Что такое векторная карта: Растровые и векторные карты. Что это такое и в чём их отличие?

Растровые и векторные карты. Что это такое и в чём их отличие?

Всех приветствую! Вот и началась у нас настоящая осень. Холодно, льют дожди, а за окном темно уже чуть ли не в 6 вечера. А это значит, что настало время начинать писать о теории копа и картографии. Как раз о последнем в этой статье и пойдёт речь.

Рассмотрим растровые и векторные карты, их понятия, отличия и полезность для кладоискателя в поисках монеток и прочей старины. Ну что, поехали.

Содержание

Растровые карты

Это такие карты, которые представляют собой цифровые изображения с привязкой к координатам. Обычно, они отсканированы и загружены в наши устройства, по которым мы смотрим дорогу к точкам копа или ищем места для поиска. Обычно, это топографическая карта генштаба, план генерального межевания (хотя практического смысла в их привязке я не вижу) или спутниковые снимки. Такую карту можно привязать даже своими руками, скачав изображение в сети или оцифровав бумажную карту из любого атласа.

Компьютер, навигатор или смартфон со специальной картографической программой не смогут распознать на таких картах отдельные объекты. К примеру, дороги, реки, населённые пункты. Всё это распознаётся софтом как набор пикселей, как у обычной картинки. В силу этого ни одна программа не сможет осуществить по таким картам динамическую навигацию: прокладка маршрутов, расчёт расстояний, и прочее. Это всё делать можно только вручную.

Изображения карт имеют довольно большой размер, которые серьёзно нагружают процессор устройства, ведь работа с изображениями требует довольно мощного технического оснащения. У меня при работе с картами Озик вылетал даже на планшете Samsung Galaxy Note 10,1, хотя он имеет четырёхъядерный процессор и 2 гб оперативной памяти.

Векторные карты

В отличие от растровых, это карты, состоящие не из пикселей, а из набора объектов, будь то дома, точки, дороги и прочее, а также информацию об их местоположении. Тут можно привести такие примеры, как «Яндекс. Карты», «Навител» или «Garmin». Обычно, на копе они используются лишь для того, чтобы по трассе добраться до какого-нибудь опорного пункта за городом, где переключаются уже на растровые карты.

Такие карты создать самостоятельно очень сложно и проблематично, однако существует огромное количество сервисов. Как платных, так и бесплатных. Ими удобно пользоваться в городах или на трассе, но никак не в полях и лесах, где не отмечено множество нужных нам объектов: грунтовые дороги, заброшенные населённые пункты. То есть, «вектор» отображает лишь современное состояние местности, к тому же упуская многие детали.

Векторные карты имеют намного меньший вес и не требуют высоких вычислительных мощностей навигационного оборудования. Программа лишь «раскидывает» географические объекты на экране компьютера или навигатора в нужных местах, не прогружая миллионы пикселей.

Что лучше?

Как я уже и писал выше, у растровых и векторных карт свои функции. Вторые использует огромное количество людей для быстрой и удобной навигации по населённым пунктам. Те же самые таксисты. Приложения со встроенными картами можно установить практически на каждый телефон и легко смотреть дорогу к интересуемым адресам. Но Большинство программных продуктов требует подключение к интернету.

Некогда бумажными картами, переведенными в «цифру» уже пользуются туристы, кладоискатели, рыбаки и охотники. Их серьёзнейшее достоинство — они работают офф-лайн, даже при полном отсутствии связи. Нужно лишь соединение со спутниками. Я и сам являюсь активным пользователем как одного, так и другого типа карт. Растровые карты для копа я смотрю на телефоне под управлением Android  в приложении OziExplorer, а вот для векторных хватает и айфона.

Поделиться в социальных сетях

Векторные и растровые карты — Евгений Куршев

Точки над i для тех, кто не очень понимает или искренне заблуждается. Всё достаточно банально, никаких откровений.

С понятием векторной графики предлагаю ознакомиться самостоятельно. Совсем кратко: растровая графика — это когда у нас в файле записаны цвета каждой точки на картинке, а векторная — это когда у нас записано описание: «в таких-то координатах у нас синий круг радиуса 20 с красной каймой толщины 2, а из таких координат в такие идёт зелёная пунктирная линия». Далее речь пойдёт не о векторной графике в целом, а только о картах, в которых обычно применяются только два с половиной примитива: точка и ломаная (замкнутая и нет).

Терминология

С одной стороны, все современные карты изначально векторные (разумеется, к Генштабу и прочим анахронизмам это не относится) т.к. готовятся в современном цифровом мире, где рисовать карту как окончательную растровую картинку никому уже не придёт в голову (её будет крайне проблематично модифицировать). С другой, финально на экране компьютера/телефона любая карта является растром т.к. экраны на всех этих устройствах растровые (кто слышал о существовании векторных экранов — молодцы, возьмите пряник, но сейчас это к делу не относится).

Так что деление на векторные и растровые традиционно проводят по тому, в какой момент карта растеризуется (преобразуется из вектора в растр): если на пользовательское устройство загружается растр и устройство тупо его рисует на экране as is — это растровая карта. Если на пользовательское устройство загружаются векторные данные и растеризация выполняется уже силами пользовательского устройства в момент отображения карты — это векторная карта.

Далее термины «векторная / растровая карта» следует понимать именно в соответствии с таким делением.

Кто хочет доказывать, что OSM (или кто другой) всегда векторный потому что он изначально векторный — вам зачёт по софистике, пряника не будет.

Спутниковые снимки, как вы понимаете, растровые изначально и другими не бывают.

Преимущества

Растровые:

  • минимальная нагрузка на процессор пользовательского устройства
  • простота разработки софта для пользовательского устройства
  • более-менее стандартизованное между разными сервисами тайловое представление

Векторные:

  • многократно меньший объём.
  • возможность менять стиль карты / отображаемые элементы прямо на пользовательском устройстве.

Недостатки — строго наоборот:

Растровые:

  • очень большой объём, в случае jpeg-тайликов — замыливание.
  • на карте ничего нельзя изменить, это готовая картинка.

Векторные:

  • ресурсоёмкость и неспешность отрисовки. Скорость отрисовки приближается к растру, но не догонит никогда ни по скорости, ни по нагрузке на процессор.
  • растеризатор и его возможности чаще всего сильно упрощаются (дабы вписаться в ресурсы пользовательского устройства). В среднем, карты выглядят хуже, но прогресс не стоит на месте.
  • у всех свои форматы векторных карт. Стандартов между разными поставщиками нет, и, вероятнее всего, никогда не будет.

Историческое развитие

Все карты, которые начинали свою жизнь в Вебе изначально поставлялись пользователям растровыми т.к. расретизация на стороне пользователя прямо в браузере была технически невозможна (ну или неоправданно трудно реализуема). Таковы OSM, Я.Карты, Google Maps. Пользуясь последними достижениями веб-стандартов, некоторые из них смогли стать векторными даже в Вебе — в первую очередь это Google Maps, плюс не так давно стала развиваться векторная доставка OSM: то, что вы видите на openstreetmap.org — разумеется, ещё растр, а векторное представление можете пощупать, например, на openmaptiles.org

С некоторыми картами, которые шли в комплекте с отображающей их оболочкой, пользователи изначально знакомы как с векторными: таковы, например, карты Navitel и 2GIS (в те времена, когда это была только программа под Windows). Все эти карты, когда стали выходить в Веб, вынуждены были обзавестись server-side растеризацией (и то, что вы видите на 2gis.ru — это уже растровая карта).

Тайлы

В вебе растровые карты принято доставлять пользователю тайликами — небольшими квадратными картинками (чаще всего 256×256 пикселей). Этот формат подхватили все, под его отображение и работу с ним сделано много библиотек. Только благодаря этому мы можем цеплять к Locus`у много разных карт. С векторными картами так никогда не будет.

Векторные карты раньше всегда поставлялись «кусками территории» (город, область, страна) в одном файле. Но в современном мире перманентного онлайна назрела потребность поставлять карту пользователю очень маленькими кусками (зачем ему грузить всю область, если он только два ближайших квартала на экране телефона намерен пролистать?) и стали появляться векторные тайлы. Форматы у всех свои, отображение возможно только в родном софте. Повторю ещё раз, появление альтернативных программ для отображения векторных Яндекс.Карт / Google Maps и всех прочих крайне маловероятно.

Так кто векторный, а кто растровый?

OSM:

  • в вебе почти всегда растровый (реально сайтов использующих векторный OSM пока полторы штуки).
  • в Locus`е, когда это тайловые растеризации (стандартный стиль Carto/Mapnik, OpenCycleMap, OpenTopoMap etc) — это, очевидно, растр. А вот родные для Locus`а LoMaps или OpenAndroMaps (и всё прочее формата MapsForge) — это векторные карты.
  • в OsmAnd`е всё аналогично Locus`у.
  • MapsMe — прекрасная реализация отображения векторного OSM.

