En  Ru  Ua
 
 
 
 
 
 
Картографический журнал

 

 

 

 

 


Геоданые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Набор цифровых картографических основ территории Украины и стран-соседей. Масштабный ряд 1:12 000 000-1: 2500 000. Формат данных: ArcGIS (SHP), Adobe Portable Document Format (PDF) и Adobe Illustrator (AI)

        Далее по тексту считать словосочетание «картографическая основа» равным по значению «географическая основа». Эти два термина используются параллельно. 
       
         Картографические основы разработаны для отображения гидрологических, синоптических и климатических явлений в пределах территории Украины (рис. 1-14). Они могут стать исходным картографическим материалом для создания тематических атласов различного назначения, а также для составления мелкомасштабных настольных тематических карт на территорию Украины и отдельных ее регионов (нескольких областей). Дополнительно набор картографических основ может быть полезным для отображения результатов научных исследований, проектов на полевые работы и т. п.

Картографическая основа SHP 1:2500000

Картографическая основа PDF 1:2500000

Рис. 2. Географическая основа Украины масштаба 1:2 500 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографическая основа SHP 1:3000000

Рис. 3. Географическая основа Украины масштаба 1:3 000 000 в формате ArcGIS SHP

 

Картографическая основа PDF 1:3000000

Рис. 4. Географическая основа Украины масштаба 1:3 000 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографическая основа SHP 1:4000000

Рис. 5. Географическая основа Украины масштаба 1:4 000 000 в формате ArcGIS SHP

 

Картографическая основа PDF 1:4000000

Рис. 6. Географическая основа Украины масштаба 1:4 000 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографическая основа SHP 1:5000000

Рис. 7. Географическая основа Украины масштаба 1:5 000 000 в формате ArcGIS SHP

 

Картографическая основа PDF 1:5000000

Рис. 8. Географическая основа Украины масштаба 1:5 000 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографическая основа SHP 1:6000000

Рис. 9. Географическая основа Украины масштаба 1:6 000 000 в формате ArcGIS SHP

 

Картографическая основа PDF 1:6000000

Рис. 10. Географическая основа Украины масштаба 1:8 000 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографическая основа SHP 1:8000000

Рис. 11. Географическая основа Украины масштаба 1:8 000 000 в формате ArcGIS SHP

 

Картографическая основа PDF 1:8000000

Рис. 12. Географическая основа Украины масштаба 1:8 000 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

 

Картографическая основа SHP 1:12000000

Рис. 13. Географическая основа Украины масштаба 1:12 000 000 в формате ArcGIS SHP

 

Картографическая основа PDF 1:12000000

Рис. 14. Географическая основа Украины масштаба 1:12 000 000 в формате Adobe Portable Document Format (PDF)

