинии) – MapInfo покажет путь трассирования – после этого Вы щелкаете левой клавишей мыши по последней точке и MapInfo трассирует все сегменты между двумя указанными выше точками и включает их к полигону (полилинии), который рисуется. Если зажата клавиша Shift, то MapInfo трассирует путь, где меньше всего узлов, если Ctrl, то путь где больше узлов. Трассировать можно только один объект, т.е. первая и последняя точки должны принадлежать одному и тому же объекту.

В MapInfo есть режим автотрассирования, который включается нажатием клавиши “T” (лат.), при его включении MapInfo будет эмулировать нажатие клавиши Shift. Если необходимо трассировать линию по пути, где больше узлов надо нажать Ctrl.

Для быстрой обводки контуров (очень низкая точность) можно использовать режим автотрассирования (включается нажатием клавиши “N”), при котором MapInfo будет добавлять узловые точки к линии автоматически по мере движения курсора, а не при нажатии левой клавиши мыши.

При обводке контуров часто возникает ситуация когда последний или несколько последний узлов поставлены ошибочно и их необходимо удалить, для этого удобно использовать клавишу Backspace.

Для того чтобы рисовать сегменты линий с углами кратными 45° к направлению на север необходимо в режиме объектной привязки нажать клавишу Shift, с углами кратными 45° к предыдущему сегменту – клавишу Ctrl.

Редактирование объектов. Для того чтобы изменить местоположение узлов объекта, необходимо с помощью инструмента Выбор выделить объект, нажать кнопку Форма и переместить нужный узел на нужную позицию. Для удаления узла надо щелкнуть по нему левой клавишей мыши и нажать del, для того чтобы сразу выделить несколько подряд идущих узлов, надо щелкнуть по 1 узлу левой клавишей мыши, затем, удерживая клавишу shift (ctrl) щелкнуть по последнему узлу. Для добавления узлов в режиме Форма нажать кнопку Добавить узлы и щелкнуть в месте вставки узла левой клавишей мыши.

Часто бывает, что внутри контура есть вкрапление. Это вкрапление надо вырезать из внешнего контура. Для этого надо векторизовать внешний и внутренний контур полигоном. Включить инструмент Выбор. Выделить внешний контур и нажать клавиши ctrl+T (это означает, что выделенный объект подлежит изменению), цвет его выделения станет более насыщенным. Далее выделить внутренний контур (если он не виден и выделяется внешний, то щелкнуть по его предполагаемому месторасположению левой клавишей мыши, удерживая клавишу ctrl). После этого надо щелкнуть правой клавишей мыши и в выпадающем меню выбрать команду Объекты\Удалить часть….

Появится диалоговое окно «Разобщение данных», в нем определяется информация, заносимая в БД. Если выбрать Пусто, то в соответствующее поле БД ничего не заносится, Значение – можно указать какая величина должна быть занесена в соответствующее поле или использовать существующую запись в БД, Пропорционально площади - числовое значение изменится пропорционально площадям участвовавших в операции объектов. Например, если в БД есть запись, что площадь внешнего контура 10 га, а из него вырезается участок площадью 3 га, то, выделив поле БД «Площадь» и поставив галочку Пропорционально площади, увидим, что в поле «Площадь» БД занесено 7 га.

В меню Объекты\ есть еще множество полезных функций для работы с полигонами:

-     Объединить… - объединяет полигоны между собой; если они пересекаются или являются смежниками, то образуется единый полигон, если нет, то формируется коллекция объектов. Полезная функция, т.к. позволяет создавать единый контур без перерисовки входящих в него частей. Диалоговое окно «Обобщение данных» похоже на окно «Разобщение данных», но в нем появляется метод обобщения Сумма – суммирует значения в поле объединяемых объектов, Среднее – вычисляется среднее (средне весовое) значение поля объединяемых объектов.

Разъединить… - разъединяет коллекции объектов;

Разрезать… - делит изменяемый полигон в местах пересечения с указанными полигонами.

Удалить внешнюю часть… - похоже на Удалить часть…, за тем исключением что удаляется не наложение полигонов, а часть без наложения (внешняя).

Добавить узлы – добавляет узлы в месте пересечения полигонов.

Буферные зоны… - создает вокруг указанного объекта полигон определенного радиуса, удобно использовать при создании некоторых площадных объектов: дорог, ручьев. Сначала дорога векторизуется полилинией, а затем вокруг нее рисуется буферная зона, радиусом равным половине ширины дороги.

Если выполнить двойной щелчок на объекте, то откроется окно с географической информацией: площадь, периметр и др. Если нажать кнопку Стиль, то можно изменить стиль выделенной области. Например чтобы область не закрывала растр, надо нажать кнопку Стиль и в панели Штрих выбрать в выпадающем списке Рисунок N. Если выбрана заливка, то там же можно выбрать ее цвет, а также стиль границы.

Порядок векторизации объектов. Работу по векторизации надо начинать с внешних границ объекта проектирования, в слое «Граница общая». Векторизации подлежит каждый обособленный земельный массив в отдельности. Так как граница – это площадной объект, то и векторизовать ее необходимо с помощью инструмента Полигон без штриховки. Новые узлы у границы следует устанавливать на: поворотных точках границы и в местах пересечения и примыкания к ней всех угодий и земель (пашня, населенный пункт, лес, постороннее землепользование), а также линейных объектов (дорог, лесополос), это позволит впоследствии стыковать с ними границы угодий и земель (Рисунок 10).

Рисунок 10

Пример векторизации внешней границы сельскохозяйственной организации

После внешних границ необходимо векторизовать границы производственных подразделений. Требования к ним такие же, как и к общей границе.

Далее приступают к векторизации угодий. Векторизацию угодий следует начать с линейных объектов (дорог, лесополос, каналов) показанных в одну линию, но занимающих определенную площадь. Для того чтобы получить баланс земель в автоматическим режиме их надо векторизовать как площадные объекты. Можно это сделать на глаз, т.е. вручную обвести их полигоном определенной ширины. Но есть более простой способ. В отдельном слое, четко по центру имеющегося условного знака, провести дорогу, лесополосу обычной полилинией, т.е. создать линейный объект. Сделать изменяемым слой «Угодья», выделить созданную полилинию, щелкнуть по ней правой клавишей мыши, в выпадающем меню выбрать команду Объекты\Буферные зоны…, в появившемся диалоговом окне указать Радиус – половину ширину дороги, лесополосы, канала, остальные параметры можно оставить без изменения, нажать Далее>> и ОК. Если созданный объект выходит за пределы границы хозяйства, производственного подразделения, то необходимо удалить выступающую часть, например с помощью функции Удалить внешнюю часть….

Далее нужно векторизовать остальные угодья и земли в слое «Угодья» как площадные объекты (с помощью инструмента Полигон). В слое «Угодья» векторизуют все сельскохозяйственные (пашня, сенокосы, пастбища, многолетние насаждения, залежи) и несельскохозяйственные (дороги, леса, земельные участки населенных пунктов, посторонних землепользований, реки, карьеры и прочее) угодья и земли. Узловые точки следует устанавливать на: поворотных точках границы и в местах пересечения и примыкания других угодий и земель. В зависимости от целей создания ЦММ можно выделять или не выделять отдельные объекты в зависимости от культуртехнического состояния, уровня мелиорации земель и других показателей (сенокос закустаренный, пастбище залесенное, пашня орошаемая и др.). Границы угодий должны быть согласованы с границами хозяйства и производственных подразделений.

В последнюю очередь векторизуют тематическое содержание. Например, в слое «Почвы» векторизуют площадными объектами почвенные разности. Границы почвенных разностей нужно согласовывать с границами хозяйства.

Требования к точности векторизации. Точность объектов ЦММ в плане относительно исходного картографического материала должна соответствовать требованиям, предъявляемым к картам соответствующего масштаба. Средние квадратические погрешности положения точечных объектов на ЦММ относительно соответствующих объектов исходного картографического материала не должна превышать 0.1 мм в масштабе ЦММ. Средние квадратические погрешности положения объектов относительно исходного картографического материала в масштабе ЦММ не должны превышать установленных нормативов (Таблица 3). Погрешности, равные удвоенным значениям, рассматривают как предельные, при этом число точек с предельными погрешностями не должно превышать 10% общего числа измеренных точек. Погрешности превышающие предельные не допустимы [12].

