Компьютерная картография
Компьютерная картография (также называемая цифровой картографией ) — это искусство, наука и технология создания и использования карт с помощью компьютера. [1] [2] [3] Эта технология представляет собой смену парадигмы создания карт, но по сути по-прежнему является частью традиционной картографии. [3] [4] Основная функция этой технологии — создание карт , включая создание точных изображений конкретной области, например, детальное описание основных дорожных артерий и других точек, представляющих интерес для навигации, а также создание тематических карт . Компьютерная картография является одной из основных функций географических информационных систем (ГИС), однако ГИС не требуется для облегчения компьютерной картографии и выполняет функции, выходящие за рамки простого создания карт. [5] [6] Первые рецензируемые публикации об использовании компьютеров в картографическом процессе появились на несколько лет раньше внедрения полноценной ГИС. [7]
Компьютерная картография используется для облегчения работы различных компьютерных приложений, часто посредством интеграции со спутниковой сетью глобальной системы позиционирования (GPS). Это может позволить автоматически создавать карты в реальном времени для таких задач, как автомобильные навигационные системы .
История
[ редактировать ]От бумажного к безбумажному
[ редактировать ]В 1959 году Уолдо Тоблер опубликовал статью под названием «Автоматизация и картография», в которой описал первый вариант использования компьютеров в качестве вспомогательного средства в картографии. [7] В этой статье Тоблер создал то, что он назвал системой «карта на выходе» (MIMO), которая способствовала оцифровке традиционных карт, их изменению и воспроизведению. [7] [8] Система MIMO, хотя и была простой, позволила использовать компьютеры для создания карт в литературе и заложила основу для более совершенных географических информационных систем в последующие годы, созданных такими географами, как Роджер Томлинсон . [8] Последовавшее за этим быстрое ускорение привело к быстрой смене парадигмы в картографии, когда традиционная картография была заменена компьютерной картографией. Это было предсказано в 1985 году, когда Марк Монмонье предположил в своей книге «Технологический переход в картографии» , что компьютерная картография, поддерживаемая ГИС, в значительной степени заменит традиционную картографию с помощью ручки и бумаги. [4] Считается, что рубеж создания и распространения большего количества карт с помощью компьютеров был достигнут где-то в середине 1990-х годов. [9]
Расширенные возможности
[ редактировать ]Ранние цифровые карты имели те же основные функции, что и бумажные карты, то есть обеспечивали «виртуальное представление» дорог, обычно очерченных местностью, окружающей окружающую территорию. Однако, поскольку за последнее десятилетие цифровые карты расширились с развитием технологии GPS, обновления дорожной ситуации в реальном времени, [10] Были добавлены достопримечательности и места обслуживания, чтобы сделать цифровые карты более «сознательными для пользователей». [11] Традиционные «виртуальные виды» теперь являются лишь частью цифрового картографирования. Во многих случаях пользователи могут выбирать между виртуальными картами, видами со спутника (виды с воздуха) и гибридными видами (комбинация виртуальной карты и видов с воздуха). Благодаря возможности обновлять и расширять цифровые картографические устройства можно добавлять на карты вновь построенные дороги и места. [ нужна ссылка ] Трехмерные карты ландшафтов можно создавать с помощью 3D-сканеров или программного обеспечения для 3D-реконструкции . [12]
Сбор данных
[ редактировать ]Цифровые карты в значительной степени основаны на огромном объеме данных, собранных с течением времени. Большая часть информации, содержащейся в цифровых картах, представляет собой результат спутниковых снимков, а также информации с улиц. Карты необходимо часто обновлять, чтобы предоставить пользователям наиболее точное отображение местоположения. Несмотря на то, что существует широкий спектр компаний, специализирующихся на цифровом картографировании, основная предпосылка заключается в том, что цифровые карты будут точно отображать дороги так, как они на самом деле кажутся, и дают «живые впечатления». [13]
Функциональность и использование
[ редактировать ]Компьютерные приложения
[ редактировать ]Собственные и непатентованные компьютерные программы и приложения предоставляют изображения и данные карт улиц для большей части мира.
Научные применения
[ редактировать ]Развитие мобильных компьютеров ( КПК , планшетных ПК , ноутбуков и т. д.) в последнее время (примерно с 2000 года) стимулировало использование цифрового картографирования в естественных и прикладных науках . По состоянию на 2009 год [update]Области науки, использующие технологию цифрового картографирования, включают геологию (см. Цифровое геологическое картографирование ), инженерное дело , архитектуру , землеустройство , горное дело , лесное хозяйство , экологию и археологию .
Системы GPS-навигации
[ редактировать ]Основным применением, благодаря которому цифровое картографирование выросло за последнее десятилетие, стало его соединение с технологией глобальной системы позиционирования (GPS). [14] GPS является основой цифровых картографических навигационных систем.