        Исходным источником картографических данных служила обзорно-топографическая цифровая карта Украины OSM (Open Street Map). 
         Исходная основа имела топологические и содержательные неточности. Например, отсутствовала р. Тиса (Карпаты). Некоторые реки были оцифрованы дважды. Другие линейные объекты (в частности, те же реки) были разорванными, то есть состояли из двух отдельных линий с одинаковым названием в атрибутах слоя. 
         Детализация административных областей и границы Украины не совпадала с детализацией водоемов вдоль морской береговой линии. Контуры некоторых областей содержали самопересечения (петли). 
К неточностям можно отнести пустое пространство в полигонах Киевской области и АР Крым на месте административных центров. Кроме того, некоторые слои с аналогичным содержанием имели разную детализацию.
         Для создания картографической основы использовалось следующее программное обеспечение: 
         - геоинформационная система QGIS – для редакционных правок и повторной оцифровки некоторых элементов содержания, эта ГИС является бесплатной: 
         - открытый векторный редактор InkScape для укладки контуров, их сглаживания и подготовки к изданию картографических основ, изготовленных в геоинформационной системе; в формат AI их можно превратить путем конвертации файла PDF (Adobe Portable Document Format), в котором они сохранены, в целевой формат с помощью программы Adobe Illustrator. Для изготовления интерактивной карты или публикации в сети Интернет в формате Adobe Flash (* .SVF) исходные векторные файлы должны быть конвертированы в целевой формат с помощью одноименной программы.
         Картографические основы различного масштаба, которые входят в набор, отличаются между собой содержанием и детализацией контуров элементов содержания. В основе отбора этих элементов, то есть наличия или отсутствия определенных рек, озер, дорог или населенных пунктов лежит принцип визуальной географической привязки. Это означает, что имеющихся объектов должно быть достаточно для географической привязки изображаемого явления, то есть для понимания географического положения контуров тематического содержания карты. На картах разного масштаба географическое явление можно показать с различной детализацией, соответственно, эта детализация должна согласовываться с детализацией географической привязки. С другой стороны, элементы картографической основы не должны препятствовать отображению основного содержания карты, усложнять его восприятие.
         Детализация контуров содержания также зависит от масштаба. Набор картографических основ создавался путем генерализации исходной основы и проверки ее содержания. В результате было изготовлено основу масштаба 1: 2 500 000. Из нее изготовлялись карты более мелких масштабов от 1: 3 000 000 до 1:12 000 000. Каждая карта более мелкого масштаба изготовлялась с использованием крупной предыдущей. Это позволяло избежать появления элементов, которые не были выбраны для целевой основы, на основах более мелких масштабов. Такой подход упрощал генерализации контуров – не нужно было проверять согласованность их фрагментов, которые не изменились. В то же время, в случае большего обобщения с крупной основы количество редакционных правок увеличивалась бы пропорционально уменьшению масштаба карты. Кроме того, после автоматической генерализации контуры, которые накладываются, могут расходиться на некоторых участках. Причиной этого является зависимость алгоритма генерализации от направления контура. Во время генерализации правосторонних и левосторонних контуров возникают некоторые разногласия. Это означает, что административные границы соседних областей при автоматизированной генерализации могут иметь отдельные точки, положение которых отличается. Эти неточности выявляются при проверке и исправляются вручную.
         Элементы содержания сгруппированы по слоям. Это позволяет оставлять на карте только нужное общегеографический содержание, ненужные слои можно отключить. Таким образом, картографические основы можно использовать для создания как аналитических карт с одним показателем картографирования, так и более сложных комплексных, синтетических и комбинированных тематических карт.
         Согласованность основ в различных форматах. Набор картографических основ изготовлен в двух форматах: Shape и PDF. Взаимное положение (система координат) для основ одного масштаба совпадают. Это означает, что тематические данные, нанесенные на карту в геоинформационной системе, можно без редактирования перенести как слой на карту в формате векторной графики. Но это возможно только в случае сохранения исходной проекции карты в ГИС. Для проверки правильности переноса нужно сверить расположение любых одноименных слоев – они должны полностью совпадать.
         Для набора картографических основ была выбрана прямая коническая равнопромежуточная проекция, которая традиционно используется для карт отдельных областей, Европейской части СССР и Украины. Она сохраняет длины на всех меридианах и на одной или двух стандартных параллелях. В частности, ее используют некоторые картографические предприятия в атласах Украины. 
        
         Ее параметры: 
         False_Easting = 0.0 – смещение на восток; 
         False_Northing = 0.0 – смещение к северу; 
         Central_Meridian = 31,5 – долгота центрального меридиана; 
         Standard_Parallel_1 = 46 – широта 1-й стандартной параллели; 
         Standard_Parallel_2 = 51 – широта 2-й стандартной параллели;
         Latitude_Of_Origin = 48,0 – широта начала координат; 
         Сфероид – WGS-84; 
         Единица расстояния – метр; 
         Масштабный коэффициент – 1,0; 
         Географическая 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; 
        