Таблица 3

Средние квадратические погрешности  положения объектов
относительно исходного картографического материала в масштабе ЦММ

Масштаб ЦММ

Средние квадратические погрешности положения твердого контура, мм, не более в районах

равнинный

горный, высокогорный, пустынный

1:10 000 - 1:100 000

0.20

0.30

1:200 000

0.15

0.20

1:500 000

0.10

0.10

1:1 000 000

0.10

0.10

Средние квадратические погрешности положения контура растительного покрова, мм, не более

1:10 000 - 1:100 000

0.40

1:200 000

0.20

1:500 000

0.10

1:1 000 000

0.10

Средние квадратические погрешности положения горизонталей, мм, не более в районах

Плоскоравнинных уклоны до 2°, в районах

Равнинные пересеченные и холмистые с преобладающими уклонами местности до 6°, а также районы песчаных пустынь, в районах

без мелиорации

мелиорации

залесенных

без мелиорации

мелиорации

открытых, при уклонах до 4°

залесенных

1:10 000

0.55

0.30

0.80

0.30

0.25

0.45

0.45

1:25 000

0.35

0.35

0.55

0.30

0.30

0.20

0.45

1:50 000

0.70

0.70

1.40

0.30

0.30

0.45

0.65

1:100 000

0.70

0.70

1.40

0.35

0.35

0.55

0.70

1:200 000

0.35

0.15

1:500 000

0.25

0.10

1:1 000 000

0.15

0.10

| | | | | | | |

3.9          Проверка топологической корректности ЦММ

Выполнить большой объем работ, не допустив при этом ни единой ошибки удается далеко не каждому. При векторизации объектов чаще всего встречаются следующие ошибки: перекрытие между полигонами, когда часть одного полигона находится сверху другого полигона; пустоты между полигонами, когда есть дыры между полигонами, которые не векторизованы; самопересечения, когда сегменты одного полигона пересекаются (Рисунок 11).

Рисунок 11

Виды топологической некорректности ЦММ выявляемые и исправляемые MapInfo

Эти ошибки приводят к топологической не корректности ЦММ, если они не будут устранены, то с ЦММ нельзя проводить аналитические расчеты, т.к. они заведомо будут содержать ошибки.

Проверку корректности топологии надо выполнять на всех слоях с площадными объектами («Угодья», «Почвы»). MapInfo представляет два способа для поиска и устранения ошибок: ручной и автоматический. Рассмотрим поиск ошибок на примере слоя «Угодья».

Первый способ применяется, если ЦММ уже полностью сформирована и автоматическое удаление ошибок может привести к недопустимым потерям информации. Он заключается в том, что MapInfo указывает место, где есть ошибка, а пользователь ее исправляет вручную.

Перед началом поиска ошибок надо сделать изменяемым косметический слой, на нем MapInfo разместит объекты, указывающие на ошибку. Затем целиком выбирается слой «Угодья» - команда меню Запрос\Выбрать…, появится диалоговое окно в котором надо снять галочку с Результат в список, а в выпадающем списке Выбрать записи из таблицы указать таблицу «Угодья» и нажать ОК.

Далее следует щелкнуть правой клавишей мыши, выбрать команду меню Объекты\Проверка полигонов, в появившемся диалоговом окне отметить галочками проверяемые позиции (желательно все), определить стиль оформления места обнаружения ошибок, нажать ОК. На косметическом слое будут созданы полигоны, указывающие на дыры и самопересечения полигонов, а также точечные объекты, указывающие на места самопересечения полигонов.

После исправления ошибок надо очистить косметический слой командой меню Карта\Удалить косметику.

Второй способ целесообразно применять сразу после завершения обводки площадных объектов. Этот способ позволяет в автоматическом режиме не только найти ошибки, но и устранить их.

Для того чтобы MapInfo мог вносить исправления, редактируемым следует сделать слой «Угодья», в котором идет поиск ошибок. Затем надо целиком выбрать слой «Угодья»,  щелкнуть правой клавишей мыши в окне карты и выполнить команду меню Объекты\Коррекция топологии… . В появившемся диалоговом окне отметить все позиции устранения ошибок, максимальная площадь удаления пустот должна быть достаточно большой, чтобы определить все пустоты, нажать ОК.

Надо помнить, что MapInfo проводит коррекцию без учета ситуации, отраженной на растре, поэтому ее результат может быть не всегда, таким как ожидали. Поэтому может быть рекомендован третий комбинированный способ, при котором по первому способу устраняются грубые ошибки, а для устранения небольших перекрытий и пустот, а также самопересечений используется автоматическая коррекция топологии.

3.10     Занесение семантической информации в базу данных

После завершения векторизации и проверки топологической корректности пространственных объектов, или одновременно с векторизацией необходимо занести в базу данных информацию о сущности и свойствах объектов, т.е. семантическую информацию. Заполнению подлежат все поля в базе данных.

При занесении семантической информации нужно помнить, что одинаковые свойства объектов надо записывать одинаково, т.е. если в поле название угодья написано пашня, то не следует писать Пашня, ПАШНЯ или паш. Одни и те же свойства в разных таблицах также должны быть записаны одинаково.

Если на карте открыто несколько лежащих друг над другом слоев и для записи в БД используется окно информации, то при нажатии на контур приходится выбирать, в какой именно объект заносится информация. Если объектов, в которые заносится информация много, то на выбор слоя начинает тратиться много времени. Есть два пути решения этой проблемы: первый – это вообще отключить слой, а второй сделать его недоступным («Управление слоями»).

Заполнение базы данных обычно проводят с использованием окна информации, поэтому какие-то объекты могут быть пропущены. Для их поиска можно просмотреть таблицу в окне списка, или написать запрос к БД о выборе пустых значений.

Некоторую информацию MapInfo может занести в БД в автоматическом режиме. Для этого надо выполнить команду меню Таблица\Обновить колонку…. В появившемся диалоговом окне выбирают таблицу и колонку в которую надо занести информацию (Обновить таблицу и Обновить колонку), если выбрать таблицу Selection, то информация будет занесена в выделенные объекты.

В строку Значение заносится значение, которое надо присвоить обновляемой колонке. Это может быть число (12, 34.43), текст в кавычках (“пашня”,”д. Матвейково”), название колонки из которой копируется значение без кавычек (Номер_контура,Площадь), результат вычисления формулы. Для ввода безошибочного ввода названия колонки или сложных формул нужно нажать кнопку Составить…, с помощью выпадающих списков можно выбирать названия колонок, доступные функции.

Например, для того чтобы заполнить колонку «Площадь» площадью объектов с округлением до 0.01 надо ввести следующую формулу: Round(Area(Object, "hectare"), 0.01). Для того чтобы определить расстояния до точки с известными координатами (КоордХ, КоордY), например, математическое расстояние до центра населенного пункта, в километрах с округлением до 0.1 : Round (Distance (КоордХ, КоордY, CentroidX(obj), CentroidY(obj), "km" ), 0.1)[17].

Есть возможность также установить значение колонки с учетом взаимного пространственного положения объектов. Например, нужно заполнить колонку Номер_бригады в таблице «Угодья» номером бригады, в пределах которой лежит соответствующий контур угодий, информацию о номере бригады извлечь из таблицы «Граница бригад» из колонки Номер_бригады. Для извлечения значения из таблицы «Граница бригад» необходимо определить в пределах, какого полигона, являющегося границей бригады лежит полигон, являющийся границей угодья, затем занести номер бригады из соответствующего полигона-границы бригады в полигон – границу угодья.

Для этого после установки всех значений в окне «Обновить колонку» нажать кнопку Объединить… и установить значения в окне «Объединение» (Рисунок 12)[18]. Данный запрос следует читать так: Установить значение свойства «Номер_бригады» объектов из таблицы «Угодья» равной свойству «Номер_бригады» объектов из таблицы «Граница_бригад» при условии, что объекты из таблицы «Граница_бригад» содержат в себе (контура угодий находятся в пределах границы бригад) объекты из таблицы «Угодья».

Рисунок 12

Определение номера бригады на основе пространственного положения объектов

Занесение в БД номеров контуров для большого количества объектов, несмотря на кажущуюся простоту, связано с возникновением ошибок: повторение номеров и пропущенные объекты.

Для удобства нумерации контуров, необходимо отметить одним цветом объекты, в которых номер контур задан, другим цветом объекты в которых номер контура не задан. Для этой цели можно использовать тематический слой. Для его создания выполнить команду меню Карта\Создать тематическую карту…, в появившемся диалоговом окне в группе Тип, выбрать Диапазоны, в списке Имя Шаблона, выбрать любую картограмму, например, Картограмма красная заливка и нажать Далее>.

