Часопис картографії |
Геодані |
Набори геоданих |
Зразки карт |
Детальна карта рельєфу України у форматі SHP
В багатьох галузях економіки і професіях наявні виробничі процеси, пов’язані зі збором, опрацюванням та інтерпретацією геопросторових даних. Це особливо характерно для представників природничих спеціальностей, або, іншими словами, для фахівців із наук про Землю. Географи, геологи, екологи не тільки використовують географічно прив’язані результати спостережень, але й потребують специфічні географічні бази даних для аналізу й інтерпретації зібраної інформації. Наприклад, для створення карт природних явищ потрібні не лише дані спостережень на водних об’єктах (дані водомірних постів), моніторингу погоди та кліматичних характеристик (дані з метеостанцій), ґрунтознавчих вишукувань тощо. Для здійснення просторового аналізу потрібні дані про головні компоненти географічного середовища на регіон виконання робіт. Скажімо, для визначення площі водозбору річки потрібна не тільки мережа її приток, але і рельєф території (бажано у вигляді ізогіпс).
Назва і термінологія. Є кілька назв-синонімів для геопросторових даних, які описані нижче. Причиною цього є відсутність загальноприйнятого означення для картографічного твору, зміст якого складають лише ізолінії висоти земної поверхні (рис. 1), оскільки в такого роду продуктах немає потреби. Найчастіше використовується термін «карта рельєфу» — понад 800 знайдених сторінок у Google. Рідше трапляється «карта горизонталей» — до 400. Часто (понад 700 знайдених сторінок) використовується термін «висотна основа», але в іншому значенні, як сітка закріплених на земній поверхні (або в гірничих виробках) пунктів, які мають висотні відмітки. Варто помножити кількість вказаних термінів на число синонімів ізоліній висот земної поверхні (ще є «горизонталі» та «ізогіпси»).
Рис. 1. Візуалізація карти рельєфу України у горизонталях
Всі ці словосполучення в поєднанні з різними формами та перекладами ключового слова «скачать» (завантажити) користувач вводить у пошукову систему, щоб віднайти потрібні дані. В результаті отримуємо вирази на зразок: «завантажити файл з горизонталями», «скачати висотну основу», «горизонталі України загрузити», або «карту горизонталей скачать» чи «карту рельєфу завантажити» тощо.
Більш досвідчені спеціалісти здійснюють пошук за словами «файл горизонталей shp» або «файл з горизонталями TAB», вказуючи формат файлів відповідної геоінформаційної системи (ArcGIS або MapInfo). Проте в цьому випадку пошукувачів чекає повне розчарування – таких файлів у мережі немає.
Призначення і потенціал використання. Карта рельєфу України може бути використана під час створення кількох видів продукції.
- Це загальногеографічні та тематичні карти й атласи на територію України та окремі її регіони, а також картосхеми масштабу від 1:10 000 до 1:10 000 000. Генералізовані ізогіпси є вкрай бажаним компонентом змісту для карт фізико-географічного районування, геологічної будови, мінеральних ресурсів, гідрогеологічних умов, інженерно-геологічних умов, рельєфу, кліматичних умов, поверхневих вод, ґрунтів, виділення сучасних ландшафтів та ін. Наступні орографічні характеристики (густота і глибина розчленування рельєфу стали основою для створення орографічної карти України.
- Крім виготовлення класичних географічних карт, для відображення і розуміння змісту яких потрібна висотна прив’язка, горизонталі можуть стати головним джерелом інформації для об’ємних (тривимірних) моделей. До таких належать: блок-діаграми, тривимірні моделі місцевості (природних ландшафтів або міського простору), тривимірні реалістичні картографічні моделі тощо. Ці твори призначені для створення високоякісних візуалізацій природних (переважно) та соціально-економічних явищ, створення анімацій та отримання реалістичних зображень ландшафтів. Головним компонентом цих продуктів є цифрова модель рельєфу, яку можна отримати з горизонталей; всі інші частини змісту узгоджуються з ЦМР за висотою.
Крім того, на рельєф накладається текстура. Інколи ізогіпси, розміщені на своїй висоті, складають свого роду текстуру, а растр, накладений на ЦМР, відображає іншу тематику. - Карта рельєфу України може використовуватись для проектно-розрахункових робіт, а також контролю їх виконання. Наприклад, по цифровим моделям рельєфу, виготовленим із горизонталей (ЦМР: tin та grid), можуть складатись карти видимості, експозиції схилів тощо.
- Особливе значення відомості про рельєф мають для інженерних природничих спеціальностей (гідрологів, метеорологів і синоптиків, геоморфологів та геологів) . Вони є необхідним джерелом даних для вирахування площ затоплень, введення поправок у кількість опадів, розрахунки величини водостоку, визначення басейнів річок, вирахування експозиції схилів для обчислення швидкості танення снігу, змиву ґрунтів, утворення ярів тощо.
- Важливе значення карти рельєфу мають для військової топографії. За їх допомогою обчислюється швидкість руху транспортних засобів по пересіченій місцевості, розраховуються маршрути оптимального і прихованого висування на вихідні позиції техніки та живої сили.
Просторова модель даних (спосіб представлення інформації). Карти рельєфу можуть містити такі типи даних: точки (розміщені регулярно, невпорядковано або вздовж горизонталей), полілінії (як правило, горизонталі; рідше штрихи або структурні лінії) або поверхні (нерегулярні tin або регулярні grid). Кожна із цих форм передачі рельєфу має свої переваги та недоліки, однак горизонталі, на думку редактора, є найбільш зручними. З одного боку, їх можна у незмінному вигляді використовувати для відображення змісту на картах, а з іншого, горизонталі із значеннями висоти у семантичній таблиці дозволяють перетворити їх на tin, grid або карту висот. Карта висот – це растрове зображення, кольоровий тон або світлота пікселів якого прив’язані до певного значення висоти. Також горизонталі у багатьох редакторах тривимірної графіки можна за допомогою однієї операції перетворити на об’єкт «Terrain» — синонім цифрової моделі рельєфу у тривимірному моделюванні. Тому вибір форми передачі змісту для карти рельєфу у вигляді горизонталей є обґрунтованим.
Походження. Карта рельєфу виготовлена по матеріалам супутникової радарної зйомки території України та цифрової моделі висот (GDEM — global digital elevation model), взятої із GTOPO15, яка створена Геологічною службою США. В результаті поєднання цих даних отримано grid з роздільною здатністю 50 м. Горизонталі проведені автоматично із застосуванням інструменту Raster > Extraction > Contour. Отримані ізолінії збережені у форматі ArcGIS Shape (*.shp), останній без проблем відкривається у програмі ArcGIS і QGIS, а також може бути конвертований у потрібний формат за допомогою відповідних інструментів, зокрема «Універсального транслятора» програми MapInfo. Дані повністю коректні, проте для завантаження файлу об’ємом до 2Гбайт потрібний досить потужний комп’ютер, більш бажана графічна робоча станція.
Розмір шарів. Сумарний об’єм 5-и файлів, які описують горизонталі, складає близько 2 Гбайт. З них файл табличних даних займає 61 Мбайт, індексний файл – 6Мбайт. До карти входять одиниці адміністративного поділу України (області та райони), квартали міст, фрагменти річкової мережі, головні залізниці, мережа автодоріг і рослинність. Всі вони призначені для орієнтування на карті висот та контролю точності останньої.
Опис шару рельєфу. Всього шар рельєфу містить понад 700 тис. об’єктів — поліліній. Семантика (таблиця атрибутів) містить 5 полів. Перші 2 стандартні для файлів формату shp. Це FID (містить порядковий номер запису — об’єкта шару) і Shape — тип геометрії, в даному випадку «Polyline».
Отримані горизонталі розділені за висотою на основні, основні потовщені, додаткові та допоміжні. Ця класифікація передана у полі «Тип об’єкта». Всі горизонталі, значення висоти яких кратні 50, позначені як основні потовщені. Проте у файлі вони не виділені ніяк: використано стандартний тип і колір лінії. Основні горизонталі кратні 10 м. Додаткові ізолінії, як правило, кратні 5 м. Із решти горизонталей залишено ті, відстань від яких до сусідніх складала менше 10 м. (рис. 2-3). Вони можуть мати будь-яке значення висоти (з одним знаком після коми) і отримали позначення «Допоміжні».
Рис. 2. Фрагмент карти рельєфу України у горизонталях. Прикарпаття
Рис. 2. Рельєф, накладений на OSM
Для забезпечення повноти геоданих в атрибути шару додано поле «Топографічний код». Основним горизонталям присвоєно значення 21200000L, потовщеним — 21100000L додатковим — 21300000L і допоміжним — 21400000L. Коди взяті із Класифікатора шарів, семантичних характеристик і об'єктів топографічних карт масштабу 1: 50 000. Деталізації горизонталей для карт цього масштабу приблизно відповідає деталізація отриманого шару.
Останнє значення семантичної (атрибутивної) таблиці – висота. Це поле було заповнено автоматично в QGIS під час проведення ізоліній.
Шар горизонталей не містить бергштрихів (вказівників напрямку схилів), структурних ліній рельєфу та інших об’єктів, які не належать до ізогіпс.
Топологія. Шар горизонталей позбавлений топологічних помилок: перетинів поліліній і самоперетинів, горизонталі укладені та узгоджені між собою. Полілінії не містять зайвих точок: кількість останніх залежить від кривини горизонталі. Середня відстань між сусідніми опорними точками складає 50 м. Горизонталі не розриваються на промислових об’єктах, лише на береговій лінії водосховищ та морів.
Проекція шару встановлена WGS-84, яка є типовою і найбільш часто вживаною для геопросторових даних на територію України.
Повнота даних. Дані про рельєф охоплюють всю територію України; крайні точки об’єктів мають такі координати: 44,3° і 52,6° північної широти; 21,8° і 40,6° східної довготи. Решта метаданих не вводилася, оскільки практична користь від них сумнівна. Горизонталі наявні також на островах і на півостровах. Видалені частини ізоліній, які знаходились нижче рівня води (в межах контурів водойм). В межах дрібних водойм ізолінії не видалялись.
Крім шару рельєфу, наявні інші шари з даними, які призначені для забезпечення орієнтування користувача і географічної прив’язки тематичного змісту карт. Ці шари було отримано із OSM (Open Street Map — відкритої карти міст).
