моделирование гис взаимосвязанное с задачами кодирования и лингвистического обеспечения называется
Лекция 5. Технология моделирования в ГИС
Картография
Управление данными
Управление потоками географических данных критически важно для всех ГИС-приложений. Пользователи ГИС применяют функции геообработки для перемещения данных в и из базы данных, для публикации данных в разных форматах, например профайлах GML (Geographic Markup Language), для объединения сходных наборов данных, модернизации схем баз данных ГИС, а также для выполнения пакетной обработки содержимого баз данных.
Развитые инструменты геообработки используются для получения разномасштабных картографических представлений, выполнения генерализации, автоматизации большей части рабочих процессов обеспечения и контроля качества (QA/QC) при создании картографической продукции типографского качества.
5.1.Основные виды моделирования
В ГИС можно выделить четыре основные группы моделирования [14]: семантическое, инвариантное, эвристическое, информационное.
Семантическое моделирование взаимосвязано с задачами кодирования и лингвистического обеспечения, Чем более разнородна входная информация по структуре и содержанию, чем менее она унифицирована, тем больший объем семантического моделирования применяется в подсистеме сбора.
В ГИС доля семантического моделирования велика на уровне сбора информации, что обусловлено большим объемом и разнообразием входной информации, сложностью ее структуры, возможным наличием ошибок.
Инвариантное моделирование основано на работе с полностью или частично унифицированными информационными элементами или структурами. Его эффективность доказана опытом применения прежде всего САПР и других АС. Этот вид моделирования предполагает использование групповых операций, что повышает производительность труда по сравнению с индивидуальным моделированием.
Инвариантность создает предпосылки для применения наборов программно-технологических средств безотносительно к конкретному виду (особенностям) моделируемого объекта. Она предусматривает использование общих свойств моделируемых объектов (свойств типов или классов) независимо от технических средств и специфических характеристик отдельных объектов.
Другими словами, такое моделирование требует специализированного программного и лингвистического обеспечения, учитывающего ;свойства моделируемых объектов и возможность их структуризации на некие «графические примитивы».
В ГИС этот подход выражается в виде создания некоей основы для графического представления информации (карт) за счет использования специальных библиотек, например библиотек условных знаков и библиотек графических элементов.
Эвристическое моделирование применяется при необходимости экспертных решений, учете дуальных свойств объектов на видеоизображениях и при решении специальных нетиповых задач. В основном оно реализуется при интерактивной обработке.
В ГИС процент эвристического моделирования много выше, чем в САПР. Это повышает актуальность применения экспертных систем в ГИС.
Информационное моделирование связано с созданием и преобразованием разных форм информации, например графической или текстовой в вид, задаваемый пользователем. Оно эффективно только при предварительной разработке интегрированной информационной основы и использовании баз данных.
В современных информационных системах реализация информационного моделирования комплексно осуществляется путем создания подсистемы документационного обеспечения.
Локально проблема информационного моделирования решается средствами программного обеспечения, в частности средствами СУБД. Современные СУБД дополнительно к возможностям хранения и моделирования информации предоставляют разнообразные методы по созданию отчетов, справок и других документов.
Как правило, информационная емкость видеоизображений велика, т.е. избыточна, по отношению к моделям, хранимым на машинных носителях. Информационная емкость фотоснимков на два-три порядка превосходит информационную емкость существующих магнитных носителей. Она уступает только оптическим, биотехнологическим и генетическим носителям информации. Это обусловливает необходимость обязательного решения задач сжатия информации на уровне сбора и первичной обработки информации. С другой стороны, это порождает необходимость создания так называемых видео-баз данных.
Важной характеристикой при создании моделей для любого класса объектов является моделепригодность[14], которая включает две группы показателей. Первая группа показателей моделепригодности характеризует средства описания объекта, вторая определяется такими техническими данными средств моделирования, как вычислительные ресурсы.
Анализ моделепригодности объектов ГИС широкого класса показывает их сложность для создания набора базовых графических элементов. Поэтому наилучшим средством описания таких объектов являются комплексные модели из метрических множеств и множеств семантико-описательной информации.
Как показывает опыт, для эффективной интерактивной обработки реализация одного модельного эксперимента не должна превышать 1 ч, а время одного сеанса работы на компьютере должно быть не более 4 ч.