В появившемся диалоговом окне необходимо выбрать таблицу с контурами угодий (Угодья) и числовое поле в котором содержаться номера контуров (Номер_контура), нажать Далее>.

В следующем окне нажать кнопку Диапазоны…, выбрать Метод: Вручную. Так как у нас всего два диапазона: номер контура не определен (номер=0) и номер контура определен (номер>0), то в выпадающем списке Число диапазонов выбрать 2. Выбрать первый диапазон и ввести его границы: >= Min – 0, < Max – 0, выбрать второй диапазон и ввести его границы >= Min – 1, < Max – указать число превышающее общее число контуров (10 000), нажать кнопку Пересчет и ОК.

Нажать кнопку Стили… и выбрать цвета для объектов, у которых номер контура указан и у которых не указан, нажать ОК и еще раз ОК. В результате этого будет создан новый слой. Теперь объекты, в которые номер контура не занесен, будут окрашены в один цвет, а если занести в БД номера контура окрасятся в другой.

Тематическими слоями можно управлять также как и обычными (сделать невидимым) в в диалоговом окне «Управление слоями», там же можно изменить его настройки (Тематика…). Необходимо помнить, что тематический слой после его создания необходимо сохранить в рабочем наборе.

Случается, что даже при использовании тематического слоя, некоторые контура оказываются не пронумерованными. Обычно номера контуров расставляют по возрастанию слева на право и сверху вниз, или в соответствии с иными требованиям, поэтому присвоить любой неиспользуемый номер контуру нельзя.

Например, вблизи контура №125 находятся 3 непронумерованных контура. Им желательно присвоить номера 126, 127 и 128. Так как эти номера уже присвоены другим контурам, то для того чтобы «освободить» их, необходимо увеличить номера всех контуров после 125 на 3. После чего освободившиеся номера можно использовать в непронумерованных контурах. Для выбора объектов удобно воспользоваться командой меню Запрос\Выбрать…, а для увеличения значений номеров контуров командой Таблица\Обновить колонку… (Рисунок 13).

Исправить рисунок, добавить запрос на определение пропущенных номеров

Рисунок 13

Операции выбора контуров и увеличения значения их номеров

Схожим образом исправляется еще одна распространенная ошибка при нумерации контуров - это внесение в БД повторяющихся номеров[19]. Например в БД встретились четыре контура с номером 126. Для исправления данной ошибки выбирают контура с номером большим 125 (>125 или >=126) и увеличивают их номера на количество повторяющихся контуров за вычетом единицы (3). После этого в БД будет 4 контура с номером 129: первому из них надо присвоить номер 126, второму - 127, третьему - 128, а у четвертого номер останется без изменений – 129.

3.11     Уравнивание площадей

ГИС удобный инструмент для проведения учета земель. Сразу после векторизации растра можно узнать площадь любого площадного объекта и их комбинаций. MapInfo рассчитывает площадь объектов аналитически по координатам поворотных точек их границ. Расчетные площади округляются, а при округлении площадей возникает ошибка округления. Поэтому даже при безошибочной векторизации объектов может получиться, что сумма площадей входящих в объект проектирования земель и угодий не равняется площади рассчитанной по координатам внешней границы. При выполнении землеустроительных работ такие расхождения не допускаются, сумма площадей частей объекта должна быть равна площади самого объекта.

Чтобы иметь возможность проводить различные расчеты с ЦММ (рассчитывать экспликации, поконтурные ведомости) и выполнять проектировочные работы, площади необходимо уравнять. Уравнивание производится от общего к частному. За истинную принимается площадь объекта проектирования в целом, полученная по координатам поворотных точек его границы, она должна соответствовать площади объекта по правоустанавливающим, правоудостоверяющим документам, сведениям государственного земельного кадастра. Площадь частей объекта проектирования (производственных подразделений, угодий) должна быть уравнена и суммарно равна площади объекта проектирования. Поправки к площади распределяются равномерно.

Применительно к сельскохозяйственной организации: сумма площадей производственных подразделений уравнивается соответственно площади сельскохозяйственной организации или отдельных обособленных земельных массивов. Сумма площадей земельных угодий уравнивается в соответствии с площадью производственного подразделения. Сумма площадей севооборотов уравнивается в соответствии с площадью пашни конкретного производственного подразделения и т.д. (Таблица 4). Поправки лучше всего вводить в угодья, которые не будут затронуты землеустройством (пруды, реки, посторонние землепользования и др.)

Таблица 4

Схема уравнивания площадей

с.х. организация

Бригады

Угодья и земли бригады I

F = 189.56 га

Бригада I

-1

F = 134.55

№ контура

Название

Площадь, га

1

пашня

34.03

2

постороннее землепользование

+1

10.03

3

сенокос

20.12

Бригада II

F = 55.02

4

поселение

+1

33.12

5

дорога

0.55

6

пруд

1.44

7

пашня

35.23

Fтеор = 189.56

Fрасч   = 189.57

Fтеор   = 189.56

f =               0.01

Fрасч   = 134.52

Fтеор   = 134.54

f =              -0.02

Поправки к площадям вводятся непосредственно в таблицы MapInfo. После того как площади уравняли неследует выполнять запрос на обновление колонки с площадями, иначе процесс уравнивания придется повторить заново.

Оценка точности. Полученная невязка площадей не должна превышать предельную невязку. Размер допустимой невязки можно определить по формуле определения предельной погрешности суммы [5]:

, где

а – предельная погрешность округления (например, если площади округлены до 0.01 то а = 0.005, до 0.1 то а = 0.05;

n – количество контуров, входящих в сумму площадей.

Если размер полученной невязки превышает допустимую, то при векторизации полигонов допущены грубые ошибки, и необходимо проверить их топологическую корректность.

3.12     Выбор объектов из БД, SQL-запросы, пространственный анализ

MapInfo представляет достаточно простые средства выбора и поиска информации в БД. Выбор информации осуществляется посредством запросов.

Команда выбрать. Простые запросы на выбор объектов пишут с использованием команды меню Запрос\Выбрать…. Появится диалоговое окно «Выбрать» предназначенное для выбора объектов в соответствии с определенными критериями, например, из таблицы угодья выбрать всю пашню (Рисунок 14), или все сенокосы в I бригаде.

Рисунок 14

Диалоговые окна «Выбрать» и «Выражение»

Для того чтобы осуществить выборку из БД необходимо, прежде всего, указать из какой таблицы осуществляется выбор, например из таблицы «Угодья».

Далее необходимо определить по какому критерию отбираются данные. Например, для того чтобы удобнее было оформить объекты в AutoCAD, необходимо создать таблицы, каждая из которых содержит отдельный вид угодья: пашню, сенокосы, поселения и т.д.

Потом составляется условие выбора. Для составления сложных условий нажать кнопку Составить…. То что сравнивается – это, например, вид угодья который содержится в колонке Название_угодья. Операторы сравнения: “=” – это равенство, “<>”                                             - неравенство, “>“ - более чем, “<“ - менее чем, “>=“ - больше или равно, “<=“ - меньше или равно.

Остается написать, с чем сравнить запись в таблице. Если сравнивается с числовым значением, то пишется просто число, а если текстовое значение, то его надо взять в кавычки. Текст берется в кавычки, для того чтобы MapInfo мог различить, когда мы пишем Площадь в смысле название колонки, а когда как содержимое таблицы (Площадь – название колонки, “Площадь” – слово, текстовая строка, содержимое таблицы).

Для того чтобы в одном выражении можно было осуществить выбор по нескольким критериям, используются логические операторы and, or, not.

Чтобы попасть в выборку при использовании оператора and запись должны удовлетворять обоим условиям, оператора or - должна удовлетворять хотя бы одному из условий, оператора not - не должны удовлетворять условию.

Например, выражение «Название_угодья="Пашня" Or Название_угодья="Залежь"» включит в выборку объекты, если они являются либо пашней, либо залежью; выражение «Название_угодья="Пашня" And Площадь >= 10» включит в выборку объекты являющиеся пашней с площадью больше 10 га; выражение «Not Площадь >= 1» включит в выборку объекту, у которых площадь строго меньше 1 га.

