Transcript Русское Географическое общество Тверское региональное отделение Разработка методик обработки архивных и современных карт и сопутствующей пространственной информации 1. Компьютерная обработка карт и пространственной информации XVIIIXIX веков:

Русское Географическое общество
Тверское региональное отделение
Разработка методик обработки
архивных и современных карт
и сопутствующей пространственной информации
1.
Компьютерная обработка карт и пространственной информации XVIIIXIX веков: научные и практические результаты. В.Г. Щекотилов, к.т.н.
2.
Методика обработки архивных и современных карт
О.Е. Лазарев, директор ООО “Верто-Тверь”, ст. препод. кафедры К и ГЭ.
3.
Электронный атлас Тверской области и сопредельных областей на основе
архивных и современных карт. В.Г. Щекотилов, к.т.н.
4.
Автоматизированный электронный список населенных мест Тверской
области на основе архивных и современных данных. Особенности
обработки крупномасштабных карт Тверской и сопредельных
губерний.П.С. Дубоделов, студент ф-та Ги ГЭ.
1
Связь исследований с профессиональной деятельностью
Начало работ в 2003г. группой преподавателей и студентов во время
совместной профессиональной деятельности в агентстве по геодезии и картографии:
1. Составление и обновление топографических карт.
2. Подготовки к изданию региональных атласов атласов.
3. Выполнением кадастровых и землеустроительных работ для протяженных объектов
(газо- и нефтепроводы, линии электропередач), земли сельскохозяйственного назначения.
Ограниченность доступного картографического материала (картографический «голод»):
1. Доступны топографические карты масштаба 1: 200 000.
2. Практически отсутствие аэро- и космических снимков.
3. Наличие в интернете топографических карт 1: 100 000.
4. Даже при разработке АСУ нехватка карт (векторизация, поиск упрощенных).
Появление отсканированных фрагментов двухверстной
межевой топографической карты Тверской губернии 1853г. издания.
По выяленным позднее данным, при первичном рассмотрении ее на заседании
Императорского русского географического общества (ИРГО) в 1853г.
отмечалась « … роскошная форма оформления … ».
2
Историческая справка
1. Тверская тригонометрическая съемка. По окончании Московской и Смоленской
триангуляции, начата была в 1840 году, как в их продолжение, тверская триангуляция … под
начальством генерал-лейтенанта Тучкова.
2. Исправление атласов. В отчете ИРГО за 1847 год изложено предложение Общества об
исправлении губернских атласов, составленных в Межевом Ведомстве
3. Съемка в Тверской губернии. Проводилась с сентября 1847 до середины 1849 под
руководством Менде А.И.
4. Планы ИРГО по результатам съемки ”в непродолжительном времени и с умеренными
издержками, будут составлены впервые и подробные атласы большей части Центральной
России “
5. Утверждение работ Имератором «план геодезических работ по сочинению атласа Империи
межевыми чинами» в марте 1848г..
I) съемка в Тверской губернии оценена как “блистательный успех” за счет “упрощенной
методики”, предложенной ИРГО, и “особого усердия и распорядительности производителя этих работ Генерал-Майора Мендта”.
I I) начав в 1849 году, с Рязанской Губернии, и руководствуясь при этом принятыми для
сего по Тверской Губернии способом и порядком; по окончании работ в Рязанской.
I I I) приступить к съемкам Владимирской, потом Ярославской, Тамбовской, Воронежской,
Пензенской, Нижегородской, Симбирской, Саратовской и Казанской губернии, так,
I V) чтобы в 1859 году, т.е. в течение 10 лет, все эти десять губерний были сняты.
6. Издание исправленного атласа Тверской губернии. ИРГО 09.04.1853г. “… первый выпуск
издаваемого Обществом хромолитографического атласа Тверской губернии, содержащий в
себе собрание карт Калязинского уезда. Важное ученое значение последнего издания и
роскошная его форма обратили на себя особенное внимание собрания, единогласно
положившего изъявить искреннюю признательность Действительному Члену А.И. Менду,
заведывавшему хромолитографированием атласа, за вполне отчетливое исполнение
возложенного на него поручения. …”
3
Историческая справка, окончание
7. Завершение работ. Заседание совета ИРГО от 25.05.1857 г.: “…Комиссия указывает на
пользу, которую можно ожидать от издания губернских карт России в меньших размерах,
чем атлас Тверской губернии, и так же от издания Русского Географического Словаря.