Важно понимать, что в OSM очень много данных. Обычно ни в один формат доставки векторного OSM пользователю не упаковывают всё, что есть в OSM. Для LoMaps и для OpenAndroMaps набор упаковываемых в файл OSM-тегов различен (но у обоих представлено всё основное — разница в мелочах). Далее, не всё, что упаковано в файл, вы увидите на экране — это будет зависеть от используемой вами визуальной темы (что позволяет выбирать тему по вкусу / под конкретную задачу). Ну а все растровые представления OSM также показывают разный набор объектов по разным правилам — и именно тем, а не использованными цветами, в первую очередь и отличаются.

Яндекс.Карты:

  • в вебе растровые. [upd: конца 2018 года в совместимых браузерах — векторные]
  • в Locus`е / OsmAnd`е / SAS Planet — растровые.
  • в мобильном приложении — с апреля 2016 векторные (в Я.Навигаторе — векторные с момента его публичного запуска).

Google Maps:

  • в вебе в современном браузере — векторные.
  • в Locus`е / OsmAnd`е / SAS`е — растровые (и доступны нам т.к. сервера Google всё ещё генерят растровые тайлы для старых браузеров и прочей обратной совместимости).
  • в мобильном приложении уже очень давно векторные.

2GIS, Bing, Apple Maps и прочие-прочие-прочие — растровые в вебе и векторные в родном мобильном приложении.

Ах, да, ещё Garmin. Родные карты и тот OSM, который многие берут c GIS-Lab (или с прочих сайтов, берущих из этого первоисточника) — это векторные карты. Листая их на Garmin`е, каждый может проникнуться ресурсоёмкостью растеризации на пользовательском устройстве 😉 А вот, что пользователи готовят сами и заливают в формате jnx — это растр. То, что заливается в kml, несмотря на неспешность работы на устройстве — тоже растр.

Векторные и растровые карты — Студопедия

Цифровая картографическая информация

Электронная карта – это карта, существующая в виде компьютерного файла. Специальное программное обеспечение может отображать информацию из этого файла на экране дисплея, печатать на принтере, прокладывать маршруты движения и многое другое. Возможности манипулирования с электронной картой зависят не только от «продвинутости» программного обеспечения, но и от вида электронных карт, которые бывают растровыми и векторными.

Растровая карта представляет собой цифровое изображение, получаемое путем сканирования обычной бумажной карты. Так же как и цифровая фотография, она является копией оригинала с точностью до элемента (пиксела) сканирования. Если учесть, что бумажная карта выполняется с точность нанесения объектов не выше 0,1 – 0,2мм, то сканирование с разрешением около 500dpi (при этом размер пиксела составляет примерно 0,1мм) обеспечивает сохранение в растровой карте всех деталей исходной бумажной карты.

Растровая карта имеет две особенности. Первая заключается в том, что, как правило, получаемый после сканирования файл имеет большой объем. Действительно, если отсканировать в полноцветном режиме карту размером 50х50см с разрешением 508dpi, то получившийся файл будет иметь размер 5000х5000х3 = 75Мб.

Вторая особенность заключается в том, что программное обеспечение практически нечего, кроме отображения, делать с растровой картой не умеет. По растровой карте компьютер не может выполнять такие расчеты как: определение оптимального маршрута движения, расчет профиля земной поверхности и т.п. Более того, ввиду больших объемов, отображение растровых карт на маломощных компьютерах происходит достаточно медленно.


Перечисленные особенности, являющиеся недостатками растровых карт, существенно ограничивают их применение, однако, в некоторых случаях, их использование бывает оправдано, ввиду низких затрат на их производство. Если в наличии имеются бумажные карты, сделать из них электронные растровые карты достаточно легко и быстро путем сканирования и последующего несложного процесса «привязки» растрового изображения карты к той или иной системе координат.

Растровая карта местности представляет собой набор множества отдельных разноцветных точек (пикселей), расположенных в определенном порядке. Растровое изображение может быть сохранено в компьютере или на дисках различных форматах, то есть в виде файлов с различными расширениями. Основные растровые форматы, с которыми работают практически все графические программы: *.bmp, *.gif, *.jpg, *.tif, *.tiff, *.drg, *.png. Однако в поставляемом программном обеспечении готовых карт, кроме карты мира, как правило, нет. Необходимые для работы карты пользователь может отсканировать, найти в Интернете или приобрести на дисках.


На растровой карте невозможна относительная динамическая навигация ( прокладка , пеленг и т.д. ) . При абсолютных методах из-за отсутствия информации по истинным местам геодезических объектов . Например , Норвежская Гидрографическая Служба заявила , что электронные карты по их берегам можно будет сделать после исследований , которые при условии финансирования займут десять лет . Кроме того очевиден другой существенный недостаток растровых карт . Это всего лишь картинка . Невозможно изменить масштаб , разгрузить карту , убрав некоторые слои , просмотреть информацию об объектах , обеспечить сигнализацию о пересечении или приближении к различным зонам и районам , включая зоны опасностей , опасных глубин , районов , закрытых для плавания и так далее . Это означает , что теряется смысл всей идеи динамической электронной картографии , где в автоматическом режиме осуществляется предупреждение об опасностях .

растрвектор

Основным достоинством растровой карты местности является то, что карта в электронный вид может быть переведена обычным сканированием с бумажного оригинала любого масштаба. При помощи компьютерной программы растровые карты местности можно масштабировать, детального посматривать карты большого размера, вручную корректировать объекты на карте, добавлять графическую и текстовую информацию.

Однако компьютер не распознает отдельные объекты в растровом изображении: реки, леса, дороги, строения воспринимаются программой как единый упорядоченный набор цветных точек и при увеличении масштаба четкость изображения ухудшается. Пожалуй, это самый главный недостаток растровых карт местности.

Если предполагается использовать GPS приемник, то изображение карты необходимо откалибровать, то есть установить определенное соответствие между координатами реальной земной поверхности, имеющей определенный изгиб и проекцией этой поверхности на плоской карте. Самая простейшая калибровка делается при помощи двух точек на противоположных сторонах изображения. Таким образом, географическая широта и долгота объекта связываются с точками (пикселями) и отображаются на электронной карте.

Количество калибровочных точек может быть увеличено, если карта имеет значительные размеры или какие-либо неточности, например сдвиги при сканировании или смещение оригинала карты относительно северного направления.

Координаты точек калибровки могут быть вычислены двумя способами: определением GPS координат непосредственно на местности или при помощи координатной сетки на оригинале бумажной карты.

На данный момент навигационная программа OziExplorer, включая модификацию OziCE дл КПК, практически не имеет конкурентов для работы с растровыми электронными картами.

Векторная карта по своему внутреннему содержимому не имеет ничего общего с растровой. Она представляет собой базу данных, в которой хранится информация об объектах карты. Эта информация состоит их двух видов: геометрическое и атрибутивное описание объектов. Атрибутивное описание включает в себя такие, например, данные, как высота дерева, ширина дороги, скорость течения реки, название населенного пункта и т.п. Геометрическое описание определяет контура объектов (в общем случае криволинейные), представляя их, как правило, ломаными прямыми, которые с допустимой погрешностью аппроксимируют исходные кривые контура.

Стандарт DX-90 устанавливает формат передачи данных , структуру самих данных и профили применения данных . Этот стандарт манипулирует особым типом данных , называемым объектами . Под объектом здесь подразумевается представленное в цифровом виде , описание сущности некоторой картографической единицы . Объект описывается своими характеристиками (attributes) , своей геометрией и связями с другими объектами .

Абсолютное большинство электронных карт отображают данные в одной из двух концепций :

ECS ( ELECTRONIC CHART SYSTEM ) — концепция отображения , когда электронная карта не является полным эквивалентом бумажной карты . В этом случае электронная карта является дополнительным источником информации , а основной картой считается бумажная

ECDIS ( ELECTRONIC CHART DISPLAY AND INFORMATION SYSTEM ) — в этой концепции электронная карта полностью соответствует требованиям СОЛАС-74 , то есть является эквивалентом бумажной карты .

Стандарт ECDIS разработан таким образом , чтобы быть полностью совместимым со стандартом DX-90 , то есть карты , отвечающие требованиям ECDIS , обязательно должны или быть составлены в формате DX-90 или иметь средства эквивалентного преобразования данных из формата DX-90 в свой внутренний формат .

Векторная карта базируется на 3 основах:

— формате представления информации;

— классификаторе информации;

— правилах цифрового описания объектов.

Формат определяет внутреннее устройство векторной карты. От него зависят такие характеристики, как объем файла векторной карты и время доступа к требуемому объекту. Производители программного обеспечения создают все новые и новые форматы, которые позволяют оптимизировать те или иные функции, поэтому в настоящее время существует несколько десятков форматов векторных карт. Единого стандарта в настоящее время нет.

Классификатор информации представляет собой электронный структурированный список всех объектов, которые могут встретиться на карте, и всех атрибутов, которые могут содержать объекты. Классификаторы «рождаются» в организациях, которые производят векторные карты, и далее сопровождают эти карты при их использовании. Это необходимо ввиду того, что, как правило, в базе данных векторной карты хранятся цифровые записи типа: 31410000, 2, 15, 1.5 , что означает: 31410000 – объект «река», 2 – тип объекта – линейный, 15 – глубина – 15м, 1.5 – скорость течения – 1.5 м/с. Все вышеописанные расшифровки хранятся в классификаторе, поэтому без него векторная карта – бессмысленный набор цифр.

