Файл: Л. К. Радченко навигационная картография новосибирск сгугиТ 2017.pdf

40
4.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАВИГАЦИОННОГО
КАРТОГРАФИРОВАНИЯ
4.1.
Навигационное картографирование, его сущность
и развитие
В настоящее время в нашей стране навигационное картографирова- ние – одна из лидирующих отраслей в картографии, так как навигацион- ные карты и справочники обеспечивают повседневные функции навигации для пользователей, способствуют экономическому и промышленному раз- витию страны, укреплению ее обороны и национальной безопасности [23].
В соответствии с распоряжением правительства РФ от 17.12.2010
№ 2378-р, важнейшей задачей отрасли геодезии и картографии является обеспечение федеральных органов исполнительной власти и заинтересо- ванных лиц картографическими материалами и результатами геодезиче- ских измерений для решения ряда государственных задач в сфере терри- ториального развития, строительства и инженерных изысканий, управле- ния природными ресурсами, экологии, навигационной деятельности, обо- роны и безопасности государства [24].
Развитие системы картографического обеспечения в Российской Фе- дерации должно быть направлено на достижение следующих целей:
– повышение качества и актуальности создаваемых за счет средств федерального бюджета топографических карт и планов, а также исходных для них базовых пространственных данных с целью решения задач в сфе- ре территориального развития, строительства, обороны и безопасности, навигации, природопользования, сельского хозяйства и экологии;
– повышение доступности топографических карт и планов, а также исходных для них базовых пространственных данных как наиболее вос- требованных государственных информационных ресурсов для всех кате- горий потребителей.
Одной из мер для решения поставленных задач является создание го- сударственных навигационных карт [24].

41
Издавна навигационные карты обеспечивали морскую, речную, воз- душную, космическую, а в настоящее время – и наземную навигацию во всех ее проявлениях: от движения санного поезда по ледниковому щиту
Антарктиды до проезда по городским улицам или пешего туристского маршрута. Практически все навигационные задачи визуализируют и ре- шают с помощью карт, которые весьма разнообразны по своему назначе- нию и содержанию. Навигационное картографирование и его основные продукты (бумажные и электронные карты, атласы, базы данных) являют- ся основной формой и практически безраздельным способом существова- ния навигации, в этом и состоит сущность навигационных карт [6].
Современное состояние навигационной картографии описано в рабо- те [25]. С. В. Дубровина сферу наземной навигации в России разделяет на два больших этапа – это производство автонавигационного оборудования, создание программного обеспечения для целей автомобильной навигации и создание цифровых навигационных карт, которые затем интегрируются в то или иное программное обеспечение.
Первый этап начал формироваться в 1982 г. путем создания Россий- ской навигационной системы «ГЛОНАСС», закончился этот период за- пуском спутника «Космос-1413». В связи с этим в конце 1990-х гг. в Рос- сии появилась возможность развития автомобильной навигации.
Главенствующую позицию заняли автонавигационные системы ино- странных производителей, такие, как ТелеАтлас (TeleAtlas), Навтек
(Navteq), которые базировались на разработанных зарубежных технологи- ях. Перспективным направлением этих систем являлась устойчивая тен- денция развития программного обеспечения, интуитивная система поль- зовательского интерфейса, стабильная работа оборудования. Но зарубеж- ные производители на тот момент только начинали осваивать Российский рынок автонавигационных услуг, в связи с чем картографический матери- ал на территорию Российской Федерации не отличался детальностью и актуальностью.
Одновременно с этим, для упрощения пользования системой, были начаты работы по модернизации программного обеспечения автомобиль- ных навигационных устройств, направленные на создание максимально функционального интерфейса, упрощение представления функциональ-

