ГОСТ Р 52055-2003
Геоинформационное картографирование. Пространственные модели местности. Общие требования

ГОСТ Р 52055-2003

Группа П85

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Геоинформационное картографирование

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ

Общие требования

     
Geoinformatic mapping. Spatial models of terrain.
 General requirements

ОКС 35.240.30
ОКСТУ 4002

Дата введения 2004-01-01

     
     
Предисловие

1 РАЗРАБОТАН 29 Научно-исследовательским институтом Министерства обороны Российской Федерации (29 НИИ МО РФ)

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 22 "Информационные технологии", подкомитетом ПК 51 "Геоинформационные технологии"

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 22 мая 2003 г. N 155-ст

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Введение

Для решения информационных и расчетных задач, анализа, моделирования, отображения обстановки и местности многочисленные пользователи применяют пространственные (трехмерные) модели местности. Вместе с электронными картами они являются составной частью картографического обеспечения имеющихся и создаваемых систем управления, информационно-расчетных систем.

Пространственные модели местности позволяют решить следующие задачи:

- общую оценку местности;

- изучение и оценку свойств местности и отдельных наземных и подземных (подводных) объектов;

- ориентирование на местности;

- отображение данных о местности и обстановке;

- моделирование обстановки;

- решение информационных, расчетных и навигационных задач;

- обучение пользователей на тренажерах реального времени;

- проведение учебных занятий, тренировок и других мероприятий, связанных с подготовкой специалистов для решения задач на местности;

- повышение качества создаваемых пространственных моделей местности;

- информационную совместимость различных систем управления и навигации, геоинформационных систем и тренажеров.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к математической основе, содержанию и оформлению пространственных моделей местности.

Требования настоящего стандарта отражают современные тенденции развития информатизации в интересах экономики, социальной сферы и национальной безопасности и предназначены для расположенных на территории Российской Федерации учреждений, организаций и предприятий независимо от форм собственности и подчинения, которые занимаются сбором, систематизацией, анализом, обработкой и передачей пространственных данных, созданием и применением пространственных моделей местности, организацией баз и банков пространственных данных.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50828-95 Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования

ГОСТ Р 51353-99 Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание

3 Определения

В настоящем стандарте применяются термины по ГОСТ Р 50828-95 (электронная карта) и ГОСТ Р 51353-99 (метаданные), а также следующий термин с соответствующим определением:

пространственная модель местности: Наглядное и измеримое трехмерное изображение земной поверхности на электронных средствах отображения информации, воспроизведенное в соответствии с заданными условиями наблюдения (обзора) на основе цифровой информации о местности (электронных карт, цифровых моделей местности), полученной с географических карт, кадастровых планов и космоаэрофотографических материалов, рельефных карт и видеоизображений.

Пространственная модель местности может быть представлена в виде двух изображений на экранах мониторов, обеспечивающих объемное (стереоскопическое) наблюдение участка местности и объектов (наземных, подземных, подводных).

4 Требования к пространственным моделям местности

4.1 Разрабатываемые пространственные модели местности (далее - модели местности) должны обеспечивать:

- возможность наглядного представления трехмерного образа местности с топологическими связями и характеристиками в зависимости от времени суток, года и обстановки на экранах индивидуального и коллективного пользования;

- возможность наглядного зрительного восприятия рельефа, пространственных форм, размеров и положения наземных и подземных объектов местности, коммуникаций;

- читаемость и распознаваемость элементов и объектов местности;

- многоплановость изображения элементов и объектов местности;

- измеримость изображения;

- визуальную оценку взаимного пространственного расположения объектов.

4.2 Математическая основа моделей местности (проекция, масштаб) должна обеспечивать получение наглядного и топографически точного без разрывов изображения местности в определенном масштабе.

Модель местности должна создаваться в перспективной или другой проекции, позволяющей строить не только подобное местности изображение, но и выполнять с его использованием измерения углов и размеров объектов.

В зависимости от предназначения и решаемых задач масштабы моделей местности должны соответствовать масштабному ряду карт и планов городов, изготовляемых и планируемых к изготовлению.

Точное в геометрическом отношении изображение местности достигается только при одинаковых горизонтальном и вертикальном масштабах изображения. При создании модели местности для более наглядного изображения местности допускается увеличение вертикального масштаба по отношению к горизонтальному. Правильный выбор этого соотношения зависит от назначения модели местности, горизонтального масштаба, размеров изображения и характера рельефа местности. Как правило, увеличение будет минимальным при создании крупномасштабного изображения высокогорных районов и максимальным - при создании мелкомасштабных карт районов с незначительными превышениями.

Для модели местности с горизонтальным масштабом 1:50000 и крупнее отношение горизонтального масштаба к вертикальному составляет:

1:4-1:5 - для холмистой местности (относительные превышения менее 500 м);

1:3-1:4 - для горной местности (относительные превышения не более 1000 м);

1:2-1:3 - для высокогорной местности (относительные превышения свыше 1000 м).

Для модели местности с горизонтальным масштабом 1:100000 и мельче (до 1:1000000 включительно) это отношение находится в пределах 1:6-1:8-1:4-1:5.

С целью наиболее обоснованного выбора вертикального масштаба предварительно строят несколько вариантов поперечного профиля с различными коэффициентами увеличения и выбирают из них наиболее подходящий. В зависимости от характера рельефа в пределах одного изображения, например, при сочетании холмистой и горной местности, могут быть использованы коэффициенты переменной величины.