Правила цифрового описания определяют процесс создания геометрического образа объекта векторной карты. Например, объект «мост» может быть описан координатами центра моста и вектора, определяющего направление моста. Может быть и другое описание: координатами двух концов моста. Поэтому правила цифрового описания призваны установить единообразное описание однотипных объектов карты. Правила, так же как и классификатор, должны сопровождать саму векторную карту, ведь для того чтобы правильно нарисовать мост на экране, необходимо знать, по каким правилам он был создан.

Следует отметить, что производители векторных карт зачастую создают свои собственные форматы, классификаторы, и правила цифрового описания, поэтому векторные карты различных источников несовместимы между собой.

Основной недостаток векторных карт – существенные затраты на производство. Так например, для создания 1 листа векторной топографической карты масштаба 1:200 000 требуется примерно 2 – 4 человеко-недель.

Однако неоспоримое преимущество векторных карт – возможность автоматической обработки ее компьютером, объясняет все большее и большее их распространение во всевозможных компьютерных приложениях, в том числе и для навигационных целей в авиации.

Карта местности в векторном виде, представляет собой хранилище изображений (базу данных) объектов (дороги, строения, лес, водоемы и др.) с описанием этих объектов в виде математических формул и алгоритмов, определяющих геометрическую форму, размер, цвет, местоположение объекта. Таким образом, компьютерная программа различает и опознает каждый объект индивидуально. Основное отличие векторной карты местности от растровой состоит в том, что в программе хранится не само изображение объекта, а информация, на основе которой объект создается непосредственно в процессе визуализации на экране компьютера.

После определения GPS координат приемника появляется его изображение на векторной карте. Экран приемника или компьютера отображает объекты, которые находятся рядом с приемником. Количество отображаемых объектов определяется выбранным масштабом. При перемещении приемника, соответственно картинка меняется: навигационная программа, анализируя новые координаты приемника, генерирует новое изображение на экране в соответствии с выбранным масштабом и настройками приемника.

Каждое перемещение по векторной карте означает перерисовку всех видимых объектов. Поэтому для ускорения работы с векторной картой объект в зависимости от выбранного масштаба может быть отображен подробно, схематически или скрыт.

Навигационная программа позволяет настраивать степень подробности отображения объектов и подписей на карте в зависимости от масштаба.

Подписи к объектам также находятся в базе данных и при необходимости оперативно генерируются на экране вместе с другими объектами векторной карты. Отдельные программы дают возможность управления цветом, шрифтом и расположением надписей. При увеличении масштаба программа следит за тем, чтобы надписи по возможности не перекрывались.

Форматы векторных карт, в отличие от форматов растровых карт, единого стандарта не имеют. Есть ряд форматов векторных карт, совместимых с большим количеством графических программ для работы с векторными изображениями. Некоторые же векторные форматы могут быть использованы только для какой-то определенной программы.

Российские разработчики навигационных программ, в частности компании «Гис-русса» и «Навитель» поставляют программное обеспечение с возможностью самостоятельной разработки карты той или иной местности.

Однако другие компании, среди которых «iGo», «TomTom» «Destinator», «Автоспутник», работающие с картографическими данными известных поставщиков «TeleAtlas» и «NavTech», работают с эксклюзивным форматом, продавая карты достаточно дорого.

Какие бывают электронные карты, векторные и растровые карты, свойства и отличия.

Наверняка читающему эти строки знакомы оба типа карт, векторные и растровые, и их изображения. Если отличия элементарных изображений в той и другой технологиях заметны сразу, то при просмотре изображений карт определить, к какому типу относятся электронные карты, не столь просто. 

Какие бывают электронные карты, векторные и растровые карты, свойства и отличия.

Внешне векторные и растровые электронные карты могут выглядеть совершенно одинаково. Те же контура и линии, названия объектов и залитые цветом пространства суши и акваторий. Но стоит существенно изменить масштаб изображений, как картина радикально преобразится. На растровой карте появляется размытость линий и прочие дефекты. Обычно возникающие при сканировании изображений и фотографировании цифровой камерой с низким разрешением. А что же происходит при изменении масштаба на векторной карте, отображаемой соответствующей картографической программой?

Во-первых, появляются новые детали иобъекты нанесенные на электронные карты. Которых при мелком масштабе не было, потому что они находятся на другом информационном слое карты. Конечно, все линии и контуры остались. Но, как говорится, и это не все. При наведении курсора на объект всплывает окно с четким названием объекта и его характеристиками. Процесс этот, получивший название идентификации или опознавания объекта, очень важен для навигационного использования карты. Каждый объект векторной карты и его атрибуты имеют определенные коды, на которые соответствующим адекватным образом должна реагировать навигационная система при ее использовании.

На такие электронные карты может размещаться и привязываться к географическим координатам дополнительная информация, которой изначально не было на исходной бумажной карте. Например, о приливах, течениях, портах, прогнозе погоды и так далее. Иными словами, данные, связанные с электронной векторной картой, образуют картографическую и информационную базу данных, существенно расширяющую возможности автоматизации навигации в целом. Только в векторных картах возможна разгрузка карты от изображений некоторых физических объектов, не влияющих на безопасность движения. Благодаря чему карта становится наглядной и хорошо читаемой.

Растровая же карта является в большой степени просто «картинкой». Безусловно, полезной для наблюдения окружающей обстановки, но этим все ее достоинства и возможности исчерпываются. Диапазон ее масштабирования очень узок. Конечно, растровую карту можно использовать для навигации, пометив на ней текущее местоположение. Но ряд важных навигационных задач, таких например как выработка предупреждений при приближении к опасностям, решить в системах, использующих растровую карту невозможно. Затруднена стыковка растровых карт разных масштабов и преобразование проекций и так далее. Им присущи существенные ограничения по настройке отображения на экране. Так, в них невозможно изменить информационную нагрузку карты и получить приемлемую с эргономической точки зрения дневную и вечернюю палитру цветов.

Векторная карта с изменением масштаба в широких пределах позволяет реализовать динамическую электронную навигацию с выдачей пользователю многих текущих автоматических предупреждений, например, при подходе к опасности или достижении пункта назначения. В системах с векторными картами имеется уникальная функция предупреждения судоводителя об опасном курсе и вычислении безопасных курсовых секторов. Именно благодаря широким функциональным возможностям векторных карт в настоящее время все современные навигационные системы используют только их. За новые возможности векторных электронных карт приходится расплачиваться сложностью логической структуры их данных и возросшей трудоемкостью создания векторных карт.

Если получение растровой карты путем ее сканирования доступно массовому пользователю, то создание векторных карт осуществляется профессионалами: картографами, гидрографами и программистами. Поскольку первым историческим носителем в недалеком прошлом всех картографических данных являлись бумажные карты, то электронные карты создаются, как правило, на их основе как электронные версии. Но это не электронные копии бумажных карт, поскольку в электронные карты включается дополнительная информация из разных источников. При создании электронных карт используются сканирование и оцифровка бумажных карт с последующей полуавтоматической обработкой.

В связи с высокой трудоемкостью производства электронных карт, создание коллекции карт на всю сухопутную территорию и Мирового океана пока далеко от завершения. В качестве примера рассмотрим элементы технологии создания морских электронных карт компании С-МАР. Исходный фрагмент морской растровой карты приведен ниже, там показан первый этап процесса, когда скопированы лишь береговая черта и линии рекомендованных путей.

Какие бывают электронные карты, векторные и растровые карты, свойства и отличия.

Затем создаются индивидуальные слои для других объектов, например для буев и отметок глубин. Выделяется отдельный слой для контуров глубин (изобат), непрерывные контуры глубин заливаются цветным оттенком. Вводится и привязывается к объектам текстовая информация, например характеристики средств навигационного оборудования.

Какие бывают электронные карты, векторные и растровые карты, свойства и отличия.

Специальный слой создается для портовой информации, другой слой для информации о приливах. В итоге получается окончательная карта, в черно-белом цвете представленная на рисунке ниже.

Какие бывают электронные карты, векторные и растровые карты, свойства и отличия.

Надо отметить, что С-МАР поддерживает свою коллекцию электронных карт регулярной корректурой, которая без дополнительной оплаты поставляется всем подписчикам по различным каналам связи в любое время суток.

По материалам книги Все о GPS-навигаторах.
Найман В.С., Самойлов А.Е., Ильин Н.Р., Шейнис А.И.