         Особенности изготовления.
         1. Выделение объектов осуществлялось с помощью тачпада. Пообъектное выделения (не путем прорисовки области) с помощью манипулятора типа «мышь» могло привести к смещению объектов, поскольку некоторые мыши имеют плохую балансировку, например Razer Naga, поэтому риск смещения возникает при каждом выделении полигона. 
         Поскольку исходная картографическая основа была устаревшей, геоданные были обновлены по космическим снимкам геопорталов. 
         На картографической основе масштаба 1: 8 000 000 показаны и подписаны объекты в таких слоях: областные центры, реки, водохранилища, острова и косы. Показаны, но не подписаны: граница Украины, отмывка границы, отмывка береговой линии, области, реки, каналы, озера, лиманы, острова и косы.
         Положение всех природных контуров набора картографических основ проверено по космическим снимкам. Для уменьшения неточностей основу крупного масштаба конвертировали в проекцию снимка, чтобы уменьшить искажения последнего. Также это существенно ускорило работу, поскольку трансформации снимка из одной проекции в другую требует значительных ресурсов компьютера. 
         Во время генерализации контуров для оценки степени их изменения использовались копии слоев. 
         Перед каждой операцией слой сохранялся под новым именем. Это позволяло в случае получения неудовлетворительных результатов легко вернуться к предыдущему варианту. 
         Рассматривались несколько вариантов изготовления набора картографических основ.
         Первый заключался в наращивании детализации контуров и объектов содержания. Должна была быть изготовлена карта самого мелкого масштаба из набора (1:12 000 000). Для изготовления карт крупных масштабов (1:10 000 000 и 1: 8 000 000) в контуры линейных и полигональных элементов содержания должны быть добавлены новые точки. Кроме этого, должны быть внесены новые объекты. Таким образом, такой процесс изготовления был наиболее трудоемким, почти вся работа осуществлялась вручную. Поэтому он был отвергнут сразу. 
         Другая методика обеспечивала более быстрый результат, особенно на начальном этапе работ. По ней изготовления основ тоже начиналось с карты мелкого масштаба. Точнее, порядок изготовления не имел значения. Но для обеспечения плавности изменения детализации карт следует придерживаться последовательности в их изготовлении.
         Каждая основа должна разрабатываться ??индивидуально. Для всех слоев объектов должен быть установлен ценз отбора путем определения максимального количества объектов на единицу площади. Для сохранения относительной плотности объектов, которая должна была передать на карте их естественную плотность, после отбора по цензу происходил отбор по норме. То есть удалялся определенный процент объектов.
         Контуры отобранных объектов должны быть генерализованными путем установления максимально допустимой детализации. Последняя определялась установлением минимального расстояния между точками. Если между двумя точками контура расстояние было меньше минимально допустимого, вторая точка удалялась и контур выпрямлялся. Минимальное расстояние между точками определялось по графической точности карты и минимальной кривизны контуров, которые могли быть переданы на ней.
         После генерализации осуществлялась проверка и устранялись найденные неточности. Такая методика позволяла быстро изготовить основы мелких масштабов, однако крупномасштабные карты требовали большого количества усилий. Недостатком алгоритма был больший объем работы, который должен быть потрачен на многократную проверку и исправление ошибок, имеющихся в начальной основе. Кроме того, во время высокой степени генерализации возникала вероятность появления существенных и частых различий в контурах, которые должны были совпадать (административных границ, например). Кроме того, существовала вероятность появления на карте мелкого масштаба объектов, отсутствующих в предыдущей основе. Поэтому от такой методики тоже отказались.
         Наиболее оптимальным было бы создать из имеющихся данных картографическую основу крупного масштаба, осуществить редакторский просмотр, исправить ошибки, которые перешли с исходной основы или возникли вследствие генерализации. А для изготовления основы мелкого масштаба использовать основу предыдущего. 
        Поскольку области исходной основы не содержали площадей Киева и Симферополя, эти контуры были объединены с помощью функции Merge. Операция по объединению контуров не вносит соответствующие изменения в семантику объекта. Поэтому последняя была обновлена путем пересчета (суммы) показателей в Киевской области и Автономной Республике Крым.
         Согласование береговой линии Черного и Азовского морей с контурами областей выполнено путем генерализации береговой линии, ее обновления по космическим снимкам и исправлением топологических ошибок на стыках контуров береговой линии и административной области.

