Histoire de la cartographie numérique. Cartographie électronique et systèmes cartographiques électroniques. "Cartographie numérique" dans les livres

8.1. L'essence et les objectifs du cours « Cartographie numérique »

Le cours « Cartographie numérique » fait partie intégrante de la cartographie. Il étudie et développe
enseigne la théorie et les méthodes de création de cartes numériques et électroniques, ainsi que l'automatisation des cartes
œuvres tographiques.

La cartographie a désormais atteint un nouveau niveau qualitatif. Exigible
Avec le développement de l’informatisation, de nombreux processus de création de cartes ont complètement changé. En chantant
De nouvelles méthodes, technologies et orientations de cartographie ont été développées. Vous pouvez sélectionner des heures
les espaces personnels dont traite aujourd'hui la cartographie : la cartographie numérique
tion, modélisation tridimensionnelle, systèmes de publication informatique, etc. À cet égard
de nouveaux ouvrages cartographiques sont apparus : numériques, (électroniques et virtuels)
cartes, animations, modèles cartographiques 3D, modèles numériques de terrain. Cro
En plus de créer des cartes informatiques, la tâche consiste à créer et à maintenir des bases de données de cartographie numérique.
informations physiques.

Les cartes numériques sont indissociables des cartes traditionnelles. Fondements théoriques de la cartographie
Les connaissances accumulées au fil des siècles sont restées les mêmes, seuls les moyens techniques ont changé
créer des cartes. L'utilisation de la technologie informatique a conduit à des changements importants
technologies de création d'œuvres cartographiques. La technologie est devenue beaucoup plus simple
achèvement du travail graphique : le dessin, la gravure et autres tâches manuelles à forte intensité de main d'œuvre ont disparu
de nouvelles œuvres. En conséquence, tous les matériaux de dessin traditionnels sont tombés en désuétude.
Et accessoires. Un cartographe qui connaît le logiciel peut rapidement et efficacement
Effectuez efficacement des travaux cartographiques complexes. Il existe également de nombreuses opportunités
réaliser des travaux de conception de très haut niveau : conception de cartes thématiques,
couvertures d'atlas, pages de titre, etc.

Avec l'introduction de la technologie informatique, les processus de compilation et de préparation
préparation de cartes pour publication. Élimine le besoin de faire des copies manuelles de haute qualité
original du compilateur (original de l'éditeur). Design original, exécuté
sur un ordinateur, facilite grandement l'édition et la correction des épreuves
marquage sans détériorer sa qualité.

Les avantages de la technologie informatique ne sont pas seulement une qualité idéale
travail graphique, mais aussi une grande précision, une augmentation significative de la productivité
Travail, améliorant la qualité d'impression des produits cartographiques.

8.2. Définitions du numérique et de l'électronique
travaux cartographiques

Les premiers travaux de création de cartes numériques ont commencé dans notre pays à la fin de
années 70 Actuellement, les cartes et plans numériques sont principalement créés à l’aide de méthodes traditionnelles.
tous les originaux de cartes et de plans, les originaux du compilateur, les tirages de circulation et autres
matériel cartographique.

Cartes numériques - modèles numériques d'objets, présentés sous forme codée
le plan numérique coordonne x et y et applique I.

Les cartes numériques sont des descriptions (représentations) logico-mathématiques
objets cartographiés et relations entre eux (relations des objets de terrain dans le visuel
de leurs combinaisons, intersections, proximité, différentes hauteurs de relief, orientation sur les côtés
lumière pour nous, etc.), formés en coordonnées, projections acceptées pour les cartes classiques,
systèmes de signes conventionnels, tenant compte des règles de généralisation et des exigences d'exactitude. Comme
Pour les cartes ordinaires, elles diffèrent par leur échelle, leur sujet, leur couverture spatiale, etc.

L'objectif principal des cartes numériques est de servir de base à la constitution de bases de données et
compilation tomatique, analyse, transformation de cartes.

En termes de contenu, de projection, de systèmes de coordonnées et de hauteur, de précision et de mise en page, le numérique
les cartes et les plans doivent répondre pleinement aux exigences des
cartes et plans. Toutes les cartes numériques doivent être conformes aux
communication entre les objets. Il existe plusieurs définitions du numérique
et cartes électroniques. Certains d'entre eux sont donnés dans ce sujet.

Carte numérique - présentation des objets cartographiques sous une forme permettant
ordinateur pour stocker, manipuler et afficher la valeur de leurs attributs.

Carte numérique - c'est une base de données ou un fichier qui devient une carte lorsque
Le SIG crée une copie papier ou une image à l'écran (V. Huxhold).

Cartes électroniques - ce sont des cartes numériques visualisées dans un environnement informatique
où l'on utilise des logiciels et du matériel, dans des projections acceptées, des systèmes
signes conventionnels, sous réserve de règles de précision et de conception établies.

Atlas électroniques- des analogues informatiques des atlas conventionnels.

Les atlas du capital sont créés à l'aide de méthodes traditionnelles depuis très longtemps, des décennies.
Par conséquent, très souvent, même en cours de création, leur contenu devient obsolète. Atlas électronique
sys peut réduire considérablement le temps de leur production. Entretien des cartes électroniques
et atlas au niveau moderne, leur mise à jour se fait actuellement très rapidement
ro et qualité.

Il existe plusieurs types d'atlas électroniques :

Les atlas sont uniquement destinés à une visualisation visuelle (« feuilletant ») - atlas des spectateurs.

