Практическая работа №5

Провести анализ структуры и содержания карт общего комплексного атласа на примере Национального атласа России I, II, III, IV т.

Порядок выполнения задания представлен в учебнике [10] стр.185, 186.

Раздел 6. Аэрокосмическое картографирование

Тема 6.1 Историческая справка о развитии аэрофотосъёмки и космической съёмки.

Космическая съёмка производится с космических кораблей, спутников, воздушных шаров. Первые аэрофотосъёмки появились в середине XIX в., и этому способствовали два важных события – изобретение в 1839 г. Фотографии и создание летальных аппаратов. В 1839 г. Француз Г.Ф. Турнашон (Надар) впервые взял в полёт на воздушном шаре фотоаппарат, чтобы изготовить план окрестностей своего города. В 1886 г. В России над Петербургом была выполнена съёмка специальным аэрофотоаппаратом. Уже в годы Первой мировой военные лётчики выполняли разведывательную фотосъёмку. К середине 1950 г. С помощью аэрофотосъёмки были составлены топографические карты всей территории нашей страны в масштабе 1: 100 000, а через четверть века завершился огромный труд по созданию карты масштаба 1: 25 000 из 300 листов.

После запуска в 1957 г. первого искусственного спутника Земли и пилотируемых космических кораблей появился новый источник для составления карт – космические снимки. Однако в первом космической полёте Юрия Гагарина фотокамеры на борту не было. Но уже второй космонавт Герман Титов работал с фотоаппаратом. Разные виды аппаратуры были опробованы на пилотируемых кораблях («Восток», «Восход», «Союз» и др.) и орбитальных станциях («Салют», Мир, МКС).

В результате космической съёмки могут быть получены фотографические, телевизионные, радиолокационные и сканерные изображения.

Фотографические космические снимки – это результат покадровой регистрации собственного или отражённого излучения земных объектов на светочувствительную плёнку, произведённой с высот до нескольких километров. Плёнки бывают чёрно-белые (однозональные), цветные, спектрозональные. Однозональная съёмка ведётся в видимой области спектра – к которой чувствительно человеческое зрение. Многозональная съёмка – это съёмка местности одновременно в нескольких достаточно узких зонах спектра (не только в видимом диапазоне, но и в ультрафиолетовом, инфракрасном и радиодиапазонных). В итоге получают цветные фотоизображения. На таких снимках можно определить не только площади, покрытые лесом, но и состав его по породам.

Телевизионная съёмка применяется для оперативного картографирования и мониторинга (слежения) за процессами, происходящими на Земле. Телевизионная съёмка также используется при исследовании Луны, Венеры и др. планет и их спутников. Благодаря телевизионным снимкам были реализованы программы по крупномасштабному картографированию Луны и планет земной группы. Сканерная съёмка производится при помощи специального сканирующего устройства (качающегося зеркала или призмы). Это устройство «просматривает» местность поперёк движения космического носителя и посылает исходящее с Земли излучение в объектив и далее на точечный фотоприёмник, где лучистый поток преобразуется в электрический сигнал, передаваемый с космического аппарата по каналам связи на Землю. Наземная аппаратура преобразует эти сигналы в изображения. При полёте съёмка ведётся непрерывно и поэтому сканирование охватывает широкую непрерывную полосу местности. Радиолокационная съёмка производится с помощью активных аэрокосмических съёмочных систем – радиолокаторов бокового обзора. На тонких снимках отчётливо изображаются рельеф местности и его детали. Радиолокация позволила впервые закартографировать рельеф Луны и планет. Радиолокационные снимки возможно получать в любое время суток, они всепогодны, т.е. облачность для них не являются помехой.

Космические снимки имеют ряд положительных черт:

- высокая обзорность

- возможность получения вторичного изображения для изучения динамики процесса

- всегда известный масштаб снимка облегчает его автоматическую обработку

Имеются и отрицательные черты:

- наличие сильных искажений на краях снимка из-за сферичности Земли - быстрая смена условий освещённости

- узкая полоса фотографирования при крупномасштабной съёмке

Тема 6.2. Фонд космических снимков и на дешифрирование. Создание космофотокарт.

По масштабу различают 3 группы космических снимков:

- мелкомасштабные (1: 100 000 000 – 1: 10 000 000)

- среднемасштабные (1: 10 000 000 – 1: 1 000 000)

- крупномасштабные (1: 1 000 000 – 1: 100 000)

Космические снимки по обзорности могут охватывать площадь от 10 000 до всего земного шара.