В поле Результат в таблицу можно указать, как будет названа таблица с выбранными объектами. Таблица Selection – специальная таблица MapInfo, в нее попадают выделенные объекты, т.е. если указать ее как приемник результатов выбора, то это равносильно тому, что Вы вручную указали объекты в окне карты или списка.

Если выбрать колонку в поле Упорядочить по колонке, то данные будут упорядочены в алфавитном порядке выбранной колонки.

После нажатия кнопки ОК, MapInfo формирует запрос на выбор данных из таблицы. По запросу из таблицы отбираются данные, удовлетворяющие указанным критериям, при этом не происходит физического копирования данных. Поэтому изменения в исходной таблице отражаются в выборке и наоборот, изменения в выборке отражаются в исходной таблице.

Созданная выборка является временной, и если не сохранен рабочий набор или результат выборки, то после закрытия MapInfo удаляется. Результат выборки на диске можно сохранить 2 способами: сохранить копию выбранных данных и сохранить запрос.

Сохранение выбранных данных в отдельную таблицу выполняется командой меню Файл\Сохранить копию…, в появившемся диалоговом окне указывается копию какой таблицы надо сохранить (Пашня, Selection) и указывается ее новое имя и местоположение. Этот способ характеризуется тем, что в вновь создаваемую таблицу физически копируются все данные из выборки (метрика и семантика), при этом связь с исходной таблицей разрывается. Поэтому если в исходную таблицу внесены изменения, они не отразятся на созданной и наоборот. Сохранение копии таблицы Selection приводит к сохранению выделенных объектов.

Сохранение запроса осуществляется командой меню Файл\Сохранить Запрос…. Этот способ характеризуется тем, что не происходит физического копирования данных, в создаваемом .tab файле содержится ссылка на исходную таблицу, а файл с расширением .qry содержит текст запроса на выбор данных (можно просмотреть их в блокноте). Преимуществами данного метода является то, что связь между запросом и таблицей сохраняется, а созданные файлы имеют небольшой размер. Недостатком является то, что созданные файлы, по сути, не являются таблицей, поэтому без исходной таблицы они бесполезны.

SQL-запросы. Данные, созданные с помощью команды Запрос\Выбрать… не содержат никакой дополнительной информации, это те же записи, только собранные и скомпонованные определенным образом. Более серьезным инструментом, представляющим большие возможности по выбору и анализу данных, являются SQL-запросы. Для создания SQL-запроса надо выполнить команду меню Запрос\SQL-запрос….

Написание SQL-запросов достаточно объемная тема, поэтому ее рассмотрение адресуем к документации MapInfo [66]. Приведем лишь краткий обзор окна SQL-запросов и практические примеры SQL-запросов.

Добавить кратки обзор запросов

Окно SQL-запроса рекомендуется заполнять с поля «из таблиц», в него вносятся названия таблиц участвующих в запросе, например Угодья, Границы и др. А также таблица Selection, содержащая выделенные в данный момент объекты.

В поле «Выбрать колонки» необходимо внести названия тех колонок (названия разделяются запятыми), которые должны участвовать в запросе. Условно колонки можно разделить на 2 типа: вычисляемые и колонки из существующих таблиц.

Например, в запрос можно включить только колонки Номер_контура и Название_угодья таблицы Угодья и не включать другие поля (Номер_бригады). Если в запрос необходимо включить все колонки, то используется символ «*».

Вычисляемая колонка получается в результате выполнения выражения в запросе, например, если в поле «Выбрать колонки» указать Area(obj, "hectare"), то в результате будет создан запрос с вычисляемой колонкой, содержащей площади объектов. Чтобы дать осмысленное название колонке с площадями необходимо в кавычках после выражения определить ее псевдоним, например Area(obj, "hectare")"Площадь".

В поле «с условием» необходимо ввести условия отбора данных, например, для того чтобы выбрать участки, относящиеся только к 1 бригаде, следует ввести «Номер_бригады=1».

Поле «Группировать по колонкам» предназначено для выполнения операций обобщения и группировки записей, имеющих одинаковое свойство (номер бригады, вид угодья и др.) Например, если Вы хотите определить суммарную площадь контуров входящих в каждую бригаду, то в поле «Группировать по колонкам» вводят Номер_бригады, а в поле «Выбрать колонки» Номер_бригады, Sum(Площадь). Вместо полного имени можно использовать номер колонки в запросе.

Поле «Сортировать по колонкам» предназначено для определения порядка записей в запросе. Например, если Вы хотите упорядочить записи по номеру бригады, а внутри одной бригады по номеру контура, следует написать «Номер_бригады, Номер_контура». Вместо полного имени можно использовать номер колонки в запросе.

Напомним, что выделенные объекты содержаться в таблице Selection, эта особенность позволяет определить суммарную площадь выделенных объектов: контуров угодий, полей и др. (Рисунок 15). Первый запрос используется, если в БД имеется заполненное поле, содержащее площади объектов, а второй запрос определяет площади объектов по координатам объекта.

Рисунок 15

Запросы на определение суммарной площади выделенных объектов

Для того чтобы проверить уникальность задания номеров контуров, необходимо выполнить два запроса (Рисунок 16). Последний запрос сформирует таблицу, содержащую записи с повторяющимися номерами контуров.

Рисунок 16

Запросы для проверки уникальности задания номера контура

Для того чтобы сформировать экспликацию земель по бригадам необходимо выполнить следующий запрос (Рисунок 17).

Рисунок 17

Запрос для формирования экспликации земель

Если в экспликацию необходимо включить культуртехническое состояние или мелиорации, то везде после колонки Название_угодья через запятую надо добавить колонку, содержащую необходимые сведения.

Пространственный анализ. При обосновании принятых решений, часто используется характеристика угодий по рельефу, почвам, эрозионной опасности. Для создания такой характеристики необходимо иметь слой с угодьями, в котором соблюдается требование уникальности номеров контуров, а также слой с тематическим содержанием. В тематическом слое обязательно должно присутствовать поле, характеризующее сущность объекта: для почв – это тип, механический состав, подстилающие породы, для рельефа – уклон, для категорий эрозионной опасности – номер категории, для смытости – степень смытости. Объекты в слоях должны быть площадными (полигонами).

Слой с почвами получают при векторизации почвенных карт, с рельефом – при экспорте из Land Desktop карты крутизны склонов.

Рассмотрим создание характеристики угодий по рельефу. Допустим, на карте крутизны склонов выделены уклоны: до 1°, 1-2°, и > 2°, в слое «Рельеф» есть поле «Уклон» (символьное 5 знаков).

Принцип расчетов следующий:

15.  Выделить из контуров угодий (раздробить полигоны) участки с равномерным уклоном (одинаковыми почвами);

16.  Внести в созданные полигоны информацию о величине уклона (до 1, 1-2 …);

17.  Добавить в таблицу угодья поля, которые будут содержать площади уклонов «До_1», «У1_2»,  … тип полей вещественный (вместо названия почв лучше использовать коды);

18.  Выбрать записи с уклоном до 1° и обновить колонку «До_1» площадью участка с помощью функции Area(Object, "hectare"));

19.  Выбрать записи с уклоном 1-2° и обновить колонку «У1_2» площадью участка с помощью функции Area(Object, "hectare"))

20.  Также поступить с другими уклонами;

21.  Выполнить SQL-запрос группирующий записи в таблице по номеру контура и суммирующий колонки «До_1», «У1_2»,  …;

22.  Внести поправки в полученные площади в соответствии с теоретической площадью контура.

Так как в процессе расчетов, информация содержащаяся в таблице «Угодья» будет испорчена надо сделать ее копию Файл\Сохранить копию…, назвать ее можно например «Характеристика по рельефу». Для удобства, в MapInfo можно открыть только таблицу «Характеристика по рельефу» и «Рельеф». Далее необходимо изменить структуру таблицы «Характеристика по рельефу» Таблица\Изменить\Перестроить….

В структуру таблицы внести следующие изменения: создать поле Уклон (символьное 5 знаков) – уклон, наблюдающийся на данном участке (до 1°, 1-2°, и > 2°). и поля, которые будут содержать площади уклонов «До_1», «У1_2», … тип полей вещественный.

Далее надо сделать изменяемым и целиком выбрать слой «Характеристика по рельефу» (Запрос\Выбрать…), нажать ctrl+t. Целиком выбрать слой рельеф и разрезать угодья участками с разными уклонами (правой клавишей мыши по окну карты, Объекты\Разрезать…). В окне «Разобщение» нажать OK. Контура угодий разрежутся на множество частей, в каждой из которых уклон одинаковый. После этого таблицу необходимо упаковать Таблица\Изменить\Упаковать….

