Картография и ГИС

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году







В.П. РАКЛОВ





                КАРТОГРАФИЯ И ГИС





УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ


3-е издание, стереотипное









          Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования в качестве учебного пособия для учебных заведений, реализующих программу среднего профессионального образования по специальности «Землеустройство и кадастры» (протокол № 8 от 22.06.2020)


znanium.com

Москва ИНФРА-М 2023

УДК 528(075.32)
ББК 26.1я723

     Р19





     Рецензенты:
        Колосова Н.Н., кандидат технических наук, доцент;
        Комедчиков Н.Н., кандидат географических наук, доцент





      Раклов В.П.
Р19     Картография и ГИС : учебное пособие / В.П. Раклов. — 3-е изд., сте      реотип. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 215 с. — (Среднее профессиональное образование).

          ISBN 978-5-16-016460-1 (print)
          ISBN 978-5-16-109121-0 (online)


         Учебное пособие рассматривает основные понятия картографии, историю ее развития, а также классификации карт и основные элементы карты, рассмотрены вопросы математической картографии, приведены основные этапы создания карт, рассмотрены факторы, виды и приемы картографической генерализации. Отдельные разделы учебного пособия посвящены картографическим знакам и способам изображения на картах тематического содержания, разработке картографических шкал и методам использования карт в землеустройстве и кадастре.
         Отдельно рассмотрены вопросы функционирования географических информационных систем (ГИС): их состав, структура, технология создания тематических карт в среде ГИС.
         Завершает пособие раздел, посвященный особенностям ГИС-картогра-фирования для целей кадастра недвижимости, охраны окружающей среды и мониторинга земель, в нем также даны рекомендации по выбору ГИС и изложены требования к картографической документации кадастра недвижимости.
         Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов последнего поколения.
         Для студентов учреждений среднего профессионального и высшего образования, обучающихся по направлению подготовки «Землеустройство и кадастры».


                                                    УДК 528(075.32) ББК 26.1я723





ISBN 978-5-16-016460-1 (print)
ISBN 978-5-16-109121-0 (online)

© Раклов В.П., 2019, 2021

Оглавление

      Введение................................................ 5

          Глава 1. Общие вопросы картографии.................. 8
      1.1. Картография — предмет и определение................ 8
      1.2. Структура картографии.............................. 9
      1.3. Основные этапы развития картографии............... 12
      1.4. Определение карты................................. 15
      1.5. Классификация карт................................ 18
      1.6. Элементы географической и тематической карты...... 20


          Глава 2. Математическая картография...................24
       2.1. Искажения на картах. Искажения длин, площадей и углов. 24
       2.2. Классификация картографических проекций............ 27
       2.3. Проекция Гаусса —Крюгера........................... 32
       2.4. Выбор картографических проекций.................... 35
       2.5. Рамки карты, разграфка и номенклатура.............. 36
       2.6. Компоновка карт.................................... 40
       2.7. Легенда карты...................................... 42

          Глава 3. Картографические источники...................44


           Гласа 4. Основные этапы создания карт..................48
       4.1. Редакционно-подготовительные работы.................. 48
       4.2. Составление и оформление карты....................... 50
       4.3. Подготовка карт к изданию............................ 55
       4.4. Издание карт.......................................   55

           Глава 5. Картографическая генерализация................56


             Глава 6. Картографические знаки и способы изображения тематического содержания.................................


59

           Глаоа 1. Картографические шкалы.......................69

           Глава 8. Картографические методы использования   карт.75
       8.1. Классификация методов анализа карт.................. 75
       8.2. Графические приемы.................................. 76
       8.3. Описания по картам.................................. 76
       8.4. Графоаналитические приемы (картометрия и морфометрия)... 81
       8.5. Математическое моделирование........................ 85

Шва 9. Географические информационные системы (ГИС) в картографии.................................. 88
         9.1. Принципы представления графической информации в компьютере.............................................. 89
         9.2. Составные части ГИС.................................. 96
         9.3. Подсистема ввода информации.......................... 97
         9.4. Подсистема вывода изображений........................101
         9.5. Подсистема хранения информации. Понятия о базах данных. Графическая и атрибутивная базы данных............105
         9.6. Подсистема обработки, поиска и анализа данных. Послойная организация данных..............................111

             Глава (0. Технологические вопросы создания тематических карт в среде ГИС Mapinfo..............................115
         10.1. Отличительные особенности ГИС Mapinfo...............116
         10.2. Подготовка к созданию карты.........................117
         10.3. Управление слоями...................................126
         10.4. Создание базы данных................................131