Методы моделирования в ГИС и САПР имеют достаточно сходных признаков. Однако по значению различных задач на разных этапах обработки они отличаются.
Учитывая сходства и различия между САПР и ГИС, отмечая достаточно широкий класс задач проектирования карт, необходимо выделить проблему геоинформационного проектирования. Она заключается в получении оптимальных проектных решений на основе использования следующих технологий:
· эффективных методов сбора и первичной обработки видеоинформации и вспомогательной информации;
· создания унифицированных информационных моделей, позволяющих эффективно использовать разные виды моделирования;
· устранения нечеткости исходной видеоинформации и ее сжатия для последующего хранения и обработки;
· геометрического моделирования для построения широкого набора цифровых (плоскостных. линейных, объемных и др.) моделей проектируемых объектов;
· Декомпозиции унификации, синтеза для оптимальной обработкиразличных форм видеоинформации
· автоматизированного представления результатов обработки.
· замена натурных испытаний математическим моделированием, использующим избыточную видеоинформацию;
· решение задач компоновки при сборе информации, а не в диалоговом процессе основной обработки;
· автоматизация синтеза решения проектных процедур на основе комплексного использования Различных видов информации;
· формирование и выпуск проектной документации на основе автоматизированных систем документационного обеспечения;
· уменьшение нечеткости информации и повышение контролепригодности моделей зa счет использования более точных автоматизированных фотограмметрических
· проведение избыточных измерений за счет применения аналитических фотограмметрических приборов или сканирующих устройств.
5.2.Методологические основы моделирования в ГИС
С современных позиций ГИС является интегрированной информационной системой что определяет комплексный подход к обработке информации, в частности к методам моделирования.
Комплексность включает в себя процессы автоматизации сбора, обработки, моделирования, унифицированного представления и документационного обеспечения информации.
В процессах моделирования реализуется принцип единства информационной модели объекта как системно-организованной сущности на всех этапах процесса моделирования и изготовления карт.
Моделирование в ГИС осуществляется на основе декомпозиции исходных информационных данных с последующим синтезом общего модельного решения.
В процессе синтеза модели используются информационные ресурсы базы данных в условиях диалогового взаимодействия проектировщиков с комплексом средств автоматизации моделирования. Технологии моделирования в ГИС используют следующие принципы:
Анализ работ в области применения и развития ГИС показывает, что практически в каждой работе дается индивидуальный вариант технологического решения автоматизации моделирования. В то же время методы описания информационного и лингвистического обеспечения имеют тенденции к единому формальному описанию, т.е. в большей степени инвариантны к задачам моделирования, чем технологии.
Тем не менее, можно выделить ряд общих для широкою набора ГИС технологических подходов, которые могут быть классифицированы по степени <уровню) их интеграции:
Задачи эффективного интерактивного общения пользователя с ЭВМ весьма актуальны ввиду невозможности при решении ряда задач полностью автоматизировать процесс моделирования.
Метод имитационного моделирования — один из путей выбора оптимальных решений. Практическое использование этого метода в ГИС обеспечивается системами имитационного моделирования (СИМ).
Для хранения набора типовых моделей и их элементов, хранения информационно-справочной информации необходимо применение специализированных баз данных.
Базы данных могут образовывать распределенную или централизованную систему типа банка данных. Для решения задач обмена информацией между базами данных требуется интегрированная информационная основа.
Для удобства общения пользователя с ЭВМ нужно лингвистическое обеспечение.
При выдаче информации пользователю основным технологическим процессом является графическое моделирование. Методы моделирования графики должны быть инвариантны к структуре графической базы данных и техническим средствам. Элементы алгебраической теории автоматных моделей, синтеза типовых конструктивных моделей упрощают процесс получения сложных графических изображений.
В ряде ГИС возникает необходимость графического моделирования сложных трехмерных объектов. При графическом моделировании объект сложной формы целесообразно представлять в виде совокупности модулей информационной и программной среды,
5.3.Особенности моделирования в ГИС
При моделировании в ГИС можно выделить следующие программно-технологические блоки:
• операции преобразования форматов и представлений данных;
•проекционные преобразования;
•геометрический анализ;
•оверлейные операции;
Операции преобразования форматов и представлений данных присутствуют в каждой ГИС, в системах обработки данных дистанционного зондирования и САПР, в силу чего имеют важное значение для ГИС как средство обмена данными с другими системами. По набору форматов ввода-вывода определяются возможности ГИС использовать данные, получаемые в других технологиях.