По тому и другому предмету не предстоит, по мнению Совета, никаких дальнейших
распоряжений, так как Обществом предпринимается издание генеральной карты России,
потребующее значительных издержек, а к работам по Словарю уже приступлено. …”
8. Завершение изменения приоритетов. Отчет ИРГО за 1862 г. ” …Самое обширное после
генеральной карты России и гораздо более ее существенное в научном отношении издание
Общества Географическо-Статистический Словарь Российской Империи, которого два
первых выпуска вышли в свет в нынешнем году. … “
Замечания по справке.
1. Работы в Тверской губернии занимают особое положение.
А) Только после завершения съемки в ней было принято решение о продолжении работ.
Б) Были разработаны руководящие документы – “Инструкция по исправлению атласов ..”
В) Карты были изданы наиболее полно.
2. К вопросу о написании фамилии руководителя работ
А) до издания атласа Тверской губернии она писалась как Мендт.
Б) после издания атласа Менде.
4
Цели и задачи в процессе исследований
Цель.
Повысить уровень доступности уникальных региональных картографических
произведений XIXв. и сопутствующей информации за счет разработки
компьютеризированных средств их обработки и использования
Частные цели.
1. Адаптировать для практического использования крупномасштабные архивные карты
в профессиональных географических информационных системах (ГИС), MapInfo, Панорама
2. Включить электронные карты по архивным картам в профессиональную прикладную ГИС
3. Разработать электронный атлас общего пользования с ретроспективой архивных и
современных карт, архивных и современных списков населенных мест,
закоординированной гипертекстовой и мультимедийной информацией.
4. Произвести верстку серии обзорных и детальных карт-схем на основе архивных карт
5. Произвести адаптацию архивных карт для их использования через интернет
Задачи исследований.
1. Разработать математическую модель архивной и современной карты
2. Разработать методики:
- формирования информационных моделей архивных карт;
- формирования электронный атласов
- формирования карт-схем на основе архивных карт.
- комплексирования архивных карт на региональном уровне.
5
Особенности крупномасштабных карт
Топографическая межевая карта состоит из
листов.
Лист карты состоит из четвертей.
Четверть карты сканировалась по частям.
Рис. 1. Структура двухверстной топографической
межевой карты Тверской области 1853г.
6
Часть территории Новгородской, Псковской,
Витебской, Смоленской, Владимирской,
Московской губерний сейчас входит в состав
Тверской области.
Рис. 2. Тверская область и границы губерний в XIXв.
Источники информации
Покупка материалов в Литера-Ру:
1. Двухверстная карта «Менде» на Тверскую губернию.
2. Списки населенных мест Тверской губернии.
3. Одноверстная карта «Менде» на окрестности г. Твери.
Российский Государственный архив древних актов (РГАДА), фонд «Менде»:
1. Списки карт
2. Документы по выполнению работ
3. Собственно карты
Интернет:
1. Топографические карты
2. Отсканированные карты «Менде» :
- сопредельные: Ярославская, Владимирская
- Нижегородская, Пензенская, Рязанская, Симбирская, Тамбовсая
3. Отсканированные карты «Шуберта» :
- двухверстная Московской губернии
- трехверстные: Смоленская, Псковская, Новгородская
4. Списки населенных мест сопредельных губерний:
Московская, Смоленская, Витебская, Псковская,Новгородская
7
Примеры используемых публикаций
Публикации
1. Постников А.В. Развитие крупномасштабной картографии в России. М.,1989.
2. Новокшанова-Соколовская З.К. Картографические и геодезические работы в России
в XIX - начале XX в. - М.: Наука, 1967.
Издания ИРГО
1. Записки Императорского Русского Географического Общества. Книжка IV , 1850г.
2. Записки Императорского Русского Географического Общества. Книжка V , 1851г.
4. Записки Императорского Русского Географического Общества. Книжка VI , 1851г.
5. Вестник Императорского Русского Географического Общества. Книжка III , 1853г.
6. Вестник Императорского Русского Географического Общества. Часть 21 , 1857г.
7. Отчет о действиях Императорского Русского Географического Общества за 1862 год. 1863г.