Векторные и растровые карты

На современном этапе развития цифровых технологий морская навигация не осталась без внимания. За последние несколько лет активно развивается электронная картография, и в особенности векторная. С появлением технологий производства морских электронных векторных карт возникла соответственно необходимость их отображения на мониторе компьютера. Такие системы получили название ECDIS (Electronic Chart Display & Information Systems) ECS (Electronic Chart System), в русском языке — ЭКНИС (Электронно — Картографическая и Навигационно — Информационная Система) и ЭКС (Электронно — Картографическая Система). Остановимся по подробнее на различиях между этими двумя системами :

ECDIS— состоит из трёх обязательных основных частей :

·  используемые карты должны быть только векторными и произведены официальными производителями и отвечать всем требованием Стандарта S — 57;

·  Система отображения должна отвечать Стандарту S — 52;

·  Используемый компьютер должен быть выполнен в морском исполнении.

При соблюдении всех трёх условий, такая система называется ECDISи должна иметь соответствующий сертификат от Национального Регистра или иного надзирающего органа, имеющего на то соответствующие поручения от Национального Правительства.

Не соблюдение одного или всех вышеуказанных условий превращает ECDISв обыкновенную ECS, например :

·  используемые карты — Растровые или Векторные, но от коммерческого производителя, не имеющего на то соответствующего поручения от Правительства и поэтому такие карты не могут считаться официальными;

·  система отображения не отвечает требованиям Стандарта S — 52;

·  используемый компьютер —  не в морском исполнении и не имеет сертификата Национального Регистра, иными словами это обыкновенный компьютер.

Растровые карты — это самый простой тип карт, которые получается путём сканирования бумажной карты. Собственно говоря, Растровые карты являются — «цветными картинками» и занимают много места на жестком диске;

Векторные карты — это цифровой набор данных, который получается путем цифрования растрового изображения бумажной карты, т.е. Растровые карты являются промежуточным этапом в производстве Векторных карт. Производство Векторных карт соответственно является очень дорогостоящим и длительным процессом, так как, кроме непосредственно цифрования, существует несколько стадий верификации (проверки). Иными словами в результате процесса цифрования добавляется База Данных. Векторные карты занимают значительно меньше места, достаточно сказать, что мировая коллекция векторных карт в формате СМ 93/3 фирмы С — МАР состоит из примерно 19.000 — 20.000 карт, умещается на одном DVD диске.   

Совместное использование Векторных и Растровых эл. карт — Здесь следует поподробнее остановиться на узаконенную возможность одновременного  использования в одном ECDIS принципиально двух разных типов электронных карт : Векторных и Растровых.

На мой взгляд такое «узаконивание» крайне губительно и более того абсолютно не допустимо, другими словами — это практически прямой путь к авариям. Поясним на простом примере : «Судоводитель использует ECDISс Растровыми картамив том районе, где отсутствует полное покрытие Векторными картами. По роду своей деятельности штурман не имеет возможности, да и не должен, постоянно отслеживать информацию на мониторе компьютера, и в этот самый момент судно пересекает границу между Векторной и Растровой картами, т.е. на Растровой карте не работают сигналы предупреждения о приближении к опасным глубинам, подводным препятствиям, затонувшим судам и т.д. с глубинами над ними равными или меньшими, чем опасная. Поэтому судоводитель, справедливо ожидая соответствующее предупреждение, к которым уже привык при плавании по Векторным картам, автоматически лишается такового. Наличие на мониторе четких границ между Векторными и Растровыми картами не решает проблему, так как, как сказано выше, нет возможности постоянно следить за информацией на мониторе, а звуковые сигналы могут быть не услышаны из-за внешних шумов.»

Системы отображения должны быть ориентированы на использование только Векторных или только Растровых карт. В крайнем случае, возможно допустить одновременное использование двух разных типов карт, но при условии, что эти карты покрывают разные районы. Например, Северное море покрыто только Векторными картами, а Балтийское только Растровыми, но ни в коем случае недопустимо использование разных типов электронных карт при плавании в пределах одного бассейна.

Преимущество, которое получают судоводители, используя ECDIS  и ECS,

является абсолютно неоспоримым и это становится особенно актуальным, если принимать во внимание всё ещё продолжающеюся тенденцию к сокращению экипажей судов.

Следует особо отметить те возможности, которые предоставляют нам цифровые технологии, например построение трех — мерного рельефа дна и т. п. Это дает возможность отразить специфику навигации для таких типов судов, как Гидрографические суда, Дноуглубительные суда, Подводные лодки и позволяет вплотную подойти к понятию «Подводная Навигация», которая представляется особенно интересной для подводного флота, так как позволяет спроектировать основную надводную обстановку на поверхность дна, что в свою очередь значительно повышает эффективность подводной навигации в части определения места судна.

Завтра :

На основе современных тенденций в развитии Электронной Картографии можно сказать, что системы отображения ECDIS в недалёком будущем станут обязательным судовым оборудованием, т.е. конвенционным и, как правило, это коснется в первую очередь пассажирский и крупнотоннажный флот. Здесь на современном этапе видится две основные проблемы:

1.  Отсутствие достаточного количества официальных карт необходимых для покрытия всей судоходной части мирового океана, что является в данный момент основным тормозом в распространении ECDIS  и ECS.

2.  Своевременная адаптация к цифровым технологиям всех береговых контролирующих организаций. Здесь поясним на примере : «Судно полностью оборудовано сертифицированным ECDIS и, соответственно, нет необходимости в использовании бумажных карт, но береговые проверяющие организации продолжают требовать к предъявлению коллекцию бумажных откорректированных карт на весь рейс судна. Таким образом, возникает конфликтная ситуация, которая не всегда может быть разрешена удачным образом, и скорей всего на начальном этапе будет приводить, как минимум, к неоправданным задержкам с отходом таких судов в рейс, что в свою очередь повлечет за собой дополнительные и неоправданные расходы для судовладельцев».

Увеличение аварийности, не смотря на все технические усовершенствования:

Для снижения уровня аварийности необходимо в срочном порядке:

q  Перестать сокращать штурманский состав — Штурманов должно быть 3 чел., как минимум, не считая Капитана, которые несут ТОЛЬКО ходовую и стояночную вахты и больше ничего.

q  Упразднить все вневахтенные обязанности для тех, штурманов, которые несут ходовую вахту на мостике.

q  Вся вне вахтенная работа (корректура карт, грузовые дела, обслуживание радио — и электро — навигационного оборудования и прочие штурманские обязанности) должна выполняться дополнительными штатными должностями для штурманов, например, отдельно грузовой и штурманский (навигационный) помощники, не несущие ходовую вахту. Итого должно быть 5 (пять) помощников капитана, как минимум, 3 помощника (штурмана) несут ходовую и стояночную вахту + 1 грузовой + 1 навигационный помощники (штурмана).

С Уважением, Пётр Татаринцев,

Капитан Дальнего Плавания, Руководитель направления по Электронной Картографии и Системам Отображения, ЗАО «Морские Навигационные Системы», Санкт — Петербург.

Знакомство с векторными картами

Знакомство с векторными картами
Дополнения

4.05.08 MapsetToolkit, показал И.Лукомский

23.05.08 — Оснащение картами GPS MAP Garmin — опыт Ильи. Практический подход.

Будь проклят тот день, когда я сел
за баранку этого пылесоса!
«Кавказская пленница»

Уточняю: карты для Garmin, знакомство состоялось по случаю покупки 60Сх. Ощущения были, можно сказать, органические: то волосы шевелятся, то руки чешутся… Возможно, будет интересно и другим вступающим на векторный путь 🙂

Преамбула

У вас уже есть устройство GPS, вы знаете что это такое и как им в общих чертах пользоваться? — тогда сразу переходим дальше.

GPS — магический приборчик, показывающий широту и долготу места, в котором он находится. Поскольку волшебство связано со спутниковыми сигналами, работает оно только под более или менее открытым небом (на полянке, у окна). Стекло не мешает.

Можно запомнить в приборе точку его местонахождения (waypoint, далее — wpt).

Для точки можно выбрать значок, который будет показан на экранчике прибора (домик, флаг, парковка,… — десяток-другой вариантов в зависимости от модели GPS). А также название, которое в одних приборах может быть только коротеньким (ETrex — лишь 6 знаков), в других подлиннее.

Потом, куда-нибудь переместившись, можно попросить прибор показать направление на старую точку (Goto: идти к…) и следуя стрелочке на экране, вы вернетесь в нужное место. Если не выключать прибор, можно записать и весь путь движения, он будет отображаться в виде вашей «траектории» — трека. Можно вернуться назад точно по пройденному пути. Для этого никакая карта, понятно, не нужна.

В память GPS можно занести множество намеченных заранее точек. Делать это вручную вводя координаты довольно неудобно, но тоже приходится — например, чтобы записать место хорошей стоянки, вычитанное из отчета. Для приборов, которые можно подключить к компьютеру, точки вводятся очень легко. Есть кажется одна-две самых дешевых модели у которых соединение не предусмотрено — не берите их даже при самом экономном бюджете.

Опуская детали: щелкаете мышкой по нужным местам на карте в OziExplorer или на космоснимке в Google Earth, и все выбранные и поименованные вами точки оказываются в GPS. На экранной странице «карта» (речь о любом приборчике БЕЗ ЗАГРУЗКИ КАРТ!) вы увидете свое место среди занесенных точек. Рассматривать картинку можно в любом желаемом масштабе, от десятков метров до сотен км. По сути это уже карта, только уж очень скудная.