42 ных возможностей (создание дружественного интерфейса). В связи с тем, что российские предприятия имели полное представление об отечествен- ном пользователе, они создали электронные карты хорошего качества для автонавигационных устройств.
Второй этап развития навигации в России начинается в 2000-е гг. По- являются и качественно работают отечественные компании-производи- тели цифровой картографической продукции, а затем и устройств для ав- томобильной навигации. Первоначально основным показателем хороших автонавигационных систем было качество картографического материала, поэтому каждый производитель стремился к совершенству именно с этой точки зрения – создать наиболее детальную и актуальную электронную карту для навигаторов. Причем подобные карты создавались с нуля, так как в российской картографии до этого момента не существовало понятия
«дорожный граф», «маршрутизация», основой являлись топографические карты наиболее крупных масштабов, собственно, на их основе и создавали карты, необходимые для корректной работы навигационных устройств.
С течением времени качество автомобильных навигационных карт росло, пользователь продукции становился все более требовательным – информации о населенном пункте стало недостаточно, пользователям нужны были и другие возможности: проложить маршрут к своему дому, загородному участку, любимому месту отдыха.
В начале-середине 2000-х гг. одно из первых мест по качеству карто- графических материалов и навигационного оборудования заняли такие
Российские навигационный системы, как «Автоспутник» (ООО «Навига- ционные системы»), «СитиГид», «Навител» (ЗАО «Центр Навигационных технологий»). Эти компании выбирали совершенно разные приоритетные направления развития, но создание программного обеспечения происхо- дило примерно по одному пути – каждое предприятие разрабатывало про- грамму и интерфейс исходя из собственного видения потребностей поль- зователей продукции.
В настоящее время на рынке производителей автонавигационных сис- тем появляются новые компании, такие как «Навиком» (официальный ди- стрибьютор компании Garmin в России), а другие, наоборот, прекращают

43 свое существование, например ООО «Навигационные системы» («Авто- спутник»).
Негласно выделились две категории производителей цифровых карт для автомобильной навигации: это государственные компании, выпол- няющие федеральные государственные программы; частные компании, которые могут быть как полностью российскими, так и иметь долю зару- бежного капитала. Некоторые частные компании занимаются созданием цифровых карт для автонавигации и разрабатывают навигационное обо- рудование, а также программное обеспечение для навигаторов.
Основательной государственной программой по созданию автонави- гационных карт является проект по созданию цифровых навигационных карт открытого пользования на территорию Российской Федерации, кото- рый был запущен в 2009 г. Характерной особенностью этого проекта яв- ляется то, что под руководством Федеральной службы Государственной
Регистрации, кадастра и картографии «Росреестр» была создана единая система документации, регламентирующая весь процесс создания цифро- вых навигационных карт открытого пользования. Созданием цифровых карт открытого пользования занималось большое количество фирм под- рядчиков и субподрядчиков. Итог данного проекта – новая обширная кар- тографическая база данных на территорию Российской Федерации, кото- рая в данный момент хранится в цифровом виде в Центральном картогра- фо-геодезическом фонде.
Частные компании производят и обновляют картографическую базу данных, которую затем приобретают заказчики и уже сами интегрируют в системы и сервисы, применяя при этом особые программные требования и ограничения. К таким программным требованиям относятся распределе- ние тематической информации цифровых навигационных карт по уровням масштабного ряда, а также определение уникального для каждого проекта состава тематических слоев.
В последнее время, наряду с государственными проектами и коммер- ческими компаниями, большое распространение получили открытые дан- ные, создаваемые не профессиональными картографами, а любителями на добровольной основе. Самым популярным производителем открытых данных в России можно назвать проект OpenStreetMap, который осущест-

44 вляется при поддержке нескольких коммерческих и некоммерческих со- обществ, например «Gislab». Картографические данные OpenStreetMap представляют собой обширную картографическую базу данных, в кото- рую входят различные картографические слои [25].
Также существует открытое программное обеспечение (например, osm2pgrouting), позволяющее автоматически извлекать данные о дорож- ной сети из карт OSM и строить по ним граф дорог.
4.2.
Методика создания цифровых автомобильных
навигационных карт и адресных планов
На сегодняшний день утвержденной единой технологии создания цифровых автонавигационных карт и адресных планов в России не суще- ствует, требования к созданию таких карт начинают формироваться в нормативной и научной литературе.
Несмотря на то, что существует много нерешенных задач, связанных с навигационным картографированием, в современном картографическом производстве широко распространена основная технологическая схема создания цифровой автонавигационной карты. Неизменность этой схемы продиктована оптимальным соотношением условий и средств создания карты с имеющимися на данный момент способами реализации техноло- гии при помощи современных ГИС [25]. В данной технологической схеме
(рис. 9) прямоугольниками обозначены этапы создания карт, а овалами – результаты этих процессов.
Формирование слоя дорожного графа происходит в двух вариациях: до полевого обследования местности и во время него. Это объясняется сроками выполнения работ, оговоренными заказчиком, либо внутренней спецификой планирования работ. Для создания дорожного графа также используются космические снимки, но лишь для создания основы дорож- ного графа, для полной и точной модели организации дорожного движе- ния необходимо полевое обследование.