Исходные пространственные данные и данные, полученные в процессах обработки ГИС, могут иметь различные наборы форматов. Тип формата чаще всего определяется используемыми программными средствами, что особенно характерно при сборе данных по разным технологиям. Преобразование форматов осуществляется с помощью специальных программ — конвертеров.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Текст книги «Информационные технологии в экологии и природопользовании»
Автор книги: Владимир Орлов
Жанр: Учебная литература, Детские книги
Текущая страница: 4 (всего у книги 8 страниц) [доступный отрывок для чтения: 3 страниц]
6. Моделирование геоизображений
Моделирование – одно из наиболее распространенных понятий. Под моделью понимают любой образ – мысленный или условный: изображение, описание, схему или чертеж какого-либо объекта, процесса или явления, используемый в качестве его заместителя. Результатом моделирования в ГИС являются различные геоизображения – пространственно-временные, масштабные, генерализованные модели земных (планетных) объектов и процессов, представленных в графической образной форме. Поэтому моделирование и визуализация в ГИС очень тесно взаимосвязаны.
Цифровое моделирование является основой организации, хранения, обновления и представления пространственновременных данных в ГИС.
Информационно цифровые модели местности в системе ГИС должны содержать не только параметры объекта, но и свойства класса объектов, а также набор методов преобразования и построения объектов этого класса.
6.1. Принципы моделирования
Моделирование представляет собой создание образа какоголибо явления или процесса, при котором изучается не сам оригинал (явление или процесс), а некий его заместитель, вспомогательная искусственная система.
Наиболее универсальным принципом моделирования является подобие, что означает соответствие, сходство модели (M) и оргинала (A) в заданном соотношении i: М = Сi А, где С – критерий подобия, некая безразмерная константа, удостоверяющая правомерность распространения выводов, получаемых с помощью модели, на реальные объекты, причем чем больше соотношений удовлетворяет критериям подобия (Сi, Сj… Сn), тем выше достоверность выводов. Подобие – настолько существенное свойство модели, что иногда само моделирование трактуется как создание объекта, подобного оригиналу.
Другой важнейший принцип моделирования – системность – предполагает:
– моделирование компонентов, частей системы и подсистем;
– моделирование структуры и организации системы;
– моделирование взаимосвязей между компонентами и выделение специфических системообразующих связей;
– моделирование функционирования, т. е. процессов обмена веществом, энергией и информацией внутри и между системами;
– рассмотрение модели данной системы как элемента более крупной системы, выявление соподчиненности (иерархии) моделей;
– последовательное совершенствование моделей в процессе их использования.
Системность предполагает также аналитический и синтетический подход к моделированию, согласно которому расчленение объектов на составляющие и углубленное исследование отдельных компонентов сопровождается синтезом, дающим интегральную информацию об объекте.
Оба главных принципа моделирования – подобие и системность – диалектически связаны друг с другом: требования системности реализуются на основе подобия, а полнота подобия обеспечивается соблюдением принципов системности.
Важнейшие черты сходства и различия геоизображений связаны с самой системой графических образов: на традиционных и электронных картах, картографических анимациях они формируются с помощью знаков, а на снимках являются результатом фиксации собственного или отраженного излучения объектов.
Важно, что снимки – это всегда первичные модели объектов, на их основе могут быть получены синтезированные изображения, стереомодели, обычные и компьютерные карты и др. По картам также могут быть созданы многие производные модели: новые карты, блок-диаграммы, динамические изображения, математические модели, виртуальные модели и т. д. Так, намечается некая иерархия моделей, связанная с их первичностью и вторичностью (производностью): снимки несут только первичную фактическую информацию, тогда как карты содержат еще и результат ее интеллектуальной интерпретации и целенаправленной переработки.
Необходимыми принципами моделирования являются также абстрагирование и конкретизация, т. е., с одной стороны, выделение главного, существенного в объекте, отвлечение от второстепенных свойств, структур и отношений, а с другой – постоянное соотнесение модели с конкретным объектом (прообразом), его специфическими свойствами и особенностями.