Материалы из фондов РГАДА
1. Список изданных двух и одно верстных карт Фонд №57, оп. 2, РГАДА.
2. Мендт А.И. Наставление для поверки Атласа, снятого топографическими чинами
Межевого Корпуса в 1848 году, Фонд №57, РГАДА.
Списки населенных мест
1. Список населенных мест по сведениям 1859 года. XLIII. Тверская губерния., 1862.
2. Список населенных мест по сведениям 1859 года. Смоленская губерния.
Издан Центральным статистическим комитетом Министерства внутренних дел. Санкт-Петербург, 1862.
3. Указатель селений и жителей уездов Московской губернии. 1852г.
8
Грант Российского гуманитарного научного фонда
№09-01-57103 а/Ц 2009-2010гг.
Разработка методик объединения фрагментарной
уникальной социально-экономической и
исторической информации XIX века в виде межевых
карт губерний (одно- двух- и трехверстных) и списков
населенных мест на примере подготовки к печати
карт-схем и создания электронного атласа
двухверстной топографической межевой карты
Тверской губернии.
Исполнители:
1. Щекотилов В.Г., к.т.н., с.н.с., зам. ген. дир. по ИТ ОАО «НПП «Эргоцентр»
2. Лазарев О.Е., ст. преп. каф. картографии и геоэкологии ТвГУ, дир. ООО «Верто-Тверь»
3. Лазарева О.С., ст. преподаватель каф. Геодезии и кадастра ТГТУ
4. Дубоделов П.С., ст. 5-го курса факультета Географии и геоэкологии ТвГУ.
5. Левитин А.Т., к.т.н., проф. – Председатель правления ТОО «Знание» России
Участники:
1. Щекотилов А.В. – ведущий сотрудник ОАО «НИИАС»
2. Колосова И.В. – инженер ООО «Верто-Тверь»
3. Щекотилова М.В. - ст. 2-го курса факультета Географии и геоэкологии ТвГУ.
9
Актуальность проекта
10
В середине XIX века Русским географически обществом под руководством Менде А.И. была
издана серия детальнейших атласов на губернии России в масштабе 1 и 2 версты в дюйме
(420 и 840 метров в сантиметре, для сравнения современные топографические карты масштаба в
1 сантиметре 1000 метров недоступны для широкого круга пользователей и исследователей).
По информативности, качеству исполнения и исторической значимости они являются
уникальным по точности, объему и оформлению картографическим произведением.
В это же время по губерниям были изданы детальные списки населенных мест с подробным
социально-экономическим анализом территорий.
Детальность информации (показаны населенные места с числом дворов от единиц) делает
данные карты неоценимыми при исследовании исторической и социально-экономической
предыстории территорий, а также при исследовании персонифицированных исторических рядов.
Использование современных средств вычислительной техники позволяют существенно
автоматизировать работу с этим объемным разрозненным уникальным материалом и сделать его
доступным для широкого круга пользователей и исследователей, но требует разработки
соответствующих методик и предварительной обработки больших объемов информации.
Сфера использования результатов проекта: научная деятельность (историки, географы,
краеведы), образование (средние, специальные и высшие учебные заведения), информационный
ресурс общего пользования.
Круг пользователей: архивные работники, ученые (историки, географы, экономисты),
краеведы, учащиеся (история родного края, краеведение, физическая и социально-экономическая
география, картография и т.п.), граждане, имеющие исторические связи с Тверской областью,
мигранты, проживающие и работающие в Тверской области, туристы.
Конкретная задача проекта
11
Разработка и апробация методик объединения фрагментарной социально-экономической
исторической информации XIX века в интересах создания карт-схем в бумажном и электронном
исполнении.
Бумажное исполнение карт-схем предусматривает подготовку к печати обзорных (уровень
губернии или области, уезда или района) и детальных фрагментов (уровень поселения,
туристического маршрута и т.д.) вариантов карт на основе печати взаимосогласованной системы
блоков с размерами от А4 до А0 и больших.
Электронное исполнение предусматривает формирование и адаптацию растровых и
векторных карт в: .
- профессиональных полнофункциональных географических информационных системах (ГИС)
(«Панорама», MapInfo и др.);
.
- интернет ресурсах в виде интерактивной карты; .
- электронного атласа на основе растрового варианта карты и мультимедийную
гипертекстовую семантической информации.
