Цифровое моделирование рельефа

     Рассмотрим цифровое картографирование местности как автоматизированный информационный процесс в системе «человек - машина». Исходным укрупненным процессом является сбор цифровой информациив ходе наземной съемки, фотограмметрической обработки аэрофотоснимков, дигитализации (преобразования в цифровую форму) имеющихся картографических материалов, обследования объектов местности и подземного хозяйства (или дешифрирования снимков). Все эти работы выполняют разными способами и приборами, по различным технологиям и, следовательно, их характеризует многообразие форм получаемых данных (различные системы координат, состав, форматы, коды данных и т. д.). Результаты съемочных работ содержат всю необходимую для создания карты дискретную информацию о взаимном пространственном расположении объектов местности и их качественных характеристиках, представленную в разных формах (алфавитно-цифровой, графической или в специальных технических кодах), с разными содержанием и структурой данных.

     Следующий укрупненный процесс цифрового картографирования -цифровая обработка топографической информации — содержит три самостоятельных этапа работ.

     Первый этап - это первичная обработка собираемых материалов и приведение многообразной топографической информации к единому стандартизированному виду. Она предусматривает вычисление плоских или пространственных координат съемочных точек в заданной системе, формирование съемочной информации по ее принадлежности к объектам местности.

     Вторым этапом цифровой обработки является создание цифровой  модели местности. Эта новая форма представления топографической информации составляет, как уже отмечалось, одно из основных принципиальных отличий метода цифрового картографирования от традиционных методов.

     В основе цифрового моделирования местности лежит такая организация результатов съемки ситуации и рельефа, которая позволяет отображать точки области моделирования в дискретное пространство топографической информации, т. е. для каждой точки данной области получать заданный набор топографических данных. Цифровая модель местности содержит топографическую информацию в наиболее полном и упорядоченном виде, пригодном для универсального использования. ЦММ можно накапливать, хранить, поддерживать их соответствие современному состоянию, а также создавать на их основе различные картографические материалы или решать разнообразные инженерные задачи. В информационном смысле этот процесс аналогичен процессу получения полевого оригинала карты при топографической съемке местности.

     Третий этап цифровой обработки топографической информации заключается в формировании на основе ЦММ цифровых моделей всех элементов создаваемой карты, т. е. в преобразовании ЦММ в цифровую карту. Этот процесс является аналогом традиционного процесса камерального изготовления и оформления составительского оригинала карты. Здесь топографическая информация, содержащаяся в ЦММ, трансформируется в картографическую в соответствии с конкретными требованиями к содержанию, масштабу, высоте сечения рельефа горизонталями, математической основе, системе условных знаков и т. д. Конкретными объектами обработки являются отдельные структуры цифровой модели местности. В состав этой обработки входят процессы аппроксимации рельефа и интерполирования горизонталей, формирования моделей условных знаков, размещения этих знаков, автоматизированного редактирования и генерализации, сводки по рамкам и т. д.

     Параллельно с цифровой обработкой осуществляется еще один важный процесс цифрового картографирования - накопление и хранение ЦММ. Основой его является банк данных. Он представляет собой сложную систему, в которую входят накапливаемый фонд данных (базы данных) и программный комплекс, обеспечивающий работу с этими данными на ЭВМ (система управления базами данных). Такая форма накопления информации на ЭВМ обеспечивает качественно новый уровень использования геодезических, топографических и картографических данных и обладает рядом достоинств. При крупномасштабном картографировании накопление информации в базе данных играет роль связующего звена между процессами обработки данных.  В банке данных осуществляются стандартизация и накопление необходимой информации о топографических условиях изучаемых территорий, приведение полученных в разное время и различных по форме данных к единому виду, их согласование, обновление и дополнение. Он позволяет оперативно принимать и выдавать требуемую информацию, обеспечивает высокий уровень автоматизации накопления, хранения и выдачи данных, а также максимальное использование фонда данных для проектирования и строительства различных объектов, других народнохозяйственных целей.

     Важным  заключительным процессом цифрового  картографирования является графическое отображение содержания цифровой карты с помощью ЭВМ и систем графического вывода, например графопостроителей и графических дисплеев. Содержание этого процесса во многом определяется аппаратурными и программными особенностями применяемых систем графического отображения. Оригиналы могут вычерчиваться, гравироваться, воспроизводиться на электронно-лучевой трубке или светочувствительных материалах (например, на фотопленках), создаваться электрографическим способом или впечатыванием. Условные знаки и надписи изображаются способом последовательной рисовки (программная реализация) или способом дискретного воспроизведения элементов с помощью различных шаблонов (аппаратурная реализация). При этом возможно применение одного или нескольких цветов, совмещенное или расчлененное отображение.

     В современных условиях все большее  значение приобретает другой выходной процесс цифрового картографирования, который заключается в преобразовании топографической информации в соответствии с ее конкретным применением в народном хозяйстве. Этот процесс, осуществляемый на ЭВМ с помощью пакетов прикладных программ (ППП), обеспечивает в конечном счете подготовку для потребителей информации с заранее заданным содержанием и формой. Особую важность применение ППП приобретает в настоящее время в связи с начавшимся развитием автоматизированных систем проектирования строительства и других хозяйственных мероприятий, АСУ административных территорий, так как в этих системах топографическая информация необходима в цифровом виде, пригодном для обработки на ЭВМ.

     Перечисленные информационные процессы составляют сущность цифрового картографирования местности. Они охватывают значительную область топографо-геодезического и картографического производства. Для их реализации необходима комплексная постановка и решение ряда научных и практических задач, а в первую очередь - теоретическое обоснование.

     Лисицкий Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности/ Д.В. Лисицкий. – М.: Недра,  1988. – 261 с.: ил.