Тема 4. Технології введення просторових даних

Якість є одним з основних керованих параметрів процесу створення цифрових карт поряд з їхнім складом, вартістю, інформаційними ресурсами.

Залежно від області використання цифрових карт до них ставляться різні вимоги. Ці вимоги (просторова точність, склад об’єктів, точність опису об’єктів) повинні бути сформульовані ще на етапі проектування цифрової карти. Залежно від вимог просторової і семантичної точності підбираються вихідні картографічні матеріали, плануються додаткові польові зйомки чи використання ДДЗЗ, складаються номенклатура і класифікація об’єктів, вибирається програмне забезпечення, периферійні пристрої введення даних та ін.

У наш час можна виділити дві основні сфери використання цифрових карт:

• як основи для створення різних паперових карт чи картографічних ілюстрацій;
• як основи для просторових вимірів, розрахунків, аналізу.

У першому випадку просторова точність визначається точністю поліграфічного відбитка створюваної карти і залежить від методу друку, системи умовних знаків, відображуваного масштабу та ін. При створенні цього типу карт можна обмежиться візуальною подібністю картографічних об’єктів, просторова похибка допускається від 0,1–0,2 мм у видимому масштабі карти. При створенні картосхем величина просторової похибки може не вважатися визначальним фактором якості, іноді в просторову основу свідомо вносяться перекручування для кращого відображення якісних, ілюстративних характеристик відображуваного явища чи об’єктів.

У тому випадку, коли цифрова карта є основою для розрахунків відстаней, площ і обсягів у кадастрових, будівельних чи навігаційних ГІС, просторові похибки можуть призвести до значних перекручувань підсумкових просторових розрахунків, що, у свою чергу, веде до похибок розрахунку вартості земельних ділянок, вартості будівництва, оподатковування та ін. У таких додатках просторова точність визначається точністю використовуваних приладових вимірів (до 0,1 мм на місцевості). Створення таких цифрових картографічних основ вимагає значних ресурсів і виконується тільки спеціалізованими організаціями, що мають відповідне технічне забезпечення і кваліфікованих фахівців.

У наш час в Україні найбільш значний обсяг робіт із уведення картографічних даних здійснюється в процесі перекладу паперових топографічних карт різних масштабів у цифрову форму.

Забезпечення якості створюваних цифрових карт можливо лише за умови високого рівня організації виробництва, що відповідає кваліфікації персоналу, який володіє спеціальними знаннями і навичками.

Підготовка цифрових картографічних матеріалів на базі топографічних карт проводиться відповідно до вимог таких документів:

• Нормативи щодо створення електронних карт місцевості масштабів 1:1 000 000, 1:500 000, 1:200 000 (ГП МЦЕК МНС та Укргеодезкартографія, Київ 1998 р.);
• Положення про редагування цифрових карт місцевості, які виготовляються на основі картографічних матеріалів з використанням растроскануючого обладнання (затверджене Укргеодезкартографією 2.06.97 р.);
• Положення про порядок організації контролю при виготовлені цифрових карт (затверджене Укргеодезкартографією 14.02.97 р.);
• Технічні умови на створення серії топографічних карт областей масштабу 1:200 000 (затверджені Укргеодезкартографією в травні 1996 р.);
• Класифікатор інформації, яка відображується на топографічних картах масштабів 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000 (затверджений начальником ГУГКК при КМ України і погоджений з начальником ЦТУ ГШ Збройних сил України в 1998 р.);
• Тимчасові правила щодо збору та встановлення географічних назв при виконанні топографічних робіт (затверджені Укргеодезкартографією в 4.08.94 р.);
• Типові редакційні вказівки на створення карт територій адміністративних районів (затверджені Укргеодезкартографією в грудні 1996 р.);
• Условные знаки для топографических карт масштабов 1:200 000 и 1:500 000 (ВТУ ГШ Москва 1983 г.).

При створенні цифрових карт як вихідні картографічні матеріали використовують топографічні карти тих самих масштабів і незалежно від застосовуваної технології використовують такі параметри оцінки:

·                      повноту і правильність заповнення паспорта номенклатурного листа цифрової топографічної карти;

·                      точність планового положення об’єктів;

·                      повноту об’єктового складу;

·                      повноту характеристик об’єктів;

·                      правильність визначення кодів об’єктів;

·                      правильність визначення характеристик об’єктів;

·                      відповідність формату;

·                      відповідність правилам цифрового опису;

Кількісна оцінка цифрових карт дається за допомогою:

·                      таблиць для оцінки точності планового положення, де наведені максимально припустимі середні квадратичні похибки положення об’єктів. Значення допуску залежать від типу об’єкта, масштабу, характеристик місцевості;

·                      розрахунків для обчислення одиничного показника якості, що визначається для кожного показника (правильність визначення коду об’єкта, повнота характеристик об’єкта і т. ін. ) і виражається у відсотках:

V_j = (J / K)100,

де V_j – одиничний показник якості; J – абсолютна кількість об’єктів з похибками (може виражатися сумою об’єктів з похибками різного типу); К – загальна кількість об’єктів цифрової карти.