Пространственно-временное подобие геоизображений и их оригиналов (прообразов) имеет три взаимосвязанных аспекта:
– геометрическое подобие, проявляющееся в подобии формы, размеров и структуры объектов;
– временное подобие, т. е. адекватное отображение состояния, динамики и процессов в определенный момент или отрезок времени;
– подобие отношений, которое отражается в подобии связей, соподчиненности и причинности, во взаимном расположении объектов.
На разных геоизображениях эти аспекты проявляются неодинаково. Например, геометрическое подобие лучше всего передают трехмерные и стереоскопические модели, временное – анимации, а подобие отношений – комплексные и синтетические карты и атласы.
6.2. Виды моделирования
Особенность формирования цифровых моделей местности в геоинформационных технологиях заключается в создании их как структуры базы данных.
С точки зрения геоинформатики (учитывая большую значимость для нее пространственных аспектов) можно выделить три разновидности моделей. Модели первой разновидности – математические – строятся без учета пространственного координирования явлений, и результаты их реализации не подлежат картографированию. Вторая разновидность: результаты картографируются, но пространственный аспект не учитывается на этапе реализаций математических алгоритмов. В моделях третьей разновидности без учета пространственного положения явлений невозможно реализовать математические расчеты.
Стало обычным проведение статистического анализа пространственных данных – вычисление среднеквадратичного отклонения, дисперсии, корреляции, различных видов регрессии. Широко распространилось имитационное моделирование. Например, для имитации развития системы населенных мест определялись правила развития системы и с помощью алгоритма статистических испытаний (метод Монте-Карло) проигрывались пути их реализации. Аналогично может происходить имитация пространственного распространения болезней, эпидемий и т. д. Широко используются оптимизационные модели. Например, транспортная задача линейного программирования. Применяются модели для оптимизации размещения производства, школ.
Рассмотрим работу с цифровыми моделями в соответствии с тремя системными уровнями: сбор и первичная обработка информации, хранение и обновление, представление (отображение).
При сборе информации для построения цифровых моделей используются автоматизированные средства регистрации и автоматизированных технологий. Источниками информации служат карты, таблицы, спецификации, геодезические координаты точек и объектов местности, координаты точек на аэрокосмических и наземных фотоснимках, данные, получаемые по телевизионным и/или радиолокационным снимкам, телеметрические данные, информация, считываемая с планов и карт, данные о допусках и погрешностях, дополнительная информация текстового характера.
После сбора первичных данных на уровне хранения и обновления информации осуществляются симплификация, унификация, коррекция информации, содержащей ошибки и дополнения к ней. Таким образом, формируется унифицированная совокупность данных, одинаковая для различных средств и технологий сбора, позволяющая в дальнейшем применять ее для получения чертежей и планов не одного, а нескольких смежных масштабов. На уровне представления отображается цифровая информация в виде, удобном для пользования. Цифровая модель местности может генерироваться из разных моделей. Визуальное представление реализуется на современных устройствах вывода информации. Технологически можно выделить следующие виды моделирования: семантическое, инвариантное, эвристическое, информационное. Они проявляются на разных системных уровнях обработки информации в разной степени.
• Семантическое (значение, понимание) моделирование взаимосвязано с задачами кодирования и лингвистического обеспечения, поэтому оно в большей степени используется на уровне сбора первичной информации. Это обусловлено также большим объемом и разнообразием входной информации, сложностью ее структуры, возможным наличием ошибок.
• Инвариантное (неизменность, независимость) моделирование основано на работе с полностью или частично унифицированными информационными элементами или структурами. Его эффективность доказана опытом применения прежде всего САПР и других автоматизированных систем. Этот вид моделирования предполагает использование групповых операций, чем обеспечивается повышение производительности труда по сравнению с индивидуальным моделированием. Такое моделирование требует специализированного программного и лингвистического обеспечения, учитывающего свойства моделируемых объектов и возможность их структуризации на некие графические примитивы.
• Эвристическое («нахожу, открываю») моделирование применяется при учете индивидуальных свойств объектов на видеоизображениях и при решении специальных нетиповых задач. В основном оно реализуется при интерактивной обработке и базируется на общении пользователя с ЭВМ по сценарию, учитывающему, с одной стороны, технологические особенности программного обеспечения, с другой – особенности и опыт обработки данной категории объектов.