Присваивание значения уклона осуществляется с помощью Таблица\Обновить колонку…, значения извлекаются из таблицы Рельеф, при этом в окне Объединение используется параметр вложен в, при этом не все записи будут заполнены. Поэтому с помощью команда Запрос\Выбрать…, выбрать записи, у которых не заполнено поле «Уклон» и поместить их в таблицу (Проход1) (Рисунок 18).

Рисунок 18

Схема запросов для присваивания участкам значение уклонов

После этого опять повторить команду Таблица\Обновить колонку…, только вместо таблицы «Характеристика по рельефу» использовать Таблицу «Проход1», в окне Объединение использовать параметр содержит. В последнюю очередь повторить эти операции с параметром пересекает. Если же и это не поможет и останутся не заполненные поля, то их надо заполнить вручную.

Далее с помощью команды Запрос\Выбрать…, выбрать записи, у которых уклон до 1° и обновить колонку «До_1»  площадью объекта, то же самое сделать с остальными уклонами (Рисунок 19).

Рисунок 19

Схема запросов для определения площадей участков с разными уклонами

Теперь таблица «Характеристика по рельефу» содержит множество отдельных участков с одинаковым уклоном, относящихся к одному контуру. Нам остается их сгруппировать по колонке номер контура. Это удобно сделать с помощью SQL-запроса (Запрос\SQL-запрос…) (Рисунок 20).

Рисунок 20

SQL-запрос на группировка данных по номеру бригады и контура

В результате сформирована таблица, в которой по каждой бригаде дана характеристика угодий по рельефу. Вследствие влияния ошибок округления, сумма площадей уклонов может не совпадать с площадью контура, тогда в площадь какого-нибудь уклона надо внести поправку.

Передача данных в Excel. Дальнейший анализ данных иногда удобно проводить в других программах, например в Excel. Для удобства работы необходимо провести следующие установки Windows. в Панели управления открыть файл Язык и региональные стандарты, на закладке Региональные параметры нажать кнопку Настройка…, на закладке Числа и Денежная единица установить Разделитель целой и дробной части: . (точка), на закладке Числа Разделитель элементов списка: , (запятая).

Теперь если Вы скопируете любые объекты в MapInfo (Ctrl+c) их можно вставить в Excel непосредственно (ctrl+V). В Excel копируется только семантическая информация.

3.13     Проектирование в MapInfo

Трансформация, поля с использованием билдера

формирование таблиц с проектными угодьями

Не заполнено

3.14     Обмен данных между AutoCad и MapInfo

MapInfo хороший инструмент для векторизации, для выполнения пространственного анализа, но качественно оформить ЦММ в MapInfo затруднительно. Для оформления ЦММ рекомендуется пользоваться программой AutoCAD. Это широко распространенная программа, представляет широкие возможности для оформления чертежей. На базе AutoCAD  создана ГИС Map3D, в свою очередь на ее основе, в том числе и для целей землеустройства создан Land Desktop. В любой из этих программ можно качественнее и быстрее чем в MapInfo оформить чертеж.

Экспорт данных из MapInfo. В MapInfo включены возможности экспорта данных в AutoCAD. Для этого можно выполнить команду меню Таблица\Экспорт…, выбрать таблицу для экспорта, в выпадающем списке Тип файла диалогового окна «Экспорт таблицы в файл» указать AutoCAD DXF (*.dxf). Если в диалоговом окне «Управление DXF-экспортом» отметить Перенести атрибуты, то в ACAD для каждого объекта создаётся блок, в который будут включены атрибуты (семантика) и метрика объекта.

Если отметить ASCII DXF-файл, то можно указать количество Цифр после запятой у координат (3). Если отметить Двоичный DXF-файл, то создаваемые экспортные файлы будут иметь меньший размер по сравнению с ASCII-файлами.

Можно воспользоваться универсальным транслятором, входящим в поставку MapInfo Программы\Универсальный транслятор\ Универсальный транслятор…. Программа позволяет преобразовывать данные между наиболее популярными форматами геопространственных данных.

Использовать «Универсальный транслятор» очень просто: на панели Источник выбрать формат исходных данных (MapInfo TAB), указать местоположение файлов подлежащих экспорту. На панели Результат выбрать формат, в который должен быть произведен экспорт (AutoCAD DWG/DXF), каталог в которой будут сохранены экспортированные файлы, выбрать тип файла (DWG) и нажать ОК.

Экспорт данных из Autodesk Map3D и Land Desktop. Добавить

Импорт данных в MapInfo Добавить

Импорт в Autodesk Map3D и Land Desktop. Импортирование данных в этих программах позволяет перенести семантику не как атрибут блока, а как запись во внутренней БД. Для импорта данных надо выполнить команду меню Map\Tools\Import…, выбрать тип файлов таблицу MapInfo, указать ее местоположение и название. Появится окно импорта. В этом окне можно выбрать систему координат, определить территориальную границу импорта (Spatial filter: не определять, в пределах экрана, определить границу).

Если отметить галочкой Import polygons as closed polylines, то полигоны MapInfo в AutoCAD станут обычным замкнутыми полилиниями, в противном случае будет создан специальный объект Polygon, схожий с полигонами MapInfo. У полигона всегда есть заливка, это ограничивает его применения. Не ставить галочку около поля рекомендуется если объект должен быть залит цветом: почвы, раскраска угодий, иначе лучше ее поставить.

В нижней таблице можно указать название слоя, в который импортируется таблица MapInfo (Drawing Layer) и др. Важно определить будет ли импортироваться семантика, для этого надо щелкнуть по полю Data, в появившемся окне отметить Create object data, указать в какую таблицу импортируется семантика и если необходимо выбрать поля, которые не будут включены в базу объектных данных (Select Fields…), нажать ОК.

Добавить экспорт из АКАДа,

3.15     Оформление отчетов

Написать

Глава IV.  Autodesk Land Desktop (на базе AutoCAD)

4.1          Обзор основных возможностей

4.2          Схема работы

4.3          Создание нового проекта

4.4          Создание и редактирование графических объектов

4.5          Создание условных знаков (блоки, линии, мультилинии)

4.6          Понятие модели и листа

4.7          Оформление ЦММ

4.8          Зарамочное оформление планов

4.9          Формирование ЦМР и её применение

В Land Desktop ЦМР можно сформировать двумя способами:

23.  построить ее по точкам с высотной отметкой и структурным линиям рельефа;

24.  векторизовать горизонтали с исходного планово-картографического материала.

Первый способ используется при обработке материалов полевых инженерно-геодезических изысканий.

Второй способ наиболее простой и эффективный, используется при наличии доброкачественного планово-картографического материала с изображением рельефа на территорию проектирования.

Вне зависимости от способа создания ЦМР, необходимо в первую очередь произвести настройки отображения горизонталей, для этого надо выполнить команду меню Terrain\ Contour Style Manager….

На панели Contour Display отметить Contours and Grips, для того чтобы на горизонталях появились «ручки» с помощью которых можно редактировать геометрию горизонталей.

На панели Label Display отметить Labels and Grips, чтобы горизонтали можно было подписывать, и на подписях появились «ручки» с помощью которых можно их перемещать.

На панели Smoothing Options необходимо выбрать способ сглаживания горизонталей:

-     No Smoothing – горизонтали не сглаживаются, выглядят как обычные полилинии. Обеспечивается математически точное отображение рельефа;

-     Spline Curve – горизонтали отрисовываются как сплайн объекты, что обеспечивает очень высокую степень сглаживания, но при этом очень сильно снижается точность отрисовки горизонталей вплоть до появления пересечений с соседними горизонталями. При большой суммарной протяженности горизонталей компьютер начинает тормозить. Применять данный способ возможно только при векторизации горизонталей, когда возможен контроль их положения, при этом при построении горизонталей следует создавать как можно больше промежуточных точек, чтобы они не «отлетали» от истинного положения;

-     Add Vertices – коэффициент сглаживания выбирается в панели справа от без сглаживания (0), что соответствует No Smoothing, до максимального сглаживания (10). Для большинства случаев подходит максимальное сглаживание (10). Данный способ обеспечивает оптимальное соотношение требований к точности положения горизонталей и их гладкости. Эффективен как при автоматическом построении горизонталей, так и при их векторизации.