- Atlas interactifs, dans lequel vous pouvez modifier le design, les manières de représenter
analyse et classification des phénomènes cartographiés, recevoir des copies papier des cartes.

- Atlas analytiques (atlas SIG) , vous permettant de combiner et d'assortir
cartes, procéder à leur analyse quantitative et à leur évaluation, superposer les cartes les unes aux autres
ami.

Dans de nombreux pays, dont la Russie, des atlas nationaux ont été créés et sont en cours de création.
L'Atlas national de Russie est une publication officielle d'État créée
au nom du gouvernement de la Fédération de Russie. L'Atlas national de Russie donne com
une vision globale de la nature, de la population, de l'économie, de l'écologie, de l'histoire et de la culture
pays (graphique 8.1). L'atlas se compose de quatre volumes : volume 1 - « Caractéristiques générales du territoire
ri"; tome 2 - « La nature. Écologie"; tome 3 - « Population. Économie"; tome 4 - «Histoire.
Culture".

Riz. 8.1. Atlas national de Russie

L'atlas est produit sous forme imprimée et électronique (les trois premiers volumes, électroniques
la version trône du quatrième volume sortira en 2010).

Animations cartographiques- séquences dynamiques d'électronique
des cartes qui transmettent sur l'écran de l'ordinateur la dynamique et le mouvement du représenté
objets et phénomènes dans le temps et l'espace (par exemple, le mouvement des précipitations,
véhicules en mouvement, etc.).

On voit souvent des animations dans la vie de tous les jours, par exemple,
des cartes météorologiques télévisées, sur lesquelles les mouvements des fronts sont clairement visibles,
zones de hautes et basses pressions, précipitations.

Pour créer des animations, toutes sortes de sources sont utilisées : données de télécommande
données de sondage, économiques et statistiques, données directes de terrain
observations (par exemple, descriptions diverses, profils géologiques, observations météorologiques
(documents de recensement, etc.). Images cartographiques dynamiques (en mouvement)
Les objets russes peuvent être différents :

Déplacer la carte entière sur l'écran et les éléments de contenu individuels sur la carte ;

Modification de l'apparence des symboles (taille, couleur, forme, luminosité,
structure précoce). Par exemple, les zones peuplées peuvent être affichées sous forme de pulsations
poinçons spéciaux, etc. ;

Séquences de dessins animés de cartes cadres ou d'images 3D.
De cette façon, vous pouvez montrer la dynamique de la fonte des glaciers, la dynamique du développement des processus d'érosion ;

Panoramique, rotation d'images informatiques ;

Mise à l'échelle d'une image à l'aide d'un effet de fondu ou de fondu
objet;

Créer un effet de mouvement sur la carte (voler, circuler sur le territoire).

Les animations peuvent être plates et tridimensionnelles, stéréoscopiques et, en outre, peuvent
peut être combiné avec une image photographique.

Les animations tridimensionnelles combinées à une image photographique sont appelées virtuelles
nouvelles cartes(l'illusion d'un espace réel est créée).

Les technologies de création d'images virtuelles peuvent être différentes. Généralement,
Tout d’abord, une carte numérique est créée à partir d’une carte topographique, d’une image aérienne ou satellite.
del, puis - une image tridimensionnelle de la zone. Il est peint aux couleurs de l'hypsométrique
échelles puis utilisé comme un véritable modèle.

8.3. Concept de systèmes d'information géographique (SIG)

Les premiers systèmes d'information géographique ont été créés au Canada, aux États-Unis et Shv tion pour
étudier les ressources naturelles. Les premiers SIG sont apparus au début des années 60. Au Canada. Maison
L'objectif du SIG canadien était d'analyser les données d'inventaire des terres
nad. Dans notre pays, ces recherches ont commencé vingt ans plus tard. Actuellement
De nos jours, dans de nombreux pays, il existe différents systèmes d'information géographique qui
résoudre une variété de problèmes dans diverses industries : économie, politique, écologie,
Dastre, science, etc.

Il existe des dizaines de définitions du SIG dans la littérature scientifique nationale.

Systèmes d'Information Géographique (SIG)- matériel-logiciel com
complexes qui assurent la collecte, le traitement, l'affichage et la distribution des espaces
données coordonnées par veine (A.M. Berlyant). L'une des fonctions du SIG est la création et l'utilisation
utilisation de cartes informatiques (électroniques), d'atlas et d'autres produits cartographiques
information.

Système d'information géographique- est un système d'information conçu pour
la collecte, le stockage, le traitement, l'affichage et la distribution de données, ainsi que la réception
sur la base d'eux, de nouvelles informations et connaissances sur les objets spatialement coordonnés
et des phénomènes.

L'essence de tout SIG est qu'il est utilisé pour collecter, analyser,
thématisation, stockage d'informations diverses, création d'une base de données. La forme la plus pratique
présentation des informations aux utilisateurs - images cartographiques, en plus,
les informations peuvent également être présentées sous forme de tableaux, de diagrammes, de graphiques et de textes.

Une caractéristique distinctive des SIG est que toutes les informations qu'ils contiennent sont présentées
sous forme de cartes électroniques contenant des informations sur les objets, ainsi que sur les espaces
connexion naturelle des objets et des phénomènes. Les cartes électroniques diffèrent des cartes papier
le fait que chaque signe conventionnel (objet) représenté sur la carte électronique a un correspondant
des informations sont entrées dans la base de données. Cela vous permet de les analyser en commun
connexions avec d’autres objets. En pointant le curseur de la souris, par exemple, sur une certaine zone, vous pouvez
obtenir toutes les informations saisies à son sujet dans la base de données (Fig. 8.2).

