Основы цифровой картографии

Москва
Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»
2023

П. Е. Каргашин

ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ 
КАРТОГРАФИИ

Учебное пособие

5-е издание, переработанное

Рекомендовано 
Ученым советом географического факультета 
Московского государственного университета 
имени М. В. Ломоносова в качестве учебного пособия 
для студентов бакалавриата, обучающихся 
по направлению подготовки 
05.03.03 «Картография и геоинформатика»

Серия «Учебные издания для бакалавров»

УДК 528
ББК 26.17
К21

Каргашин, Павел Евгеньевич.
Основы цифровой картографии : учебное пособие для 
бакалавров / П. Е. Каргашин. — 5-е изд., перераб. — Москва : 
Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2023. — 
106 с. 

ISBN 978-5-394-05470-9.

В учебном пособии раскрываются основные понятия и термины цифровой картографии, приводится принципиальная последовательность создания цифровых карт, подробно характеризуется технология проектирования карт, дается краткий 
обзор программного обеспечения, которое используется в различных работах по созданию карт. Особое внимание уделено теоретическим и практическим аспектам работы с пространственными 
данными, составлению на их основе карт и подготовке материалов к публикации. Важно, что в учебном пособии отражены как 
традиционные подходы к проектированию и составлению карт 
университетской школы картографии, так и актуальные методики, позволяющие более эффективно создавать цифровые карты.
Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению 
подготовки 05.03.03 «Картография и геоинформатика», а также 
для студентов географических факультетов и технических вузов, 
чья специализация связана с компьютерным составлением карт.

К21

ISBN 978-5-394-05470-9 
© Каргашин П. Е., 2019
 
© Каргашин П. Е., 2023, с изменениями
 
© ООО «ИТК «Дашков и К°», 2023

Автор:
П. Е. Каргашин — кандидат географических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики географического факультета ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова».
Рецензенты:
А. И. Прасолова — кандидат географических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики географического факультета ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»;
Т. Е. Самсонов — кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник кафедры картографии и геоинформатики географического факультета 
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова».

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Глава 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЦИФРОВОЙ 
КАРТОГРАФИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1. Развитие средств и технологий представления 
информации в картографическом виде. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.2. Цифровая картография: термин, трактовки 
и сопутствующие понятия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3. Общее представление о цифровой карте  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.4. Технологическая последовательность создания 
цифровых карт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Краткие итоги главы 1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Глава 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАРТ. . . . . . . . . . . . 27
2.1. Принципиальный подход к созданию карт  . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2. Программа карты — основной документ 
при создании карты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.3. Источники данных для создания карт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.4. Современные возможности проектирования карт  . . . . . . . . 34

Краткие итоги главы 2  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММНОГО 
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ 
ЦИФРОВЫХ КАРТ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1. Программные продукты для ввода и первичной 
обработки данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.2. Графические редакторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.3. ГИС-пакеты как основной инструмент 
редактирования в цифровой картографии  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.4. Системы управления базами данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.5. Программы для моделирования и анализа 
поверхностей  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.6. Комбинирование программных продуктов  . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Краткие итоги главы 3  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Глава 4. СОСТАВЛЕНИЕ И РЕДАКТИРОВАНИЕ 
ЦИФРОВЫХ КАРТ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.1. Подготовка данных различного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2. Систематизация данных и организация их хранения  . . . . 63

4.3. Редактирование пространственной 
и семантической информации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4.4. Анализ данных и создание тематических показателей  . . . 70

Краткие итоги главы 4  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Глава 5. ОФОРМЛЕНИЕ И ПУБЛИКАЦИЯ КАРТ 
СОВРЕМЕННЫМИ КОМПЬЮТЕРНЫМИ 
СРЕДСТВАМИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.1. Возможности представления цифровых 
картографических материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2. Создание печатного варианта цифровой карты . . . . . . . . . . . 77

5.3. Подготовка векторного электронного представления 
в среде ГИС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