На панели Preview можно посмотреть, как сказываются те или иные опции на внешний вид горизонталей.

На закладке Text Style выбирается стиль текста, используемый для подписи отметок горизонталей, цвет (обычно ByLayer), текст перед и после отметки высот (обычно не указывается), если выбранным стилем не определена высота текста, то высота текста, а также количество знаков после запятой у отметки горизонтали. Количество знаков после запятой (Precision) определяют в соответствии с сечением горизонталей которые необходимо подписать, например, если требуется подписать горизонтали, отметки которых записаны через 0.25 м, то Precision равно 2, через 0.5, 2.5 – равно 1, через 1, 5, 10 – равно 0. В соответствии с действующими условными знаками масштаба 1:500 – 1 : 5000 [24] подписываются основные и утолщенные горизонтали, при чем если в дробной части последним числом стоит ноль (2.0, 0.50), то он не записывается (2, 0.5). К сожалению, реализовать это требование штатными средствами Land Desktop не возможно, поэтому обычно в данных масштабах ноль оставляют.

На закладке Label Position определяется местоположение подписи. Подпись может располагаться выше (Above Contour), ниже (Below Contour) горизонтали, со смещением от горизонтали указанным в поле редактирования Offset. Обычно подписи располагают на горизонтали (On Contour), в месте вставки подписи создается разрыв (отметить Break Contour For Label).

В соответствии с условными знаками [24,25] подписи своим основанием должны быть размещены вниз по скату, поэтому в панели Readability отметить Label Positive Slope, в противном случае надписи будут размещаться основанием на юг.

Отметки горизонталей можно окружить прямоугольником (Rectangular), овалом (Round Corners), чаще всего эта возможность не должна использоваться (None).

На закладке Manage Style можно сохранить определение стиля или загрузить ранее созданный стиль.

При построения ЦМР по результатам полевых измерений, а также при оформление топографических планов необходимо наносить как правило 5 – 15 отметок характерных точек местности на 1 дм2  плана

4.10     Печать

Глава V. Создание трёхмерного изображения рельефа

5.1          3D визуализация в MapInfo

5.2          3D визуализация в Autodesk Land Desktop

Заключение

Приложения

Приложение А.                      Шкала цветов, применяемых для оформления графической части проектов землеустройства

Таблица 5

Шкала цветов, применяемых для оформления графической части проектов землеустройства

Название объекта

Описание цвета (акварель)

Цвет в палитре RGB

Образец

полевые севообороты

коричнево-оранжевый (жженая сиена)

255,235,190

овощные севообороты

коричнево-оранжевый (жженая сиена), покрывается краской дважды

255,210,160

кормовые севообороты

серо-оливковый (жженая сиена и изумрудно-зеленая)

240,225,170

почвозащитные севообороты

буро-оливковый (жженая сиена и синий кобальт)

240,215,170

многолетние насаждения, земляничные севообороты, парники, плодовые питомники

желтый (лимонный кадмий)

255,255,160

сенокосы

желтовато-зеленый (изумрудно-зеленая и лимонный кадмий)

235,245,180

пастбища

серый (нейтральная черная, кобальт синий, кадмий лимонный)

220,220,185

участок производственного центра, торфоразработки

серый (марс коричневый, нейтральная черная)

235,215,175

леса

зеленая расслабленная

180,220,125

кустарники

светло-зеленый (изумрудно-зеленая)

220,240,170

граница водного объекта

синий

40,120,190

водные пространства

светло-синий (синий кобальт )

205,220,215

ямы, овраги, незадернованные оползни

коричнево-оранжевый (жженая сиена)

250,195,135

огороды

светло-зеленый (изумрудно-зеленая, кобальт синий)

175,220,170

плантации

(изумрудно-зеленая, кобальт синий, нейтральная черная)

210,225,185

солончаки

розовато-фиолетовый (краплак фиолетовый)

250,230,200

пески и галечники

оранжевый (кадмий оранжевый)

255,210,130

каменистые поверхности  и россыпи, скалы

фиолетово-розоватый (кармин)

255,200,180

горизонтали

коричневый

205,100,0

ACAD (32)

полотно автострад и шоссе

оранжевая расслабленная

250,125,20

полотно улучшенных грунтовых дорог и скотопрогонов

оранжевая расслабленная

250,225,90

Приложение Б.                       Часто используемые стили линий AutoCAD для оформления топографических планов масштаба 1 : 10 000

Приложение В.                      Правила округления результатов вычислений с приближенными числами

Выполняя вычисления, всегда необходимо помнить о той точности, которую нужно или которую можно получить. Недопустимо вести вычисления с большой точностью, если данные задачи не допускают или не требуют этого.

Приближенные числа следует записывать, сохраняя только верные значащие числа. Значащими цифрами приближенного числа называются цифры по порядку слева направо, начиная с первой отличной от нуля цифры и кончая той цифрой, которая стоит на месте десятичного знака, соответствующего ошибке. Например, значащими цифрами приближенного числа 25,1 являются цифры 2, 5, 1; приближенного числа 0,072 – цифры 7, 2, приближенного числа 5400 – цифры 5,4,0,0.

При вычислениях пользуются определенными правилами округления. При соблюдении этих правил можно считать, что в среднем полученные результаты будут иметь все знаки верными, хотя в отдельных случаях возможна ошибка в несколько единиц последнего знака:

25.  Если некоторые данные имеют больше десятичных знаков (при сложении и вычитании) или больше значащих цифр (при умножении, делении, возведении в степень, извлечении корня), чем другие, то их предварительно следует округлить, сохраняя лишь одну лишнюю цифру (0.3875 – 0.1 : 0.39 – 0.1; 1.3587 / 0.0008 : 1.4 / 0.0008);

26.  При сложении и вычитании приближённых чисел в результате следует сохранять столько десятичных знаков, сколько их в приближённом данном с наименьшим числом десятичных знаков (0.05 + 0.3875 = 0.44);

27.  При умножении и делении в результате следует сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет приближённое данное с наименьшим числом значащих цифр (0.05 * 0.3875 = 0.02);

28.  При возведении в квадрат или куб в результате следует сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень приближённое число (0.052 = 0.002);

29.  При взятии квадратного и кубического корней в результате следует брать столько значащих цифр, сколько их имеет приближённое значение подкоренного числа (√0.0025 = 0.050);

30.  Во всех промежуточных результатах следует сохранять одной цифрой более, чем рекомендуют предыдущие правила. В окончательном результате эта запасная цифра отбрасывается.

31.  Если данные можно брать с произвольной точностью, то для получения результата с N значащими цифрами исходные данные следует брать с таким числом цифр, какое даёт согласно п.2 – п. 2 N+1 цифру в результате.

Приложение Г.                       Умножение матриц

Произведением матрицы A размером m×n на матрицу B размеров n×k называется матрица C размеров m×k, элементы которой (cij) вычисляются по формуле:

cij = ai1∙b1j + ai2∙b2j + … + ain∙bnj = ∑ais∙bsj;

i = {1…m}; j = {1…k}; j = {1…n}

Иными словами, для того чтобы вычислить элемент произведения, стоящий в i-ой строке и j-ом столбце, нужно взять i-ую строку первого сомножителя и j-ый столбец второго сомножителя, попарно перемножить их элементы, стоящие на одинаковых местах, и результаты сложить. Размеры результата умножения определяются следующим образом: число строк результата равно числу строк первого сомножителя, а число столбцов результата равно числу столбцов второго сомножителя.

Произведение определено только в том случае, если число столбцов первого сомножителя равно числу строк второго. Если это условие не выполняется, то произведение не определено.

Рассмотрим пример:

, или

c11 = 1*9+2*6+3*3=9+12+9=30

c12 = 1*8+2*5+3*2=8+10+6=24

c13 = 1*7+2*4+3*1=7+8+3=18

c21 = 4*9+5*6+6*3=36+30+18=84

c22 = 8*4+5*5+6*2=32+25+12=69

c23 = 4*7+5*4+6*1=28+20+6=54

c31 = 7*9+8*6+9*3=63+48+27=138

c32 = 7*8+8*5+9*2=56+40+18=114

c33 = 7*7+8*4+9*1=49+32+9=90

Как видно из примера умножение матриц сопровождается значительным объемом вычислений, в которых не мудрено ошибиться. Поэтому при выполнении реальных расчетов рекомендуется использовать специальные программные средства, например, Microsoft Excel.

