СПОСОБ АКТУАЛИЗАЦИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ Российский патент 2006 года по МПК G01C11/00 

Изобретение относится к области картографии и может быть использовано при обновлении географических карт, преимущественно морских.

Актуализация географических карт имеет весьма важное значение, поскольку от точности соответствия карты текущему состоянию земной поверхности зависит успех и безопасность широкого спектра деятельности человека: транспорт, строительство, прокладка нефте- и газопроводов, линий электропередачи, линий связи и т.д. Особенно важно наличие достоверной картографической информации для обеспечения эффективности и безопасности судоходства. Рельеф дна, границы углубленных районов, фарватеров и рекомендованных путей, места нахождения маяков, огней, плавучих навигационных знаков и т.п. подвержены постоянным изменениям.

Поэтому для географических карт вообще, а для морских карт в особенности, чрезвычайно большое, жизненно важное значение имеет обеспечение максимально точного соответствия содержания карты и реальной обстановки.

По регламенту Международной морской организации актуализация морских географических карт происходит не реже одного раза в неделю, обновление речных и сухопутных географических карт происходит значительно реже.

Известен способ получения и актуализации цифрового картографического материала, заключающийся в преобразовании слоев базовой цифровой карты местности путем сканирования и получения копий топографического материала и данных спутниковой навигации, идентификации дискретных, линейных и площадных объектов местности по имеющемуся изображению и полученным спутниковым данным, классификации объектов местности по элементам содержания, уточнения расположения объектов на основе совместной обработки полученной информации, занесения информации о каждом объекте в соответствующий классу данного объекта сегмент памяти; предварительно создают трансформирующую изображение матрицу или матрицу искажений координат объектов на выделенных цифровых планах и мнемосхемах по отношению к истинным географическим координатам, полученным для отслеживаемых объектов с помощью навигационной аппаратуры пользователей, путем совмещения планов или мнемосхем с точной картой местности, затем матрицу искажений включают в контур отображения объектов на планах и мнемосхемах, исходя из истинных географических координат отслеживаемых объектов, передаваемых пользователями, и формируют преобразованный по матрице слой плана или мнемосхемы местности, на котором отслеживаемые объекты выделяют определенными графическими символами, RU 2244260.

Недостатком способа является высокая трудоемкость и малая оперативность.

Известен способ актуализации географических карт, включающий обновление одного или более элементов содержания (тематических слоев) базовой географической карты путем сканирования исходного картографического материала, преобразования изображения, полученного в результате сканирования, в систему координат карты при помощи связующих опорных точек с известными координатами и корректировку карты с учетом вновь полученной информации, RU 2165596.

Согласно данному способу, принятому за прототип настоящего изобретения, происходит совместная обработка двух растровых изображений: растровой копии картографического (топографического) материала и космического фотоснимка в растровой форме; при этом совместную обработку топографического и космического изображений производят при одновременном отображении их растровых копий на экране видеоконтрольного устройства путем наложения на них тематических слоев и уточнения карты одновременно по обоим растровым изображениям.

Способ-прототип ввиду того, что совместная обработка происходит по двум растровым изображениям: исходной географической карты и фотоснимкам, предусматривает идентификацию дискретных линейных и площадных объектов местности по обоим изображениям, классификацию объектов местности по элементам содержания, снятие метрической информации об указанных объектах, уточнение формы и расположения объектов. Таким образом, происходит обработка исходной карты и фотоснимка в полном объеме. Такая обработка весьма трудоемка и требует много времени (несколько дней или недель). В результате обновленная карта в момент ее появления содержит информацию, относящуюся к моменту времени, отстоящему на несколько дней или недель, что в особенности недопустимо для морских географических карт и не всегда приемлемо для других видов карт.