             Глава 11. Разработка содержания и создание тематических слоев в ГИС Maplofo...................................137
         11.1. Создание тематических слоев в ГИС Mapinfo...........137
         11.2. Разработка числовых шкал легенды карты..............144
         11.3. Компоновка карты и формирование макета печати.......146
         11.4. Требования к цифровой карте. Проверка топологической корректности векторных данных..............147

             Глава 12. Особенности ГИС-картографированип для целей комплексного кадастра.................................155
         12.1. Вопросы информационного обеспечения кадастра........155
         12.2. Требования к картографической документации кадастра недвижимости.....................................160
         12.3. Применение ГИС-технологий при создании электронных карт для целей кадастра недвижимости..........163
         12.4. Использование различных ГИС при производстве кадастровых работ........................170
         12.5. Выбор ГИС...........................................172
         12.6. Использование ГИС для охраны окружающей среды и мониторинга земель......................................209


         Список использованной литературы

214

■ Введение______________________________________

         Земля — часть природы, используемая в различных сферах человеческой деятельности. Она представляет собой трехмерный объект, состоящий из компонентов природного комплекса (почв, вод и растительности) и тесно связанный с другими его компонентами. Полезные свойства земли используются в экологической, политической, социальной, экономической и финансовой сферах деятельности. Все эти функции зависят от ее природной составляющей и одинаково необходимы обществу.
         Земля — постоянное уникальное богатство, и ее нельзя эксплуатировать в утилитарных целях только лишь ради получения временного выигрыша. Использование земли должно быть комплексным, сбалансированным и природосберегающим. Для того чтобы организовать рациональное землепользование, необходима система управления, которая по своей структуре, научному, правовому, информационному и технологическому обеспечению соответствовала бы национальной значимости, сложности, функциональному разнообразию объекта, формам земельного устройства и земельных отношений. Поэтому в системе управления земельными ресурсами обязательно должны быть предусмотрены институты: земельного права, землеустройства, охраны земель, земельного кадастра, оценки земель, мониторинга земель и земельного контроля.
         В составе научного, информационного и технологического обеспечения системы важные место и роль должны быть отведены картографированию земельного комплекса, других природных компонентов и ресурсов, различных видов недвижимого имущества, а также отношений субъектов, с ними связанных. Это обусловлено тем, что карты (планы) наиболее адекватно отображают указанные объекты, а следовательно, они

     наиболее приемлемы для получения объективной информации и знаний, необходимых для обоснования принимаемых решений в качестве удостоверяющих документов; они также удобны и эффективны для выполнения разнообразных исследований и аналитикосинтетической обработки данных.
           Использование карт (планов) в мероприятиях по обеспечению управления земельными ресурсами может быть различно. Они могут выполнять роль исходного материала, средства проведения работ, результата выполненных работ, экспертного документа, формы хранения информации и др.
           Приведем перечень мероприятий, требующих безусловного применения карт (планов):
           —     обследование земель (топографо-геодезическое, почвенное, геоморфологическое, мелиоративное и др.);
           —     мониторинг земель;
           —     инвентаризация земель;
           —     учет земельного фонда;
           —     межевание земель;
           —     кадастровое деление территории;
           —     территориальное зонирование земель;
           —     природно-хозяйственное и экологическое районирование земель;
           —     оценочное районирование земель;
           —     стоимостная оценка земель;
           —     ведение земельного кадастра;
           —     разработка прогнозов, программ и схем использования и охраны земель;
           —     формирование новых и упорядочение существующих землепользователей и землевладений;
           —     отвод земельных участков;
           —     обоснование и установление границ (административных образований, территориальных зон, сельских населенных пунктов);
           —     внутрихозяйственное землеустройство;
           —     разработка проектов использования и охраны земель;
           —     контроль за соблюдением земельного законодательства, охраной и использованием земель.

Введение

1

     В массиве карт, предназначенных для проведения указанных мероприятий, принимают участие различные по содержанию, назначению, масштабу, территориальному охвату , степени детальности и обобщению виды карт, которые при своем создании требуют применения различных методов и технологических схем.
     Первичные детальные карты создаются по результатам съемок с использованием геодезических и фотограмметрических технологий, а также по результатам специальных обследований. Обзорные и сводные карты могут создаваться как с применением космических снимков, включая методы их обработки, так и собственно картографическими методами и технологиями. Обзорные карты в разрезе территориальных подразделений земельного фонда создаются по результатам обобщения материалов нижнего территориального уровня.
     Производственные карты создаются способом «сшивки» отдельных листов карт территориальных подразделений или комплексированием карт различной тематики, генерализацией карт нижних территориальных подразделений и обработкой этих карт специальными методами.
     Внедрение новых цифровых технологий, географических информационных систем (ГИС) с мощной развитой периферией позволяет говорить о приоритетной роли такой отрасли картографии, как оперативная картография, дающая возможность осуществлять мониторинг происходящих изменений на земле посредством картографических произведений.

