Картамен жұмыс істеу әдістері.doc

2.1. Виртуалды картографиялау

Сонғы бірнеше жылда компьютерлік каргографияда жаңа бағыт пайда болды. Олар: виртуалды үлгілеу және картографиялау. Виртуал сөзі, ағылшын тілінен аударғанда, "Virtual", орысша - "реальный", қазақша „туралық", „нақтылық" деген мағына береді.

Ғылымда және техникада, философияда және логикада бұл термин де басқаша ұғым беру мүмкін. Техникалық практикада виртуалды нақтылық компьютер арқылы құрылған жасанды әлем сияқты қаралады және адам сол арқылы бірлесіп әрекет жасай алады. Бұл үшін "параллельді нақтылы" стереоскоптық және бақылаушының реакциясы мен жағдайын белгілейтін ерекше шлемді дисплейлер құралған. Әр түрлі тренажерлар және манипуляторлар (мысалы арнайы қолқаптар) көмегімен "қолға алуға болатын" жасанды зерзаттарды және қол мен саусақтардың импульстарын мониторға беру жағдайын басқару жасалған.

Қазіргі заманғы компьютерлік картографияда виртуалды нактылық жасанды құрылым сияқты қаралады. Оған оны басқару кейбір мәселелерді шешу және анықталған бағдарламалардың мәселелерін қабылдау бірлесіп әсер етеді. Кез келген геобейнелеудің графикті сызба формасында проекциясы, масштабы және генерализациясы бар. Мұнда бейнелеуді жасау үдерісі виртуалды үлгілеу деп аталады. Кейбір кезде синоним түрінде "виртуалды картографиялау" терминін қолданады.

Виртуалды нақтылықты шолу, ең алдымен, үш өлшемді эффекттер және анимацияны қолдануға сүйенеді. Тек қана солар көлемдік кеңістікке араласу және бар болу иллюзиясын құрайды.

Сондықтан мұнда 4 қасиет құралады:

• Бір бейнелеудегі карталардың қасиетін болашақ суреттегі блок диаграммалармен, анимациялармен байланыстыру.
• Осы құралған геобейнелеудің бағдарламалық басқару мүмкіндігі.
• Геобейнелеудің және оның виртуалды ортасының интерактивті бірлесіп әрекет егуі.
• Геобейнелеудің құрам белгілерінің азаюы және оған сызба берілуі.

Виртуалды карталардың жасалу жолдары. Біріншіден, топографиялық карталардағы әуе ғарыштық суреттегі рельефке сандық үлгілеу береміз, содан соң бұл рельефті блок диаграммаға ара қашыктықтан түсіру арқылы алынған, түзелген фотобейнелі орынды жабамыз. Содан құралған фотоблок диаграммасының тематикалық мазмұнын белгілеудің түстерін қалыпқа келтіреді.

Келесі кезең - жалғаулы кадрларды анықтау және қөзғалыс траекторияларын немесе үлгілік айналуын таңдау. Осы арқылы компьютерлік бағдарламалар тез уақыт аралығында кадрлар арқылы анимация жібереді. Осыдан кейін қоршаған ортаның сыртқы эффекттерін (күннің түсуі, тұман, жаңбыр және т.б.) және интерактивті байланыстарды құрып, дыбыстарды (жаңбырдың тарсылы т.б.) да қосуға болады. Бұл алгоритмнің жеке операциясында толықтырушы зерзатты әкелуі, қоршаған ортаның жағдайын таңдауы, мультимедиялық эффекттерді  шығаруы,  өткізіп  жіберілуі   мүмкін.  Басқа косымшалар мысалы: қаланың немесе таулардың көлеңкелерінің болуы.

Осылайша виртуалды геобейнелеулер зерзатты өзінің бейнесімен, оны қоршаған виртуалды ортаны, сонымен қатар олардың өзара байланысын және де зерзаттардың және ортаның интерактивті басқару мүмкіншілігін қолға алатын бақылаушымен де (пайдаланушы) байланыстырады. Виртуалды үлгілеу 3 жүйеден тұрады: виртуалды үлгілеудің құрылымы, оның параметрлерінің өзгеруі және орта арқылы басқарылуы.

Мәліметтер базасынан толықтырушы ақпараттарды шығару, сонымен қатар жана қиялдаған зерзаттарды да шығару.