• Информационное моделирование связано с созданием и преобразованием различных форм информации, например графической или текстовой, в вид, задаваемый пользователем. Оно эффективно при предварительной разработке интегрированной информационной основы и применении баз данных.
Следует отметить, что возможно одновременное применение разных видов моделирования на различных этапах.
6.3. Основные свойства геоизображений
Выделяют следующие основные свойства геоизображений, одновременно они являются и характеристиками используемых моделей:
1. Содержательное соответствие. Подразумевает научно обоснованное отображение свойств и характеристик явлений, их типических особенностей, генезиса, иерархии и внутренней структуры. В наибольшей степени это относится к картографическим изображениям, в меньшей – к аэро– и космическим снимкам, хорошо передающим внешний облик объектов и явлений, но лишь в ограниченных пределах – их внутренние свойства. Например, почвенные карты способны передать генезис, механический состав почв, содержание гумуса, химических элементов, тогда как снимки хорошо отражают лишь морфологию и структуру почвенного покрова.
2. Абстрактность и конкретность. Абстрактность в наибольшей мере присуща знаковым геоизображениям. Она прежде всего является следствием генерализации, в ходе которой ведется отбор, обобщение, идеализация объектов, исключаются незначительные или малосущественные детали, акцентируется внимание на главных чертах и т. п. Высокой степенью абстракции обладают компьютерные математико-картографические модели, представляющие абстрактные объекты: мысленные конструкции, концептуальные схемы, расчетные показатели, искусственные поля и др. В сравнении с ними первичные аэро– и космические снимки – это копии вполне конкретных, реально существующих вещественных объектов и структур.
3. Избирательность и синтетичность. Геоизображения способны, с одной стороны, раздельно воспроизводить явления, факторы, свойства, избирательно вычленяя их из сложных совокупностей, разлагая целое на части, а с другой – давать целостное синтетическое отображение явлений, факторов и свойств, которые в реальных условиях проявляются порознь. Наиболее показательны в этом смысле аналитические и синтетические карты. Например, карта кривизны форм рельефа избирательно отражает только этот один морфометрический показатель, а геоморфологическая карта содержит синтетическое типологическое изображение рельефа, его морфологии, генезиса, возраста.
Аэро– и космические снимки имеют сравнительно невысокую избирательность, хотя ее можно несколько усилить, используя узкие диапазоны съемки, особые чувствительные датчики и материалы. Но зато снимки отличаются ценным свойством давать одновременную и целостную картину окружаюшей среды: геологического строения территории, рельефа, почвенно-pacтительного покрова, антропогенных и техногенных элементов, а кроме того, еще и состояние атмосферы, ее загрязнения, облачности и т. п.
Математико-картографическое и компьютерное моделирование позволяют конструировать геоизображения с практически неограниченной избирательностью и синтетичностью.
4. Статичность и динамичность. Геоизображения могут передавать либо отдельные временные срезы какого-то состояния или процесса, т. е. фиксировать «остановившиеся мгновения», либо показывать движение, развитие, ход процессов, их ритмику, траектории перемещения объектов, функционирование геосистем. Наилучшие возможности для наблюдения за динамическими процессами (для мониторинга) предоставляют повторные снимки, разновременные карты, компьютерные анимации и фильмы. Анализ меняющихся ситуаций (движений, замещений, циклов, эволюции и др.) требует сочетания статических и динамических геоизображений.
5. Метричностъ (картографическая правильность пространственных взаимоотношений) – одно из наиболее важных свойств геоизображений, которое задано их проекцией, масштабом, подробностью (разрешением), способом воспроизведения, характером искажений.
Наличие на карте масштаба, шкал, градаций позволяет производить многочисленные измерения количественных показателей и определять характеристики описываемых явлений. При этом количественные величины могут выступать в виде абсолютных или относительных показателей.
Большая часть статических геоизображений реализуется в пространстве трех измерений, а динамических – в четырехмерном пространстве. При этом масштабы по осям могут быть неодинаковы, как, например, на блок-диаграмме. Некоторые абстрактные геоизображения (анаморфированные карты и др.) строят в многомерном признаковом пространстве.