Задачей настоящего изобретения является повышение оперативности обновления географических карт.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе актуализации географических карт, включающем обновление одного или более элементов содержания базовой географической карты путем сканирования исходного картографического материала, преобразования изображения, полученного в результате сканирования, в систему координат карты при помощи связующих опорных точек с известными координатами и корректировку карты с учетом вновь полученной информации, корректировку карты ведут в три этапа: на первом этапе в растровой форме удаляют изображение элементов содержания, потерявших актуальность, на втором этапе формируют в векторной форме изображение вновь появившихся элементов содержания, на третьем этапе совмещают изображения первого и второго этапов и получают результирующее графическое изображение; перед преобразованием отсканированного изображения в систему координат карты цвета отсканированного изображения могут быть приведены в соответствие с заданной цветовой гаммой.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Реализация отличительных признаков изобретения исключает необходимость идентификации в полном объеме дискретных, линейных и площадных объектов на исходной географической карте, а также определение их метрической и семантической информации, что представляет собой сложный и продолжительный процесс.

В настоящем изобретении исходное растровое изображение географической карты (за вычетом потерявших актуальность элементов содержания) является не базой для справок, а основой для результирующего изображения, в то время как в способе-прототипе растровое изображение исходной карты используется только как справочный материал для получения векторного изображения, которое затем и актуализируется, при этом в данном процессе исходное растровое изображение само по себе не находит непосредственного воплощения в конечном продукте - актуализированной географической карте.

Растровое изображение может быть приведено к заданной цветовой гамме (палитре), которая устанавливается для данного вида географических карт путем программной обработки, в результате чего цветность элементов содержания географической карты (количество цветов и их характеристики) приобретает заданные стандартные параметры для всех карт данного типа, что улучшает однозначность и точность их восприятия, а также значительно уменьшает размер такого файла. Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Пример 1.

С помощью устройства растрового считывания, в данном примере сканера CRYSTAL-TX40, исходная карта переводится в цифровую форму - цветную растровую копию. С помощью специальной программы в полученное растровое изображение вводятся значения опорных точек с известными координатами и производится преобразование растрового изображения в систему координат исходной карты. При этом в автоматическом режиме значения координат всех точек (пикселов) растрового изображения пересчитываются в соответствии с математическим описанием исходной географической карты (проекция, системы координат, масштаб и т.д.), в результате чего из него убираются имеющиеся в нем линейные и угловые искажения (деформации).

В дальнейшем формируется (подбирается) вся необходимая информация, официально опубликованная после даты последнего издания карты. Полученная информация разделяется на две группы: первая касается удаления объектов на карте, а вторая - добавления объектов на карту.

Затем в три этапа осуществляют корректировку карты.

На первом этапе из растрового изображения посредством типовой программы удаляют элементы содержания, которые потеряли свою актуальность. На втором этапе формируют в векторной форме изображения вновь появившихся элементов содержания, в конкретном примере, с помощью программы «АРМ картографа, версия 1.0», регистрационный номер Роспатента: 2004610584 от 26.02.2004. Возможно применение и других подходящих программ.

Векторное изображение вновь появившихся элементов содержания получают путем преобразования в цифровую форму дискретных, линейных, площадных объектов, также подписей в соответствии с классификацией объектов по элементам содержания способом указания метрической информации об этих объектах, в соответствии с их географическим положением на поверхности Земли, с возможным последующим заполнением семантической информации.

На третьем этапе растровое и векторное изображения совмещают таким образом, что векторное изображение располагается поверх растрового, которое является основой результирующего изображения. Полученное в результате совмещения изображение выводится на печать. Для этого, в частности, используют плоттер формата АО «XEROX-8142» с применением пигментных чернил.

Пример 2.

В данном примере для реализации способа используются только оптико-механические, фототехнические и полиграфические средства. Актуализации подлежит морская географическая карта - навигационная морская «От полуострова Киперорт до мыса Крестовый, Финский залив, Балтийское море», адмиралтейский номер 25010, издания Главного Управления Навигации и Океанографии 1996 года.