Riz. 8.2. Obtenir des informations sur un objet à partir de la base de données

De plus, les systèmes d'information géographique fonctionnent avec des projections cartographiques,
qui permet des transformations de projection de cartes numériques et électroniques
(Fig. 8.3).

Riz. 8.3. Sélection d'une projection cartographique dans le SIG Mar!p&Pgo&88yupa1

Actuellement, des systèmes d'information géographique terrestre spécialisés ont été créés
thématiques, cadastrales, environnementales et bien d’autres SIG.

À l'aide de l'exemple de la carte administrative de la région de Tomsk, nous considérerons les capacités du SIG.
Nous avons une base de données qui contient des informations sur la superficie des districts de Tom.
région et le nombre d'habitants dans chaque district (Fig. 8.4). Sur la base de ces données, nous
nous pouvons obtenir des informations sur la densité de population de la région de Tomsk, en outre, sur
Gram construit une carte de la densité de population (Fig. 8.5).

Riz. 8.4. Création d'une carte thématique basée sur les données saisies dans la base de données

Riz. 8.5. Carte de densité de population de la région de Tomsk, construite automatiquement

Ainsi, les particularités du SIG sont :

Référencement géographique (spatial) des données ;

Stockage, manipulation et gestion d'informations dans une base de données;

Possibilités de travailler avec des projections d'informations géographiques ;

Obtenir de nouvelles informations basées sur des données existantes ;

Reflet des connexions spatio-temporelles entre les objets ;

Capacité à mettre à jour rapidement les bases de données ;

Modélisation numérique du relief ;

Visualisation et sortie des données.

Les cartes numériques peuvent être directement perçues par les humains lors de la visualisation de cartes électroniques (sur écrans vidéo) et de cartes informatiques (sur une base solide), et peuvent être utilisées comme source d'informations dans les calculs mécaniques sans visualisation sous forme d'image.

Les cartes numériques servent de base à la production de cartes papier et informatiques conventionnelles sur un support solide.

Création

Les cartes numériques sont créées des manières suivantes ou une combinaison de celles-ci (en fait des manières de collecter des informations spatiales) :

· numérisation (numérisation) des ouvrages cartographiques analogiques traditionnels (par exemple, cartes papier) ;

· traitement photogrammétrique des données de télédétection ;

· levé sur le terrain (par exemple, levé tachéométrique géodésique ou levé à l'aide d'instruments de systèmes mondiaux de positionnement par satellite) ;

· traitement documentaire des données d'enquêtes sur le terrain et d'autres méthodes.

Modalités de stockage et de transmission

Étant donné que les modèles décrivant l'espace (cartes numériques) sont très non triviaux (contrairement, par exemple, aux images raster), des bases de données spécialisées (bases de données, voir base de données spatiale) sont souvent utilisées pour les stocker, plutôt que des fichiers uniques d'un format donné.

Pour échanger des cartes numériques entre différents systèmes d'information, des formats d'échange particuliers sont utilisés. Il peut s'agir soit de formats populaires de n'importe quel éditeur de logiciels (par exemple, DXF, MIF, SHP, etc.), devenus un standard de facto, soit de standards internationaux (par exemple, la norme Open Geospatial Consortium (OGC), comme GML ).

Cartographie

La cartographie (du grec χάρτης - papier papyrus et γράφειν - dessiner) est la science de la recherche, de la modélisation et de la représentation de la disposition spatiale, de la combinaison et de l'interrelation des objets, des phénomènes naturels et de la société. Dans une interprétation plus large, la cartographie inclut les activités technologiques et de production.

Les objets de cartographie sont la Terre, les corps célestes, le ciel étoilé et l'Univers. Les fruits les plus appréciés de la cartographie sont des modèles figuratifs et symboliques de l'espace sous forme de : cartes plates, cartes en relief et volumétriques, globes. Ils peuvent être présentés sur des matériaux solides, plats ou volumineux (papier, plastique) ou sous forme d'image sur un moniteur vidéo.

Sections de cartographie

Cartographie mathématique

La cartographie mathématique étudie les moyens de représenter la surface de la Terre sur un plan. La surface de la Terre (approximativement sphérique, pour décrire laquelle est souvent utilisée la notion de sphéroïde terrestre) ayant une certaine courbure qui n'est pas égale à l'infini, elle ne peut pas être représentée sur un plan tout en préservant toutes les relations spatiales. : angles entre directions, distances et surfaces. Seules certaines de ces relations peuvent être préservées. Un concept important en cartographie mathématique est une projection cartographique, une fonction qui spécifie la transformation des coordonnées sphéroïdales d'un point (c'est-à-dire les coordonnées sur le sphéroïde terrestre, exprimées en mesure angulaire) en coordonnées rectangulaires plates dans l'une ou l'autre projection cartographique ( en d'autres termes, dans une feuille de carte que l'on peut étaler devant soi sur la surface de la table). Une autre section importante de la cartographie mathématique est la cartométrie, qui permet d'utiliser des données cartographiques pour mesurer des distances, des angles et des zones sur la surface réelle de la Terre.

Cartographie et conception

La cartographie et le design sont un domaine de la cartographie, un domaine de conception technique qui étudie les moyens les plus adéquats pour afficher les informations cartographiques. Ce domaine de la cartographie est étroitement lié à la psychologie de la perception, à la sémiotique et à des aspects humanitaires similaires.