Анимациялар. Виртуалды үлгілеу технологиясында анимациялық картографиялау үлкен рөл ойнайды. Бұл жерде шындыққа жақын карғаларды немесе қазіргі уақытқа сай карталарды талдайды.

Анимацияның бұрынғы түрлері зерзаттардың жағдайының әртүрлі уақытын белгілеп, карталардың динамикасын жоғарылатады Анимация - бұл мультипликацияның дамуындағы осы заманға сай компьютерлік бөлігі. Бұрындары мультипликациялық кадрларды қолмен сызған болса, қазір анимациялар, арнайы компьютерлік бағдарламалардың көмегімен, бейнелерді "тірілтіп", (осыдан анимация сөзі шыққан) ракурстары мен формаларын, бояуларын, т.б. өзгертеді. Анимацияны бастапқы кезде тез өзгеретін жағдайларды (су басу мен орман өртену) бақылау және ауылшаруашылық өнімдерінің дамуын бағалау және бақылау (мониторингтеу) мақсатында қолданған.  Кейін оны палеогеографиялық қалпына келтіру (реконструкция) мақсатында және жай таусылатын үдерістерді шолу мақсатында қолданды.

Солтүстік-шығыс аудандарда қар қазанның соңына қарай түседі. Қарашада жергілікті максимумы Доңда және Шығыста Онеға көліне қарай пайда болады. Желтоқсанда барлық территорияны қамтиды. Қардың еруі ақпан мен наурыз айларында басталып, мамыр айының соңында тек полярлы Оралда ғана қар қалады.

Теніздер мен мүхиттардың гидрофизикалық параметрлерінің тез өзгеруінің тағы бір мысалы - "Қара теңіздегі" температураның өзгеруін, геоақпараттық жүйе көмегімен, ауаның динамикалық карталарынан көре аламыз.

Анимациялық модуль тек қана температура емсс, сонымен қатар жауын-шашын мен желдің ұқсас жағдайларын да бере алады.

Қазіргі заманғы компьютерлік бағдарламалар әртүрлі варианттар мен комбинациялық анимациялардың модулін қамтамасыз етеді:

• Картографиялық бейнелеуді экранға сыйғызады;
• Карта - кадрлар немесе блок диаграммалар арқасында мультипликациялық көрсетулерді көрсету;
• Кадрлық көресетілімдерге өзгертулер енгізу, таңдап алынған кадрларды қайтару немесе шығару,
• Картадағы жеке әлементтердің мазмұнын (зерзаттарды, белгілерді) сыйғызу;
• Картадағы жеке әлементтерді, олардың өлшемін, формаларын өзгерту;
• Түстерді таңдап алу эффектін құру;
• Картадағы жеке жарқыраған және түманданған бөліктердегі фонды өзгерту;
• Проекция және болашақ айналудың блок диаграммаларын өзгерту;

Бұл эффекттердің көбін қазіргі кезде теледидардан көруге болады. Мысалы: ауа райын көрсететін кезде рельефтік карталардың үстімен циклондар мен антициклондар, атмосфералық фронттар жылжи бастайды және жаңбыр немесе күн шығып тұрады. Қиын компьютерлік анимациялар технологиясы қазіргі кезде күнделікті қолданысқа енуде.

Дауысты эффектер. Барлығынан бұрын виртуалды үлгілеуде бейнеленген зерзатты "түсіндіруге" дауыстық эффекттер қолданылады. Оны көрсету барысында зерзаттың тақырыбы мен оған сипаттама беріледі.

Арнайы бағдарламалық модульдер шын қалпындағы дауыстар туғызады. Мысалы: бұлақтың сылдыры, орман жапырақтарының сыбдыры. Бүдан өзге жаңбыр тырсылы, найзағай жарқылы, вулкан атқылауы, т.б. қоршаған орта жағдайын күшейтіп беруге болады.

Дауыстық эффекттің қолданылудағы тағы бір бағыты -картаның сапасына сипаттама беру.