Снимки изучают при увеличении в 5-10 паз, а высокоинформативные – в 10-30 раз. Высокоинформативные снимки можно изучить с низких высот (до 100м), используя длиннофокусные аппараты. Мелкомасштабные снимки получают на высотах до 100 000 км со спутников, скорость обращения которых совпадает со скоростью вращения Земли, поэтому спутник зависает над одной точкой – такой снимок называется стационарным. На высотах 500-200 км обращаются спутники, обеспечивающие океанические, метеорологические и картографические работы в средних масштабах. С высот 200-100 км получают детальные крупномасштабные снимки с высокой разрезающей способностью – до десятков метров. Разрешающая способность снимка – возможность сокращать изображение местности при увеличении масштаба снимка. Фотоснимок можно многократно увеличивать, получая дополнительную информацию при каждом увеличении. Однако пределом увеличения считается растровое изображение, на котором весь снимок детализируется на отдельные фрагменты, не дающие в целом общей картины местности.

Созданные по национальным государственным и частным коммерческим программам современные и архивные фонды материалов космической съемки можно рассматривать как мировой фонд космических снимков. Широкое внедрение электронных каталогов снимков обеспечивает возможность ознакомления с ними и заказ по сети Интернет.

В Госцентре «Природа» были сформированы структурные подразделения, занимающиеся изучением природных ресурсов Земли (ИПРЗ). Основными задачами И11РЗ являются: разработка орбитальных характеристик народнохозяйственных спутников Земли, обработка космической информации, комплексное изучение и картографирование 'природных ресурсов (КИЗШР). Специалисты, работающие в системе КИКПР, занимаются решением авторских задач геолого-геоморфологической, ландшафтно-природоохранной направленности, комплексным изучением морей и океанов, разрабатывают методики отраслевой интерпретации космической информации. КИЮ. IP является первым этапом при динамическом и экологическом картографировании, создании государственного картографического кадастра природных ресурсов и поддержании его на современном уровне.

Становление космического природоведения способствовало формированию специальных направлений картографии, обеспечивающих практическое использование данных космического зондирования в различных отраслях народного хозяйства.

В последние годы возникло новое научное направление — космическое землеведение, изучающее закономерности географической сферы по снимкам. По космическим снимкам исследуются обширные и отдаленные территории, различные компоненты геосферы, рассматриваются динамические изменения местности. Возможно увеличение масштаба изображения, получение цветных снимков путем синтеза зональных черно-белых, проведение фильтрации, при которой избыточная информация отсеивается, а остальная приводится к виду, удобному для использования. При этом разрабатываются математические модели генерализации изображения на космических снимках в зависимости от атмосферно-оптических условий, проекционных свойств отображения.

Эффективность применения космических снимков исследуется в разных направлениях:

- научном (получение новых данных об особенностях ландшафта, о взаимосвязи и соотношении отдельных компонентов природной среды);

- методическом (повышение детальности и достоверности исследований);

- технологическом (определение последовательности и объема съемок, обработки материалов);

- экономическом (повышение качества космических снимков и снижение стоимости картографических работ).

Для решения картографических задач по космическим снимкам разрабатываются способы:

- преобразования космических снимков в заданные проекции;

- улучшение качества изображения о помощью аналоговых и цифровых устройств;

- преобразование полутонового изображения в штриховое;

- дешифрирование снимков для получения максимальной информации.

По космическим снимкам выполняется предварительное дешифрирование и составление макетов карт. Используется специальная методика дешифрирования снимков, обеспечивающая достоверность, полноту и точность выявления и отображения элементов содержания карт. Для переноса результатов дешифрирования на географическую основу карты, выполняется преобразование планово-высотной основы снимка в заданную картографическую проекцию. Камеральные составительские работы дополняются полевыми обследованиями местности.

Вопросы использования космических снимков для тематического картографирования разрабатываются в Государственном научно-исследовательском и производственном центре «Природа», Государственном научно-исследовательском центре изучения природных ресурсов в сотрудничестве о другими организациями.

