Easy Trace Group

Вы здесь: О компании Публикации Есть ли будущие у универсальных векторизаторов?

Есть ли будущие у универсальных векторизаторов?

Берхин Б.Ю.
Новосибирский Региональный Центр
Геоинформацинных Технологий СО РАН
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
cgit.kem.uiggm.nsc.ru
(ГИС Бюллетень, N 3(25), 2000 г.)

В статье Геннадия Копаева (бюллетень ГИС ассоциации от №1(23) /2000), подводящей итоги V Всероссийской учебно-практической конференции "Проблемы ввода и обновления пространственной информации", был затронут вопрос о наметившейся тенденции к смене технологий ввода пространственных данных. К сожалению, в упомянутой статье автор ограничился лишь констатацией этого факта, хотя тема, безусловно, интересна всему «геоинформационному» сообществу и требует особого обсуждения. До недавнего времени основным звеном в технологической цепи ввода пространственных данных был векторизатор, и целый ряд фирм вели и до сих пор ведут работы по разработке ПО этого класса. Новосибирский ГИС-центр также имеет опыт собственных разработок универсальных векторизаторов. В связи с этим интересно было бы обсудить перспективы развития векторизаторов в контексте современного уровня геоинформатики, тем более что прошедшая конференция оставила неоднозначное впечатление. С одной стороны, следует отметить устойчивый интерес пользователей к ГИС-технологиям, их возрастающий с каждым годом уровень знаний и требований к технологическому процессу ввода пространственных данных, программным и аппаратным продуктам. С другой, настораживает развитие, вернее, отсутствие развития, рынка программных средств векторизации. Представленные продукты, относящиеся к классу универсальных векторизаторов, остались на том же качественном уровне, что и год, и два года назад. Складывается впечатление, что, достигнув какого-то предела в развитии автоматических алгоритмов векторизации, поддержки форматов, пользовательского интерфейса и пр., разработчики остановились или перед проблемой качественного скачка, или перед осознанием того, что время ажиотажного спроса на такого вида продукты прошло, и следует заняться чем-то более актуальным. Действительно, можно упорно разрабатывать алгоритмы, отличающие заборы от оврагов и границы от тропинок, доводить до совершенства интерфейс пользователя и технологии векторизации, поддерживать больше форматов растра и еще больше выходных форматов, но количество в этом ситуации вряд ли перейдет в качество. На мой взгляд, дальнейшие движение по этому пути бесперспективно. Это, в первую очередь, связано с изменениями, происходящими на рынке геоинформационных технологий. Эти изменения затрагивают как технологические, так и технические аспекты проблемы ввода и обновления пространственной информации. Среди наиболее очевидных моментов, приведших меня к этому выводу, можно выделить следующие: изменение источников информации, насыщение рынка цифровых материалов и отказ от сплошного цифрования.

1. Изменение источников информации

Технология первичного сбора пространственной информации становится цифровой. Электронные тахеометры и теодолиты постепенно вытесняют свои традиционные аналоги. При съемке этими приборами координаты в цифровом виде записываются в память прибора или компьютера и в дальнейшем могут непосредственно вводится в ГИС. Развитие GPS съемки, обусловленное снижением стоимости GPS приборов, повышением их точности, и постепенное снятие запретов на их использование делает технологию ввода данных посредством GPS все более доступной и привлекательной. Так, например, специалисты фирмы Trimble предложили новое решение проблемы создания и обновления пространственных данных, разработав систему Direct GPS for ArcView. Программное обеспечение Direct GPS устанавливается в переносной компьютер с подсоединенным к нему GPS приемником Mobile GPS, выполненным в виде PCMCIA карты. Система позволяет непосредственно в поле, находясь возле объекта, вводить координатную и атрибутивную информацию сразу в ГИС, исключая процесс конвертации и переноса данных GPS-съемки. Вся информация одновременно собирается и сохраняется в shape-файлах и может быть легко преобразована в покрытие ARC/INFO. Поскольку файлы данных создаются сразу в оригинальном формате ArcView, то исключается их преобразование и упрощается управление и последующая обработка. Точность GPS координат современных приемников вполне достаточна (от 2 до 5 метров при работе в дифференциальном режиме) для того, чтобы проводить обновление данных. Все большее место занимает ввод данных с аэро-космоснимков, а также снимков, полученных с помощью лазерных сканеров воздушного базирования, применяемых для крупномасштабного картографирования местности как альтернатива традиционной аэрофотосъемке. А использование современных цифровых фотограмметрических станций (например, PHOTOMOD) при оцифровке этих материалов позволяет создать технологию, все более вытесняющую традиционный подход с использованием векторизаторов. Помимо прочего, это технология выгодно отличается возможностью прямого создания трехмерных моделей по стереоснимкам.