.
Разработка информационной модели исторической географической карты большого объема.
Выполнение апробации на примере информации для Тверской области. Создание
электронной карты по атласу Тверской губернии Менде А.И. и по современной карте Тверской
области с соответствующими списками населенных пунктов. Подготовка мультимедийной
информации и создание CD диска.
Задача проекта перевыполнена:
1. Созданы электронные карты для сопредельных губерний: Московской
2. По имеющейся структуре листов созданы ЭК Смоленской, Псковской,
Новгородской губерний
Научные результаты работ по проекту
Научные результаты
1. Разработана математическая модель растровой карты большого размера
2. Разработан подход формирования электронных атласов и карт-схем на основе
информационных моделей архивных карт.
3. Разработана методика формирования информационной модели архивной карты
с различными параметрами в зависимости от ее использования в электронном атласе,
профессиональной ГИС, карт-схем..
*) Разработаны методики использования современных растровых топографических карт.
Области применения научных результатов
1. Формирование электронных ресурсов регионального или тематического направления с
использованием архивных и современных карт большого размера и закоординированной
графической, гипертекстовой и мультимедийной информации.
2. Использование информационных моделей архивных карт в разрабатываемых региональных
геопорталах.
3. Использованием методик создания, исследования и применения растровых электронных карт
при решении прикладных задач, например в кадастровых работах.
12
13
Особенности регистрации карт в ГИС MapInfo
Алгоритм расчета параметров регистрации
 X M  x R a11  y R a12  a13 ,

YM  x R a 21  y R a 22  a 23 .
(1)
 X M  R  rx  x Cos  x   y Sin  x   x0 ,

 YM  R  ry  x Sin  y   y Cos  y   y 0 .
(2)
Данные, рисунка показывают:
- в общем случае нарушается подобие фигур
(прямоугольник на растровой карте не прям-к на векторной) ;
- меньшее отклонение на контрольных точках для аффинного
преобразования по сравнению с преобразованием подобия;
- значительную деформацию в векторном слое при
использовании аффинного преобразования;
- сохранение конфигурации при использовании модифицированного преобразования (преобразования подобия).
Рис. 2. Трансформация прямоугольника
растра с аффинным и
подобия преобразованием
Предложенный алгоритм расчета параметров регистрации


1 N
F ( A)   x о i a11  y о i a12  a13  x *i
N i 1

  x
2

K * a11  a22   a12  a21  .,
2
2
о
i

a21  y о i a22  a23  y *i
 
2
(3)
Практические результаты работ по проекту
14
1. Сформированы электронные карты по двухверстной топографической межевой карте
Тверской области для ГИС MapInfo, Панорама и прикладных ГИС на их ядрах.
2. Разработан электронный атлас общего пользования
3. Разработан автоматизированный электронный список населенных мест
4. Разработана серия карт-схем обзорных, на административное образование и
на окрестности поселения.
Макеты карт-схем передавались на апробацию: областную библиотеку, Тверской филиал
Академии славянской культуры, Тверское отделение Русского географического общества.
Рис. 2. Электронный. атлас
Рис. 3. АЭ СНМ
Рис. 4. Обзорная карт-схема
Рис. 5. Район области
Рис. 1. Электронная карта
«Менде» Тверской губ.
Дополнительные практические результаты по проекту
15
1. Для обновления топографических карт в Тверском территориальном геодезическом центре
производилось формирование мозаичных изображений карт по разномасштабным картам
в системах координат 1942г. и 1963г.
2. При проведении землеустроительных и кадастровых работ производится оценка электронных
карт на основе ортофотопланов и планшетов в части сохранения преобразования подобия.
3. Разработаны профессиональный и интернет- электронные атласы
4. Разработаны электронные карты для двухверстной карты Московской губернии,
на трехверстные Смоленской, Псковской и Новгородской.
Карты Московской, Смоленской и Новгородской губерний включены в электронный атлас.
Карта Московской губернии размещена в интернет-ресурсе.
По карте Московской губернии сформирован макет карт-схемы.
Рис. 1. Векторный атлас
Рис. 2. Ресурс в нтернете
Рис. 3. 3-х верст.
карты «Шуберта»:
1. Смоленская
2. Псковская
3. Новгородская
Рис. 4. 2-х верст.
