Неокартография

Андрианов В.Ю., DATA+, E-mail: vandrianov@dataplus.ru

This article discusses trends in cartography caused by developments in GIS and web-based mapping. Web services are explained from consumer, developer, and professional GIS user perspective.

Лет 10 назад было популярно высказывание "кто не цифрует – тот не джентльмен", сейчас его уже можно переиначить в "кто не делает веб-карты – тот не джентльмен". Веб-картографические проекты и внимание к ним растут в России как грибы после дождя: e-atlas, Nakarte, Яндекс.Карты, kosmosnimki.ru, теперь и карты@mail.ru. Непосредственно перед этим случился оглушительный успех проекта Google Earth/Maps, установивший новые стандарты интерактивных веб-карт. Непринужденность, с которой пользователи смогли теперь "крутить шарик", добавлять свои данные и решать повседневные задачи, положила начало новому пониманию роли пространственных данных в обществе, сконцентрированному в понятии неогеографии. Апологеты неогеографии уже кричат о полной моральной устарелости бумажных карт, скорой кончине "дорогих и тяжелых" ГИС и нашем светлом будущем: сетевом, интерактивном, трехмерном, виртуальном (утрирую, конечно, но в каждой шутке…).

Так что же происходит, куда идут ГИС и картография?

Чтобы сориентироваться на ландшафте технологий работы с пространственной информацией, будем использовать принцип "divide et impera" – разделяй и властвуй. В соответствии с ним, на этом ландшафте можно выделить традиционное картографическое производство, геоинформационные системы и новые сетевые технологии. Дистанционное зондирование, навигацию и геодезию мы здесь не будем рассматривать, т.к. их роли и отношения с первыми тремя областями за последние годы изменились не существенно.

Традиционная картография

Традиционная картография включает три основных процесса: сбор данных, составление из них карт, цветоделение и печать. Первый процесс необходим в любой системе работы с информацией, в том числе и в ГИС, и в веб-проектах, а вот второй и третий – это как раз то поле, на котором сейчас буйным цветом расцветает веб-картография. Этот новый вид публикации карт и есть будущее традиционной картографии, естественно, с массой новшеств, возможных в новой технологии. Конечно, останется ниша и для бумажных карт: Интернет и компьютеры не везде есть или могут использоваться.

Хотя технология изготовления карт отлажена за многие десятки лет, использование ГИС в этом процессе открывает новые возможности. Прежде всего, это возможность многократного использования исходных данных, причем как для целей картосоставления, так и для применения в виде цифровых наборов данных в ГИС и электронных публикациях.

Многократное использование данных возможно для составления карт, различающихся как содержанием, так и оформлением, а также и масштабом. Например, один и тот же слой автодорог может использоваться при подготовке топографических, автомобильных, туристических, навигационных и других видов карт. Один и тот же набор слоев может быть показан с помощью разных систем условных знаков, что может использоваться в подготовке карт для различных групп потребителей. Кроме того, механизм картографических представлений ArcGIS позволяет менять не только условные знаки, но и сами правила отображения объектов. Наконец, инструменты генерализации позволяют существенно автоматизировать процесс создания карт более мелких масштабов. То есть, ГИС в картографии играет роль своеобразной мясорубки, способной трансформировать единый массив исходных данных в широкий спектр карт.

Нижняя половина – стандартное отображение цифровой карты в ГИС, верхняя – картографическое представление.

Фрагмент топографической карты.	Тот же участок, но показанный уже как туристическая карта.

Использование ГИС в картосоставлении дает еще одну ценную возможность: отказ от использования бумажных карт как посредника в передаче пространственной информации. Действительно, зачем цифровать бумажную карту, если можно взять набор данных, из которых она составлена? При этом не только устраняется не нужный, в общем-то, труд, но и уменьшается количество ошибок и погрешностей в конечном наборе данных, обусловленных целым рядом причин: сдвигом объектов с целью обеспечения читаемости карт, деформацией носителя, ненулевым размером символов, ошибками оцифровщиков и т.д. Так что будущее картографии не только в использовании новых технологий для изготовления "старых" карт, но и в выпуске нового вида продукции – наборов пространственных данных и цифровых карт на их основе. Причем эти цифровые карты будут уже не образами подготовленных ранее бумажных карт, а их источником, более точным, более полезным для потребителей.

Нельзя не упомянуть и о том, что база геоданных позволяет хранить данные в виде сплошного массива, без нарезки на листы номенклатуры. Это упрощает редактирование данных (объекты не разрезаны на части границами листов), а также позволяет вырезать из единого массива данных любую область для подготовки, например, карт административных образований или иных территорий, не совпадающих с листами разграфки.

Подготовка карт с помощью ГИС возможна и полезна еще и потому, что в таких развитых системах как ArcGIS имеется целый ряд инструментов, без которых привычную карту просто не получить: оптимизация размещения надписей, адаптивная штриховка и пунктир, разрешение конфликтов-наложений символов, шаблоны компоновок и масса других возможностей, о которых постоянно рассказывают сотрудники DATA+ в своих докладах и статьях.

Геоинформационные системы

Как было отмечено выше, ГИС – очень удобная технология для подготовки традиционных карт. То есть, если ранее геоинформационные системы были потребителями картографической информации, то теперь их роль изменилась: они становятся её поставщиками. Это, пожалуй, наиболее существенное изменение взаимоотношений ГИС-технологии и картографии.