По геоизображениям выполняют измерения трех видов:
– в абсолютных и относительных мерах;
– в балльных и ранговых шкалах;
– в форме качественных характеристик.
6. Однозначность – свойство, в наибольшей степени присущее картам и производным от них изображениям. Оно следует из математического закона их построения и проявляется во взаимно-однозначном соответствии точек на земной поверхности и на изображении. Иначе говоря, любой точке с координатами X и Y поставлено в соответствие лишь одно значение Z картографируемого показателя Z = F(X, Y). Точно так же каждому элементу разрешения на снимке соответствует только одно значение С спектральной яркости: С = Р(Х, Y).
Однозначность имеет и другую трактовку: всякому знаку на карте отвечает лишь единственный зафиксированный в легенде смысл. Подобной однозначностью не обладают аэро– и космические снимки, они не имеют легенды, и потому запечатленные на них объекты могут быть истолкованы по-разному.
7. Непрерывность – одно из главных условий самого существования всякого геоизображения как целостного пространственного образа. Множество элементов геоизображения представляет собой связную область и формирует единую и непрерывную систему. Но если непрерывность снимков достигается механически в процессе регистрации отраженного или собственного излучения, то на карте она часто оказывается результатом экстра– или интерполяции между дискретными точками наблюдений.
8. Наглядность означает возможность получения представления об объектах и процессах путем непосредственного визуального наблюдения модели без каких-либо промежуточных звеньев. Это прямое следствие образного характера геоизображений. Чем выше наглядность, тем надежнее поиск объектов, установление между ними связей и отношений, понимание структуры, принятие решений.
9. Обзорность – качество, позволяющее исследователю охватить единым взглядом сколь угодно обширные пространства или отрезки времени. Максимальной обзорностью обладают карты и другие картографические модели, у снимков она слабее изза недостаточной избирательности.
Помимо указанных основных и общих свойств геоизображений каждый вид характеризуется специфическими модельными свойствами. Например, у карт это логичность легенды, опирающаяся на классификацию картографируемых объектов и обеспечивающая организацию и структурированность пространства изображения. У снимков самой специфической чертой является интегральность яркостных характеристик. Достоинства геоизображений как моделей проявляются еще и в их способности сочетаться между собой и с другими, не графическими моделями. Совместное применение моделей – одна из самых характерных черт современных научных и практических исследований.
Благодаря свойствам абстрактности, избирательности, синтетичности и обзорности геоизображения успешно взаимодействуют с идеальными теоретическими моделями, в значительной мере способствуя формированию научных концепций, гипотез, прогнозов, экстраполяции. Одновременно они служат для проверки, конкретизации, корректировки теоретических построений, их согласования с реальными объектами и ситуациями, выявления аномалий и т. п.
Проявлениями взаимодействия с другими моделями служат математико-картографическое моделирование, цифровая обработка и преобразования геоизображений, ГИС-моделирование. По геоизображениям создают цифровые базы данных, на их основе строят математические модели, затем производные геоизображения, а далее – цепочка новых преобразований и новых компьютерных моделей. Взаимодействие геоизображений с математическими моделями и компьютерной графикой составляет суть геоинформационного моделирования.
6.4. Визуализация в ГИС
В ГИС-технологиях предусматриваются разнообразные формы выдачи результатов: в виде карт, схем, таблиц, сводок, выборок.
Для оперативных целей карты выводятся на экран. Это привлекательно для отображения динамики явлений – могут быть картографические фильмы, когда одна карта, сменяя другую, помогает уяснить ход процесса. Интересные результаты получаются при использовании мультипликации, например для имитации динамических ситуаций загрязнения окружающей среды.
Идея совместного рассмотрения разных геоизображений эволюционировала от признания сходства моделей к выделению «серии последовательных преобразований», «единых рядов» и, наконец, к осмыслению их как целостной системы.
Один из вариантов такой системы представлен на следующем рисунке в виде «квадрата геоизображений», в схематизированном виде иллюстрирующего последовательные изменения свойств в системе геоизображений. В углах квадрата помещены: карты (К), снимки (С), блоковые геоизображения (Б), анимации и фильмы (Ф). Стороны квадрата и его диагонали рассматриваются как оси, вдоль которых происходят более или менее плавные взаимопереходы свойств геоизображений.