Қазіргі кезде қолданылмалы картографияда электрондық технология арқылы дыбыстық біліктікті де жалғастырып қосуға болады. Осы бойынша көп орталы технологиядағы картографияда мультимедия құралдарын қолдану - геобейнелеулер (карталар, суреттер, фотографиялар), анимациялар, дауыстар және текст сәйкес келеді. Компьютерге дейінгі уақытта мектептік және арнайы аймақаралық атластар барлық кезде карталарды, текстерді, диаграммаларды, сызбаларды, суреттерді, фотографияларды қолдану арқылы құралған. Қазіргі кезде бұлар әрі жылжып, әрі дауыс береді. Виртуалды картографияда мультимедиалық бағдарламаларды қолдану құрамында синтетикалық құрылымдары, сондай-ақ видеоаудио құрылғылары бар тек қана картографиялық зерзатты емес, қоршаған ортаны да толық көрсетеді.

Виртуалдық үлгілермен байланысы. Виртуалды геобейнелеуді құрушылар адам мүмкіншіліктерін, арнайы белгі арқылы виртуалды нақтылықпен үлгілермен байланыстырады. Бір фирма технологиясы арқылы жасалған "Виртуалды шекаралардың" қызмет жасауы бұған жақсы мысал. Ол тек қана оны құрап қана қоймай, оның үстінен ұшуға да мүмкіндік береді. Бағдарлама алты модульден тұрады:

• Ұшуды басқару;
• Навиғациялық нақтылық;
• Маршрутты дұрыстау;
• Қоршаған ортаның жағдайын құру;
• Зерзаттарды дұрыстау;
• Тақырыптық картографиялау.

Виртуалды ұшуда таудың үлгісін әр түрлі жағынан көруге болады. Қолданушы жылдамдығын азайтып, төмендеп, ландшафтын анығырақ көруге болады.

Компьютерлік технологияларды өңдеу қазіргі кезде төмендегідей жұмыстарды істеуде көп қолданылады. Мысалы:

• табиғи аймақтық мониторинг;
• мекемелердің құрылысы және автострадалар,
• қүбырлар жүргізу,
• ластанған ортаның бағасы және аәропорттағы шудьщ таралуы, т.б.

Орташа және ұсақ масштабты виртуалды геобейнелер құрылуы мүмкін. Онда, айталық, жер шарының табиғи зоналылығы, климаттық үдерістердің жүруі, өсімдік жамылғысы мен ландшафттардың маусымдық өзгеруі, халықтардың миграциясы, жол транспортының қөзғалысы және т.б. көрсетіледі.

Оқудағы виртуалды геобейнелеулер. Виртуалды геобейнелеулерді кең ауқымда қолданып, барлық деңгейде бастауыштан жоғарыға дейін оқу. Бұған мектеп жасындағылар компьютерлік ойындардың арқасында жақсы дайындалған. Онымен, яғни виртуалды нақтылықпен бүкіл әлем айналысып жатыр. Әр түрлі лабиринттер мен кеңістіктегі соғыстарды, қиылысу орнындағы автожарыстарды, т.б. электрондық ойындарды әр түрлі жастағы балалар тез қабылдап аладъі. Компьютерлік ойындар индустриясы көптеген пайда алып келеді. Сонымен қатар, виртуалды нақтылық геобейнелеулерде (карталар және глобустар), ұшқыштар мен космонавтар дайындалатын тренажерларда өз орнын тапты.

Қазіргі заманғы мультимедиалық технологияда атластарды құру өзінің жалғасын тауып, компьютерлік үлгілердегі виртуалды нақтылық әдеттегі телевизиялық картинаға айналады. Қазіргі заманғы мультимедиалық және мультипликациялық атластарды құру компьютерлік технологияда іске асады.

Арнайы психологиялық компьютерлік ойындар кеңістікте жаңа енгізулермен қатар кез келген уаытта тез шешім қабылдауға, зерзаттың өлшемін бағалауға және олардың арасындағы ара қашықтықты анықтауға мүмкіндік береді. Виртуалды геобейнелеулер жакын арада географияны және де басқа жер туралы ғылымдарды оқуда тиімді көмек көрсетеді. Тағы да айта кететін жай, динамикалық карта мен картографиялық анимацияда ешқандай терең айырмашылық жоқ.

Сондықтан арнайы психофизикалық ерекшеліктерді компьютерлік геобейнелеудің қабылдауы арқылы оқу керек. Бөліп қарағанда әр түрлі масштабтағы (вертикалды және горизонтальды) эффекттерді, әр түсті шкала ерекшелігін қолдануды, экранда жарықтандыруды, т.б. оқу керек.