       Глава 1. 1БЩИЕ ВОПРОСЫКАРТОГРАФИИ





    И 1.1. Картография - предмет и определение_______
        Географическая карта, как одно из замечательнейших творений человеческого разума, появилась уже на заре цивилизации. Самые старые из уцелевших картографических изображений относятся к третьему и второму тысячелетиям до нашей эры. Первые же настоящие географические карты были созданы в Древней Греции, когда выдающимися древнегреческими учеными одними из первых была установлена шарообразность Земли, вычислены ее размеры, придуманы первые картографические проекции, введены в обиход меридианы и параллели. С тех пор картография, развивавшаяся в теснейшей связи с географией, прошла большой и сложный путь, превратившись в разностороннюю отрасль знания.
        Современные карты отражают самые разнообразные природные и общественные явления: рельеф и растительность, плотность населения и административное деление, промышленность и транспорт. Есть карты (почвенные, климатические, политические и т. д.), отражающие какое-то одно явление, и есть карты, на которых изображают несколько явлений (например, комплексные экономические карты, характеризующие промышленность, транспорт, сельское хозяйство). Известно, какое широкое применение находят карты. Ни одна работа, связанная с изучением территории, не может вестись без карты. Карта необходима в мореплавании. Без карты невозможно проектировать строительство заводов и дорог, осваивать месторождения полезных ископаемых, изучать земельные ресурсы, проводить работы по землеустройтву и кадастру.
        Картой пользуются туристы, альпинисты и люди, просто желающие ознакомиться с местностью, которую

им предстоит посетить. Узором значков и сплетением линий, палитрой красок и разнообразными надписями карта рассказывает о незнакомой территории, и за условными обозначениями встает живая действительность — реки, горы, города, заводы.
      Для человека, который умеет «читать» карту, любит ее и обладает воображением, в ней скрыта подлинная поэзия, пленительное волшебство. Тем более что лучшие карты — это не только научные произведения, но и, можно сказать, произведения искусства, отличающиеся красотой и изяществом оформления.
      Карта — это надежный путеводитель; в военном деле карты являются одним из основных источников информации о местности и незаменимым средством при управлении войсками.
      Кроме непосредственного обслуживания народохозяйственных нужд географические и другие карты дают возможность изучать страну в геологическом, почвенном, ботаническом, демографическом и других отношениях, прогнозировать различные природные явления, например такие как климат или природные катаклизмы. Важной чертой современной картографии является интенсивное развитие ее познавательных функций как средства исследования объективного мира и приобретения новых знаний.
      Вопросами изучения карт, методами их создания и использования занимается наука картография.
      Государственный стандарт картографических терминов определяет:
      «Картография — область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений».

  И 1.2. Структура картографии____________________
      В своей совокупности картография объединяет ряд научных направлений и дисциплин:
      — теоретические основы картографии (учение о карте) — изучает и разрабатывает теорию картографических проекций, генерализацию картографического изображения, способы изображения тематического со

       [ Картография и ГИС держания, вопросы создания знаковых систем (легенды карты);
           —     математическая картография — изучает и разрабатывает математические способы изображения на плоскости поверхности Земли, других планет. Является первой ступенью в процессе создания карт;
           —      картометрия — изучает и разрабатывает способы измерения по картам различных объектов для определения их количественных характеристик (координаты, расстояния, высоты, площади, объемы, углы наклона ит. д.);
           —     проектирование и составление карт — изучает и разрабатывает проекты карт, методы их создания, основные принципы редакционного руководства на всех стадиях создания карт;
           —     картоведение — изучает виды и свойства географических карт, историю картографии, методику использования карт;
           —      оформление карт — изучает и разрабатывает способы и средства красочного и графического оформления карт (дизайн) и подготовки их к изданию;
           —     издание карт — разрабатывает способы воспроизведения и размножения карт;
           —     экономика и организация картографического производства — изучает методы его наиболее рациональной организации.
           Картография по своей структуре тесно связана с целым рядом научных дисциплин, таких как геодезия, астрономия, топография, география и полиграфия, математика, фотограмметрия, информатика и компьютерная графика. По своему содержанию картография немыслима без связи с такими науками, как почвоведение, геология, демография, климатология, землеустройство и др.
           Геодезия поставляет картографам точные данные о форме, размерах и гравитационном поле Земли, координаты геодезических опорных пунктов.
           Топография дает первичные картографические источники — крупномасштабные топографические карты, которые служат исходным материалом для создания всех географических карт.