Наиболее полно используется космическая информация при составлении геологических карт. Изображение поверхности Земли, получаемые из космоса, дали специалистам принципиально новые сведения о геологическом строении крупных регионов, крупнейших геологических образованиях, глобальных и региональных тектонических нарушениях и др. В геологической отрасли сложилась система региональных геологических исследований, основанная на широком использовании космической ин­формации. Эта система включает космогеологическое картографирование и работы по наземной проверке результатов дешиф­рирования на разных стадиях геологоразведочного процесса

Широко используется космическая информация для составления тектонических карт (на основные горнорудные районы страны), карт шельфа (на мелководные районы шельфа, связанные с выявлением нефтегазовых и др. месторождений; почвенных карт; при оценке инженерных условий местности; размещении, состоянии, составе растительности; решения проблем лесоводства и лесного хозяйства; при решении вопросов создания кадастровых карт и др.

Подробно этот материал можно прочитать в учебниках [1], [5], [6].

Космофотокарта – фотокарта, совмещающая картографическое изображение и плановое фотоизображение (ортофотоснимок), полученное по данным космической съёмки. Существуют:

- топографические космофотокарты

- тематические космофотокарты

Они также могут быть разного содержания и масштабов. Обычно, их составляют в системе условных знаков, проекции и разграфке, принятых для карт данного типа и масштабного ряда.

Подробно о космофотокартах можно прочитать в учебнике (1) п.16.4.

Раздел 7Специальные карты

Тема 7.1. Карты технического назначения.

Функциональные типы карт.

Специальными картами называются карты, предназначенные для особого круга пользователей и решения определённых прикладных инженерно-технических задач. В соответствии с назначением на специальных картах выделяют те или иные элементы и дополнительно наносят специальное содержание.

Специальные карты подразделяются:

I. Навигационные (специальные карты для обеспечения всех видов навигации и решения навигационных задач).

а) аэронавигационные - специальные карты для решения научных и практических задач аэронавигации, имеют различные масштабы, назначение и содержание.

Они классифицируются в зависимости от разнообразия интересов пользователей на:

- для использования в целях планирования полёта

- карты для использования в ходе полёта между этапами взлёта и посадки.

- карты для использования во время наземного аэродромного движения воздушных судов

- карты для визуальной аэронавигации, прокладки пути и использования в целях планирования.

Подробно об аэронавигационных картах можно прочитать в учебнике (7), (11).

б) космонавигационные – предназначены для обеспечения вождения космических аппаратов

в) морские навигационные – предназначены для обеспечения судовождения, изучение и анализов навигационно-гидрографической обстановки. Имеют свою классификацию, которая подробно изложена в методической разработке №2. Имеются морские тематические карты, которые очень разнообразны по содержанию: геологии и рельефа дна, метеорологические и климатические, гидрофизические, взаимодействие океана и атмосферы, гидрохимические, гидробиологические, хозяйственного использования акваторий, гидроэкологий.

Особую группу образуют карты шельфа, ввиду интенсивного использования его природных ресурсов.

г) лоцманские – предназначены для обеспечения плавания по внутренним водным путям – рекам, озёрам, водохранилищам, судоходным каналам. Диапазон масштабов от 1: 10 000 до 1: 1 000 000.

Лоцманская карта оформляется в виде альбомов карт последовательно расположенных участков реки вдоль общего направления судового хода. Размечают: озёрные н.к.; речные н.к.; лоцманские (водохранилищ, суд. каналов)

д) дорожны е – карты всех видов наземных путей сообщения, предназначенного для передвижения людей, транспорта и грузов.

Объектами картографирования являются железные, автомобильные, грунтовые дороги, дорожные сооружения различного характера (вокзалы, платформы, мосты, сооружения и др.). В последнее время широкое применение получили дорожные навигаторы.

II. Кадастровые – карта (план), на которой в графической и текстовой формах воспроизводятся сведения, содержащиеся в государственном земельном кадастре. Основой кадастровой карты является топографическая карта, на которой показываются границы землепользований и землевладений с их количественными и качественными показателями, с названием и кодом. Различают следующие типы кадастровых карт:

- земельного участка (основные)

- дежурные

- производные

По видам кадастра выделяют земельное, водное, лесное, геологическое, почвенное, ландшафтное, рекреационное, городское, недвижимости и др. кадастровое картографирование.