Карта включает следующие элементы содержания: навигационно-гидрографическую обстановку, содержащую батиметрическую информацию, информацию о навигационных опасностях, рекомендованных путях и районах плавания, навигационном оборудовании, высотной основе на район от полуострова Киперорт до мыса Крестовый, Финский залив, Балтийское море, выполненную в соответствии с «Условными знаками и сокращениями, применяемыми для составления и оформления морских карт и карт внутренних водных путей», издания ГУНиО МО, адмиралтейский номер 9024. Карта в системе координат 1942 года (Пулково), масштаб 1:25000.

Обновление карты осуществляется в соответствии с печатным выпуском Извещений мореплавателям издания Главного Управления Навигации и Океанографии по двум элементам содержания:

- удаляется буй в точке с координатами;

- наносится подводный кабель по точкам с координатами.

В начале работы с помощью цветной копировальной машины Xerox 6050 карта сканируется и распечатывается копия исходного материала. После этого изображение с помощью горизонтального двухкомнатного репродукционного картографического фотоаппарата АХЦ-78К переносится на фотопленку. В это же время с помощью цветных светофильтров цвета изображения приводятся в соответствие с заданной цветовой палитрой. Эта операция позволяет сократить количество прогонов при окончательной печати карты с целью улучшения качества и читаемости картографической информации.

С целью приведения карты в систему координат 1942 года (Пулково) наносится поправочная сетка для устранения искажений, возникших при печати исходной карты и на предыдущих этапах обработки по предложенной формуле.

Далее корректировку карты производят в три этапа:

- на первом этапе в растровой форме удаляют изображение элементов содержания, которые потеряли актуальность. Для этого с помощью увеличительной оптики и ланцета на фотопленке удаляют соответствующие точки растра. В нашем примере удаляется растровое изображение буя в точке с координатами широта-долгота;

- на втором этапе формируют в векторной форме изображение вновь появившихся элементов содержания. Для этого на чистом листе пленки вручную при помощи механического координатографа «Карлс Цейс», ГДР, в векторной форме формировали изображение новых элементов содержания карты. В данном примере наносили подводный кабель, проходящий через точки широта-долгота;

- на третьем этапе совмещают изображения, полученные в результате первого и второго этапов, для чего на фотопленку, полученную на первом этапе, накладывают фотопленку, полученную на втором этапе, совмещают их по опорным точкам и механически скрепляют. После этого с помощью копировального устройства «Кимолайн KLP-4200» получили результирующее изображение на одном листе фотопленки.

Далее с полученных листов пленки офсетным способом печатается необходимое количество экземпляров карты.

Заявленный способ позволяет осуществлять актуализацию географической карты значительно быстрее по сравнению со способом-прототипом, эффективно поддерживать географические карты практически на уровне текущего момента, что особенно важно для морских карт, поскольку в большой степени влияет на обеспечение безопасности судоходства.

Целесообразно использование изобретения в едином картографическом центре. Для реализации изобретения используются известные средства, оборудование и материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области картографии и может быть использовано при обновлении географических карт, преимущественно морских. Сущность: сканируют исходный картографический материал. Преобразовывают полученное изображение в систему координат карты при помощи связующих опорных точек с известными координатами. Корректируют карту в три этапа. На первом этапе в растровой форме удаляют изображение элементов содержания, потерявших актуальность. На втором этапе формируют в векторной форме изображение вновь появившихся элементов содержания. На третьем этапе получают результирующее графическое изображение совмещением изображения первого и второго этапов. Технический результат: повышение оперативности обновления. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ актуализации географических карт, включающий обновление одного или более элементов содержания базовой географической карты путем сканирования исходного картографического материала, преобразования изображения, полученного в результате сканирования, в систему координат карты при помощи связующих опорных точек с известными координатами и корректировку карты с учетом вновь полученной информации, отличающийся тем, что корректировку карты ведут в три этапа: на первом этапе в растровой форме удаляют изображение элементов содержания, потерявших актуальность, на втором этапе формируют в векторной форме изображение вновь появившихся элементов содержания, на третьем этапе совмещают изображения первого и второго этапов и получают результирующее графическое изображение.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед преобразованием отсканированного изображения в систему координат карты приводят цвета отсканированного изображения в соответствие с заданной цветовой гаммой.