2. Насыщение рынка цифровых материалов

За историю существования цифровой картографии в России многими организациями, как государственными, так и коммерческими было оцифровано огромное количество бумажных топокарт. Другой вопрос, что почти всегда эти работы велись независимо друг от друга, и рынок цифровых картографических материалов практически отсутствовал. Это было связано и с несовершенством законодательной базы, и с отсутствием обмена информацией, и с рядом технических моментов, например, несовместимостью форматов и классификаторов. В настоящее время ситуация существенно изменилась: пришло понимание того, что цифровые карты — это товар со всеми требованиями, которые на него накладывает рынок. И почти всегда купить дешевле, чем сделать самому. К счастью, это понимают и производители цифровых картматериалов, в том числе и Роскартография — основной поставщик цифровых карт в России. Так, Роскартографией создан фонд цифровых топографических карт и планов. Основной задачей фонда является обеспечение цифровой картографической продукцией центральных органов государственной власти и других заказчиков. Цифровые топографические карты хранятся в виде массивов, каждый из которых по покрываемой территории и составу информации полностью соответствует аналогичному номенклатурному листу традиционной топографической карты. В настоящее время основу хранимой в Фонде информации составляют топографические карты масштабов 1:1 000 000 (всего 144 номенклатурных листа) и 1:200 000 (3495 номенклатурных листов) на всю территорию России. Цифровые карты более крупных масштабов (1:25000, 1:50000, 1:100000) изготавливаются на отдельные, пользующиеся повышенным спросом, территории. Среди цифровых планов городов масштабов 1:10 000 и 1:25 000 в первую очередь создаются планы населенных пунктов, в которых размещены опасные производства. Цифровая информация хранится в обменном рабочем формате Роскартографии. Для удобства использования цифровых карт и планов при создании различных геоинформационных систем осуществляется их конвертация в наиболее распространенные отечественные и зарубежные форматы данных, в первую очередь в ARC/lNFO.

3. Отказ от повального цифрования в пользу тематической информации

Цифрование крупномасштабных планов городов масштабов от 1:500 до 1:10000 наиболее трудоемкая и затратная часть всех муниципальных ГИС проектов. Для крупных городов, где количество планшетов масштаба 1:500 составляет несколько тысяч (для г. Новосибирска около 12000), сплошная оцифровка практически не реальна, как по финансовым, так и по временным ресурсам. Задачи же необходимо решать уже сейчас. Исходя из этого, а также понимая, что повальное оцифровка топографии не является самоцелью, многие муниципалитеты используют растр, создавая смешанные растрово-векторные проекты, где исходно векторизуются только тематические объекты, такие как слои кадастрового и налогового зонирования, красные линии и пр. Этот подход позволяет получить электронный план города в растровом виде за несравненно меньшее время и деньги и вести векторизацию топографической основы постепенно, по мере необходимости. Такой подход используют Комитет архитектуры города Новосибирска, Управление архитектуры Обнинского городского информационного центра, «Институт «Горкадастрпроект» г. Краснодара и другие. Естественно, такой подход предполагает отказ от использования универсальных векторизаторов, так как технологическая схема, включающая в себя экспорт данных в формат векторизатора с последующей правкой и импортом, технологически сложен, а зачастую практически невозможен. Это связано и с несогласованием классификаторов и с тем, что векторизаторы, как правило, работают в своей условной системе координат (т.е. системе координат растра). Векторизация в этом случае проводится, как правило, или штатными средствами самой ГИС, в которой реализуется проект, или расширениями на ее базе. Как показывает практика, использование векторных тематических слоев и растра в качестве подложки оказывается достаточным для большинства задач, которые требуется решать муниципальной ГИС.