Étant donné que les cartes affichent des informations liées à une grande variété de sciences, on distingue également des sections de cartographie telles que la cartographie historique, la cartographie géologique, la cartographie économique, la cartographie des sols et autres. Ces sections concernent la cartographie uniquement en tant que méthode ; dans leur contenu, elles concernent les sciences correspondantes.

Cartographie numérique

La cartographie numérique (informatique) n'est pas tant une section indépendante de la cartographie qu'un outil, en raison du niveau actuel de développement technologique. Par exemple, sans annuler les méthodes de recalcul des coordonnées lors de la visualisation de la surface de la Terre sur un plan (étudiées dans une section aussi fondamentale que la cartographie mathématique), la cartographie numérique a modifié les méthodes de visualisation des ouvrages cartographiques (étudiées dans la section « Élaboration et conception Plans").

Ainsi, si auparavant la carte originale de l’auteur était dessinée à l’encre, elle est aujourd’hui dessinée sur un écran d’ordinateur. Pour ce faire, ils utilisent des systèmes de cartographie automatisés (ACS), créés sur la base d'une classe spéciale de logiciels. Par exemple, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace, Panorama, Mapinfo, etc.

Dans le même temps, il ne faut pas confondre ACN et Systèmes d'Information Géographique (SIG), car leurs tâches sont différentes. Cependant, dans la pratique, le même ensemble de logiciels constitue un package intégré utilisé pour créer à la fois l'ACC et le SIG (des exemples marquants sont ArcGIS, GeoMedia et MGE).

Création de cartes électroniques (contours) des champs.

Pour une gestion efficace d’une entreprise agricole, il ne sera pas superflu de savoir exactement de quelle superficie vous disposez. Il n'est pas rare que les exploitants agricoles et les agronomes ne connaissent qu'approximativement la taille de leurs champs, ce qui affecte négativement la précision du calcul des engrais requis et du calcul du rendement. À l'aide d'un récepteur GPS, d'un ordinateur de terrain et d'un logiciel spécial, vous pouvez obtenir des cartes électroniques (contours) des champs avec une précision centimétrique !

Les technologies économes en ressources, y compris l’agriculture de précision, impliquent de travailler avec des cartes électroniques des champs. Il s’agit de la base d’informations géographiques à partir de laquelle sont réalisées la quasi-totalité des opérations agrotechniques en agriculture de précision. Par exemple, l'une des opérations agrotechniques les plus complexes de l'agriculture de précision - l'application différenciée d'engrais minéraux est basée sur des cartes de répartition des nutriments (N, P, K, Humus, ph) à travers le champ. A cet effet, un examen agrochimique des terres agricoles est également réalisé.

Mais même si vous n'utilisez pas de cartes électroniques de terrain pour une utilisation ultérieure des technologies agricoles de précision, les avantages de la création de telles cartes sont évidents. Connaissant les superficies exactes de vos champs et les distances qui les séparent, vous pouvez plus efficacement :

1. Calculez la quantité d'engrais et de produits agrochimiques nécessaires, ainsi que les semences

2. Tenir compte du rendement obtenu

3. Calculer la consommation prévue de carburant et de lubrifiants

4. Tenir des registres annuels des superficies ensemencées avec une grande précision pour chaque culture

5. Maintenir l'historique des champs (rotations des cultures)

6. Si nécessaire, préparer des rapports visuels de grande précision (impression de cartes)

La création des contours de terrain est réalisée à l'aide d'un récepteur GPS, d'un ordinateur de terrain et d'un logiciel combinés en un seul complexe matériel et logiciel. En mode "polygone", vous devez contourner ou contourner le champ le long de sa bordure et sauvegarder le contour obtenu. Lors de l'enregistrement, vous pouvez spécifier le nom du champ et d'autres attributs et notes nécessaires. Après avoir enregistré le contour, nous connaîtrons la superficie exacte du champ.

Le logiciel vous permet également d'appliquer d'autres informations de géoinformation : lignes et points. Des lignes peuvent être utilisées pour marquer les zones de travail dans les champs. Par exemple, si vous disposez déjà de cartes électroniques de vos champs pour l’année dernière et que vous avez seulement besoin d’enregistrer l’emplacement des cultures dans les champs cette année, il n’est pas nécessaire de délimiter à nouveau les champs. Il est uniquement nécessaire de tracer des lignes de démarcation entre les cultures, et seulement si deux ou plusieurs cultures sont cultivées dans un même champ.
Les points sont utilisés pour cartographier les caractéristiques du terrain telles que les piliers, les gros rochers et autres.

Toutes les géoinformations reçues du complexe matériel et logiciel doivent être transférées vers un ordinateur de bureau pour une analyse plus approfondie et une utilisation dans les calculs et dans la prise de décisions de gestion. Un logiciel d'information géographique (SIG) doit également être installé sur l'ordinateur de bureau, ce qui vous permettra de travailler correctement avec les informations reçues sur les terrains. À ces fins, nous vous recommandons d'utiliser le programme MapInfo ©.

En principe, vous pouvez utiliser n'importe quel système SIG fonctionnant avec le format .SHP (Shape). Presque tous les systèmes SIG peuvent fonctionner correctement avec ce format. Cependant, MapInfo © est, à notre avis, le choix optimal pour enregistrer les superficies et conserver l'historique des champs. Dans MapInfo. Vous pouvez créer des cartes thématiques, superposer les contours de vos champs sur des photographies satellites et aériennes, ainsi que sur des cartes topographiques numérisées. MapInfo dispose également d'un outil pratique pour mesurer les distances (par exemple, mesurer la distance d'un garage à un champ).