5.4. Разработка веб-представления цифровой карты . . . . . . . . . 87

Краткие итоги главы 5  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

ПРИЛОЖЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

ВВЕДЕНИЕ

Подготовка специалистов в области картографии и геоинформатики предполагает получение знаний в самых разных областях 
математики, физики, географии, гуманитарных наук. Особо следует отметить большой блок специальных дисциплин, обусловливающих профессиональную подготовку по картографии, геоинформатике, дистанционному зондированию. Студенты в процессе 
обучения получают практические навыки работы с пространственными данными, составления карт, осваивают приемы автоматизации работы в геоинформационных системах (ГИС) и т. д. Однако в 
любом случае важнейшим результатом работы картографа была 
и остается карта, которая может быть отправной точкой, промежуточным результатом или общим итогом исследований.
В связи с этим специалист должен понимать полный состав 
работ по созданию карты, иметь широкий кругозор, охватывающий специфику различных источников информации и методик 
обработки данных, уметь грамотно распоряжаться имеющимися программными и аппаратными средствами, обладать художественным вкусом и глубоким знанием тематики картографирования. Уровень специалиста в области картографии проявляется 
в умении найти оптимальный баланс между затратами времени, 
труда, финансов и качеством карты с научной и прикладной точек зрения — то есть в проектировании карты.
В классической университетской школе картографии одной из 
базовых дисциплин было “Проектирование и составление карт”, 
в которой обсуждались вопросы разработки программы или проекта карты, технологии организации работ и т. д. В то же время 
современная картография активно развивается в технологическом плане, апробирует автоматизированные методы создания 
карт, использует современные средства и способы коммуникации 
и передачи геоизображений. Достижения в области информационных технологий, успешно применяющиеся в геоинформацион

ном картографировании, позволяют сократить затраты времени 
и труда, однако оставляют открытыми вопросы качества карты. 
Зачастую мы наблюдаем, что большое количество карт содержит 
фактические ошибки, некорректное использование изобразительных средств и прочие недочеты, которые происходят из-за чрезмерного внимания к процессу создания карты и игнорирования 
результата — собственно карты.
Чтобы избежать большого количества грубых ошибок, 
специалист-картограф должен знать, как будет выглядеть карта еще до начала работ по ее составлению. Это требует навыков 
проектирования, знания актуальных технологий и опыта предшественников.
Подготовка студентов по направлению 05.03.03 “Картография 
и геоинформатика” уровня высшего образования (бакалавриат) 
на кафедре картографии и геоинформатики географического факультета ФГБОУ ВО “Московский государственный университет 
имени М. В. Ломоносова” включает изучение дисциплины “Основы цифровой картографии”.
Данная дисциплина направлена на то, чтобы познакомить 
студентов с теоретическими вопросами цифрового картографирования, принципами классификации и кодирования топографической и тематической картографической информации, способами представления географических данных на цифровых картах. 
Задачи освоения дисциплины заключаются в том, чтобы:
• сформировать представление о подготовительных, редакционных и составительских работах при создании цифровых карт;
• дать сведения о методах преобразования картографической 
информации в цифровую форму;
• научить использовать разные технические средства создания, контроля и редактирования цифровых карт.
Дисциплина включает освоение теоретического материала и 
выполнение серии практических работ. При формировании блока практических работ учтена прикладная специфика картографии и использован проектный подход, то есть каждая практическая работа представляет собой отдельный этап создания карты. 
Студент получает индивидуальный вариант в форме технического задания, которое содержит описание содержания карты, указание на картографируемую территорию, перечень отчетных ма

териалов и требования к их предоставлению, сроки выполнения 
работ и пр. Выполнение работ в соответствии с техническим заданием позволит не только составить карту, но и получить представление о специфике каждого этапа работы, оценить его сложность или продолжительность.
Это пособие является базовым для изучения дисциплины 
“Основы цифровой картографии”, а также может быть использовано студентами бакалавриата географических факультетов, 
обучающихся по направлениям подготовки 05.03.02 “География”, 
05.03.04 “Гидрометеорология”, 05.03.06 “Экология и природопользование”, для самоподготовки. 
Теоретический материал разделен на пять глав.
В первой главе кратко изложены вопросы развития карт, особое внимание обращается на постепенное изменение материального 
носителя картографической информации и способов распространения карт. Помимо этого, выполнена сравнительная характеристика и критический анализ существующих определений терминов 
“цифровая карта” и “цифровая картография”. Описаны элементы 
цифровой карты, ее содержание и принципиальные вопросы составления цифровых карт. Указанные вопросы дают систему представлений об объекте исследования и ключевых методах. Дальнейшие главы раскрывают отдельные этапы создания цифровых карт.
Во второй главе обсуждаются вопросы проектирования, приведен классический подход к проектированию карт. Особое внимание уделено программе карты как основополагающему документу для организации картосоставительских работ. Отдельный 
параграф посвящен описанию ключевых источников данных для 
создания карт. Глава завершается изучением современных подходов к проектированию в целом, которые могут найти применение в картографии. Рассмотрена концепция и специфика языка 
моделирования UML (Unified modelling language), а также изложены возможности его использования при проектировании карт.
Третья глава содержит описание основных особенностей программного обеспечения, которое используют картографы в своей 
профессиональной деятельности. Программные продукты разделены по функциональному признаку, в основу деления положены особенности использования программ на отдельных этапах составления карт.