Чтобы умножить матрицы с помощью Microsoft Excel заполните ячейки элементами матриц-сомножителей, а затем выделите диапазон ячеек, в который необходимо сохранить результат умножения матриц (Рисунок 21).

Рисунок 21

Умножение матриц с помощью Microsoft Excel

Нажмите кнопку F2 - перейдете в режим редактирования содержимого ячейки и нажмите кнопку fx «Вставка функции». В появившемся диалоговом окне «Мастер функций» в списке «Категория» выберите «Математические», а в списке «Выберите функцию» укажите МУМНОЖ, нажмите ОК. Появится диалоговое окно «Аргументы функции». В нем в строках Массив1 и Массив2 необходимо указать диапазон ячеек, в которых содержаться элементы первой и второй матрицы. Диапазон удобнее всего показывать с помощью мыши: установить курсор ввода в соответствующую строку (Массив1 или Массив2), навести курсор на верхнюю левую ячейку матрицы, зажать левую клавишу, выбрать матрицу, отпустить левую клавишу мыши (Рисунок 22).

Рисунок 22

Диалоговое окно «Аргументы функции» Microsoft Excel

После этого следует нажать сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ENTER. Простого нажатия клавиши enter недостаточно, т.к. в этом случае Excel не сможет обработать вводимую формулу как массив формул, следовательно, рассчитает значение только одного элемента массива. В рассматриваемом примере это значение равно 30.

Приложение Д.                      Нахождение параметров (ключей) перехода из государственной СК в местную

В случае, если неизвестны параметры (ключи) перехода из государственной системы координат (СК) в местную СК, но при этом имеются списки (каталоги) геодезических пунктов, координаты которых известны в обеих системах координат, возникает необходимость вычислить параметры перехода из государственной СК в местную СК.

При определении параметров (ключей) перехода из государственной СК в местную СК, обычно сначала осуществляют поворот осей координат местной СК, а затем смещают начало координат местной СК относительно государственной СК. Для того чтобы осуществить пересчет координат из государственной СК в местную и наоборот используют аффинные преобразования:

E' = aE + bN + c

N' = dE + eN + f

В этих уравнениях базовые координаты (E(восточная), N(северная)) трансформированы, чтобы получить производные координаты (E', N'). Шесть констант от A до F определяют эффект трансформации.

Рассмотрим два случая:

1.      В случае, когда параметры (ключи) перехода определяют с учетом того, что местная СК сначала развернута, а затем смещена относительно государственной СК и коэффициент масштабирования равен 1, формулы аффинных преобразований имеют следующий вид:

E' = cos(α)E - sin(α)N + ∆E

N' = sin(α)E + cos(α)N + ∆N, следовательно

a = e = cos(α),   -b=d=sin(α),    c = ∆E,    f = ∆N,

где: α – угол разворота местной СК относительной государственной,

∆E, ∆N – восточное и северное смещение местной СК относительной государственной.

2.      В случае, когда параметры (ключи) перехода определяют с учетом того, что местная СК сначала масштабирована (допущение: масштаб по осям координат одинаковый), затем развернута, а затем смещена относительно государственной СК, формулы аффинных преобразований примут следующий вид:

E' = cos(α)*Scale*E - sin(α) *Scale*N + ∆E

N' = sin(α) *Scale*E + cos(α) *Scale*N + ∆N, следовательно

a = e = cos(α) *Scale,   -b=d=sin(α)*Scale,    c = ∆E,    f = ∆N,

α=arctn(d/a)=arcctg(-e/b), Scale = - b/sin(α) = a /cos (α)

Таким образом, аффинные преобразования можно представить в виде системы уравнений:

т.к. то

Так как, в данной системе уравнений 4 неизвестных переменных, то для того чтобы определить параметры перехода из государственной СК в местную СК, необходимо иметь как минимум два геодезических пункта, координаты которых известны в обеих системах координат.

1. Решаем через а

2. Решаем через b

→ Параметры (ключи) перехода рассчитываются по следующим формулам:

Угол разворота местной СК относительной государственной (угол α) рассчитать непосредственно (как арксинус или арккосинус) нельзя. Сначала необходимо вычислить угол f (в случае если коэффициент масштабирования равен 1 - f=arccos(a)=arcos(d) или f=arcsin(c)=arcsin(-b)). Затем по знакам тригонометрических функций (sin – -b,c; cos – a,d) определить в какой четверти круга[20] находится искомый угол α и с помощью соответствующих формул рассчитать его (Рисунок 23).

Рисунок 23

Формулы вычисления угла α

Например, необходимо определить угол α, в случае если коэффициент масштабирования равен 1 и расчет параметров перехода показал, что с = 0.9397, a = -0.3420. Для этого рассчитываем f=arcsin(0.9397) ≈ 70°. Так как синус положительный (с = 0.9397), а косинус отрицательный (a = -0.3420), то угол находится во II четверти. Следовательно, угол α = 180° - 70° = 110°.

Теоретически для вычисления параметров перехода в местную СК необходимо использовать только 2 геодезических пункта. Не смотря на это, рекомендуется при проведении расчетов использовать большее их количество (3-5 и больше). Это позволит увеличить точность расчетов, выявить и устранить грубые ошибки.

Так как определение параметров перехода из государственной СК в местную СК сопровождается выполнением больших объемов вычислений, то их рекомендуется проводить с помощью специальных компьютерных программ, например, Microsoft Excel (Рисунок 24).

Рисунок 24

Пример нахождения параметров (ключей) перехода из государственной СК в местную СК

с помощью Microsoft Excel в случае если коэффициент масштабирования равен 1

Список использованных источников

3.      Российская Федерация. Конституция (1993). Конституция Российской Федерации [Текст] : офиц. текст. — М.: Маркетинг, 2001.- 39 с. - 1000 экз. - ISBN 5-94462-025-0.

4.      Российская Федерация. Законы. Водный кодекс [Электронный ресурс] : федер. закон : [принят Гос. Думой 12 апр. 2006 г. : одобр. Советом Федерации 26 мая 2006 г.]  / Правовая система Консультант Плюс .- М. : Консультант Плюс , 2008.

5.      Российская Федерация. Законы. Земельный кодекс Российской Федерации [Текст] : офиц. текст: [принят Гос. Думой 28 сент. 2001г.: одобр. Советом Федерации 10 окт. 2001г.] .- М.: ТК Велби, 2005. - 88 с. - 5000 экз. – ISBN 5-98032-985-4.

6.      Российская Федерация. Законы. О землеустройстве [Текст]: федер. закон: [принят Гос. Думой 24 мая 2001 г.: одобр. Советом Федерации 6 июня 2001 г.] .- М: Гросс Медиа, 2004. - с. 90-98. - 2000 экз. — ISBN 5-476-00025-9.

7.      Российская Федерация. Правительство РФ. Об утверждении правил установления местных систем координат [Электронный ресурс] : постановление Правительства : [принят 03.03.2007г.]  / Правовая система Консультант Плюс .- М. : Консультант Плюс , 2008.

8.      Волков, С.Н. Землеустройство. Экономико-математические методы и модели. Т.4. [Текст]: учеб. / С.Н.Волков. – М.: Колос, 2002. – 696 с. – 2000 экз. – ISBN 5-10-003691-1.

9.      ГКИНП-02-033-82. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1: 5000, 1 : 2000, 1 : 1000 и 1 : 500 [Электронный ресурс] / Разраб. ГУГК Совмина СССР; введ. с 01.01.1983 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 994 KB) .- 1 электрон. опт. диск.

10.  ГОСТ 28441-99. Картография цифровая. Термины и определения [Текст] / Разраб. 29 НИИ МО РФ и ЦНИИГАиК .- взамен ГОСТ 28441-90 ; введ. с 01.07.2000 .- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. – 9 с.

11.  ГОСТ Р 51605-2000. Карты цифровые топографические. Общие требования [Электронный ресурс] = Digital topographic maps. General requirements / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.01.2001 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 58.5 KB) .- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000 .- 1 электрон. опт. диск.

12.  ГОСТ Р 51606-2000. Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации. Общие требования [Электронный ресурс] = Digital topographic maps. Classifying and encoding system for digital cartographic information. General requirements / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.01.2001 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 59.5 KB) .- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000 .- 1 электрон. опт. диск.

13.  ГОСТ Р 51607-2000. Карты цифровые топографические. Правила цифрового описания картографической информации. Общие требования [Электронный ресурс] = Digital topographic maps. Digital description roles for cartographic information. General requirements / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.01.2001 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 66 KB) .- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000 .- 1 электрон. опт. диск.