Vous pouvez compter à partir de mille neuf cent cinquante-sept. Cette année, le Massachusetts Institute of Technology (États-Unis) a produit le premier modèle numérique du relief et du terrain de la carte, qui a ensuite été utilisé pour concevoir des autoroutes. Cela indique qu'en cartographie, à partir du milieu du XXe siècle, de nouveaux processus et méthodes technologiques de création et de publication de cartes ont commencé à se développer, qui ont été améliorés jusqu'à nos jours. Les principales orientations et tendances d'amélioration de celles-ci peuvent être identifiées :

• méthodes technologiques (électroniques) pour créer des cartes ;
• les moyens numériques d'organiser les banques et les bases de données ;
• technologies de cartographie de géoinformation ;
• formation de cartes dans des réseaux informatiques;
• développement de cartographie virtuelle.

Pour une utilisation plus efficace des processus scientifiques et technologiques dans le développement de la cartographie, la livraison la plus rapide des produits créés par celle-ci à l'utilisateur final est requise. Ensuite, ils seront rapidement utilisés par les consommateurs pour résoudre les problèmes spécifiques qu’ils posent. Dans les réalités modernes, tous les secteurs scientifiques et de production, y compris la cartographie numérique, se concentrent sur la satisfaction de ces demandes et besoins de la société. Ainsi, avec l’aide des technologies numériques, la cartographie se transforme d’un moyen pédagogique et simple d’orientation en outils mathématiques et méthodes de conception, d’organisation, de gestion et de planification. Il est déjà évident que les progrès technologiques ont influencé les modes d'utilisation des cartes, parmi lesquels nous soulignons les suivants :

• méthodes de communication;
• informations spatiales ;
• prise de décision systémique.

L'essence de la cartographie numérique

La cartographie numérique peut être présentée sous trois, voire quatre formes significatives :

• section de science cartographique;
• industrie manufacturière;
• nouvelle technologie.
• outil de visualisation d'images de produits cartographiques.

Tout d'abord, en tant que branche de la science cartographique, la cartographie numérique est engagée dans l'étude et l'affichage de la localisation spatiale de divers objets d'activité sociale, de toutes sortes de phénomènes naturels, de leur modélisation numérique et de leurs relations.

Grâce à l'application et à l'utilisation de processus de fabrication automatisés, de nouvelles technologies informatiques et d'une gamme visuelle diversifiée d'images, la cartographie numérique est particulièrement appréciée tant par les consommateurs que par les spécialistes. La production de produits cartographiques, en tant que production industrielle, est un processus technologique multifonctionnel utilisant des technologies modernes et est recherchée en tant que produit électronique.

Il convient de rappeler comment les cartes étaient construites auparavant. Des groupes cartographiques entiers à plein temps et des soirées thématiques ont été créés, dont les services sont apparus en production. Toutes les informations de prise de vue reçues ont été enregistrées à l'encre sur du papier calque ou sur un support plus dense. La forte intensité de main-d'œuvre, les coûts de temps importants et le scrupule de l'ensemble du processus de cartographie ont ralenti le processus. Désormais, tout cela est remplacé par la technologie informatique, avec la possibilité d'une exécution plus rapide et plus précise des projets, une facilité de mise à jour et d'édition des cartes.

Avantages de la cartographie numérique

En comparant toutes les capacités antérieures et actuelles des différentes méthodes de construction de cartes, y compris la composante économique de l'efficacité du marché, nous pouvons souligner les avantages suivants de la cartographie numérique :

• transmission d'informations précises sur l'objet, éliminant pratiquement la possibilité d'erreurs, dues à l'utilisation de l'automatisation informatique dans les calculs ;
• rapidité de traitement et obtention du résultat final avec une productivité du travail plus élevée ;
• une manière plus économique de créer des cartes avec moins de travail ;
• la possibilité et la commodité d'éditer et de mettre à jour périodiquement des cartes sur la même base mathématique et géodésique.

Il convient également de noter que la cartographie numérique occupe de plus en plus de place dans le flux mondial d'informations, pénétrant dans divers domaines intéressants de la vie moderne de la planète et conquérant des couches importantes d'utilisateurs de ses produits, créant ainsi une demande accrue. Cette situation se produit au fur et à mesure qu'elle évolue :

• nouvelles technologies (informatiques) de systèmes d'information cartographique et géographique ;
• de nouvelles méthodes (spatiales) de positionnement spatial géodésique et de détermination de l'emplacement de tous les objets ;
• améliorer la compilation de cartes, augmenter la précision et la rapidité de maîtrise des nouveaux produits cartographiques populaires.

Types de production cartographique numérique

La production de cartographie numérique dans sa forme moderne est engagée dans les processus de production suivants pour obtenir certains résultats :

• développement de cartes numériques standard et d'autres matériaux cartographiques nécessaires à cet effet sous la forme de tableaux d'informations sur l'ensemble des objets ;
• création de cartes thématiques utilisant les fondements mathématiques et cartographiques numériques existants ;
• maintenir des bases de données numériques contenant diverses informations, y compris les frontières des États ;
• cartographie numérique basée sur des photographies satellitaires et aériennes;
• application numérique de construction de cartes topographiques.