Четвертая глава посвящена составлению оригиналов карты. 
В отдельных параграфах приведены: методические приемы подготовки данных для общегеографического и тематического картографирования; принципы хранения данных в геоинформационных 
программных продуктах; специфика редактирования пространственных данных; создание элементов тематического содержания.
Пятая глава описывает заключительный этап картографирования, а именно оформление карт и их публикацию. Здесь рассмотрены различные варианты публикации карт — от привычного издания в типографии до размещения карты в сети Интернет.
Приложения содержат практикум по дисциплине “Основы 
цифровой картографии”, приведены примеры вариантов для выполнения и детальное описание каждой практической работы. Содержание практических работ соответствует отдельным главам 
и параграфам пособия.
При написании пособия использованы учебники и учебные 
пособия по проектированию и составлению карт, картоведению и 
картографии, нормативная документация, отраслевые веб-сайты 
и справочная информация. Автор использует труды К. А. Салищева, А. М. Берлянта, И. К. Лурье, А. С. Васмута, Ю. С. Билича и 
многих других специалистов.
Автор выражает благодарность заведующему лабораторией цифровой картографии и фотограмметрии профессору, доктору географических наук Б. А. Новаковскому, а также сотрудникам лаборатории доценту, к. г. н. А. И. Прасоловой, доценту, к. г. н. 
Н. И. Тульской за помощь в работе, объективную критику и продуктивное обсуждение теоретических вопросов.

Глава 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ 

ЦИФРОВОЙ КАРТОГРАФИИ

1.1. Развитие средств и технологий представления 
информации в картографическом виде

Картография в классических университетских учебниках 
определяется как наука, техническая дисциплина, область разработки и применения технологий, направление в искусстве. Любое из 
перечисленного по-своему справедливо и подтверждается тысячелетней историей создания и использования карт в научной, хозяйственной, административной деятельности. В процессе эволюции 
общества неоднократно менялась не только роль карт и способов 
отображения знаний об окружающем мире. Значительные изменения претерпели технологии создания и носители картографической информации. В учебниках по картографии, картоведению, 
оформлению, проектированию и изданию карт уделено внимание 
различным аспектам развития карт и самой картографии. В рамках учебной дисциплины “Основы цифровой картографии” уместно 
рассмотреть изменение носителей картографической информации 
и совершенствование технологий создания и распространения карт.
Археологические находки показывают, что информация об 
окружающей действительности фиксировалась человеком еще 
в Древнем мире. В качестве материальной основы для картографических изображений в разное время выступали кость, дерево, 
камень, глиняные таблички, шелк. С точки зрения картографического исполнения такие работы далеки от привычных нам карт 
и являются скорее объектом изучения археологов, но они сохраняют свою ценность для картографии и географии, иллюстрируя 
развитие представлений об окружающем мире и принципов пе

редачи информации посредством карт. Очевидно, что каждая такая работа являлась уникальным произведением, целью которого 
была фиксация объектов, а об обновлении и тиражировании говорить не приходилось.
На следующем этапе основным материальным носителем 
картографической информации стала бумага. Согласно “Большой 
российской энциклопедии”, бумага появилась не позднее II века 
до н. э., а в Европу попала в XI–XII веках (https://bigenc.ru/
technology_and_technique/text/1888322). Именно на этом этапе произошло важное изменение в технологии воспроизведения 
карт: появилась возможность тиражирования с помощью печатных станков. Первая печатная карта датируется второй половиной XV века. Этот этап продолжался до конца XX века.
Следует отметить, что внедрение технологии печати, использование фотокопировальных процессов позволило решить проблему тиражирования карт, однако печатные формы, а позднее издательские оригиналы все равно приходилось вычерчивать или 
гравировать на бумаге, пластике. Технологические разработки 
XX века были направлены на упрощение этого процесса. Были 
созданы координатографы, разработан фотомеханический способ и ряд других устройств и приемов.
Началом следующего этапа следует считать вторую половину XX века. На этом этапе одновременно произошла смена носителя и технологии создания. Основным носителем карт стало их 
цифровое представление в определенной кодировке, формате. Работы по цифровому представлению картографической информации развивались вместе с компьютерными технологиями, используя актуальные разработки по информационным системам, базам 
данных, компьютерной графике и т. д.
В 90-х годах XX века компьютерное создание карт и их цифровое представление стало частью производственного процесса. 
Как бумажные, так и цифровые карты используются в науке, образовании, хозяйственной деятельности, однако роль и значение 
последних всё больше возрастает. Представление карты на бумаге далеко не всегда является обязательным результатом работы картографа и всё чаще выполняет вспомогательные функции.
Современные технологии хранения и воспроизведения информации, в том числе картографической, ориентированы на циф