Как это работает
[ редактировать ]Координаты и положение, а также атомное время, полученные наземным приемником GPS от спутников GPS, вращающихся вокруг Земли , взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить программирование цифрового картографирования с указанием точек отправления в дополнение к точкам назначения, необходимым для расчета расстояния. Затем эта информация анализируется и компилируется для создания карты, которая обеспечивает самый простой и эффективный способ добраться до пункта назначения.
- С технической точки зрения устройство работает следующим образом: [15]
- Приемники GPS собирают данные как минимум с четырех спутников GPS, вращающихся вокруг Земли, вычисляя положение в трех измерениях .
- Затем приемник GPS использует положение для предоставления координат GPS или точных точек широтного и долготного направления со спутников GPS.
- Точки или координаты выдают точный диапазон примерно «10–20 метров» от фактического местоположения.
- Начальная точка, введенная через координаты GPS, и конечная точка (адрес или координаты), введенные пользователем, затем вводятся в программное обеспечение цифрового картографирования.
- Картографическое программное обеспечение выводит визуальное представление маршрута в реальном времени. Затем карта перемещается по пути водителя.
- Если водитель отклонится от заданного маршрута, навигационная система будет использовать текущие координаты для перерасчета маршрута до места назначения.
См. также
[ редактировать ]- Картография
- Цифровая модель рельефа
- Географические информационные системы
- Цифровая архитектура
- Цифровое геологическое картографирование
- Одновременная локализация и картографирование
- Звуковая карта
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кларк, Кейт (1995). Аналитическая и компьютерная картография . Прентис Холл. ISBN 0133419002 .
- ^ Монмонье, Марк (1982). Компьютерная картография: принципы и перспективы, 1-е издание (1-е изд.). Пирсон-колледж, див. ISBN 978-0131653085 .
- ^ Jump up to: а б Кайнц, Вольфганг (21 октября 2019 г.). «Картография и другие – аспекты сложных взаимоотношений» . Геопространственная информатика . 23 (1): 52–60. дои : 10.1080/10095020.2020.1718000 . S2CID 214162170 .
- ^ Jump up to: а б Монмонье, Марк (1985). Технологический переход в картографии (1-е изд.). Университет Висконсина. ISBN 0299100707 .
- ^ ДеМерс, Майкл (2009). Основы географических информационных систем (4-е изд.). Джон Уайли и сыновья, Inc. ISBN 978-0-470-12906-7 .
- ^ Чанг, Кан Цунг (2016). Введение в географические информационные системы (9-е изд.). МакГроу-Хилл. п. 1. ISBN 978-1-259-92964-9 .
- ^ Jump up to: а б с Тоблер, Уолдо (1959). «Автоматизация и картография» . Географическое обозрение . 49 (4): 526–534. Бибкод : 1959GeoRv..49..526T . дои : 10.2307/212211 . JSTOR 212211 . Проверено 10 марта 2022 г.
- ^ Jump up to: а б ДеМерс, Майкл Н. «ГИС» . Британская энциклопедия . Проверено 5 сентября 2023 г.
- ^ Петерсон, Майкл П. (2014). Картирование в облаке . Нью-Йорк: Гифорд Пресс. ISBN 978-1-4625-1041-2 . OCLC 855580732 .
- ^ «Навигационное устройство, помогающее управлять заторов на дорогах». FreshPatents.com. 9 марта 2007 г. http://www.freshpatents.com/Navigation-device-assisting-road-traffic-congestion-management-dt20080925ptan20080234921.php . Архивировано 6 июня 2014 г. в Wayback Machine . 12 октября 2008 г.
- ^ Хасби, Джонатон. «Автомобильная навигация выходит за рамки «из пункта А в пункт Б». Время электронной инженерии. 28 января 2008 г. http://www.automotivedesignline.com. Архивировано 30 сентября 2011 г. в Wayback Machine . 12 октября 2008 г.
- ^ Ремондино, Фабио. « Запись наследия и 3D-моделирование с фотограмметрией и 3D-сканированием. Архивировано 10 октября 2022 г. в Wayback Machine ». Дистанционное зондирование 3.6 (2011): 1104-1138.
- ^ "Карты города" Tele Atlas BV. 2008. http://www.teleatlas.com/OurProducts/MapEnhancementProducts/CityMaps/index.htm . Архивировано 27 сентября 2011 г. в Wayback Machine . 12 октября 2008 г.
- ^ «Соединенные Штаты обновляют технологию глобальной системы позиционирования». America.gov. 3 февраля 2006 г. http://www.america.gov/st/washfile-english/2006/February/20060203125928lcnirellep0.5061609.html . Архивировано 29 января 2008 г. в Wayback Machine . 12 октября 2008 г.
- ^ «Как работает GPS?» Смитсоновский институт. 1998. http://www.nasm.si.edu/exhibitions/gps/work.html . Архивировано 9 ноября 2008 г. в Wayback Machine . 12 октября 2008 г.
