Материал: Лекція 3. Спеціальні види геоінформаційного картографування

Лекція 4

Спеціальні види тематичного геоінформаційного картографування

1. Оперативне картографування

2. Картографічні анімації

3. Віртуальне картографування

4. Електронні атласи

Оперативне картографування

Оперативне картографування – це створення і використання карт у реальному або наближеному до реального масштабу часу з метою швидкого (своєчасного) інформування користувачів і впливу на хід процесу.

Реальний масштаб часу характеризує швидкість створення – використання карт, тобто темп, що забезпечує негайну обробку інформації, що надходить, її картографічну візуалізацію для оцінки, моніторингу і контролю будь-яких процесів та явищ, що відбуваються в тому ж темпі.

Оперативні карти призначені для вирішення широкого спектру проблем і передусім – для попередження (сигналізації) про несприятливі або загрозливі процеси, відстеження їх розвитку, складання рекомендацій і прогнозів, вибору варіантів контролю, стабілізації або зміни ходу процесу в найрізноманітніших сферах – від екологічних ситуацій до політичних подій.

Оперативні карти бувають двох типів: одні розраховані на тривале наступне використання й аналіз (наприклад, карти підсумків голосування виборців), а інші – на короткострокове застосування для швидкої оцінки певної ситуації (наприклад, карти стадій дозрівання сільськогосподарських сходів).

Карта урожайності/дозрівання плодово-ягідних культур

Розподід НС природного характеру за видами

Вихідними даними для оперативного картографування слугують матеріали аерокосмічної зйомки, безпосередні спостереження і заміри, статистичні дані, результати опитувань, переписів, референдумів, кадастрова інформація тощо.

Ефективність оперативного картографування визначається трьома чинниками:

– надійністю автоматичної системи, швидкістю введення та обробки даних, зручністю доступу до баз даних;

• задовільною зчитуваністю оперативних карт, простотою їх зовнішнього оформлення, що забезпечує ефективне зорове сприйняття в умовах оперативного аналізу ситуацій;

• оперативністю розповсюдження карт і їх доставки споживачам, у тому числі з використанням телекомунікаційних мереж.

Оперативне відображення стану і змін явищ прямим чином пов’язано з автоматизованим виготовленням динамічних карт. Вони дозволяють відобразити не тільки структуру, але й сутність явищ та процесів, які відбуваються в земній корі, атмосфері, гідросфері, біосфері і, що найбільш важливо, в зонах їх контакту та взаємодії. Динамічне картографування, крім того, є найефективнішим засобом візуалізації результатом моніторингу.

Карта погоди над Європою (динамічна карта)

Картографічні анімації

В традиційній картографії відомі три способи відображення динаміки явищ і процесів, їх виникнення, розвитку, змін у часі та переміщення в просторі:

– показ динаміки на одній карті за допомогою стрілок або стрічок руху, "зростаючих" знаків і діаграм, ареалів, що розширюються, ізоліній швидкостей зміни явищ тощо - див. рис. вище ;

– показ динаміки за допомогою серій різночасових карт, знімків, фотокарт, блок-діаграм тощо, які фіксують стан об’єктів у різні моменти (періоди) часу;

– складання карт зміни стану явища, коли показується не сама динаміка, а лише результати змін, що відбулись (ареали змін).

ГК істотно розширює можливості відображення динаміки геосистем, вводячи в практику картографічні анімації (мультиплікації) – особливі динамічні послідовності карт-кадрів, що створюють при демонстрації ефект руху.

Анімації міцно увійшли в повсякденне життя, вони стали настільки ж звичними, як космічні знімки й електронні карти. Прикладом можуть слугувати телевізійні карти прогнозу погоди, на яких видно переміщення фронтів, областей високого і низького тиску, атмосферні опади.

Розроблено безліч технологій і методик одержання рухомих зображень.

Створені комп’ютерні програми, що містять модулі, які забезпечують найрізноманітніші варіанти і комбінації картографічних анімацій:

– переміщення всієї карти по екрану;

– мультиплікаційні послідовності карт-кадрів або 3-вимірних зображень;

– зміна швидкості демонстрації, покадровий перегляд, повернення до обраного кадру, зворотна послідовність;

– переміщення окремих елементів вмісту (об’єктів, знаків) по карті;

– зміна виду елементів вмісту (об’єктів, знаків) - їх розмірів, орієнтації, миготіння знаків тощо;

– варіювання забарвлення (пульсація і дефілювання), зміна інтенсивності, створення ефекту вібрації кольору;

– зміна освітленості або фону, "підсвічування" й "затінення" окремих ділянок карти;

– панорамування, зміна проекції та перспективи (точки огляду, ракурсу, нахилу), обертання тривимірних зображень;

– масштабування (зумування) зображення або його частини, створення ефекту "напливу" або віддалення об’є т а;

- створення ефекту руху над картою ("обліт" території), в тому числі з різною швидкістю.