14.  ГОСТ Р 51608-2000. Карты цифровые топографические. Требования к качеству [Электронный ресурс] = Digital topographic maps. Quality requirements / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.01.2001 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 93 KB) .- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000 .- 1 электрон. опт. диск.

15.  ГОСТ Р 51794-2001. Аппаратура радионавигационная глобальной навигационной спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек [Текст]  / Разраб. 29-м НИИ Минобороны РФ; введ. 09.08.2001.- М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 12 С. - 245 экз.

16.  ГОСТ Р 52155-2003. Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования [Электронный ресурс] = Federal, regional, municipal geographical information systems. General technical requirements / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.07.2004 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 105 KB) .- М., 2003 .- 1 электрон. опт. диск.

17.  ГОСТ Р 52293-2004. Геоинформационное картографирование. Система электронных карт. Карты электронные топографические. Общие требования [Электронный ресурс] = Geoinformatic mapping. System of electronic maps. Electronic topographic maps. General requirements / Разраб. ИТ АИН РФ и 29  НИИ  МО РФ ; введ. с 01.07.2005 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 104 KB) .- М., 2004 .- 1 электрон. опт. диск.

18.  Графические условные знаки и обозначения, применяемые в дипломных, курсовых проектах и выпускных работах по специальности «Землеустройство» [Текст] / А.И. Гавриленко, К.М. Кирюхина, В.В. Пименов, Р.Ф. Муратов. – М., 2001. – 15 с.

19.  Корбутяк, П.В. Методическое пособие по практическому изучению  Autodesk Land Desktop 2004 (русская версия) [Электронный ресурс] : метод. пособ. / П.В. Корбутяк .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 15.9 MB) .- М. : Академия САПР и ГИС , 2004 .- 1 электрон. опт. диск.

20.  ОСТ 68-3.1-98. Карты цифровые топографические. Общие требования [Электронный ресурс] / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.11.1998 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 64.5 KB) .- М.: Госгисцентр, 1998 .- 1 электрон. опт. диск.

21.  ОСТ 68-3.1-98. Карты цифровые топографические. Общие требования [Электронный ресурс] / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.11.1998 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 64.5 KB) .- М.: Госгисцентр, 1998 .- 1 электрон. опт. диск.

22.  ОСТ 68-3.2-98.Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации. Общие требования [Электронный ресурс] / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.11.1998 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 54.5 KB) .- М.: Госгисцентр, 1998 .- 1 электрон. опт. диск.

23.  ОСТ 68-3.5-99.Карты цифровые топографические. Обменный формат. Общие требования [Электронный ресурс] / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.10.1999 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 66.5 KB) .- М.: ЦНИИГАиК, 1999 .- 1 электрон. опт. диск.

24.  ОСТ 68-3.6-99. Карты цифровые топографические. Формы представления. Общие требования [Электронный ресурс] / Разраб. Госгисцентром ; введ. с 01.10.1999 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 162 B) .- М.: ЦНИИГАиК, 1999 .- 1 электрон. опт. диск.

25.  СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства [Электронный ресурс] / ПНИИИС, ГО «Росстройизыскания», ЦНИИГАиК, Мосгоргеотрестом [и др.] ; введ. с 01.10.1998 .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 1.53 MB) .- М., 1997 .- 1 электрон. опт. диск.

26.  Условные знаки для топографических планов масштаба 1 : 5000, 1 : 2000, 1 : 1000, 1 : 500 [Текст] / Утв. ГУГК Совмина СССР 23.11.1986 .- М.: Картгеоцентр, 2004 .- 286 с.

27.  Условные знаки для топографической карты масштаба 1 : 10 000 [Текст] /Утв. ГУГК Совмина СССР и Военно-топограф. управл. Генштаба .- М. : Недра, 1977 .- 144 с.

28.  MapInfo Professional [Электронный ресурс] : руков. пользователя : [пер. с англ.] / MapInfo Corporation ; перев. с англ. В.И Журавлёв, А.Ю Колотов, В.А. Николаев .- Электрон. текст. дан. (1 файл : 14 MB) .- М. : ЭСТИ-МАП , 2000 .- 1 электрон. опт. диск.

[1] На плане, в отличие от карты изображение построено без учёта кривизны земли и сохраняет постоянный масштаб в любой точке, по всем направлениям. В связи с этим различается математическая основа цифровой карты и цифрового плана, что не влияет на общую схему их создания, поэтому далее по тексту использован термин цифровая карта (ЦК).

[2] Замечание: первая буква в номенклатуре (P) - латинская

[3] У нас были серьезные проблемы, связанные с использованием режима перепроецирования растра в MapInfo 8.5, по всей видимости, имеются какие-то ошибки внутри программы. В MapInfo 9.0 проблемы использования режима перепроецирования были сняты.

[4] Вопросы, связанные с определением систем координат рассмотрены в Формирование ЦММ в программе MapInfo. Системы координат и проекции в MapInfo на стр. 25

[5] Число опорных точек зависит от природы изображения, например для регистрации фотоснимка, может потребоваться до 20 опорных точек.

[6] Так как в MapInfo используется математическая система координат, то координаты при вводе необходимо поменять местами, т.е. XMapInfo = Yгеодезический и YMapInfo = Xгеодезический. В принципе координаты можно не менять местами, растр все равно будет отображаться правильно, но объекты, векторизованные при такой регистрации, без растра будут выглядеть зеркально отраженными.

[7] Если изображения будут сшиты с помощью программы Mozaic и выбрана проекция План-схема, то координаты должны быть по абсолютной величине меньше 1 000 000.

[8] При выполнении этих и других расчетов следует руководствоваться правилами округления результатов вычислений с приближенными числами см. Приложение В на стр.4

[9] см. Растровые изображения в процессе формирования ЦММ. Обзор на стр.8

[10]см. Формирование ЦММ в программе MapInfo. Создание слоев в MapInfo на стр. 32

[11] см.3 на стр.15

[12] Если вместо диалогового окна «Insert Image» появляется запрос на ввод имени файла в командной строке, то переменную FILEDIA надо установить равной единице.

[13] Дать истинные параметры перехода из/в СК1963 в/из СК1942 мы не можем. Статус СК1963 г. является весьма забавным, т.к. она сама по себе в настоящее время не является секретной. Более того, данная система упразднена!(Постановление ЦК КПСС и СМ СССР от 25 марта 1987 года № 378-85). Все организации, осуществляющие геодезическую и картографическую деятельность, уже давно должны были перейти на использование СК 95. Однако этого до сих пор не произошло и в ближайшие годы не произойдет.

[14] К сожалению, создатели MapInfo допустили ошибку при создании датума СК42 и СК95 – их построили на эллипсоиде ПЗ-90, что противоречит ГОСТу[13], в котором сказано, что «за отсчетную систему в референцной СК РФ принят эллипсоид Красовского». Решить проблему, связанную с невозможностью использовать в Ваших проектах стандартных датумов СК42 и СК95 можно, создав описание местной топоцентрической СК. Об этом речь пойдет ниже.

[15] Про умножение матриц см. Приложение Г на стр. 59

[16] Если, не смотря на правильные действия по объектной привязке, при приближении карты видно расхождение между узлами, то см. Формирование ЦММ в программе MapInfo Системы координат и проекции в MapInfo Точность хранения данных в MapInfo  на стр. 25

[17] Для того чтобы правильно извлекать координаты надо в меню Настройка\Режимы…\Окно карты… нажать кнопку При извлечении координат… и установить систему координат ЦММ.

[18] Если появится сообщение о том, что не удалось обновить таблицу, то, скорее всего в таблице были удалены какие-то объекты. Если посмотреть в окне списка, они отмечены серыми строчками. Для того чтобы их убрать надо выполнить команду меню Таблица\Изменить\Упаковать…, в диалоговом окне указать название таблицы и отметить Упаковать все. После упаковки слой исчезнет из окна карты, его можно добавить в окне «Управлении слоями»

[19] Методику выявления повторяющихся номеров см. на стр.49

[20] Круг, о котором идет речь, отличается от единичного круга принятого в математике тем, что углы отсчитываются, начиная с самой северной точки, при этом положительные углы возрастают по часовой стрелке, отрицательные – против. Это связано с тем, что направление осей координат в математической СК отличается от направления осей координат в геодезической СК.