45
Сбор исходных картографических источников
Источники для создания навигационных карт
Создание слоя границ
Слой границ
Создание слоя графа дорог
Слой графа дорог
Полевое обследование дорожной сети с последующей видеозаписью дорожной обстановки
Результаты обследования дорожной обстановки
(
видеозапись)
Проставление манѐвров в узлах дорожного графа с использованием треков и видео с заездов
Запись траектории движения (трек)
Создание слоя гидрографии и растительности
Слои гидрографии и растительности
Создание слоя зданий и сооружений с адресной базой
Слой зданий и сооружений с адресной базой
Создание слоя точек интереса POI
Создание слоя промышленной застройки
Контроль и редактирование всей собранной информации по слоям
Сшивка всех слоѐв в один итоговый файл и его проверка
Приведение табличных данных к единой структуре
Слой точек интереса POI
Слой промышленной застройки
Цифровая навигационная карта
Отредактированные слои
Рис. 9. Технологическая схема создания автонавигационной карты при помощи ГИС
Создание навигационных карт частично автоматизируется с помощью программно-аппаратных комплексов (например, Trimble MX8), установ- ленных на автомобиль и обладающих функциями распознавания дорож-

46 ных знаков, элементов дорожной разметки, формирования графа в режиме реального времени.
Проставление маневров в узлах дорожного графа с использованием треков и видео с объездов может происходить двумя способами. Первый основан на взаимосвязи табличных данных, при этом необходимо уста- навливать взаимосвязь между табличными данными (непосредственно вручную вводят данные в столбцы таблиц). Второй способ реализуется при помощи удобной, с точки зрения интерфейса, вкладки с отображени- ем всех видов возможных маневров на данном перекрестке, признаки же автоматически проставляются в поля таблиц. Чаще всего используется второй способ организации данных, так как он имеет более простой, дос- тупный вид.
Приведение табличных данных к единой структуре может происхо- дить как в начале процесса производства, до того, как начата векторизация всех слоев карты, так и в конце процесса, когда все слои карты сшиты в единый массив данных. Как правило, это зависит от внутреннего плани- рования производства и от организации картографической базы данных.
Стоит отметить, что контроль и редактирование информации произво- дится после создания каждого общегеографического и тематического слоев.
4.3.
Проблемы, перспективы и тенденции развития
навигационного картографирования
Одной из перспектив и тенденций развития навигационного карто- графирования является усовершенствование и модификация уже создан- ных навигационных систем, увеличение площади покрытия территории навигационными картами.
Также перспективным является непрерывное обновление данных на навигационных картах. Согласно источнику [25], на данный момент в производстве существует проблема обновления и сохранения актуального состояния цифровых навигационных карт. Общепринятое (2 раза в год) обновление ЦНК не соответствует постоянно изменяющейся ситуации в отношении социально-экономических объектов, особенно в пределах крупных городов. А все внесенные изменения обычно имеют неравномер-