Еще одна новая роль ГИС – это подготовка и публикация сетевых картографических сервисов. Очевидно, что любая интерактивная веб-карта не возможна без подготовки набора данных, который она отображает в сети. В то же время, веб-публикация – отдельная задача, которая часто решается специализированным серверным приложением. Семейство ArcGIS сочетает в себе и средства подготовки данных, и средства публикации веб-карт. Причем инструментарий подготовки традиционных карт ArcGIS дает возможность создания веб-карт, не уступающих традиционным в плане оформления. А если добавить сюда возможность публикации еще и инструментов геообработки, которая появилась в версии 9.3, то становится ясно, что ГИС-технология вышла за рамки сообщества профессиональных пользователей и теперь открывает широчайшие возможности для массового использования пространственной информации всеми заинтересованными лицами.

Сетевые сервисы, использование

Картографических веб-сайтов сегодня можно насчитать сотнями, правда широкую известность имеют единицы. При этом уже возник некий стереотип такого сервиса, хотя функциональность сайтов очень различна. Сравните для примера всем известные Карты Google (http://maps.google.com) и сайт Национального атласа США (http://nationalatlas.gov).

Электронный Национальный атлас США – полнофункциональный картографический сервис с большим количеством тем и слоев, которыми можно управлять.

Пользователи очень часто любят сравнивать скорость прорисовки карт, однако эти сравнения обычно игнорируют другие важные факторы: цели публикации, разнообразие или уникальность предоставляемых сведений, экономическую модель сервиса. Такой анализ сервисов – прекрасная тема для отдельного исследования, для целей же данной статьи интересно другое.

После запуска картографического сервиса Google рекордная скорость и детальность совершенно справедливо вызывали восторг. Со временем очарование скоростными возможностями кэшированных веб-карт ослабло и возник естественный вопрос: а что дальше? Как эту информацию можно использовать, не считая личных целей? Проблема в том, что этот и ему подобные сервисы – вещь в себе, и пользователь ограничен теми возможностями, которые предоставляет поставщик сервиса. Да, у того же Google есть интерфейс для сторонних приложений (API), однако его использование требует программирования, что доступно далеко не всем заинтересованным потребителям. К какой-то геоинформационной системе гугловскую карту просто так, без программирования и ухищрений, не "прикрутить". Кроме того, профессиональное использование сервиса требует оплаты лицензии. Получается "смотреть можно, трогать нельзя".

Решение подобных вопросов возможно путем использования веб-служб. Веб-служба – это компонент программного обеспечения и данных с сетевым интерфейсом. Слово "веб" в данном случае обозначает использование службой того же протокола HTTP, на котором построена Всемирная паутина WWW. Но, в отличие от веб-сайтов, выдающих HTML-страницы, веб-службы выдают XML-сообщения или иначе структурированные данные. Вот пример ответа веб-службы глобального покрытия снимками GlobeXplorer (от компании Digital Globe):

А вот так выглядит ответ этой же службы, интерпретированный картографическим клиентом:

В качестве клиента в данном случае выступает Map Viewer с геопортала DATA+ – приложение, работающее в среде стандартного веб-браузера. Но это может быть и любой другой клиент. Различные клиенты обладают разной функциональностью. Вот пример еще одного из них – настольного приложения Gaia, подключенного к двум службам: той же службе снимков GlobeXplorer, а также к еще одной службе векторных данных:

А вот так выглядит та же карта из двух веб-служб в ArcMap:

В сущности это та же карта, с той лишь разницей, что Maplex в составе ArcMap оптимизирует отображение надписей.

На приведенных выше примерах показана работа веб-служб, стандарты которых разрабатывает Консорциум открытых спецификаций геоданных OGC.Сейчас наиболее широко используются стандарты WMS (служба публикации картографических изображений), WFS (служба публикации векторных данных), WCS (служба публикации покрытий). OGC разрабатывает также и множество других стандартов, применяемых в работе с геоданными, ознакомиться с ними можно на сайте OGC: http://www.opengeospatial.org/

Сетевые сервисы, создание

Просмотр веб-карт, созданных на основе веб-служб – это только одна сторона картины. Другая сторона – создание этих веб-служб из собственных данных. Этот второй процесс называется публикацией веб-служб и осуществляется специальными серверными приложениями, такими как ArcGIS Server. Вот пример картографического сервиса "Москва до дома", размещенного на геопортале DATA+. В его составе используется клиент, который загружается в веб-браузер также из нашего геопортала (http://city.dataplus.ru/moscow):

ArcGIS Desktop умеет работать с веб-службами трех видов: OGC, ArcIMS (IMS) и ArcGIS Server (AGS). Поэтому мы можем совместить в ArcMap эту службу AGS с упомянутой выше GlobeXplorer, работающей в стандарте OGC WMS:

Естественно, при этом нам доступны все инструменты ArcGIS Desktop, например, можно сопоставить данные двух служб с помощью инструмента "Шторка":

Во всех приведенных выше примерах использовались только удаленные геоинформационные ресурсы, доступные через Интернет посредством веб-служб, – два из них размещены в США (в Калифорнии и Виржинии), один – в Москве. Доступ к ресурсам осуществлялся через три различных приложения, одно из которых также загружалось через Интернет (Map Viewer можно было, например, запустить и с национального геопортала США, но зачем далеко ходить, если есть точно такой же на геопортале DATA+? :).

Заключение

Нетрудно заметить, что способов предоставления и источников картографической информации стало гораздо больше, чем было каких-то 15-20 лет назад. И хотя география как наука описания окружающего мира за это время сильно не изменилась, способов представления этих знаний стало гораздо больше. Значительно изменились технологии сбора данных о местности, работы с ними, подготовки и публикации карт. Множеству традиционных методик нашлись электронно-цифровые замены и аналоги. Таким образом, благодаря геоинформационным технологиям картография приобрела совершенно новое лицо и содержание, и можно даже утверждать, что появилась новая дисциплина – неокартография.