        Генерализация:

        Как факторы генерализации были взяты масштаб и назначение карты. Также изучены картографические произведения, для изготовления которых использовались подобные основы. Например, в Национальном атласе Украины линии основы являются кривыми Безье, которые соединены негладко. Это означает, что на основах, созданных в ГИС, полилинии были преобразованы в сплайны. Во время конвертации в формат векторного редактора (для подготовки к изданию) сплайны превратились в кривые Безье. 
         Сглаживанию подлежат только естественные контуры. Эту процедуру можно реализовать как в QGIS, так и в InkScape или в любом векторном редакторе. 
         На картах масштабов от 1:10 000 000 до 1: 3 000 000 города показаны пунсонами. Необходимости в контурах городов нет.
         Порядок генерализации. Общегеографические слои генерализировались в следующем порядке: 
         1) береговая линия – моря, лиманы. После генерализации было выполнено проверку и обновление; 
         2) граница Украины и границы областей; они согласуются с береговой линией; 
         3) полигональные водоемы – озера, водохранилища, лиманы; 
         4) реки; 
         5) населенные пункты. 
         Определенные объекты являются важными, но не отображаются в масштабе карты. Они не поддаются автоматической генерализации, поскольку после совершения последней имеют слишком упрощенную форму, которая состоит из трех-четырех точек. К таким объектам относятся: остров Змеиный, коса Тузла.
         Для генерализации контуров использовались функции, аналогичные инструментам ArcInfo: 
         - Cartography Tools \ Generalization \ Simplify Line (Polygon) \ Bend Simplify; 
         - Cartography Tools \ Generalization \ Smooth Line. 
         - Cartography Tools \ Generalization \ Simplify Line (Polygon) \ Point Remove.

        При расчете генерализации исходили из того, что отклонение линии на карте в 0,1 мм является незаметным. В масштабе 1: 8 000 000 это значение составляет 800 метров. Его и брали за исходное. Инструмент QGIS удаляет лишние точки, упрощая линию так, чтобы отклонение результирующей от исходной составило не более указанного значения. При сравнении генерализованного контура с исходным, сохраненным в другом файле, максимальное отклонение между контурами не превышало 734 м. 
         Максимально допустимое смещение контура географической основы относительно его истинного положения составляет 0,3 - 0,4 мм в масштабе карты. В таком случае неточности не воспринимается визуально и не влияет на читаемость карты.
         Некоторые объекты были смещены вручную до 1 миллиметра в масштабе карты для улучшения качества отображения объектов, которые накладываются. 
         Эмпирическим способом определено, что количество точек в контуре должно быть не более 10 на миллиметр длины. На участках с небольшой кривизной она меньше. В программе Adobe Illustrator при необходимости можно дополнительно сгладить контуры. 
         Минимальный радиус кривизны тонкой линии на карте может составлять 0,4 мм, на территории карты масштаба 1: 8 000 000 это значение составляет 3200 м. 
         Генерализация контуров осуществлялась путем удаления острых углов и сокращения количества точек в ломаных.
         Слой границы Украины содержит линию, которая проходит только по сухопутной территории, а также отделяет Крымский полуостров от Российской Федерации. Для обеспечения полного наложения контуров линию государственной границы создали путем объединения полигонов областей в один полигон и превращением последнего в полилинию. Часть этой полилинии на морском участке была удалена. 
         Города на исходной основе представлены полигонами. На картах мелкого масштаба областные центры нужно подать точками (пунсонами). Кроме того, части городов на исходной основе состоят из нескольких полигонов, особенно если первые расположены на реках. Для расчета центроида несколько соседних частей города были объединены в один объект.
         Поскольку города принято показывать на реках, на которых они стоят, соответствующие пунсоны городов были смещены перпендикулярно к контуру реки. 
         Во время генерализации рек их следует оставлять столько, чтобы они передавали плотность речной сети и были размещены более или менее равномерно. Эти 2 фактора были учтены по 50%. Фактором генерализации является длина реки. Канализированные реки показано ломаными, для них сглаживание не выполнялось.
         Поскольку береговая линия на космическом снимке существенно отличалась от имеющейся полилинии, последнюю пришлось перецифровать более чем наполовину. Северную и северо-восточную часть Крымского полуострова было перерисовано полностью. В связи с существенной разницей в очертаниях внутренних водоемов и местоположением русел рек отношении космических снимков генерализация контуров этих объектов осуществлялась вручную параллельно с уточнением местоположения.
         Во время генерализации учитывалась конфигурация водоема. Если водоем более или менее округлый, его можно подать на карте линией соответствующей толщины. Если она сильно вытянута, водоем будет выглядеть двойной линией без видимого зеркала воды. Такие водоемы удалялись. Также удалялись участки водоемов, имеющих большую кривизну, если последняя препятствовала правильному их отражению. Характерные особенности водоемов, важные для распознавания (конфигурация береговой линии) оставлялись. Если эти контура нельзя было выразить в масштабе, они увеличивались до минимального допустимого уровня. 
         Согласование контуров границу Украины и областей достигалось путем их перемещения в один файл для генерализации. После окончания этого процесса линию границы переносили в новый слой.
         Загрузка космических снимков для обновления осуществлена с помощью программы SAS Планета. Растры космических снимков имели такую 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)

        Подготовка к изданию предусматривала конвертацию основы в формат PDF и редактирование последнего в векторном редакторе. Все подписи были размещены заново, чтобы достичь лучшей согласованности с графикой карты. 
         Были изготовлено карты следующих масштабов, для каждого из них указана длина территории Украины. 
         1:12 000000 – 11 см; на четверть страницы; 
         1:10 000 000 – 13,2 см; на четверть страницы; 
         1: 8000000 – 16,5 см; на полстраницы; 
         1: 6000000 – 22 см; на полстраницы; 
         1: 5000000 – 26,4 см; на одну страницу; 
         1: 4000000 – 33 см; на одну страницу;
         1: 3000000 – 44 см; на разворот страниц; 
         1: 2500000 – 52,8 см; на разворот страниц; 
         В агроклиматические атласе УССР имеются основы 20М, которые используются как карты-врезки для показа дополнительного явления.

 

В таблице 2 указана плотность точек на миллиметр длины кривой для осуществления генерализации

        Для пересыхающих рек толщина линии 0,254 – 0,317. 
        При изготовлении макетов крупномасштабных основ было решено разделить реки на подписанные и неподписанные и разместить их в разных слоях. Для основ мелкого масштаба все реки размещены в одном слое. 
        Государственная граница на картографических основах представлена линией, а не полигоном. На речных участках его прохождение совпадает с положением русел рек. Граница показана и у восточного побережья п-ва Крым, выделена коса Тузла. 
         Отмывка границы создана в ГИС как буферная зона. Цвет – 16,5% серого. Такие значения связаны с требованиями для офсетной печати. Толщина буферной зоны для карты масштаба 1: 8000000 составляет 2,5  мм. Толщина самой линии границы – 0,5 мм.
         Отмывка береговой линии – 10% серого.

        Линия областей
        Во время подготовки к печати географической основы в векторном редакторе обозначилась проблема наложения обозначений контуров областей. Поскольку на карте фактически обозначены полигоны областей, а не административные их границы. Соответственно, по границе областей фактически проходит 2 линии от полигонов соседних регионов. Для сплошного контура это не имеет значения. Если же используются штриховые или штрих-пунктирные линии, их графические элементы могут накладываться. Фактически это означает, что используются несколько различных условных обозначений одного объекта на карте.

 

Умовний знак лінії області

Рис. 1. Разный знак области

 

  Phone numbers   +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 linkedin.com/in/andrey-oreshchenko  
  Telegram +38 098 456 90 20 Instagramm andrey_oreshchenko  
  WhatsUp +38 098 456 90 20