Единица хранения модели местности в базе данных должна соответствовать разграфке исходных материалов, используемых для ее создания.

Математическая основа модели местности должна обеспечивать:

- визуализацию пространственного изображения района (участка местности) с отображением форм рельефа и объектового состава из любой произвольно выбранной пользователем точки;

- возможность изменения ракурса наблюдения отображаемого района из одной точки;

- пошаговое моделирование изображения (перемещение точки наблюдения отображаемого района по задаваемой пользователем в пространстве траектории);

- изменение масштаба отображаемой модели местности.

4.3 Содержание модели местности должно включать следующие элементы: рельеф, гидрографию, населенные пункты, сельскохозяйственные, промышленные и социально-культурные объекты, дорожную сеть, растительный покров и грунты, границы, подписи названий объектов местности и их характеристик, в том числе подземных (подводных) объектов и топологических связей между ними с необходимыми характеристиками.

В населенных пунктах (и за их пределами) выделяют трехмерные модели, находящиеся на разных уровнях отдельных строений, кварталов, промышленных сооружений, водопроводов, линий связи и электропередачи, газопроводов и нефтепроводов, железных и автомобильных дорог, каналов, мостов, плотин и шлюзов.

Нагрузку элементами содержания и объектами местности выбирают в интерактивном режиме в зависимости от назначения модели местности, решаемых задач и необходимого уровня детализации картографической информации. При изменении масштаба могут быть выполнены отбор и обобщение (генерализация) изображения.

Содержание модели местности может включать дополнительную информацию в виде справок о местности и специальной информации.

4.4 Применяемые при оформлении модели местности изобразительные средства (графика, цвет, светотеневая пластика) должны обеспечивать максимально возможное соответствие отображаемой модели реальной местности, наглядность, читаемость и распознаваемость элементов содержания модели местности. Эти средства не должны мешать отображению элементов обстановки.

Трехмерные условные знаки населенных пунктов, кварталов, отдельных зданий и сооружений и т.д. следует разрабатывать с учетом требований наибольшей наглядности, возможности изображения подобия относительных размеров объектов и наличия необходимых исходных данных.

Допускается создавать и использовать условные знаки двух типов:

- с сохранением характерных очертаний реальных объектов;

- с обобщением и типизацией очертаний реальных объектов (типовые многоэтажные жилые дома).

Географические названия на модели местности отображают двумя способами:

- размещением названий непосредственно на изображении модели местности;

- вынесением названий за пределы изображения модели местности с указателями на объекты, к которым относятся названия.

4.5 К параметрам визуализации модели местности относят размеры отображаемого района (участка) местности, соотношение вертикального и горизонтального масштабов, азимут направления (траектории) просмотра трехмерной модели, координаты точки стояния наблюдателя, фокусное расстояние имитируемой зрительной системы (при необходимости) и координаты источников освещения.

4.6 Модель местности должна обеспечивать координатную привязку (точечное соответствие) тематических данных и оперативно-тактической обстановки.

4.7 Точность моделей местности, получаемых по цифровой картографической информации, характеризуется совместным влиянием погрешностей исходного картографического материала, аэрокосмических изображений и ошибок преобразования картографической информации в цифровую форму.

4.8 Среднюю квадратическую ошибку планового положения твердых контуров относительно ближайших пунктов и точек геодезической основы определяют по формуле

,

где - средняя квадратическая ошибка положения твердых контуров на исходном картографическом материале;

- средняя квадратическая ошибка цифрования и обработки картографической информации.

Значение определяют на основании руководящих документов, в соответствии с которыми изготовлены исходные картографические материалы.

4.9 Среднюю квадратическую ошибку цифрования и обработки картографической информации вычисляют по формуле

,

где - средняя квадратическая ошибка, вносимая оператором в процессе цифрования;

- средняя квадратическая ошибка, характеризующая точность технических средств цифрования;

- средняя квадратическая ошибка сжатия метрической информации;

- средняя квадратическая ошибка учета деформации исходного картографического материала.

4.10 Среднюю квадратическую ошибку положения горизонталей по высоте относительно ближайших пунктов и точек геодезической основы вычисляют по формуле

,

где - средняя квадратическая ошибка положения горизонталей по высоте на исходном картографическом материале (определяется на основании руководящих документов);

- знаменатель масштаба исходного картографического материала (в тысячах);

- среднее значение уклона местности в пределах исходного картографического материала.

4.11 Точность формирования модели местности зависит от погрешностей , точности построения трехмерной модели местности и ошибок (качественных показателей технических характеристик) средств визуализации , т.е.

,

где - средняя квадратическая ошибка положения объекта, как следствие влияния величин ,

.

В свою очередь, погрешности , являются функциями ошибок, зависящих от следующих наиболее значимых факторов:

- проекция и масштаб, используемые для трехмерного отображения участка местности;

- корректность и качество математического аппарата и алгоритмического обеспечения, применяемых в процессе вычислений;

- параметры местоположения пункта наблюдения;

- степень удаленности объектов от переднего плана модели местности;

- точность аппроксимирования объектов при их визуализации (особенно при отображении внемасштабных условных знаков);

- размеры рабочего поля экрана видеоустройства;

- размерность пикселя экрана видеоустройства.

4.12 Сведения о математической основе, содержании и оформлении моделей местности, их точности должны быть описаны метаданными.