Математические и картографические модели рельефа

Использование ЭВМ выдвигает задачи, в решении которых при обработки цифровых информационных массивов, используется формализованный язык. Картам же свойственна наглядная форма, при которой объекты местности изображаются в виде картографических изображений – условных знаков. Отсюда для обработки картографической информации на цифровых ЭВМ е необходимо представить в виде адекватной цифровой модели. Возникает первая задача – задача преобразования картографической информации (КИ) в цифровой вид, удобный для ввода информации в ЭВМ.

Операция ввода информации с топографических карт в ЭВМ – это процесс машинного описания параметров изображения объектов. Эта операция называется цифрованием. Она выполняется различными способами или на специальных считывающих устройствах, называемых цифрователями, или вручную и образует начальную стадию в общей схеме автоматизированного создания карт.

В результате этой операции все картографические условные знаки тем или иным способом представляются в цифровом виде. Например, любая линия может быть представлена рядом последовательных точек, имеющих соответствующие координаты; любая цифра, имеющаяся на карте, может быть задана своим абсолютным значением и координатами местоположения; внемасштабный условный знак – кодом знака и координатами. По аналогии могут задаваться буквы и надписи. Площадные элементы могут задаваться их линейными границами и кодом, характеризующим содержание площадного знака.

Таким образом, цифрование должно производиться в соответствии определенными правилами, обеспечивающими сохранение свойств картографического изображения в цифровом виде. Кроме того, цифровая картографическая информация должна быть определенным образом систематизирована. Систематизация, в конечном счете, определяет содержание и форматы информационных массивов, представляющих картографические данные в памяти ЭВМ. Таким образом, возникает задача формирования банка цифровых данных. Перечисленные задачи взаимосвязаны и образуют собой этап подготовительных работ в технологическом процессе автоматизированного составления карт.

Собственно процесс автоматизированного составления карт начинается с обработки на ЭВМ подготовленных на первом этапе массивов ЦКИ. Возникает вторая задача – задача обработки ЭВМ.

Смысл и суть обработки состоит не в механическом переносе содержания базовой карты в производную, а в создании именно новой карты - другого масштаба и назначения. Как правило, инфор­мация, имеющаяся на исходных картографических материалах, нуждается в значительной смысловой обработке с целью отбора и обобщения (генерализации) элементов содержания карты. Эта работа является одним из сложных и ответственных процессов.

Поэтому обработка ЦКИ образует вторую, центральную стадию в общей схеме автоматизированного составления карт.

Генерализация картографического изображения, т.е. изменение содержания карты в соответствии с её назначением и масштабом, может быть выполнено на ЭВМ только путем использования однозначных] правил, т.е. алгоритмов всех операций, выполняемых при генерализации, а именно:

- отбора отдельных элементов сложного изображения;

- объединения нескольких, малых по размерам, однородных элементов содержания;

- замены изображения, выражающегося в масштабе карты, внемасштабным изображением при уменьшении масштаба карты;

- отбора и обобщения, а в отдельных случаях и утрирования, извилин линейных элементов (горизонталей, дорог и т.п.);

- изменения класса объекта и способа его изображения (переход к укрупненной классификации и т.п.);

- смещения (сдвига) или утрирования изображения или его отдельных элементов и т.д.

Отсюда становится очевидным, что главная теоретическая проблема генерализации ЦКИ с помощью ЭВМ заключается в разработке математических методов, позволяющих осуществлять этот процесс автоматически.

Проблема автоматической генерализации в настоящее время

является трудноразрешимой. Сложно, а иногда и невозможно, описать математическими методами все многообразие взаимосвязей, существую­щих между объектами.