III. Технические (инженерных изысканий)

а) подземных коммуникаций

б) инженерно-строительные

Это комплекс специальных работ, выполняемых для проектирования, а в последующем и для строительства инженерных сооружений. Инженерные изыскания – это изучение природных и экономических условий будущего строительства, составление прогнозов взаимодействия объектов строительства с окружающей средой, обоснование их инженерной защиты и безопасных условий жизни населения.

Изыскания делятся на экономические и технические. В процессе этих изысканий создаются особые инженерно строительные планы.

IV Проектные – представляющие собой документы в виде карт, устанавливающие границы и размеры земельных участков (землеустроительные, лесоустроительные, мелиоративные и др.) и определяющие структуру развития территории. Подробно этот материал можно прочитать в учебнике [11] п. проект планировки территории, п. карта использования земель.

V. Карты для слепых и слабовидящих- «тактильная» или «осязательная» карта специального назначения, на которой все условные знаки и надписи выполнены рельефно-точечным способом (по Брайлю), предназначенным для осязания. Карты для слепых и слабовидящих формируют из пластика, картона, папье-маше и др. материалов. Она предназначена для обучения и ориентирования на местности. Например, в городах такие карты иногда укрепляют на стенах подземных переходов и станций метро.

Вопрос о функциональных видах карт следует читать в учебнике [1].

Раздел 8. Основные направления и перспективы развития современной картографии России.

Основные картографические произведения. Международное сотрудничество в области картографии.

Правовые основы деятельности в области геодезии и картографии устанавливает Федеральный закон «О геодезии и картографии», принятый в 1996 году. Положения закона обеспе­чивают создание в стране условий, направленных на удовлетво­рение потребностей государства, граждан и юридических лиц в геодезической и картографической продукции.

Федеральный закон «О наименовании географических объектов», принятый в 1997 году, устанавливает правовые осно­вы деятельности в области присвоения наименований географи­ческим объектам, их переименования.

Одной из основных программ, поставленных перед от­раслью на ближайшие годы, является федеральная комплексная целевая программа «Прогрессивные технологии картографо-геодезического обеспечения Российской Федерации».

Основными задачами и направлениями развития со­временной картографии являются:

- Цифровое картографирование России.

- Топографо-геодезическое и картографическое обеспе­чение делимитации, демаркации и проверки прохож­дения на местности линии государственной границы Российской Федерации.

- Научно-техническое обеспечение работ.

- Обеспечение управленческих и образовательных уч­реждений и населения страны картографической продукцией.

- Международное сотрудничество в области картогра­фии.

1. К цифровому картографированию и созданию геоинформационных систем (ГИС) Роскартография приступила с 1992 года. Работы по цифровому картографированию включают в себя: создание цифровых и электронных карт различных масштабов, создание и ведение банков геоинформации, обеспечение за­интересованных юридических лиц цифровой информацией о ме­стности, разработку и внедрение ГИС. Был создан ряд техноло­гий и технологических средств для создания и обновления циф­ровых карт и планов с высоким уровнем автоматизации.

К настоящему времени на всю территорию России созда­ны цифровые топографические карты в масштабе 1: 1 000 000 и 1: 200 000. на основе этих карт создан ряд ГИС различного назна­чения. Крупномасштабные цифровые топографические карты и на их основе геоинформационные системы созданы на ряд адми­нистративных центров субъектов Российской Федерации и не­благоприятных в экологическом и техногенном отношении рай­онов. Ведутся работы по созданию типовой ГИС для органов го­сударственной власти для оперативного принятия управленче­ских решений по достоверной и комплексной информации. Раз­работана геоинформационная технология проектирования, созда­ния и ведения электронно-цифровых атласов различного назна­чения (ресурсных, социально-демографических, экологических и

2. С 1992 года Роскартография осуществляет топографо-геодезическое и картографическое обеспечение делимитации, демаркации и проверки прохождения линии государственной границы Российской Федерации,

3. Научно-техническое обеспечение картографических работ заключается в разработке технологий и технических средств создания и обновления цифровых карт и планов, форми­рование и ведение банков данных, которые внедрены в предпри­ятия отрасли. При подготовке цифровых карт первоначально применялся метод ручной дигитализации, а с 1994 года - техно­логия АРМ РАСТР-2, которая основывается на преобразовании информации с расчлененных оригиналов в цифровую форму методом сканирования.

Составление и подготовка карт и атласов выполняется, в основном, по компьютерной технологии создания картографиче­ского произведения.