Анімації можна демонструвати з нормальною (24 кадри за секунду), прискореною або сповільненою швидкістю. Звідси виникають абсолютно нові для картографії проблеми часової генералізації, вибору образотворчих засобів, вивчення принципів сприйняття користувачами карт, що рухаються, тощо.

Динамічні зображення додають традиційним статичним картам надзвичайно необхідний дослідникам часовий аспект. У зв’язку з цим виправдане введення поняття масштабу часу (часового масштабу). Взагалі, можна вести мову про повільно-, середньо- і швидкомасштабні зображення. Наприклад, одна секунда демонстрації анімаційної карти відповідає (приблизно) одній добі або в одній секунді – один місяць.

(див. відео)

Віртуальне картографування

Подальший розвиток ГІТ привів до створення зображень, які поєднують, властивості карти, перспективного знімка, блок-діаграми і комп’ютерної анімації. Такі зображення отримали назву віртуальних. Цей термін має декілька змістових відтінків: можливий, потенційний, неіснуючий, проте спроможний виникнути за певних умов, часовий або недовго існуючий, тобто – нереальний, але аналогічний реальному, який важно відрізнити від реального.

В машинній графіці візуалізація віртуальної реальності передбачає, передусім, застосування ефектів тривимірності й анімації. Саме вони створюють ілюзію присутності в реальному просторі та можливості інтерактивної взаємодії з ним.

У картографії під віртуальними моделями розуміють зображення реальних або уявних об’єктів, що формуються й існують у програмнокерованому середовищі. Як і будь-яке картографічне зображення, вони мають проекцію, масштаб і генералізованість. Сама ж віртуальна реальність – це інтерактивна технологія, яка дозволяє відтворювати реальні і (або) уявні об’єкти, їх зв’язки та відношення в програмнокерованому середовищі.

Вважається, що відмова від умовних знаків, намагання надати віртуальним зображенням "натуральності", об’ємності, природного забарвлення та освітлення створює ілюзію реального існування об’єкта, прискорюючи тим самим процес комунікації і підвищуючи ефективність передачі просторової інформації.

Технологій створення віртуальних зображень може бути дуже багато.

Зазвичай спочатку за топографічною картою, аеро- або космічним знімком створюється цифрова модель, потім – тривимірне зображення місцевості. Його фарбують у кольори гіпсометричної шкали або суміщають з фотозображенням ландшафту і далі використовують як реальну модель.

Одна з найбільш поширених віртуальних операцій – "обліт" отриманого зображення. Спеціальні програмні модулі забезпечують управління польотом: рух за обраним напрямком, розвороти, зміну швидкості, показ перспективи.

За допомогою клавіатури і джойстика (маніпулятора в формі рукоятки з кнопками) можна здійснювати політ на заданій висоті, з встановленою швидкістю, над точками із заздалегідь обраними координатами. Крім того, передбачені можливості вибору стану неба (хмарності), туману, умов освітленості місцевості, висоти Сонця, часу дня, ефектів дощу або снігопаду тощо. Модулі редагування дозволяють додатково наносити новий тематичний зміст, змінювати текстуру місцевості, використовувати колірні сітки і підкладки, розміщувати написи, обираючи розмір і колір шрифтів, додавати тексти і навіть звуки.

Рис. 1.20. Приклади віртуального картографування

Великомасштабні тематичні віртуальні зображення дають доволі докладне уявлення про рельєф і ландшафт, геологічну будову, водні об’єкти, рослинний покрив, міста, шляхи сполучення тощо. Можливість інтеграції різної тематичної інформації в одній моделі – одна з головних переваг віртуального зображення.

Пролітаючи і "зависаючи" над горами, можна детально розглянути тераси, схили, провести морфометричні виміри, визначити характер ерозійних і зсувних процесів, а рухаючись над міськими територіями, – оцінити особливості забудови і розподілу зелених масивів, спроектувати розміщення нових будівель і транспортних магістралей.

Для віртуального моделювання часто використовують багаторівневу апроксимацію. За однією і тією ж цифровою моделлю рельєфу, ландшафту або рослинного покриву виконують декілька апроксимацій з різними рівнями детальності. Це дозволяє не обмежуватись збільшенням або зменшенням масштабу, а переходити, за потреби, на інший рівень детальності. Так виникає своєрідна мультирівнева генералізація.

Найбільше застосування віртуальні зображення знайшли при розв’язанні таких практичних завдань, як моніторинг районів природного ризику, будівництво будинків і автострад, прокладка трубопроводів, оцінка забруднення середовища й розповсюдження шумів від аеропортів тощо. Можливе використання аналогічних технологій з науковою і навчальною метою, наприклад, для створення середньо- і дрібномасштабних віртуальних зображень, у тому числі глобусів. На глобусах зображують, наприклад, природну зональність земної кулі, хід кліматичних процесів, сезонні зміни рослинного покриву і ландшафту, міграцію населення, рух транспортних потоків тощо. Сюжети віртуальних тематичних карт за розмаїттям аналогічні картам традиційного картографування.