Систематичні похибки при створенні цифрової картографічної продукції виникають внаслідок різних об’єктивних і суб’єктивних причин (відсутність необхідного обладнання, невідповідність технічних характеристик обладнання необхідної точності, відсутність чи слабка формалізація класифікаторів об’єктів, що цифруються, помилки уведення через неопрацьовані інструкції з уведення різних ситуацій, низька кваліфікація операторів, відсутність контролю). До найбільш поширених помилок відносять:

• порушення просторово-логічних зв’язків у цифровій карті з багатошаровою структурою, наприклад, на всій цифровій карті в місцях перетинання автомобільних доріг і рік, під об’єктом "міст" (кам’яний, бетонний, залізобетонний) відповідна частина об’єкта "ріка" відсутня;
•  неправильне введення семантичної (атрибутивної) інформації;
•  систематична невідповідність коду об’єкта і його найменування за прийнятим класифікатором цифровій топографічній карті;
• порушення характеру локалізації. Усі полігональні гідрографічні об’єкти на цифровій топографічній карті дані у вигляді лінійних. Лінії проведені по центру об’єктів;
• відсутність регламентуючих документів і вироблення операторами самостійного колективного рішення щодо цифрування тієї чи іншої ситуації;
• відсутність опису правил цифрування подібних ситуацій у регламентуючих документах за відсутності технології взаємодії оператора і коректора карт;
• систематична помилка в плановому положенні точкових об’єктів чи вершин лінійних об’єктів через неточність оператора (наприклад, паралакс візира дигітайзера);
•   всі об’єкти цифрової карти не мають координатної прив’язки;
• неадекватна вихідним матеріалам передача форми об’єктів цифрової карти через низьку кваліфікацію оператора і відсутність вихідного контролю.

У кількісній формі оцінка виражається одним числом – значенням показника якості, що відбиває визначену сукупність властивостей продукції. Наприклад, для показника якості "точність планового положення об’єктів" середня квадратична похибка положення контуру рослинного покриву щодо вихідних картографічних матеріалів у масштабі цифрової топографічної карти 1:200 000 складає 0,2 мм.

Однією з найважливіших складових виробництва цифрових карт, що забезпечує їхню якість, є контроль якості. Виділяють такі види контролю:

•  суцільний, при якому контролюються всі одиниці продукції;
• вибірковий – контролюється відносно невелике число одиниць продукції із сукупності, до якої вона належить;
• статистично-вибірковий контроль, правила якого базуються на законах теорії імовірностей і математичної статистики.

У цілому досягнення необхідного рівня якості цифрових карт досягається цілим комплексом заходів. З одного боку, це точне формулювання замовником і споживачем карти її змістовних характеристик, рівня просторової точності, вихідних матеріалів. З боку виконавця робіт необхідне розроблення чітких інструкцій персоналу щодо цифрування тієї чи іншої тематичної групи об’єктів, ідентифікації і класифікації об’єктів, порядку послідовного введення різних груп об’єктів. Залежно від виду робіт і їхньої критичності для якості карти в цілому організуються контрольні заходи. Технічна документація підсумкової карти є важливим елементом для оцінки усієї виконаної роботи.

У наш час багато цифрових карт, особливо в неспеціалізованих установах і організаціях, виконується в ручному режимі, тому суб’єктивний фактор, тобто кваліфікація оператора і контролера, є основним стримуючим фактором для збільшення кількості якісної цифрової продукції. Для підготовки кваліфікованого оператора для екранного чи апаратного дигітизування необхідно декілька років практичної роботи за наявності відповідної геодезичної, картографічної чи географічної освіти. Внаслідок цього усе більш істотним фактором картографічного виробництва стає зростання вартості кваліфікованої праці фахівців. Тому основною лінією зростання продуктивності цифрового картографування є подальший розвиток автоматизованих методів уведення: підвищення якості розпізнавання картографічних образів сканованих карт і даних дистанційного зондування Землі.