47 ный и несистематизированный характер. В этой ситуации могут помочь универсальные схемы обработки данных, полученные научно- техническими расчетами, которые будут систематично и равномерно об- новлять изменившуюся информацию. Существует несколько способов по- лучения такой информации: мониторинг соответствующих информацион- ных ресурсов, полевые обследования местности, обратная связь от поль- зователей карт путем специально организованных web-приложений, орга- низация системы мониторинга с региональными филиалами. Примеры та- ких систем уже есть на рынке картографического производства, но они пока охватывают узкий круг задач.
Глобальной перспективой развития является создание единой навига- ционной картографо-информационной системы, включающей сеть авто- мобильных, железнодорожных, авиа- и водных путей сообщения, которая позволяла бы оптимизировать транспортировку людей и грузов, работу логистического и других видов бизнеса, деятельности МЧС, органов вла- сти, туризма. Необходимостью создания такой единой системы может служить следующий пример, изыскательская партия из Новосибирска для работы в Ногликах (Северный Сахалин) для доставки грузов, специали- стов и транспорта для проложения маршрута использовала несколько на- вигационных систем. Автомобильный транспорт передвигался самостоя- тельно, используя 2GIS, Навител, Яндекс-карты. Специалисты передвига- лись авиа- и железнодорожными путями, используя для проложения мар- шрута Яндекс-карты. Специализированное оборудование доставлялось контейнером железнодорожным путем, маршрут которого составила по своим данным компания «Желдорэкпедиция». Работа трех специалистов изыскательской организации по подготовке маршрутов для транспорти- ровки людей и грузов заняла по времени более недели. В современных условиях рыночных отношений это является чрезвычайно долгим и за- тратным [2].
Для создания единой навигационной системы, а также для создания различных по назначению навигационных карт и справочников необхо- дима единая научная методологическая и методическая основа создания цифровой навигационной продукции. Для этого необходимо решить сле- дующие задачи:

48
– создание центра мониторинга и контроля навигационной картогра- фической продукции под управлением Роскартографии;
– разработка единой платформы для различных баз данных геоин- формационных систем производителей с сохранением их коммерческих интересов в системе координат РФ и с использованием ГЛОНАСС;
– создание системы заинтересованности различных транспортных служб для передачи оперативной информации в единый центр обновления баз данных об изменениях в подведомственных им инфраструктурных объектах;
– повышение безопасности движения различного рода транспорта пу- тем оффлайн- и онлайн-контроля передвижения, скорости пути и соблю- дения правил движения данного транспорта, и, как следствие, неотврати- мости наказания за нарушение правил движения;
– повышение точности позиционирования транспорта на навигацион- ной карте для решения вопросов безопасности движения.
Вышеперечисленные задачи касаются организации работ. Но есть и задачи, которые касаются картографического обоснования данной про- блемы, а именно:
– описание математической основы (проекции, системы координат, масштаб);
– строгое определение содержания цифровой навигационной продук- ции, согласно масштабу, так как часто на современных картах отбор эле- ментов содержания по уровням масштабного ряда производится путем ис- ключения целых классов объектов, что делает картографическую инфор- мацию плохо читаемой. Наряду с тем, что не существует обоснованного количества объектов в слое, также отсутствует взаимосвязь слоев карты на разных уровнях масштабного ряда. Нет закономерности появления раз- личных элементов на разных масштабах;
– строгое определение содержания цифровой навигационной продук- ции, согласно тех требований, для кого предназначена эта навигационная карта или система;
– единая система условных обозначений для всех видов навигацион- ной продукции, так как не стандартизированы и унифицированы размеры условных знаков (гидрографии, дорожной сети), что непосредственно

49 влияет на показатель графической нагрузки и, вследствие этого, на густо- ту. Графические условные знаки «точек интереса» (POI) имеют одинако- вый размер на протяжении всех уровней масштабного ряда, что приводит к перегрузке карты. Поэтому назрела потребность в стандартизированных условных знаках для автонавигационных карт, по аналогии с условными знаками для морских и аэронавигационных карт;
– обязательное исполнение принципов генерализации при составле- нии цифровых навигационных карт и справочников, так как при переходе на более крупные уровни масштабного ряда не происходит переход от простых понятий к сложным. Такая генерализация позволяет вводить ин- тегральные понятия и собирательные обозначения (за исключением объ- ектов POI – «точек интереса»). Также при отборе объектов автонавигаци- онной карты не учитывается показатель значимости в соответствии с осо- быми географическими и социально-экономическими условиями на тер- ритории Российской Федерации;
– способы оформления цифровой навигационной продукции;
– определение способов визуализации [2, 23].