Processus de production de cartographie numérique

La cartographie numérique est un produit technologique complexe qui représente la production cartographique, composé des processus de production suivants :

• période préparatoire éditoriale à l'élaboration d'une carte numérique ;
• contrôle à l'arrivée des matières premières ;
• classification des objets de la documentation préparée ;
• codages d'objets ;
• descriptions d'objets cartographiques numériques ;
• édition de cartes ;
• Contrôle de qualité;
• mises à jour;
• conversion au format d'échange ;
• conversion vers un format donné ;
• numérisation de documents cartographiques ;
• vectorisation de cartes ;
• automatisation de la généralisation cartographique ;
• résumé de la carte numérique ;
• contrôle du résumé de la carte ;
• transfert au Fonds des cartes topographiques.

8.1. L'essence et les objectifs du cours « Cartographie numérique »

Le cours « Cartographie numérique » fait partie intégrante de la cartographie. Il étudie et développe la théorie et les méthodes de création de cartes numériques et électroniques, ainsi que l'automatisation du travail cartographique.

La cartographie a désormais atteint un nouveau niveau qualitatif. En raison du développement de l’informatisation, de nombreux processus de création de cartes ont complètement changé. De nouvelles méthodes, technologies et domaines de cartographie sont apparus. Il est possible d'identifier différents domaines dont traite aujourd'hui la cartographie : cartographie numérique, modélisation tridimensionnelle, systèmes d'édition informatique, etc. À cet égard, de nouveaux travaux cartographiques sont apparus : cartes numériques, (électroniques et virtuelles), animations, images tridimensionnelles. modèles cartographiques dimensionnels, modèles numériques de terrain. En plus de créer des cartes informatiques, il existe la tâche de créer et de maintenir des bases de données d'informations cartographiques numériques.

Les cartes numériques sont indissociables des cartes traditionnelles. Les fondements théoriques de la cartographie, accumulés au fil des siècles, sont restés les mêmes, seuls les moyens techniques de création de cartes ont changé. L'utilisation de la technologie informatique a conduit à des changements importants dans la technologie de création d'œuvres cartographiques. La technologie permettant d'effectuer des travaux graphiques est devenue beaucoup plus simple : le dessin, la gravure et d'autres travaux manuels à forte intensité de main-d'œuvre ont disparu. En conséquence, tous les matériaux et fournitures de dessin traditionnels sont tombés en désuétude. Un cartographe qui connaît le logiciel peut réaliser rapidement et efficacement un travail cartographique complexe. Il existe également de nombreuses possibilités de réaliser des travaux de conception de très haut niveau : conception de cartes thématiques, de couvertures d'atlas, de pages de titres, etc.

Avec l'introduction de la technologie informatique, les processus de compilation et de préparation des cartes pour la publication ont été combinés. Il n'est plus nécessaire de faire une copie manuelle de haute qualité de l'original du compilateur (original de publication). La conception originale, réalisée sur ordinateur, permet d'éditer et de corriger très facilement les commentaires de relecture sans compromettre sa qualité.

Les avantages de la technologie informatique sont non seulement la qualité idéale du travail graphique, mais également une grande précision, une augmentation significative de la productivité du travail et une augmentation de la qualité d'impression des produits cartographiques.

8.2. Définitions des ouvrages cartographiques numériques et électroniques

Les premiers travaux de création de cartes numériques ont commencé dans notre pays à la fin des années 70. Actuellement, les cartes et plans numériques sont principalement créés à partir de cartes et plans originaux traditionnels, d’originaux du compilateur, de tirages de circulation et d’autres documents cartographiques.

Les cartes numériques sont des modèles numériques d'objets, présentés sous la forme de coordonnées planes x et y codées sous forme numérique et s'appliquent à z.

Les cartes numériques sont des descriptions (représentations) logico-mathématiques d'objets cartographiés et des relations entre eux (relations des objets de terrain sous la forme de leurs combinaisons, intersections, proximité, différences d'élévation du relief, orientation par rapport aux points cardinaux, etc.), formé dans les coordonnées acceptées pour les cartes conventionnelles, les projections, les systèmes de signes conventionnels, en tenant compte des règles de généralisation et des exigences de précision. Comme les cartes ordinaires, elles varient en termes d'échelle, de thème, de couverture spatiale, etc.

L'objectif principal des cartes numériques est de servir de base à la constitution de bases de données et à la compilation, l'analyse et la transformation automatiques de cartes.

En termes de contenu, de systèmes de projection, de coordonnées et d'élévation, de précision et de mise en page, les cartes et plans numériques doivent répondre pleinement aux exigences des cartes et plans traditionnels. Toutes les cartes numériques doivent respecter les relations topologiques entre les objets. Il existe plusieurs définitions des cartes numériques et électroniques dans la littérature. Certains d'entre eux sont donnés dans ce sujet.

Une carte numérique est une représentation d'entités cartographiques sous une forme qui permet à un ordinateur de stocker, manipuler et afficher la valeur de leurs attributs.

Une carte numérique est une base de données ou un fichier qui devient une carte lorsqu'un SIG crée une copie papier ou une image à l'écran (W. Huxhold).

Cartes électroniques– il s’agit de cartes numériques visualisées dans un environnement informatique à l’aide de logiciels et de matériel informatique, dans des projections acceptées, des systèmes de symboles, soumises à des règles de précision et de conception établies.

Atlas électroniques– analogues informatiques des atlas conventionnels.

Les atlas du capital sont créés à l'aide de méthodes traditionnelles depuis très longtemps, des décennies. Par conséquent, très souvent, même en cours de création, leur contenu devient obsolète. Les atlas électroniques peuvent réduire considérablement le temps de production. Maintenant les cartes et atlas électroniques au niveau moderne, leur mise à jour se fait actuellement très rapidement et efficacement.