Еще можно нанести на нее трек, тоже начертив его на компьютере. Для линейного маршрута получится вполне себе «туристская карта», например река с отмеченными деревнями, мостами, порогами и стоянками. Но для парусного похода, на большой воде этого мало.

А вот вместе с хорошей бумажной картой ещё и GPS — одно удовольствие. Про счисление пути можно вообще забыть, а наиважнейшая навигационная задача обсервации решается нажатием кнопки и взглядом на прибор, независимо от того, есть ли хоть какие-то ориентиры (ночь, туман, открытое море) или их слишком много (заблудились в шхерах).

Однако, для получения удовольствия потребуется подготовка. Беда в том, что на традиционных картах координатная сетка не рассчитана на непосредственное использование. На топографических картах она присутствует только в виде рамки, на морских — та же рамка плюс редкие линии. Для работы с прокладочным инструментом годится, а как найти точку с теми координатами которые показал GPS? Не брать же с собой линейки и угольники.

NB
Традиционные карты отстали от жизни, они неудобны для работы с GPS

Если карта на бумаге, можно дома просто прочертить карандашом координатную сетку. Но скорее всего, нужная карта уже кем-то отсканирована, подготовлена для работы с замечательной программой Ozi Explorer («привязана») и дожидается Вас где-нибудь в Сети, например http://maps.poehali.org/ru/ Тогда нанести сетку можно в два счета, только вместо линейки нужен принтер. Включаете в Ози показ сетки (Map — Grid Line Setup) выбираете нужный шаг линий и подписей. Затем — File, Export Map to Image… и на принтер.

В пределах клеточки со стороной 1-2 минуты и на глаз легко определить свою точку, координаты которой показал прибор.

Как это работает

GPS «с картографией» умеет все что приборы попроще, и сверх того позволяет загружать карту в специальном векторном формате. На той территории которая отражена на карте, вы увидите на экране прибора не отметку текущего положения и свои точки, но и некоторое подобие настоящей карты. Вышли за пределы загруженной карты — останется только очень грубая базовая. Какой-то участок встроенной карты может быть более подробным. Изменить его ни покупатель ни продавец прибора не может — как выпустил Гармин прибор, так и будет.

Но мы можем загрузить в GPS те карты, которые нам нужны и менять их по мере надобности, отправляясь в разные края.

К рассчитанному на загрузку карт прибору прилагается диск с программой mapsource (ее можно и скачать у Гармина, http://www8.garmin.com/support/download.jsp).

Mapsource позволяет сформировать из имеющихся у вас карт набор для загрузки. А также, подобно OziExplorer, наносить, считывать из GPS и записывать в него wpt, треки и маршруты. Для использования данных, накопленных за годы странствий с помощью OZI Explorer-а, нужно промежуточное звено: форматы не совпадают. Использовал в качестве конвертера GPS TrackMaker.

Карты для работы с Mapsource требуют инсталляции на компьютер с пропиской в реестре. Кроме собственно карты (файл с расширением img) в комплект входит превьюшная карта и скриптик для той самой прописки, данные в нем надо будет поправить применительно к структуре папок на вашем компьютере. В фирменном продукте будет setup.exe без всяких хитростей.

Для просмотра набора карт Mаpsource удобен, а вот для их заливки в прибор есть способ как минимум не хуже, не требующий ни дополнительных файлов, ни пачкотни в реестре. Это программка sendmap и к ней img2gps, с которой все совсем просто: складываем нужный набор img — файлов в отдельную папку, и оттуда он целиком загружается в GPS.

Когда счет карт в коллекции пойдет на многие десятки а то и сотни из разных наборов, для формирования загружаемых в прибор пакетов все же удобнее использовать Mapsource как «менеджер карт». Тогда для облегчения подключения к Mapsource отдельных карт, например ваших собственных, пригодится утилита MapsetToolkit. См. http://cypherman1.googlepages.com/ Требует, чтобы img-файл карты имел имя из 8 цифр. Когда сообщает что-то вроде Program termined — можно не опасаться, это не «работа программы прервана», а означает что все сделано. Французский акцент.

Фирменные продажные карты заблокированы на двух уровнях: первый код разблокировки позволяет загрузить карту в Mapsource, второй код — в прибор. Его продавец генерирует персонально, используя уникальный ID вашего прибора.

Универсальный код DEMO позволяет посмотреть карту и, как пишут, даже загрузить ее в прибор для оценки вида, при этом отключая собственно GPS. Не игрался.

Есть и куда лучшее лекарство: GarminUnlock. Оно помогает, во всяком случае на первой стадии. И делает возможным загрузку img файла в совершенно замечательную программу mapedit, речь о которой пойдет ниже. А уж тогда власть переходит в наши руки. Правда, пишут что при этом корежится роутинг и еще какие-то штучки. Но нам, туристам-парусникам, нужны не подсказки за какой угол свернуть, а Карта как таковая.

Карты штабные, три колоды…

Облом с Голубой Атлантикой

Англоязычные описания говорили что 60-ка поставляется с встроенной картой Северной Атлантики. Так далече мы не собирались, но подумалось — а вдруг в это географическое понятие входит и осваиваемая Балтика? Вот ведь, в НАТО кого только нет, может и в гарминской North Atlantic? Так нет же… Встроенная Атлантика обнаружилась не сразу и далеко. Как-то, слишком долго нажимая на «широкоугольную» кнопку Out, забрался курсором на Нью-Йоркщину. Для тех краев и правда в приборчике оказалась зашита обзорная карта. Начинается она с Гренландии, а вот восточная сторона пруда, хоть бы туманный Альбион — увы.

Более серьезные надежды связывались с картографическим продуктом Гармина BlueChart Atlantic. Дорого, но как заманчиво, если замыслить пойти подальше… ведь хорошая морская карта, вся Европа. Увы, это была эйфория от рекламно-описательных текстов при поверхностном изучении вопроса. Дорого — не то слово. Карты разблокируются небольшими районами, так что цена вопроса не то что для Европы, для одной Балтики превысит цену самого приборчика. Для солидной яхты необходимо, для туриста-парусника — нерационально. Ну, а на компьютере посмотрим.

Ладога и Онега попали в BC 9. Койонсари, Терву… Ниже тот же район на километровке 23032 издания 1993 г.:

Что ж, ВС — неплохо. А обычная карта лучше — детальнее, живее что ли. Показан характер берегов: где песок, где скалы. На BlueChart открытые надводные камни оказались обозначены желтыми кружками. И вышло, что не выражающиеся в масштабе карты каменюки крупнее и значимее соседних мелких островков.

Часто попадающееся слово Reed означает камыши, а Kelp — водоросли.

Федеральный округ в подарок, на выбор

— дают многие продавцы GPS, соблазняя клиента заливкой то ли ломаного навикомовского продукта, то ли еще какой-то компиляции. Основные парусные воды для москвича лежат в северо-западной стороне, поэтому был выбран СЗ округ.

ТЕПЕРЬ ВНИМАНИЕ! GPS — не флэшка. Любая новая загрузка стирает все карты которые были загружены раньше (кроме «встроенной»). За такой формат (все файлы собираются в общий контейнер) спасибо Гармину, а также и продавцам, грузящим карты в прибор, не предупреждая об этой милой особенности. И большое спасибо более опытным товарищам, которые предупреждают тех кто не ленится немного полазить по сети.

Поскольку я был предупрежден, а также вооружен программой gpsdaemon (http://gpsdaemon.110mb.com/index.html), перед экспериментами залитое в GPS добро было скопировано на диск. Образовались чуть не две сотни файлов под ничего не говорящими цифровыми именами. Ну что ж, посмотрим…

Шок — это по-нашему! Заяцкие острова названы Топами (кто не знает, это островки с маяком посреди Западной Соловецкой Салмы), на Анзере озеро вместо Троицкой губы, и наконец — Соловки лежат в КАНДАЛАКШСКОМ заливе. Приплыли.

Справедливости ради надо сказать, что другие карты оказались получше. Правда, неизвестно какого года свежести, происхождения и исходного масштаба. Похоже на 2-километровки. Вот те же знакомые места на Ладоге. Горизонтали съехали с островов на воду… ну, по сравнению с Соловками это мелочь.

В копирайте у некоторых карт упоминается Роскартография, у других — что они не могут быть предметом продажи, ибо сделаны с применением некоммерческой версии программы cgpsmapper. Вот так.

Ошибок на карте в GPS может быть куда больше чем на обычной карте.

Дороги России

Произвели наиболее приятное впечатление. Понадобится куда-нибудь далеко ехать — куплю. Топографии нет, зато дороги, и не только шоссе, но и прочие дорожки и переулочки — всё точно. И есть нужные по пути объекты — заправки и т.д. Однако и тут без ложки дегтя не обошлось. Посмотрев на знакомые окрестности, обнаружил любопытные вещи. Рестораны двоятся(!), причем если второй «Граф Орлов» занял противоположную сторону проезда, то клон «Султана» и вовсе перебрался на Орджоникидзе. Отделение МДМ-банка оказалось на кладбище у Донского монастыря, а оное и вовсе не отмечено.