Карта «Шуберта»:
Московской губернии
Рис. 5. Обзорная
карт-схема
по 2-х верст. карте
Московской губернии
Направления дальнейших исследований
Исследования 2010г.
1. Формирование электронных карт на все сопредельные с Тверской губернии
2. Включение в автоматизированный электронный список населенных мест уездов сопредельных
губерний, которые вошли в состав Тверской области
3. Формирование комплексного картографического информационного пространства по мелко- и
крупномасштабным картам региона.
4. Продолжение формирования макетов карт-схем
5. Описание разработок
Перспективные исследования и направления работ
1. Формирование электронных карт по планам генерального межевания.
2. Формирование общедоступных информационных ресурсов по архивным картам и
сопутствующей закоординированной информации.
3. Формирование регионального (межобластного) информационного ресурса
по архивным картам и сопутствующей закоординированной информации.
16
Замечания по практике исследований
17
Благодарность за доступность информации
1. Российскому государственному архиву древних актов за допуск к материалам фонда «Менде»
2. Разработчикам интернет-ресурса Books.Google.ru за размещение изданий России XIXв.
(списки населенных мест, издания ИРГО, памятные книжки и т.д.)
3. Разработчикам системы SAS.Планета за предоставленное программное и информационное
обеспечение и за консультирование при конвертации карт Тверской и Московской губерний
Общие предложения потенциальным пользователям результатов
1. По обращениям в адрес ТО общества «Знание» и РГО
- представить (CD и при необходимости установить на ПК) разработки (ЭА общего
пользования, ЭА для интернет ресурсов, АЭ СНМ).
- произвести печать карт-схем в необходимых масштабах (с оплатой услуг печати).
2. По представленным отсканированным изображениям крупномасштабных карт включить их в
электронный атлас и разместить на интернет-ресурсах.
Возможно оказание помощи при проведении сканирования.
Предложения в части работы отделения РГО
1. Регулярный (3 раза в год) семинар по тематике ГИС. Доклад «Опыт работ с электронными
картами на региональном уровне, и разработки прикладных региональных ГИС».
2. Ввести в отделении РГО практику информирования, обсуждения вопросов по
ведущимся
членами общества научным работам (гранты, научные, исследовательские работы).
3. Группа может произвести сканирование и размещение в интернете издания ИРГО за период
1845-1866гг. или иные документы.
Справка
18
Сравнение карт
┌───────────────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬─────┐
│
Тип
│ Лист, см
│ Лист, км
│ Листов
│
│
│ширина│выс. │ гор. │Мест │столб.│строк│
├───────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────┤
│ 1. Менде 1в
│ 86.2 │ 61.0 │ 36.2 │ 25.6 │ 11
│ 15 │
│ 2. Менде 2в
│ 43.1 │ 30.5 │ 36.2 │ 25.6 │ 11
│ 15 │
│ 3. Шуберта 3в │ 58.4 │ 41.9 │ 73.6 │ 52.8 │
│
│
│ 4. Шуберта 2в │ 37.4 │ 44.0 │ 31.4 │ 37.0 │ 8
│ 6 │
└───────────────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴─────┘
Размеры Тверской губернии:
На местности : с запада на восток 387 км., с севера на юг 330 км.
На 2-х вер. карте: с запада на восток 461 см.., с севера на юг 393 см.
Размеры Московской губернии:
На местности : с запада на восток 240 км., с севера на юг 210 км.
На 2-х вер. карте: с запада на восток 286 см.., с севера на юг 250 см.
Рис.Относительны
е размеры листов
Регистрация с сохранением преобразования подобия
Для ГИС MapInfo предложен алгоритм модификации файла регистрации растра в интересах
сведения аффинного преобразования к преобразованию подобия на том же множестве
контрольных точек. 2.
ГИС MapInfo
Растр
Программа модификации
файла привязки
Традиционная привязка растра в ГИС
MapInfo
по n контрольным точкам
(n≥3)
Файл привязки
растра
(temp.tab)
Использование вариантов
регистрации растра
1. Определение параметров аффинного
преобразования с условием подобия
2. Расчет преобразования контрольных
точек растра
Файл привязки
растра
(temp_М.tab)
3. Формирование файла привязки растра
Рис. 1. Обобщенный алгоритм модификации регистации растра
19