Il existe plusieurs types d'atlas électroniques :

Atlas pour visualisation visuelle uniquement (« retournement ») - atlas de visualisation.

Atlas interactifs, dans lequel vous pouvez modifier la conception, les méthodes de représentation et de classification des phénomènes cartographiés, et recevoir des copies papier des cartes.

Atlas analytiques(atlas SIG), qui permettent de combiner et de comparer des cartes, d'effectuer leur analyse et évaluation quantitatives et de superposer les cartes les unes sur les autres.

Dans de nombreux pays, dont la Russie, des atlas nationaux ont été créés et sont en cours de création. L'Atlas national de Russie est une publication officielle créée au nom du gouvernement de la Fédération de Russie. L'Atlas national de Russie donne une image complète de la nature, de la population, de l'économie, de l'écologie, de l'histoire et de la culture du pays (Fig. 8.1). L'atlas se compose de quatre volumes : volume 1 – « Caractéristiques générales du territoire » ; tome 2 – « La nature. Écologie"; tome 3 – « Population. Économie"; tome 4 – « Histoire. Culture".

Riz. 8.1. Atlas national de Russie

L'atlas est publié sous forme imprimée et électronique (les trois premiers volumes, la version électronique du quatrième volume sortira en 2010).

Animations cartographiques– des séquences dynamiques de cartes électroniques qui transmettent sur l'écran de l'ordinateur la dynamique et le mouvement des objets et phénomènes représentés dans le temps et dans l'espace (par exemple, le mouvement des précipitations,

véhicules en mouvement, etc.).

Nous voyons très souvent des animations dans la vie quotidienne, par exemple des cartes météorologiques télévisées, sur lesquelles sont clairement visibles les mouvements des fronts, les zones de hautes et basses pressions et les précipitations.

Pour créer des animations, toutes sortes de sources sont utilisées : données de télédétection, données économiques et statistiques, données d'observations directes sur le terrain (par exemple, descriptions diverses, profils géologiques, observations de stations météorologiques, matériel de recensement, etc.). Les images dynamiques (en mouvement) d'objets cartographiques peuvent être différentes :

− déplacer la carte entière sur l'écran et les éléments de contenu individuels sur la carte ;

− modifier l'apparence des signes conventionnels (taille, couleur, forme, luminosité, structure interne). Par exemple, les zones peuplées peuvent être affichées sous forme de coups de poing pulsés, etc. ;

− séquences de dessins animés des cartes de cadre ou des images 3D. De cette façon, vous pouvez montrer la dynamique de la fonte des glaciers, la dynamique du développement des processus d'érosion ;

− panoramique, rotation d'images informatiques ;

− redimensionner l'image, utiliser l'effet de fondu ou supprimer l'objet ;

− créer l'effet de mouvement sur la carte (voler, circuler sur le territoire).

Les animations peuvent être plates ou tridimensionnelles, stéréoscopiques et peuvent en outre être combinées avec une image photographique.

Les animations tridimensionnelles combinées à une image photographique sont appelées virtuelles

de vraies cartes (l'illusion d'un terrain réel est créée).

Les technologies de création d'images virtuelles peuvent être différentes. En règle générale, un modèle numérique est d'abord créé à partir d'une carte topographique, d'une image aérienne ou satellite, puis d'une image tridimensionnelle de la zone. Il est peint aux couleurs de l’échelle hypsométrique puis utilisé comme véritable modèle.

8.3. Concept de systèmes d'information géographique (SIG)

Les premiers systèmes d'information géographique ont été créés au Canada, aux États-Unis et en Suède pour étudier les ressources naturelles. Les premiers SIG sont apparus au début des années 60. Au Canada. L'objectif principal du SIG canadien était d'analyser les données d'inventaire des terres canadiennes. Dans notre pays, ces recherches ont commencé vingt ans plus tard. Actuellement, dans de nombreux pays, il existe divers systèmes d'information géographique qui résolvent divers problèmes dans divers secteurs : économie, politique, écologie, cadastre, science, etc.

Il existe des dizaines de définitions du SIG dans la littérature scientifique nationale.

Systèmes d’information géographique (SIG) – matériel et logiciel com-

complexes qui assurent la collecte, le traitement, l'affichage et la distribution de données spatiales

coordonné par les veines données (A.M. Berlyant). L'une des fonctions du SIG est la création et l'utilisation de cartes informatiques (électroniques), d'atlas et d'autres ouvrages cartographiques.

Système d'information géographique est un système d'information conçu pour collecter, stocker, traiter, afficher et distribuer des données, ainsi que pour recevoir

sur cette base, de nouvelles informations et connaissances sur des objets et des phénomènes spatialement coordonnés.

L'essence de tout SIG est qu'il est utilisé pour collecter, analyser, systématiser, stocker diverses informations et créer une base de données. Les images cartographiques constituent la forme la plus pratique de présentation d'informations aux utilisateurs. De plus, les informations peuvent être présentées sous forme de tableaux, de diagrammes, de graphiques et de textes.

Une caractéristique distinctive des SIG est que toutes les informations qu'ils contiennent sont présentées sous forme de cartes électroniques, qui contiennent des informations sur les objets, ainsi que la référence spatiale des objets et des phénomènes. Les cartes électroniques diffèrent des cartes papier en ce sens que chaque symbole (objet) représenté sur la carte électronique correspond aux informations saisies dans la base de données. Cela vous permet de les analyser par rapport à d'autres objets. En pointant le curseur de la souris, par exemple, sur une zone particulière, vous pouvez obtenir toutes les informations saisies à son sujet dans la base de données (Fig. 8.2).