Мораль: и обычные карты бывают старые и с ошибками, а уж изготовленные на их основе векторные… Пользоваться ими лучше с оглядкой.

И назвал Бог сушу землею, а собрание вод назвал морями.
И увидел Бог, что это хорошо.

Водораздел

…И на морях появились корабли а на них компасы и карты, и оказалось что планета кругла, что тоже неплохо. Голландец Меркатор придумал способ чертить карты так, чтобы постоянный курс корабля был прямым и на карте. И морские карты стали делать не так как сухопутные. Может, и не так было дело… но в итоге — традиция. Проекция, свои значки, цвета и т.д.

На корабле или яхте, идущей из порта в порт или там от марины к марине хороша морская карта. Глубины, обстановка, фарватеры, режимы работы маяков. Что там за береговой чертой — для судовождения неважно. Ну и… сплошное желтое пятно, разве что возвышенности отмечены как ориентиры.

А нам нужны и море с морской обстановкой и суша. Плавание по большей части прибрежное. Где какой лес, кусты, болота, деревни, дороги и т.п. Ночевки почти всегда на берегу. Дневки, разные вылазки.

Векторную карту как раз можно было бы делать универсальной. Те или иные наборы знаков показывать, и проекции менять если хочется. Даже команда похожая в меню уже есть, и какая! Показать цвета моря… фигня какая-то оказалась, выключает синий цвет и всё. Если и будут универсальные карты, то не скоро. Ведь и ведомства разные: морские карты в ведении флота, сухопутные — армии.

Пока что наоборот, стало хуже: даже версии софта требуются разные для морских карт и сухопутных. В результате такую векторную карту, которая нужна туристу-паруснику, сделать просто невозможно. Видит Бог, это нехорошо! Но он Гармином не пользуется…

По-моему, предпочтительнее сухопутная, топографическая. Тем более что на топокарте показано и море: глубины, рифы, даже фарватеры и обстановка. Правда, последнее заведомо менее надежно и актуально чем на морской — ведомство-то другое. А если с картой надо или хочется поработать, практически выбора нет: только суша. Mapedit морские карты не поддерживает. :-(((

Вокруг и около

Зачем вообще нужны векторные карты? То что они компактнее растровых вряд ли важно: теперь память не проблема. С растровой картой, воспроизводящей обычную бумажную, иметь дело куда привычней. Никаких компьютерных сюрпризов, и знаки и способы работы отработаны веками и описаны начиная со школьного учебника географии. Если бы сегодня существовал водостойкий и не слишком прожорливый приборчик позволяющий работать с растровыми картами — однозначно, выбрал бы его. А векторные — это для автомобиля. Увы, КПК с GPS и водобоязненны и прожорливы.

Векторная карта — дитя IT. Надо было бы называть ее объектной, ибо это уже не картинка, а совокупность объектов разных классов, описывающих дома, города, кварталы, скалы, рестораны, лес, реки, границы и т.д. С объектами можно работать: положить в базу данных, дополнить, обновить, удалить, показать или скрыть при тех или иных условиях, присоединить к ним текст и картинку. Выдать сигнал тревоги при сближении если место опасно. Автоматически проложить маршрут, да хотя бы просто найти город по названию. Заманчиво.

Итак, векторная карта — программное обеспечение. Некий набор данных плюс инструкции по работе с ними. Плюс свои алгоритмы у каждой программы и прибора которые эту карту показывают, строя в итоге все ту же растровую картинку на экране. А где ПО там всегда не так гладко как на бумаге, там и разнобой и глюки и всякие хитрости.

Есть аналогия с компьютерными шрифтами. Карта — «шрифт» одновременно символьный и векторный. Точечные объекты будут показаны «буквами»-рисунками, зашитыми в знакогенератор GPS или программы (думаете, они одинаковы у гарминского GPS и гарминского же mapsource? Щасс…) Заданные наборами координат линии и полигоны (замкнутые фигуры) будут масштабироваться как, скажем, True Type… и тоже со своими фокусами, как пишут гуру в зависимости от того что у чего оказалось внутри и как пересекается между собой.

Два слова о цвете. Экран Gpsmap 60Cx хоть и цветной, но по сравнению с любым мобильником цветным его можно назвать лишь с натяжкой. А на картах цвет используется совсем плохо, всего несколько блеклых тонов. Видимо, причины в необходимости экономить питание и обеспечить совместимость карт для цветных и черно-белых приборов. Даешь хороший цвет! Черно-белые приборы с картографией сегодня — нонсенс. Вот где карт нет там и цвет не нужен.

Народное ополчение картогарфии

Гармин своих секретов не открывает. Но вокруг векторных карт образовался круг независмых разработчиков, раскапывающих технологию и создающих ПО для работы с картами. Ну и конечно развилась «любительская картография».

А куда деваться?

Купив бумажную карту, можно нанести на неё что нужно, откорректировать, поднять маршрут. Средств работы с векторной картой у покупателя нет. Фактически, только накладываемые точки wpt (waypoints) сиречь poi (point of interest) и треки, как и в приборе без картографии. Маловато будет! Это еще если нужную карту можно купить и качество нормальное. Ведь понятно куда приложены основные усилия коммерческих картографов: автомобильная навигация. Это — рынок. А добротная топография, нужная туристам, даже если всем вместе и с рыбачками — слезы.

Да и есть ли она? Была — да. Тех лет когда были выпущены генштабовские карты, которые теперь и на дисках и в сети. Для тех лет. Более свежей похоже в целом нет, обеспечить качественную актуализацию за последние 20 лет оказалось неподъемно не то что фирмам, но и государственным службам. Во всяком случае, многочисленные публикации по «неогеографии» на CNews приводят к такому выводу. Хорошо хоть берега и острова меняются мало.

сGPSmapper — программа Станислава Козицки (Stanislaw Kozicki), http://cgpsmapper.com/ Это компилятор, делающий файлы карт в формате Гармина. Исходный материал — текстовый файл, написанный специальным языком, как текст программы. Код типа объекта, его название, координаты точек. Есть подробная документация. Насколько понял, формат тоже разработан Козицки, в честь чего и называется польским. Есть бесплатная версия, делающая все что надо, и коммерческие для выпуска карт на продажу. Они позволяют создавать карты с роутингом и защищенные. Для сухопутных и морских карт нужны разные версии cGPSmapper-а.

С этого сайта ссылка ведет на http://mapcenter2.cgpsmapper.com/ — хранилище бесплатных карт. И не просто хранилище: можно загрузить свой исходник, и через некоторое время он будет откомпилирован самым свежим мэппером и с несколько более широкой функциональностью, чем скачиваемая бесплатная версия. Для поиска бесплатных карт хорош и сайт http://garminmapsearch.com/?l=ru с удобным интерфейсом.

Что касается самих карт, качественный продукт найти там думаю маловероятно. Мне во всяком случае попадались как бы… полуфабрикаты, а что-то просто «пробы пера». Допустим, вроде бы и неплохая обзорная карта — дороги, города, речки-озера. И все. Линии угловатые. Как схема выглядит, или контурная без раскраски. Ну не карта это. А некоторые файлы подвешивали Mapsource так что он отказывался работать и требовал переустановки, а реестр приходилось чистить.

Лучше зажечь маленькую свечку,
чем проклинать темноту.
Конфуций

То что сделано пусть одиночкой, но качественно, на хорошем уровне — будет скорее всего лежать на своем сайте, а не в файлопомойке.

Картографический редактор Мapedit Константина Галичского (www.geopainting.com) уже упоминался. Осваивал его с помощью статей на сайте «В дорогу, народ» (http://v-dorogu.narod.ru/article/mapeditpart1.htm ), что и вам рекомендую. Про автора понятно лишь что он архангелогородец, создает и собирает карты области. С этого сайта взят эпиграф с цитатой, вынесенной во врезку.

Mapedit’ом дальше и будем пользоваться. Он позволяет сделать то что и хотелось: открыть img-файл, увидеть карту и редактировать ее. Результат сохраняется в текстовый файл в «польском формате». На компьютере должен быть установлен и cGPSmapper — с его помощью делается экспорт в формат Гармина, и получается новый img-файл для загрузки в GPS.

Опыты

Перегонка: уровни и детали

Дальше подразумевается что читатель познакомился со статьями на сайте «В дорогу, народ», установил и попробовал запустить MapEdit.

Векторная карта обычно содержит несколько слоев (уровней), рассчитанных на показ при разных масштабах. Слои могут быть вообще разными картами и не зависеть друг от друга. Однако удобно когда на самом подробном уровне есть все объекты, а в настройках задано, до какого уровня показывать те или иные.

Вот картинки района Московского моря. На первой уровень 4, а на втором в том же масштабе показан самый подробный уровень 0 — на нем столько объектов, что различить их невозможно.

Допустим, хочется поднять на маршруте заправки и крупные водоемы, чтобы они показывались и при самом мелком обзорном масштабе. С помощью MapEdit — легко! Выполним команды Edit — Select — by Type, и будет показана таблица для выбора по типам с перечислением всех имеющихся на карте объектов.