Освоена технология создания рельефных карт, пластмассовых и рельефных глобусов.

4. Обеспечение управленческих и образовательных уч­реждений и населения страны картографической продукцией.

Федеральная служба геодезии и картографии (Роскартография) - федеральный орган исполнительной власти РФ, обеспе­чивающий выполнение геодезических и картографических работ, осуществляющий лицензирование работ, регламентирующий деятельность в области наименования географических объектов.

Картографические работы являются одной из главных задач, решаемых Роскартографией, для обеспечения отраслей экономики, образования, науки и культуры. На основе высоко­информативных картографических материалов отраслевые пред­приятия увеличили выпуск различной картографической продук­ции для обеспечения потребностей регионов и населения страны. В связи о образованием стран СНГ возникла необходимость пе­реиздания большинства выпущенных в СССР карт и атласов с учетом произошедших изменений в географических названиях, линий границ и т.д.

В последние годы в стране возникли многочисленные не­государственные картографические организации, также обеспе­чивающие насыщение рынка картографической продукцией.

Из наиболее крупных картографических произведений, выпущенных в настоящее время государственными организа­циями Роскартографии можно назвать:

1. «Географический атлас России», «Атлас радиоактив­ного загрязнения европейской части России, Белоруссии и Украины», «Атлас Мира» (выпуск Европа), «Атлас Мира» (третье издание); идет подготовка «На­ционального атласа России»;

2. справочные региональные атласы Омской области (1996г.), Астраханской области (1997г.) и др.;

3. политико-административные карты «Российская Федерация» масштабов 1: 4 000 000, 1: 8 000 000;

4. серии «Общегеографические карты Российской Феде­рации», «Топографические карты России», «Карты го­родов России:», «Административные карты Российской Федерации», «Страны мира» и др.;

5. базовая общегеографическая карты «Россия и сопредельные государства» масштаба 1; 2 500 000;

6. более 7 тысяч листов топографических, тематических и специальных карт всего масштабного ряда, по мате­риалам космических съемок создаются фотокарты, экологические карты («Экологическая карта Россий­ской Федерации» масштаба 1: 4 000 000 (1996г.), «Экологическая карта Кемеровской области» масштаба
1: 500 000 (1995г.), «Экологический атлас Кировской области» 1996г.);

7. ряд учебных атласов и учебных настенных карт для средней школы, контурные карты;

8. рельефные карты России масштабов 1: 16 000 000, 1: 8000 000, 1: 4 000 000 и пластмассовые глобусы раз­личного диаметра и тематической нагрузки;

9. разрабатывается Государственный каталог географических названий.

Основные картографические произведения, созданные министерствами и ведомствами Российской Федерации:

- Министерство природных ресурсов РФ: серии геологических и эколого-геологические карт России в мас­штабах 1: 1 000 000 и 1: 200 000, «Геологический атлас России» 1996г.;

- Министерство обороны РФ: морские навигационные карты,, специальные карты для военных, военных эн­циклопедий, последний том «Атласа океанов»;

- Институт географии РАН: комплексные атласы - «Атлас снежно-ледовых ресурсов мира» 1997г., «Природа и ресурсы Земли»1999г.? электронный атлас «Наша Земля» 1997г.,, Международная тектоническая карта Европы м-ба 1: 5 000 000 (1998г.), карта «Восстанов­ленной растительной Центральной и Восточной Европы» м-ба 1: 2 500 000 (1996г.);

- Госкомзем России: кадастровые карты сельскохозяй­ственных земель в масштабах 1: 10 000 и 1: 25 000, кадастровые планы земель населенных пунктов в мас­штабе 1: 2 000; ряд специальных атласов земель;

- Росгидромет: создан банк картографических данных для создания карт радиационной опасности, эколого-геофизической оценки состояния природной среды;

- Федеральная служба лесного хозяйства: лесохозяйственные карты, ведутся работы по созданию фундаментального Атласа лесов России.

Основные картографические произведения, созданные частными картографическими организациями, получившие ли­цензии на выполнение картографических работ:

- популярные атласы республик, краев, областей России («Атлас республики Коми. История, этнография и культура». 1998г. и др.);

- туристские карты и карты-путеводители («Туристская Москва. Москва приглашает» 1998г. и др.);

- цифровые карты на магнитных носителях (карта Мо­сквы в масштабе 1: 10 000);