Карталар мен атластар құрудың қазіргі кездегі ерекшелігі -біз оларды ГАЖ-да компьютер көмегімен құра аламыз. Оның тағы бір ерекшелігі - онда біз әр түрлі проекцияларда бейнелей аламыз. Мысалы: конустық, синусоидалық және т.б. Сонымен қатар біз компьютерге дауыстық эффекттерді де (жаңбырдың тырсылы, орман жапырақтарының сыбдыры және т.б) кіргізе аламыз.

ГАЖ-дағы компьютерлік атластар мен карталар, компьютерлік ойындар адам психологиясына әсер етеді. Қазіргі кездегі, мысалы, жаңа компьютерлік ойындарды қолдану арқылы адам қиын уақытта тез шешім қабылдауға, ал атластар мен карталардың көмегімен зерзаттың өлшемін, олардың арасындағы арақашықтықты тез анықтауға болады.

2.2. Картографиялық бейнелеудің электронды тәсілдері

Ұсақ масштабты немесе шолу карталар.Ұсақ масштабты карталарда жер шарының барлық жоғарғы жағы немесе көлемді бөлігі көрінеді. Ұсақ және орта масштабты карталардың дәл болуы қиын. Бірақ 1:10 000 000 масштабтағы карталар жалпы карталарға жатады. Көптеген атластардың картасы ұсақ масштабқа жатады, бір жағынан - тематика жағынан әр түрлі болуы мүмкін. Барлық дерлік жоғары топогра-фиялық сипатта көрсетілген зерзаттар ұсақ масштабтағы картада көп ақпараттар арқасында көрсетілуі мүмкін. Ұсақ масштабты картада әр түрлі тілдердің, діндердің таралуы, халық шаруашылығы, климат және т.б құрылады. Арнайы ұсақ масштабты карталар және ауа райы картасымен миллиондаған адамдар жақсы таныс.

Мультипликациялық және компьютерлік карталар. Мультипликациялық карталарды телеэкранға шығару үшін төртінші координата шығарылады, ол - уақыт. Ол картографиялық зерзаттың динамикасын қарастыруға мүмкіндік береді. Компьютерлік картографияда барлық операцияларды сандық формада орындау мүмкін-шілігі бар. Соңында барлық туралау мен белгілеулерді шығару жеңілдейді. Бұл әдіс, карталардың барлық түрлері мен масштаб-тарын мультипликациялы карталармен қосып алғанда, арнайы терминмен "географиялық ақпараттық жүйемен" (ГАЖ) айқындалады. Географиялық акпараттық жүйе бағдарламасы. Картографиядағы заманға сай технологиялар, автоматтандырылған картографияның географиялық зерттеулердегі рөлі, картография және информатика ГАЖ бағдарламасының құрамына кіреді.

Картографиядағы автоматизацияда картографияға компьютерлік құрылғылардың кіру тарихы. Автоматтандырылған картографиялық жүйелердің - АКЖ-дың функциясы мен құрылымы АКЖ-дың Россиядағы және шетелдердегі мәліметтерін, картографиялық ақпаратты ЭЕМ-нің АКЖ ақпаратына кіргізу және шығаруды орнату, сақтау. АЮК-дың стандартты қамтамасыздандырылған бағдарла-масы Отандық және шетеддік бағдарламалық жүйенің сипаттамасын осы автоматтандырылған картографиялық жүйелер талдайды.

Картографиялық мәліметтер базасы және оның құрамы. КАЖ-да картографиялық мәліметтер базасының (КМБ) мағынасы мен орны ерекше. Оны сандық көрсетілімдердің картографияльгқ және квад-раттық қолайлылығынан көруге болады.

Векторлық әдістер - қазіргі кезде графиктік ақпараттарды енгізу құрамы және картографиялық ақпараттарды өңдейтін алгоритмдердің жұмысы негізінде де қолдануға негізделген әдістің бірі. Векторлық құрылымдарға нүктелік, сызықтық және аудандық моліметтер түрі жатады.

Алгоритмдік белгілердің бейнеленуі: картограммалы, жсргілікті, диаграммалы, картодиаграммалы, белгілі құрылыстардың изо-сызықтары мен нүктелері.