Помечаем заправки и воды, ОК. Выбранные объекты выделяются зеленой каймой. Щелчок правой кнопкой мыши по любому выделенному объекту и выбираем в контекстном меню: Modify — Extend all Elements up to Level — вводим в появившемся окошке номер уровня, до которого хотим расширить показ данных объектов: 4. Получили то что хотели:

Здесь отключены названия заправок, иначе в пределах Твери все «нефти» наложатся друг на друга так что ничего не разобрать. Но это можно сделать уже не меняя саму карту, и Mapsource и GPS тоже в некоторой степени позволяют управлять степенью детализации картинки.

Не трогая карту, можно было бы вручную пометить своими точками все заправки на трассе с помощью MapSource. Но точки будут видны при всех масштабах, и если их слишком много — в обзорном режиме будут забивать картинку. Да и предназначены они для другого — собственных отметок а не дублирования карты. Работа с уровнями — мощный и удобный механизм.

Очистка: текстовая обработка

На финских топографических картах (см.ниже) обнаружилось огромное количество бессмысленных «родовых» надписей. Например, крупные дороги подписаны собственными названиями или номерами трасс, а дорожки помельче — просто TIE или AJOTIE (дорога), каждая синяя черточка — PURO или OJA (ручей, канава), поля — PELTO, воды — VESISTO и т.д. Возможно, эти пометки полезны на черно-белом приборе, но на цветном только зря занимают память.

Сохранив карту в польском формате и загрузив полученный текст в Word, с помощью обычного поиска и замены убрать лишние надписи — минутное дело. Можно проводить и более интересные операции — например, менять тип объектов (точек, линий, полигонов). А если еще и макросы подключить… Текстовая обработка дело привычное, если знать что делать, для некоторых задач она может оказаться эффективнее картографического редактора.

Анализ: архипелаг Зеро

Посмотрим, как море изображается на сухопутной карте. Пример — топокарта Финляндии. Cделана не абы кем на коленке: GARMIN CORPORATION©1995-2004 LIC_626, NavCor Oy 626. (Теперь NavCor и вовсе куплена Гармином и стала его финским подразделением).

Смотрим на окрестности Хамины с помощью Mapsource (в GPS будет примерно то же). А ведь островов там вроде как больше было…

Плавание с сухопутной картой может быть чрезвычайно увлекательно и полно географических открытий.

Где у нас морская карта?

Другое дело! Выходит, шок — это не только по-нашему, Гармин еще круче. А как тот же пейзаж нарисуется в Mapedit?

Вот он, пропавший архипелаг: красная штриховка на голубом фоне. Как же так?! Некоторые острова «проявляются» при переходе к нижним уровням карты, т.е. более крупным масштабам. Вот еще одна картинка (Майасаари, на верхней карте он «невидимый», находится справа над линейкой масштаба).

Напомним, что векторное изображение строится из точек, линий и полигонов. Море здесь тоже состоит из множества полигонов, они-то и создают контуры островов. Mapedit позволяет выделить любой элемент и показать узловые точки его контура:

На карте будут видны те острова, контуры которых являются продолжением линии внешней границы выделенного водяного полигона (серого). Похоже, что исчезают острова, контур которых не является продолжением внешнего! Может быть, причины такого поведения на самом деле иные, это ведь только отдельное наблюдение.

Если выделить сам остров, неважно какой, в его свойствах можно увидеть, что это… пустое место. Код 0. А такие нулевые объекты запрещены — если сохранить карту в польский формат и попробовать перекомпилировать cgpsmapper’ом, он выдаст ошибку.

Наверное, всему этому есть какие-то объяснения, но с точки зрения юзера-туриста-парусника диагноз — страшное безобразие. Не то глючные технологии, не то кривая идеология у этих векторных карт. А может и то и другое.

Нельзя ли, например, обойтись без полигонов?

И ведь получается. Благо, тип «полигон» можно преобразовать в замкнутые линии. Тогда острова не пропадают, но… разобраться в карте шхер стало трудно. Сплошные узоры, где суша где вода непонятно. Ведь цветных заливок нет.

Кстати, нельзя явно задать и цвет полигона. Уже упоминал что палитра GPS скудна. Многие типы полигонов отображаются одним и тем же цветом. Для себя после нескольких экспериментов решил задачу тем, что превратил нулевые острова в… аэродромы.Они хоть все видны. К счастью, делается это просто, выделением объектов и сменой их типа по всей карте. Побочный эффект: все леса и огороды покрылись аэродромами, ибо на суше тоже обнаружилась масса каких-то осколков нулевого типа. И другой мусор в отличие от реальных финских земель попадается часто. Особо он не мешает, только увеличивает объем файла. Видимо, карты делались трассировкой с минимальной ручной правкой.

Смешивание: подсыпать камней

Одно удовольствие смотреть на обычную топокарту. И, увы, бросается в глаза большая разница с векторной — на той не обозначены камни, мели, обстановка, фарватер… (Вот на BlueChart все это конечно представлено в лучшем виде).

Рецепт был использован простой но трудоемкий. Mapedit позволяет наложить на редактируемую векторную карту привязанную в OziExplprer растровую. Применительно к финским топокартам совпадение оказалось отличным. А дальше — щелк-щелк мышкой по камушкам… Отмечал их сухопутным знаком «Скала», поскольку морским крестикам на сухопутной карте рисоваться на экране GPS не захотелось. Для фарватеров использована изобата.

Аналогично по скриншотам из GoogleEarth и BlueChart был в меру сил подрисован шведский берег. Отмечаются точки, по их координатам скриншот привязывается в Ozi и вручную «обводится» в mapedit.

Пока все. Появится опыт или кто поделится своим — продолжим.

Синтез: чего хотелось бы…

Успеха спецов в деле раскрякивания BlueChart (по последней инф. наметился), и чтобы не просто юзать, а уметь извлекать данные.

Чтобы появился инструмент, способный одновременно работать с морскими и сухопутными типами.

Выбрать смешанное подмножество типов, позволяющих достаточно адекватно отображать и топографическую и морскую информацию. (задачка скорее всего специфична для разных девайсов… :(

…и научиться объединять топо- и ВС в карту удобную для мелких водоплавающих.

Г.Шмерлинг
30.04.2008

Сайт управляется системой uCoz

Карта в вектор. Как создать векторную карту мира?

Векторная карта – топографический документ, обычно созданный на основе снимков из космоса, на котором в соответствующем масштабе отображаются различные объекты: реки, дороги, населенные пункты, дорожные знаки, здания и другие. Можно создавать несколько слоев информации и дополнять сведения об изображенных объектах. 

Все объекты на таких картах привязаны к их географическим координатам и описываются с помощью математических формул, алгоритмов, которые обозначают форму цвет и размер положение предметов. То есть, чтобы описать объект в векторной графике, применяется сочетание формул и компьютерных команд.

Главное преимущество векторной карты – она создается в компьютерной программе и может обрабатываться в компьютере, который может в автоматическом режиме вычислять и размещать в нужных местах точки, рисующие объект, например, мост. Поэтому векторные карты все чаще используются в различных приложениях для навигации.

Еще один важный плюс такой карты – ее легко масштабировать. При увеличении масштаба становятся видны новые детали объектов и более мелкие предметы, которые были скрыты в других информационных слоях.

Таким образом создается не просто карта местности, а солидная информационная база данных. Это дает возможность, к примеру, предупреждать пользователя системы GPS об изменениях, например, о приближении к опасному объекту.

Как делают карту вектор?

Изготавливать такие карты довольно сложно. Как правило, такую работу выполняет не один человек, а целый коллектив специалистов. Чтобы сделать векторную карту, требуется много времени. На разработку карты масштабом 1:200 000 необходимо потратить две-три недели.

При разработке карт выбирается три основных параметра – формат, в котором представляется информация, классификатор сведений и правила, в соответствии с которыми выполняется цифровое описание объектов.

  • Формат означает, как устроена карта, и влияет на объем ее файла время доступа к объектам. На мировом рынке производители программного обеспечения предлагают несколько десятков таких форматов. Одного стандарта не существует.
  • Классификация данных – электронный список, куда внесены все объекты, которые могут присутствовать на карте, а также все атрибуты этих объектов. Каждому объекту присваивается определенный код. Классификации создают сами компании, производящие векторные карты.
  • Правила цифрового описания влияют на то, как будет описан геометрический образ карты. Например, для описания объекта «дом» могут использоваться координаты его центра, а также обозначение вектора, который показывает, как расположено здание. Правила прилагаются к карте, чтобы ее разработчики знали, как правильно рисовать объекты на мониторе компьютера.

Сложность работы с векторными картами состоит в том, что каждая из них создается в определенной программе со своими характеристиками. По этой причине часто уходит много времени, чтобы совместить векторные карты, подготовленные разными разработчиками.