Схема 4. «Квадрат геоизображений»
Вдоль оси К – С наблюдаются постепенное уменьшение знаковости изображений и нарастание их снимковых свойств. В дополнение к геометрическим появляются и усиливаются оптические переменные. Так, топографические, тематические фотокарты и космофотокарты сочетают в себе полную картографическую нагрузку и фотографическое изображение. Иконокарты по свойствам ближе к снимкам, в этом же ряду находятся и так называемые «перспективные» карты, фотопланы, фотопортреты местности (они не показаны на схеме) и другие геоизображения, образующие как бы цепочку моделей, последовательно изменяющих свои свойства по оси «знаковость – копийность».
Ось С – Б характеризует переход от плоских снимков к блок-диаграммам и рельефным моделям через стереофотограмметрические модели и фотоблок-диаграммы. На этом траверсе располагаются и разного рода фоторельефы, голограммы и иные модели, в которых варьируют размерность и свойства копийности. Одна из диагоналей квадрата К – Б также символизирует нарастание свойств пластичности, рельефности картографических изображений в такой, например, последовательности: карты с гипсометрической окраской и отмывкой – физиографические карты – анаглифы – блок-диаграммы – рельефные модели и голограммы.
На оси Б – Ф располагаются геоизображения с различными соотношениями свойств объемности и динамичности. Это серии компьютерных блок-диаграмм, объемные анимации. Ось К – Ф характеризует нарастание динамических свойств картографических изображений: обычные карты – серии разновременных карт – динамические электронные карты – анимации – картыфильмы. А по траверсу С – Ф происходит переход от статичных снимков к анимациям и фильмам.
В 1960-х гг. французский семиолог и картограф Ж. Бертен разработал теорию графических переменных. Он назвал шесть переменных, т. е. элементарных графических средств, используемых для построения знаковых систем:
– внутренняя структура знаков.
Язык современных геоизображений (электронных карт, снимков, трехмерных моделей, компьютерных анимаций, виртуальных моделей) подчинен общим законам языка карты, но в каждом случае имеет свои особенности. В настоящее время представления о графических переменных расширены, система геоизображений может включать различные визуальные и аудиопеременные.
Схема 5. Свойства геоизображений
Использование фотоизображений привносит в геосемиотику такие графические (оптические) переменные, как яркость, текстура (зернистость, полосчатость и т. п.), контраст, цвет, тон и светотень. Для трехмерных геоизображений добавляются ракурс, перспектива, пластичность и распределение теней.
Одно из самых эффектных средств формирования геоизображений – это динамические графические переменные. Компьютерные анимации и виртуальные модели располагают в этом отношении разнообразным арсеналом. К числу динамических графических переменных относятся все эффекты постепенного перехода от одного объекта (или состояния) к другому. Среди них – продолжительность (длительность), скорость изменений, включая изменение положения и атрибутов, порядок, периодичность, «фаза», «ритмический повтор» или «мигание» знаков. Наиболее употребительные видеопеременные:
– перемещение знаков (объектов) в пространстве геоизображения;
– движение стрелок (векторов), указывающих направление перемещения, качественные особенности и структуру потоков, миграций и т. п.;
– дефилирование цвета, т. е. постепенное изменение или пульсация окраски, вибрирование цвета (например, при показе ареалов опасных явлений);
– мигание знаков, привлекающее внимание к какому-либо важном объекту, например к источнику повышенной опасности;
– панорамирование изображения, изменение ракурса и перспективы.
В технологиях создания виртуальных геоизображений применяются, кроме того, такие специфические графические средства моделирования внешней среды, как освещенность или затененность всей местности или отдельных ее участков, состояние земных покровов (травяной, снежный покров и др.).
Наконец, к аудиопеременным относятся звучание речи (чтение текстовых пояснений, всплывающие подсказки) и музыкальное сопровождение (например, исполнение мелодии, создающей весеннее настроение, гимна страны и т. п.). Для усиления эффекта реалистичности применяют аудиоклипы с записями: грохота извергающегося вулкана, движения поездов, пения птиц.
Таким образом, происходит переход к мультимедийным средствам картографического моделирования.
Данное произведение размещено по согласованию с ООО «ЛитРес» (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.