Обобщая вышесказанное, можно утверждать, что ввод картографической информации посредством векторизации растра переходит во вспомогательную задачу, уступая приоритет проблемам обновления и вводу тематических данных, сбор которых ведется, как правило, или уже цифровыми приборами, или с помощью аэро-космоснимков. Вообще, процесс «геоинформатизациии» общества можно условно разбить на три этапа:

  1. Ввод и накопление пространственной информации;
  2. развитие информационных систем — анализ, хранение, поиск, доступ в том числе и к распределенным данным;
  3. решение прикладных задач.

Сегодня можно утверждать, что первый этап уже завершен или завершается (во многом, кстати, благодаря векторизаторам), и акцент смещается на второй этап, который требует принципиально другого подхода - других технических, административных и программных средств. Если говорить о векторизаторах, то, возможно, потребность в них еще будет существовать какое-то время. Особенно это касается расширений для настольных ГИС, позволяющих работать непосредственно в проекте этой ГИС. Возрастет потребность в узко-специализированных, тематических векторизаторах, упрощающих ввод оригинальной тематической информации и учитывающих ее специфику. Это связано с тем, что характер данных, например, в геологии и в кадастровой службе, весьма различен. Так, в геологии много специфической графики, производной от пространственных данных (геологические разрезы, стратиграфические колонки). Сам процесс построения геологической карты тоже весьма специфичен. Например, построение линии геологической границы по нескольким точкам с известными элементами залегания. Хорошим примером, также, является векторизация инженерных сетей и коммуникаций, требующая соблюдения специфичной для такого рода сетей топологии. Следует отметить внедрение технологий и алгоритмов автоматической векторизации в областях, напрямую не связанных с производством цифровых карт. Особенно это касается оцифровки геофизических данных, огромное количество которых (на бумажных носителях) находится в архивах геофизических экспедиций по всей стране.

Это, в первую очередь, сейсмограммы — результаты сейсмологических и сейсмографических исследований, а также каротажные кривые - результаты геофизических исследований скважин. Спрос на данный материал есть как у российских, так и зарубежных потребителей, причем потребителей богатых - это нефтяные и газодобывающие компании. Проблема в том, что современные средства сбора и обработки геофизических данных работают с цифровыми данными и для того, чтобы использовать весь этот материал, его требуется оцифровать, для чего необходимо соответствующее программное обеспечение. Первые шаги в этом направлении уже делаются. Так, в Новосибирском Региональном Центре Геоинформацинных Технологий на основе своих наработок в области алгоритмов автоматической векторизации был создан программный комплекс WaveTrack для автоматической оцифровки каротажных кривых, который с успехом используется рядом геофизических служб Сибири.

Таким образом, для отечественных разработчиков программных средств векторизации наступило время задуматься о смене или уточнении путей своего развития. Ведь от правильной оценки тенденций развития геоинформационных технологий в области подготовки и ввода данных, во многом зависит расклад сил в этом секторе рынка ГИС в ближайшем бедующем. И если тенденции развития ГИС-приложений для конечного пользователя, а также вопросы анализа, хранения, и доступа к пространственным данным и метаданным уже давно обсуждаются на страницах бюллетеня ГИС Ассоциации (например, в №3(20) за 1999), то вопросам, поднятым в этой статье, внимания практически не уделяется. Цель данной статьи, помимо желания автора высказать свою точку зрения о тенденциях развития ГИС технологий в области ввода данных, продолжить дискуссию на эту тему на страницах ГИС бюллетеня.