Внедрить вектор карты в C ++

Переполнение стека
  1. Товары
  2. Клиенты
  3. Случаи использования
  1. Переполнение стека Публичные вопросы и ответы
  2. Команды Частные вопросы и ответы для вашей команды
  3. предприятие Частные вопросы и ответы для вашего предприятия
  4. работы Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  5. Талант Нанимать технический талант
  6. реклама Связаться с разработчиками по всему миру
,
Vector vs Raster: в чем разница между типами пространственных данных ГИС?
Spatial Data Types: Raster vs Vector

Автор: ГИС География · Последнее обновление: 3 июля 2020 г.

Какие существуют типы данных ГИС?

Пространственные данные наблюдения сосредоточены на местах.

Каждый дом, каждое дерево, каждый город имеют свои уникальные координаты широты и долготы.

Двумя основными типами пространственных данных являются векторных и растровых данных в ГИС. Но в чем разница между растровыми и векторными данными?

Когда мы должны использовать растр и когда мы должны использовать вектор? Узнайте больше о широко используемых моделях пространственных данных.

Векторы моделей точек, линий и многоугольников

Векторные данные — это , , а не , , составленные из сетки пикселей. Вместо этого векторная графика состоит из вершин и путей .

Три основных типа символов для векторных данных — это точки, линии и многоугольники (области). Поскольку картографы используют эти символы для представления реальных объектов на картах, им часто приходится выбирать, основываясь на уровне детализации карты.

ТОЧКИ XY

Векторные точки — это просто координаты XY.Обычно это широта и долгота с пространственной системой отсчета.

Если объекты слишком малы, чтобы их можно было представить в виде полигонов, используются точки. Например, вы не можете видеть городские границы в глобальном масштабе. В этом случае карты часто используют точки для отображения городов.

Point Vector Data Type

ЛИНИИ соединяют вершины

Векторные линии соединяют каждую вершину путями. По сути, вы соединяете точки в установленном порядке, и это становится векторной линией , где каждая точка представляет вершину.

Линии обычно представляют функции, которые имеют линейный характер. Например, карты показывают реки, дороги и трубопроводы в виде векторных линий. Часто более загруженные шоссе имеют более толстые линии, чем заброшенные дороги.

С другой стороны, сети представляют собой линейные наборы данных, но их часто считают различными. Это потому, что линейные сети являются топологически связанными элементами. Они состоят из перекрестков и поворотов с возможностью подключения.

Если бы вы находили оптимальный маршрут с использованием сети линий трафика, он следовал бы установленным правилам.Например, он может ограничивать повороты и движение на улицах с односторонним движением.

Vector Data Type Line

ПОЛИГОНОВ соединяют вершины и замыкают путь

Когда вы соединяете набор вершин в определенном порядке и закрываете его, это теперь функция векторного многоугольника . Чтобы создать многоугольник, первая и последняя пары координат совпадают.

Картографы используют полигоны, чтобы показать границы, и у них всех есть область. Например, площадь здания имеет площадь в квадратных метрах, а сельскохозяйственные поля имеют площадь.

Vector Data Type Polygon

Типы растров: дискретный против непрерывного

Растровые данные состоят из пикселей (также называемых ячейками сетки). Они обычно располагаются равномерно и квадратно, но это не обязательно. Растры часто выглядят точечно, потому что у каждого пикселя есть свое значение или класс.

Например:

Каждое значение пикселя на спутниковом изображении имеет значение красного, зеленого и синего цветов. Кроме того, каждое значение в карте высот представляет определенную высоту.Это может быть что угодно от осадков до растительного покрова.

Растровые модели

полезны для хранения данных, которые постоянно меняются. Например, поверхности возвышения, температура и свинцовое загрязнение.

Raster Cellsize

Растровые модели данных состоят из 2 категорий — дискретные и непрерывные.

ДИСКРЕТНЫЕ РАСТРЫ имеют различные значения

Дискретные растры имеют различные темы или категории. Например, одна ячейка сетки представляет класс земного покрова или тип почвы.

На отдельной растровой карте растительного покрова / использования вы можете выделить каждый тематический класс. Каждый класс может быть четко определен, где он начинается и заканчивается. Другими словами, каждая ячейка растительного покрова является определяемой и заполняет всю площадь ячейки.

Дискретные данные обычно состоят из целых чисел для представления классов. Например, значение 1 может представлять городские районы, значение 2 представляет лес и т. Д.

Discrete raster

НЕПРЕРЫВНЫЕ РАСТРЫ имеют постепенное изменение

Непрерывные растры (недискретные) — это ячейки сетки с постепенным изменением данных, таких как высота, температура или аэрофотоснимок.

Непрерывная растровая поверхность может быть получена из фиксированной точки регистрации . Например, цифровые модели рельефа используют уровень моря в качестве точки регистрации. Каждая ячейка представляет значение выше или ниже уровня моря. В качестве другого примера, значения ячейки аспекта имеют фиксированные направления, такие как север, восток, юг или запад.

Явления

могут постепенно изменяться вдоль непрерывного растра от конкретного источника . В растре, изображающем разлив нефти, он может показать, как жидкость переходит от высокой концентрации к низкой концентрации.В источнике разлива нефти концентрация выше и распространяется наружу с уменьшающимися значениями в зависимости от расстояния.

Continuous raster

Векторные данные преимущества и недостатки

Знаете ли вы?

Spaghetti Data Model Модель данных спагетти

Модель данных спагетти была одной из первых концептуальных моделей для структурирования функций в ГИС. Это была простая модель ГИС, в которой линии могут пересекаться без пересечения или топологии без атрибутов.

Каковы преимущества использования векторных данных?

Поскольку векторные данные имеют вершины и пути, это означает, что графический вывод обычно более эстетичен.Кроме того, это обеспечивает более высокую географическую точность, поскольку данные не зависят от размера сетки.

Правила топологии могут помочь целостности данных с векторными моделями данных. Мало того, сетевой анализ и операции близости используют векторные структуры данных.

Каковы недостатки использования векторных данных?

Непрерывные данные плохо хранятся и отображаются в виде векторов. Для отображения непрерывных данных в виде вектора потребуется существенное обобщение.

Хотя топология полезна для векторных данных, она часто требует интенсивной обработки.Любая функция редактирования требует обновления топологии. Алгоритмы векторной манипуляции со множеством функций сложны.

Каковы преимущества растра?

Формат растровой сетки — это модель данных для спутниковых данных и других данных дистанционного зондирования. Для растровых позиций легко понять размер ячейки.

Алгебра карт с растровыми данными обычно быстра и проста в выполнении. В целом, количественный анализ интуитивно понятен для дискретных или непрерывных растров.

Map Algebra

Каковы недостатки растра?

Поскольку размер ячейки влияет на качество графики, он может иметь пиксельный внешний вид.Чтобы проиллюстрировать, линейные объекты и пути трудно отобразить.

Вы не можете создавать наборы сетевых данных или выполнять правила топологии для растров. Кроме того, у вас нет гибкости с таблицами атрибутов растровых данных.

Наборы растровых данных могут стать потенциально очень большими, поскольку они записывают значения для каждой ячейки в изображении. По мере увеличения разрешения размер ячейки уменьшается. Но это происходит за счет скорости обработки и хранения данных.

Vector vs Raster: пространственные типы данных

Не всегда понятно, какой тип пространственных данных вы должны использовать для своих карт.

В конце концов, все сводится к тому, как картограф концептуализирует объект на своей карте.

  • Хотите работать с пикселями или координатами? Растровые данные работают с пикселями. Векторные данные состоят из координат.
  • Каков масштаб вашей карты? Векторы могут масштабировать объекты до размеров рекламного щита. Но вы не получаете такой гибкости с растровыми данными
  • У вас есть ограничения на размер файла? Растровый размер файла может быть больше по сравнению с наборами векторных данных с тем же явлением и областью.

Пространственные структуры данных

Пространственные типы данных предоставляют информацию, необходимую компьютеру для восстановления пространственных данных в цифровом виде.

В растровом мире у нас есть ячейки сетки, представляющие особенности реального мира. В векторном мире у нас есть точки, линии и многоугольники, которые состоят из вершин и путей.

Векторные и растровые данные имеют свои преимущества и недостатки.

Но не волнуйтесь:

Потому что вы можете конвертировать вектор в растр.И наоборот.

У вас есть что добавить? Дайте мне знать с комментарием ниже.

,

c ++ — Почему вектор быстрее, чем unordered_map?

Переполнение стека
  1. Товары
  2. Клиенты
  3. Случаи использования
  1. Переполнение стека Публичные вопросы и ответы
  2. Команды Частные вопросы и ответы для вашей команды
  3. предприятие Частные вопросы и ответы для вашего предприятия
  4. работы Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  5. Талант Нанимать технический талант
.
c ++ — как получить доступ к вектору карты (int и vector строк)
Переполнение стека
  1. Товары
  2. Клиенты
  3. Случаи использования
  1. Переполнение стека Публичные вопросы и ответы
  2. Команды Частные вопросы и ответы для вашей команды
  3. предприятие Частные вопросы и ответы для вашего предприятия
  4. работы Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  5. Талант Нанимать технический талант
  6. реклама Связаться с разработчиками по всему миру
,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *