En  Ru  Ua
 
 
 
 
 
 
Часопис картографії

 

 

 

 

 


Геодані

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Набір цифрових картографічних основ території України та держав-сусідів. Масштабний ряд 1:12 000 000-1:2 500 000. Формат даних: ArcGIS (SHP), Adobe Portable Document Format (PDF) та Adobe Illustrator (AI)

        Далі по тексту вважатимемо словосполучення «картографічна основа» рівним за значенням «географічна основа». Ці два терміни використовуватимуться паралельно.
       
        Картографічні основи розроблені для відображення гідрологічних, синоптичних та кліматичних явищ у межах території України (рис. 1-14). Вони можуть стати вихідним картографічним матеріалом для створення тематичних атласів різного призначення, а також для складання дрібномасштабних настільних тематичних карт на територію України і окремих її регіонів (кількох областей). Додатково набір картографічних основ може бути корисним для відображення результатів наукових досліджень, проектів на польові роботи тощо.

Картографічна основа SHP 1:2500000

Картографічна основа PDF 1:2500000

Рис. 2. Географічна основа України масштабу 1:2 500 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографічна основа SHP 1:3000000

Рис. 3. Географічна основа України масштабу 1:3 000 000 у форматі ArcGIS SHP

 

Картографічна основа PDF 1:3000000

Рис. 4. Географічна основа України масштабу 1:3 000 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографічна основа SHP 1:4000000

Рис. 5. Географічна основа України масштабу 1:4 000 000 у форматі ArcGIS SHP

 

Картографічна основа PDF 1:4000000

Рис. 6. Географічна основа України масштабу 1:4 000 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографічна основа SHP 1:5000000

Рис. 7. Географічна основа України масштабу 1:5 000 000 у форматі ArcGIS SHP

 

Картографічна основа PDF 1:5000000

Рис. 8. Географічна основа України масштабу 1:5 000 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографічна основа SHP 1:6000000

Рис. 9. Географічна основа України масштабу 1:6 000 000 у форматі ArcGIS SHP

 

Картографічна основа PDF 1:6000000

Рис. 10. Географічна основа України масштабу 1:6 000 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографічна основа SHP 1:8000000

Рис. 11. Географічна основа України масштабу 1:8 000 000 у форматі ArcGIS SHP

 

Картографічна основа PDF 1:8000000

Рис. 12. Географічна основа України масштабу 1:8 000 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографічна основа SHP 1:12000000

Рис. 13. Географічна основа України масштабу 1:12 000 000 у форматі ArcGIS SHP

 

Картографічна основа PDF 1:12000000

Рис. 14. Географічна основа України масштабу 1:12 000 000 у форматі Adobe Portable Document Format (PDF)

 

        Вихідним джерелом картографічних даних служила оглядово-топографічна цифрова карта України OSM (Open Street Map).
        Вихідна основа мала топологічні і змістові неточності. Наприклад, була відсутня р. Тиса (Карпати). Деякі річки були оцифровані двічі. Інші лінійні об’єкти (зокрема, ті ж річки) були розірваними, тобто складались із двох окремих ліній із однаковою назвою в атрибутах шару.
        Деталізація адміністративних областей та кордону України не співпадала з деталізацією водойм вздовж морської берегової лінії. Контури деяких областей містили самоперетини (петлі).
До неточностей можна віднести порожній простір у полігонах Київської області та АР Крим на місці адміністративних центрів. Крім того, деякі шари із подібним змістом мали різну деталізацію.
        Для створення картографічної основи використовували наступне програмне забезпечення:
        - геоінформаційну систему QGIS – для редакційних правок і повторної оцифровки деяких елементів змісту, ця ГІС є безкоштовною:
        - відкритий векторний редактор InkScape для укладання контурів, їх згладжування і підготовки до видання картографічних основ, виготовленій у геоінформаційній системі; у формат AI їх можна перетворити шляхом конвертації файлу PDF (Adobe Portable Document Format), у якому вони збережені, у цільовий формат за допомогою програми Adobe Illustrator. Для виготовлення інтерактивної карти або публікації в мережі Інтернет у форматі Adobe Flash (*.SVF) вихідні векторні файли мають бути конвертовані у цільовий формат за допомогою однойменної програми.
        Картографічні основи різного масштабу, які входять до набору, відрізняються між собою змістом і деталізацією контурів елементів змісту. В основі відбору цих елементів, тобто наявності чи відсутності певних річок, озер, автошляхів чи населених пунктів лежить принцип візуальної географічної прив’язки. Це означає, що наявних об’єктів має бути достатньо для географічної прив’язки зображуваного явища, тобто розуміння географічного положення контурів тематичного змісту карти. На картах різного масштабу географічне явище можна показати з різною деталізацією, відповідно, ця деталізація має узгоджуватись із деталізацією географічної прив’язки. З іншого боку, елементи картографічної основи не повинні перешкоджати відображенню основного змісту карти, ускладнювати його прочитання.
        Деталізація контурів змісту також залежить від масштабу. Набір картографічних основ створювався шляхом генералізації вихідної основи і перевірки її змісту. В результаті було виготовлено основу масштабу 1:2 500 000. З неї виготовлялись карти більш дрібних масштабів: від 1:3 000 000 до 1:12 000 000. Кожна карта більш дрібного масштабу виготовлялась із крупнішої попередньої. Це дозволяло уникнути появи елементів, які не були відібрані для цільової основи, на основах дрібніших масштабів. Такий підхід спрощував генералізацію контурів – не потрібно було перевіряти узгодженість фрагментів контурів, які не змінилися. В той час у випадку більшого узагальнення з крупнішої основи кількість редакційних правок збільшувалася би пропорційно зменшенню масштабу карти. Крім того, після автоматичної генералізації контури, які накладаються, можуть розходитися на деяких ділянках. Причиною цього є залежність алгоритму генералізації від напряму контуру. Під час генералізації правосторонніх і лівосторонніх контурів виникають деякі розбіжності. Це означає, що адміністративні границі сусідніх областей під час автоматизованої генералізації можуть мати окремі точки, положення яких відрізняється. Ці неточності виявляються під час перевірки і виправляються вручну.

 

        Елементи змісту згруповані по шарах. Це дозволяє залишати на карті тільки потрібний загальногеографічний зміст, непотрібні шари можна відключити. Таким чином, картографічні основи можна використати для створення як аналітичних карт з одним показником картографування, так і більш складних комплексних, синтетичних і комбінованих тематичних карт.
        Узгодженість основ у різних форматах. Набір картографічних основ виготовлений у двох форматах: Shape і PDF. Взаємне положення (система координат) для основ одного масштабу співпадають. Це означає, що тематичні дані, нанесені на карту в геоінформаційній системі, можна без редагування перенести як шар на карту у форматі векторної графіки. Але це можливо тільки у випадку збереження вихідної проекції карти у ГІС. Для перевірки правильності перенесення потрібно звірити розташування будь-яких однойменних шарів – вони повинні повністю співпадати.
        Для набору картографічних основ була обрана пряма конічна рівнопроміжна проекція, яка традиційно використовується для карт окремих областей, Європейської частини СРСР і України. Вона зберігає довжини на всіх меридіанах і на одній чи двох стандартних паралелях. Зокрема, її використовують деякі картографічні підприємства в атласах України.
       
        Її параметри:
        False_Easting = 0.0 – зміщення на схід;
        False_Northing = 0.0 – зміщення на північ;
        Central_Meridian = 31,5 – довгота центрального меридіана;
        Standard_Parallel_1 = 46 – широта 1-ї стандартної паралелі;
        Standard_Parallel_2 = 51 – широта 2-ї стандартної паралелі;
        Latitude_Of_Origin = 48,0 – широта початку координат;
        Сфероїд – WGS-84;
        Одиниця відстані – метр;
        Масштабний коефіцієнт – 1,0;
        Географічна система координат: GCS_Ukraine_2000
        Angular Unit: Degree (0,0174532925199433)
        Prime Meridian: Greenwich (0,0)
        Datum: D_Ukraine_2000
        Spheroid: Krasovsky_1940
        Semimajor Axis: 6378245,0
        Semiminor Axis: 6356863,018773047
        Inverse Flattening: 298,3
        
        Особливості виготовлення.
        1. Виділення об’єктів здійснювалось за допомогою тачпаду. Пооб’єктне виділення (не за допомогою прорисовки області) за допомогою маніпулятора типу «миша» могло привести до зміщення об’єктів, оскільки деякі миши мають погане балансування, наприклад Razer Naga, тому ризик зміщення виникає при кожному виділенні полігона.
        Оскільки вихідна картографічна основа була застарілою, геодані були оновлені по космічним знімкам геопорталів.
        На картографічній основі масштабу 1:8 000 000 показані і підписані об’єкти в таких шарах: обласні центри, річки, водосховища, острови і коси (рис. 2). Показані, але не підписані: кордон України, відмивка кордону, відмивка берегової лінії, області, річки, канали, озера, лимани, острови і коси.

Картографічна основа 1:8000000

Рис. 2. Географічна основа України масштабу 1:8 000 000

        Положення всіх природних контурів набору картографічних основ було перевірено за космічними знімками. Для зменшення неточностей основу найкрупнішого масштабу конвертували у проекцію знімка, щоб зменшити спотворення останнього. Також це суттєво прискорило роботу, оскільки трансформування знімка із одної проекції в іншу вимагає значних ресурсів комп’ютера.
        Під час генералізації контурів для оцінки ступеня їх зміни використовувались копії шарів.
        Перед кожною операцією шар зберігали під новим ім’ям. Це дозволяло у випадку отримання незадовільних результатів легко повернутися до попереднього варіанту.
        Розглядалися кілька варіантів виготовлення набору картографічних основ.
        Перший полягав у нарощуванні деталізації контурів і об’єктів змісту. Мала бути виготовлена карта найдрібнішого масштабу із набору (1:12 000 000) (рис. 3). Для виготовлення карт крупніших масштабів (1:10 000 000 і 1:8 000 000) у контури лінійних і полігональних елементів змісту мали бути додані нові точки. Крім цього, мали бути внесені нові об’єкти. Такий спосіб був найбільш трудомістким, майже вся робота здійснювалась вручну. Тому його було відкинуто відразу.

Картографічна основа 1:12000000

Рис. 2. Географічна основа України масштабу 1:12 000 000

        Інша методика забезпечувала більш швидкий результат, особливо на початковому етапі робіт. За нею виготовлення основ теж починалось із карти найдрібнішого масштабу. Точніше, порядок виготовлення не мав значення. Але для забезпечення плавності зміни деталізації карт слід дотримуватись послідовності у їх виготовленні.
        Кожна основа мала бути виготовлена індивідуально. Для всіх шарів об’єктів мав бути встановлений ценз відбору шляхом визначення максимальної кількості об’єктів на одиницю площі. Для збереження відносної щільності об’єктів, яка мала передати на карті їх природню щільність після відбору за цензом відбувався відбір за нормою. Тобто видалявся певний відсоток об’єктів.
        Контури відібраних об’єктів мали бути генералізованими шляхом встановлення максимально допустимої їх деталізації. Остання визначалася встановленням мінімальної відстані між точками. Якщо між двома точками контуру відстань була менше за мінімально допустиму, друга точка видалялася і контур спрямлявся.         Мінімальна відстань між точками визначалася із графічної точності карти і мінімальної кривини контурів, які могли бути переданими на ній.
        Після генералізації здійснювалась перевірка і усувалися знайдені неточності. Така методика дозволялаа швидко виготовити основи дрібних масштабів, проте крупномасштабні карти потребували великої кількості зусиль. Недоліком методики був більший об’єм роботи, який мав бути затрачений на щоразову перевірку і виправлення помилок, наявних у початковій основі. Крім того, під час високого ступеню генералізації виникала імовірність появи суттєвих і частих розходженнях у контурах, які би мали співпадати (адміністративних меж, наприклад). Крім того, існувала імовірність появи на карті дрібнішого масштабу об’єктів, відсутніх у попередній основі. Тому від такої методики теж відмовились.
        Найбільш оптимальним було б створити із наявних даних картографічну основу найкрупнішого масштабу, здійснити редакторський перегляд, виправити помилки, які перейшли з вихідної основи або виникли внаслідок генералізації. А для виготовлення основи дрібнішого масштабу використовувати основу попереднього.
Оскільки області вихідної основи не містили площ Києва і Сімферополя, ці контури було об’єднано за допомогою функції Merge. Операція з об’єднання контурів не вносить відповідні зміни в семантику об’єкта. Тому остання була оновлена шляхом перерахунку (суми) показників у Київський області та Автономній Республіці Крим.
        Узгодження берегової лінії Чорного і Азовського морів з контурами областей виконано шляхом генералізації берегової лінії, її оновлення за космічними знімками та виправленням топологічних помилок на стиках контурів берегової лінії та адміністративної області.

        Генералізація:
        Як фактори генералізації були взяті масштаб і призначення карти. Також було вивчено картографічні твори, для виготовлення яких використовувались подібні основи. Наприклад, у Національному атласі України лінії основи є кривими Безьє, які сполучені негладко. Це означає, що на основах, створених у ГІС, полілінії були перетворені на сплайни. Під час конвертації у формат векторного редактора (для підготовки до видання) сплайни перетворились на криві Безьє.
        Згладжуванню підлягають тільки природні контури. Цю процедуру можна реалізувати як у QGIS, так і в InkScape або в будь-якому векторному редакторі.
        На картах масштабів від 1:10 000 000 до 1:3 000 000 міста показані пунсонами. Необхідності в контурах міст немає.
        Порядок генералізації. Загальногеографічні шари генералізувались у такому порядку:
        1) берегова лінія – моря, лимани. Після генералізації було виконано перевірку і оновлення;
        2) кордон України і межі областей; вони узгоджуються з береговою лінією;
        3) полігональні водойми – озера, водосховища, лимани;
        4) річки;
        5) населені пункти.
        Певні об’єкти є важливими, але не відображаються в масштабі карти. Вони не піддаються автоматичній генералізації, оскільки після здійснення останньої мають занадто спрощену форму, яка складається з трьох-чотирьох точок. До таких об'єктів належать: острів Зміїний, коса Тузла.
        Для генералізації контурів використовувались функції, аналогічні інструментам ArcInfo:
        - Cartography Tools\Generalization\Simplify Line (Polygon)\Bend Simplify;
        - Cartography Tools\Generalization\Smooth Line.
        - Cartography Tools\Generalization\Simplify Line (Polygon)\Point Remove.

        Під час розрахунку генералізації виходили з того, що відхилення лінії на карті в 0,1 мм є непомітним. В масштабі 1:8 000 000 це значення складає 800 метрів. Його й брали за вихідне. Інструмент QGIS інструмент видаляє зайві точки, спрощуючи лінію так, щоб відхилення результуючої від вихідної склало не більше за вказане значення. Під час порівняння генералізованого контуру з вихідним, збереженим в іншому файлі, максимальне відхилення між контурами не перевищувало 734 м.
        Максимально допустиме зміщення контуру географічної основи відносно його дійсного положення складає 0,3 – 0,4 мм в масштабі карти. В такому випадку неточність не сприймається візуально і не впливає на читаність карти.
        Деякі об’єкти були зміщені вручну до 1 міліметра в масштабі карти для покращення відображення об’єктів, які накладаються.
        Емпіричним способом визначено, що кількість точок у контурі має бути не більше 10 на міліметр довжини. На ділянках з невеликою кривиною вона менше. В програмі Adobe Illustrator за потреби можна згладити контури.
        Мінімальний радіус кривини найтоншої лінії на карті може складати 0,4 мм, на місцевості карти масштабу 1:8 000 000 це значення складає 3200 м.
        Генералізація контурів здійснювалась шляхом видалення гострих кутів і скорочення кількості точок у ламаних.
        Шар кордону України містить лінію, яка проходить тільки по сухопутній границі, а також відмежовує Кримський півострів від РФ. Для забезпечення повного накладання контурів лінію державного кордону утворили шляхом об’єднання полігонів областей в один полігон та перетворенням останнього на полілінію. Частину останньої на морській ділянці було видалено.
        Міста на вихідній основі подані полігонами. На картах дрібного масштабу обласні центри потрібно подати точками (пунсонами). Крім того, частина міст на вихідній основі складаються з кількох полігонів, особливо якщо перші розташовані на річках. Для розрахунку центроїда кілька сусідніх частин міста було об’єднано в один об’єкт.
        Оскільки міста прийнято показувати на річках, на яких вони знаходяться, відповідні пунсони міст було зміщено перпендикулярно до контуру річки.
        Під час генералізації річок їх слід залишати стільки, щоб вони передавали густину річкової мережі і були розміщені більш-менш рівномірно. Ці 2 фактори були враховані по 50%. Фактором генералізації є довжина річки. Каналізовані річки показано ламаними, для них згладжування не виконувалось.
        Оскільки берегова лінія на космічному знімку суттєво відрізнялась від наявної полілінії, останню довелось перецифрувати більш, ніж наполовину. Північ і північно-східну частину Кримського півострова було перерисовано повністю. В зв’язку з суттєвою різницею у обрисах внутрішніх водойм та місцеположенням русел річок відносно космічних знімків генералізацію контурів цих об’єктів здійснювали вручну паралельно із уточненням місцеположення.
        Під час генералізації враховувалась конфігурація водойми. Якщо водойма більш-менш округла, її можна подати на карті лінією відповідної товщини. Якщо вона сильно витягнута, водойма матиме вигляд подвійної лінії без видимого дзеркала води. Такі водойми видалялись. Також видалялись ділянки водойм, які мають велику кривину, якщо остання перешкоджала правильному їх відображенню. Характерні особливості водойм, важливі для розпізнавання (конфігурація берегової лінії) залишались. Якщо ці особливості не можна було виразити в масштабі, вони збільшувались до мінімального допустимого рівня.
        Узгодженості контурів кордон України і областей досягали шляхом їх переміщення в один файл для ренералізації. Після закінчення цього процесу лінію кордону переносили в новий шар.
        Завантаження космічних знімків для оновлення здійснено за допомогою програми SAS Планета. Растри космічних знімків мали таку систему координат:
        Projection: Mercator
        false_easting: 0,0
        false_northing: 0,0
        central_meridian: 0,0
        standard_parallel_1: 0,0
        Linear Unit: Meter (1,0)

        Підготовка до видання передбачала конвертацію основи у формат PDF і редагування останнього у векторному редакторі. Всі підписи було розміщено заново, щоб досягнути кращої узгодженості із графікою карти.
        Було виготовлено карти наступних масштабів, для кожного з них вказано довжину території України на карті вказаного масштабу.
        1:12 000 000 ­­- 11 см; на чверть сторінки
        1:10 000 000 - 13,2 см; на чверть сторінки
        1:8 000 000 - 16,5 см; на півсторінки
        1:6 000 000 – 22 см; на півсторінки
        1:5 000 000 - 26,4 см; на одну сторінку
        1:4 000 000 - 33 см; на одну сторінку
        1:3 000 000 - 44 см; на розворот сторінок
        1:2 500 000 - 52,8 см; на розворот сторінок
        В Агрокліматичному атласі УРСР трапляються основи 20М, які використовуються як карти-врізки для показу додаткового явища.

 

В таблиці 2 вказано густоту точок на міліметр довжини кривої для здійснення генералізації

        Для пересихаючих річок товщина лінії 0,254 – 0,317.
        Під час виготовлення макетів крупномасштабних основ було вирішено розділити річки на підписані і непідписані і розмістити їх у різних шарах. Для основ дрібнішого масштабу всі річки розміщені в одному шарі.
Державий кордон на картографічних основах представлений лінією, а не полігоном. На річкових ділянках його проходження співпадає з положенням русел річок. Кордон показаний і біля східного узбережжя п-іва Крим, виділена коса Тузла.
        Відмивка кордону створена у ГІС як буферна зона. Колір – 16,5% сірого. Такі значення пов’язані з вимогами для офсетного друку. Товщина буферної зони для карти масштабу 1:8 000 000 складає 2,5 мм.         Товщина самої лінії кордону – 0,5 мм.
        Відмивка берегової лінії – 10% сірого.

        Лінія областей
        Під час підготовки до друку географічної основи у векторному редакторі виявилась проблема накладання позначень контурів областей. Оскільки на карті фактично позначені полігони областей, а не адміністративні їх межі. Відповідно, по границі областей фактично проходіть 2 лінії від полігонів сусідніх регіонів. Для суцільного контуру це не має значення. Якщо ж використовуються штрихові або штрих-пунктирні лінії, їх графічні елементи можуть накладатися. Фактично це означає, що використовуються кілька різних умовних позначень одного об’єкта на карті.

 

Умовний знак лінії області

Рис. 1. Різний знак області

 
 

 
 
  +38 098-456-90-20
  +38 095-311-69-98
UkrNetMail logograd@ukr.net  
Gmail

inventlib@gmail.com

 

FBMessenger https://www.facebook.com/logograd FaceBook facebook.com/logograd  
Viber +38 098 456 90 20 linkedin.com/in/andrey-oreshchenko  
Telegram +38 098 456 90 20 Instagramm andrey_oreshchenko  
WhatsUp +38 098 456 90 20