Riz. 8.2. Obtenir des informations sur un objet à partir de la base de données

De plus, les systèmes d'information géographique fonctionnent avec des projections cartographiques, ce qui permet des transformations de projection de cartes numériques et électroniques.

Riz. 8.3. Sélection d'une projection cartographique dans SIG MapInfo Professional

Actuellement, des systèmes spécialisés d'information géographique foncière, cadastrale, environnementale et bien d'autres SIG ont été créés.

À l'aide de l'exemple de la carte administrative de la région de Tomsk, nous considérerons les capacités du SIG. Nous disposons d'une base de données contenant des informations sur la taille des superficies des districts de la région de Tomsk et le nombre d'habitants dans chaque district (Fig. 8.4). Sur la base de ces données, nous pouvons obtenir des informations sur la densité de population de la région de Tomsk. De plus, le programme construit une carte de densité de population (Fig. 8.5).

Riz. 8.4. Création d'une carte thématique basée sur les données saisies dans la base de données

Riz. 8.5. Carte de densité de population de la région de Tomsk, construite automatiquement

Ainsi, les particularités du SIG sont :

− référence géographique (spatiale) des données ;

− stockage, manipulation et gestion d'informations dans une base de données;

− capacités de travail avec des projections d'informations géographiques ;

− obtenir de nouvelles informations basées sur des données existantes ;

− reflet des connexions spatio-temporelles entre les objets ;

− capacité de mettre à jour rapidement les bases de données ;

− modélisation numérique du relief;

− visualisation et sortie de données.

8.3.1. Sous-systèmes SIG

Le SIG se compose d'un certain nombre de blocs, dont les plus importants sont entrée, bloc de traitement

et la sortie d'informations (Fig. 8.6).

Riz. 8.6. Structure du SIG

Bloc de saisie d'informations comprend la collecte de données (textes, cartes, photographies, etc.) et les dispositifs permettant de convertir des informations sous forme numérique et de les saisir dans la mémoire d'un ordinateur ou dans une base de données. Auparavant, des appareils spéciaux, des numériseurs, étaient largement utilisés à cette fin - des appareils avec traçage manuel des objets et enregistrement automatique de leurs coordonnées. Actuellement, ils ont été complètement remplacés par des appareils automatiques - des scanners. L'image numérisée est numérisée à l'aide d'un logiciel spécial. Toutes les caractéristiques des objets numérisés, y compris les données statistiques, sont saisies à partir du clavier de l'ordinateur. Toutes les informations numériques sont stockées dans une base de données.

Une base de données est un ensemble d'informations organisées de manière à pouvoir être stockées sur un ordinateur.

La constitution des bases de données, leur accès et leur utilisation sont assurés par système de gestion de base de données (SGBD), qui vous permet de trouver rapidement les informations requises et d'effectuer leur traitement ultérieur.

Les collections de bases de données et leurs outils de gestion constituent des banques de données.

Unité de traitement de l'information comprend l'utilisation de divers logiciels qui vous permettent de lier une image raster à un système de coordonnées spécifique, de sélectionner la projection souhaitée, de généraliser automatiquement les éléments de contenu, de convertir une image raster en image vectorielle, de sélectionner des méthodes d'image, de créer des cartes thématiques et topographiques, de combiner les entre eux, et conçoivent également des ouvrages cartographiques.

Bloc de sortie d'informations– comprend les appareils qui permettent d'afficher les résultats de la cartographie, ainsi que des textes, tableaux, graphiques, diagrammes, images tridimensionnelles, etc. Il s'agit d'écrans (affichages), de dispositifs d'impression (imprimantes), de traceurs, etc.

Le SIG à des fins de production comprend également un sous-système de publication de cartes, qui vous permet de produire des formulaires imprimés et des copies imprimées de cartes.

8.3.2. Organisation des données dans un SIG

Les données utilisées dans les SIG peuvent être très différentes : résultats d'observations géodésiques et astronomiques, données d'observations de terrain (profils géologiques, coupes de sol, matériaux de recensement, etc.), cartes diverses, images, données statistiques, etc.

Les données du SIG sont organisées couche par couche, c'est-à-dire que les informations sur les objets de même contenu thématique sont stockées dans une seule couche (hydrographie, relief, routes, etc.).

Ainsi, une carte SIG se compose d'un ensemble de couches d'informations (Fig. 8.7). Chaque couche contient différents types d'informations : zones, points, lignes, textes, et ensemble, ils constituent une carte.

La répartition des objets en calques vous permet de modifier rapidement des objets, de travailler avec des requêtes et d'apporter diverses modifications. Les couches sur la carte peuvent être gérées : échangées, désactivées, bloquées, gelées, supprimées, etc.

Lors de la création d'une carte numérique, les couches doivent être disposées dans un certain ordre, donc lors de la création d'une nouvelle couche, elle est placée à un certain endroit. Les calques d'éléments d'arrière-plan doivent être placés sous les calques d'éléments de ligne afin qu'ils n'obscurcissent pas l'image. La séquence de placement des couches transmet la superposition correcte des éléments de ligne et d'arrière-plan de la carte.

Le nombre de couches pour chaque carte peut être différent et dépend du but de la carte et des tâches qui seront résolues à l'aide de cette carte. Une tâche très importante est la composition correcte des calques et la répartition des objets entre les calques. Il ne faut pas oublier qu'un grand nombre de couches peut rendre difficile le travail avec la carte.