Виртуальная география: жизнь карт в новом измерении
Начало нового столетия совпало с периодом глубоких трансформаций в характере и методах представления географической информации и работе с ней. Появление и широкое распространение географических продуктов нового типа — трехмерных геомоделей — ведет к глубокому переосмыслению характера работы с географической информацией вообще. Смена эпох характеризуется тем, что на смену картам приходят географически достоверные 3D-модели. Проблемы, казавшиеся прежде неразрешимыми, находят простое и очевидное решение. Появляются новые продукты с качественно иными, чем прежде, возможностями. Но научный поиск далек от завершения — за старыми проблемами встают новые. Виртуальный мир Несмотря на то, что термин «виртуальная среда» появился сравнительно недавно, у человечества уже накоплен большой опыт работы с «виртуальным». Вся информация географического характера изначально представляла собой виртуальную модель реального мира, независимо от того, какие знаковые системы и какие носители использовались для ее хранения. Географические карты различных эпох позволяют проследить эволюцию методов
Источник: карта мира, около 1300 г. И наскальные изображения, и глобусы, и бумажные карты представляют собой виртуальные модели реального мира, различные по степени информационной насыщенности и достоверности. Появление цифровых карт и, впоследствии, — геоинформационных систем — стало новым этапом развития тенденций, характерных для географии вообще. Среди таких тенденций можно выделить:
Космические снимки становятся «прозой» В канун полувекового юбилея космической эры, начавшейся 4 октября 1957 года запуском в СССР первого в мире искусственного спутника Земли, можно сказать, что одним из самых значимых для всего человечества «прикладных» продуктов, появившихся благодаря освоению околоземного космического пространства, стали космические снимки. Один из первых спутников дистанционного зондирования Земли Nimbus 1
Появилась возможность увидеть нашу планету — или любой ее фрагмент — целиком, такой как она есть, не опосредованной символикой географических карт. Будучи еще недавно «роскошью», доступной лишь немногим, космические снимки в последние годы прочно заняли место важнейшего источника географической информации и неотъемлемого компонента современных геоинформационных систем любого класса и назначения. Это стало возможным благодаря появлению космических аппаратов коммерческого назначения и рынка космических снимков, на котором любой желающий (если тому не препятствуют особенности национального законодательства) может приобрести снимки нужной территории с известными и стабильными характеристиками. Космический снимок храмового комплекса Агнкор-Ват, Кампучия.
Наиболее известной характеристикой «качества» аппарата является пространственное разрешение снимков (предельное расстояние, на котором два близко расположенных точечных объекта сливаются воедино). У лучших современных аппаратов разрешение стало лучше 1 метра, рекорд в настоящее время принадлежит американскому спутнику QuickBird (61 сантиметр). Коммерческий спутник с разрешением около 1 метра появился и в России — выведенный на орбиту 15 июня 2006 года «Ресурс-ДК» успешно прошел испытания и должен приступить к съемке Земли в интересах заказчиков. Разрушение после точечных ударов израильской авиации кварталов Бейрута.
Снимок спутника QuickBird, разрешение около 0,6 м. Использование космических снимков в качестве заменителя обычной картографической основы или дополнения к ней позволило резко повысить информационную насыщенность географических продуктов. Площадные объекты — например, леса — утрачивают безликость, представая во всем своем многообразии. Становится возможным увидеть реальные границы водоемов, не стабильные во времени, а при наличии комплекта снимков, сделанных в разное время — увидеть процесс их изменения «воочию». Спутниковые снимки позволяют оперативно отображать изменение характера городской застройки.
Источник: GeoEye Плотность машин, хорошо различимых на снимках высокого разрешения, на дорогах позволяет не просто увидеть дорожную сеть, но и оценить их загруженность. Снимки, сделанные в различных спектральных диапазонах, дают возможность «увидеть невидимое» — объекты, недоступные обычному взору, или же, например, определить характеристики привычных объектов. Использование космических снимков для определения урожайности и плотности зеленой растительности, для оценки потерь тепловой энергии становится рутинной практикой. Возвращение глобуса Появление космических снимков Земли сделало логически неизбежной постановку вопроса о поиске такого вида представления географической информации, при котором возможно создание и использование «бесшовной» мозаики снимков на любую произвольную территорию с сохранением их метрических возможностей — достоверного измерения длин и площадей объектов. Задача не так проста, как кажется на первый взгляд. Отображение поверхности Земли на плоскости невозможно без искажений того или иного рода
Любое представление географической информации на «плоской» карте, бумажной либо цифровой, требует неизбежного ее искажения. Приходится поступаться одними из характеристик ради других — например, одни географические проекции сохраняют площади, другие — азимуты, третьи — расстояния. Искажения можно свести к пренебрежимому минимуму лишь для небольших участков территории. Однако с растущей глобализацией и насыщением территорий протяженными инфраструктурными объектами — железными и автомобильными дорогами, нефтепроводами, линиями волоконно-оптической связи, системами охраны государственных границ, и т.д. — растет также необходимость их детального, полного и удобного в использовании представления. Отображение протяженных инфраструктурных объектов — например, линий электропередач — требует создания высокоточных, детальных и вместе с тем глобальных по масштабам покрытия территории географических информационных систем.
Разрешение задачи стало возможным благодаря переходу от использования бумажных карт к электронным. Если в первом случае измерения на карте производятся обычно с использованием механических инструментов — линеек, курвиметров, циркулей, то переход к картам электронным позволил интегрировать средства измерения в сам цифровой продукт, а все операции производить с помощью «мышки» или иного, но столь же удобного интерфейса. Это позволило расширить спектр географических проекций, используемых для отображения географической информации на экране, и начать переход к использованию для «фиксации» объектов так называемых географических систем координат — широты, долготы и высоты «над уровнем моря». В этом случае их проекция на компьютерный «экран» осуществляется «на лету» и может быть, строго говоря, произвольной. Цифровая модель церкви в интерфейсе Google Earth
Фактически, данные об объектах привязываются уже не к одной определенной карте, но к «цифровому глобусу» Земли. Пользователь получает возможность смотреть на глобус под любым, нужным ему, ракурсом, и произвольным образом «перелетать» от объекта к объекту, где бы они не находились. Характерным — но не единственным — примером подобного географического интерфейса явился продукт Google Earth, стремительно завоевывающий популярность в мире. Фактор трехмерности: от карт к моделям Возможность моделирования вида Земли из произвольной точки позволила увидеть модель Земли под любым ракурсом — в том числе, более привычном человеку «перспективному» виду. География стала трехмерной.
Трехмерные геомодели позволяют увидеть объект под любым привычным ракурсом Строго говоря, информация о «третьем измерении» — высоте — приводилась на картах и прежде. Однако рельеф изображался в виде условных обозначений, высота отдельных объектов — также в виде условных обозначений. Задача создания достоверных моделей ландшафта с учетом и рельефа, и всех зданий и строений ставилась лишь в исключительных случаях. Современные цифровые продукты позволили моделировать местность и видеть ее на экране компьютера такой, какой она знакома человеку в повседневной жизни. Подробнее об этом — в следующей статье. Максим Рахманов / CNews |
|||||||||||
