«Проект региональной среднемасштабной электоральной карты (на примере досрочных президентских выборов)»

Мною была предпринята попытка решить следующие задачи:

1. описать сущность, виды и классификации современных электронных карт, этапы их создания;

2. рассмотреть картографирование политических процессов, как одном из направлений тематического картографирования;

3. составить программу электоральной карты;

4. создание базы данных;

5. создание картографической базы данных;

6. составление электоральной карты.

Объектом исследования – картографирование результатов выборов.

Предмет исследования – электоральная карта досрочных президентских выборов в Республике Башкортостан 2014 года.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка использованных источников и литературы и приложения. Основная часть состоит из трех глав:

1. Тематическое электронное картографирование;

2. Программа карты;

3. Составление карты.

В первой главе описывается сущность электронных карт, их виды: растровые и векторные, классификации и этапы их создания, рассмотрено картографирование политических процессов, как одном из направлений тематического картографирования.

Во второй главе говориться о программе карты и о 8 ее пунктов:

• назначение;

• математическая основа;

• содержание;

• способы изображения и оформления;

• принципы генерализации;

• информационная база;

• географическая характеристика территории;

• технология изготовления карты.

В третьей главе описывается создание базы данных, создании картографической базы данных, работы, проделанные в программах MapInfo Professional и Adobe Illustrator, а именно создание тематической карты в программе MapInfo Professional, составлении карт–врезок, создании локализованных диаграмм и составлении легенды карты в Adobe Illustrator.

Общий объем составляет 48 страниц. Присутствуют 4 таблицы и 20 рисунков. Список использованной литературы насчитывает 30 наименований. Основными источниками служили труды: Берлянта А.В., Лурье И.К., Малишевского Н.

Электронная карта – это цифровая картографическая модель; визуализированная или подготовленная к визуализации на экране средства отображения информации в специальной системе условных знаков, содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба. Система условных знаков электронной карты включает в себя и специальные шрифты .

Современная электронная карта – это аналог обычной карты, но существующий в компьютерной среде и содержащий всю информацию, необходимую для автоматического воспроизведения карты. Ее основу составляет цифровая запись пространственных координат всех элементов карты и их закодированных качественных характеристик . По содержанию, математической основе, уровню обобщения, точности и иным параметрам цифровые и электронные карты соответствуют бумажным картам того же масштаба и назначения. Впрочем, это и неудивительно, ведь чаще всего их создают путем цифровой обработки изданных карт.

Цифровую запись удобно хранить, передавать по сетям и вводить в компьютер, обрабатывать, преобразовывать, а по запросу картографа моментально визуализировать на экране в виде изображения в заданной проекции, в избранной системе условных знаков. В отличии традиционных электронные карты программно управляемы, при необходимости можно сделать их печатные копии или вычертить изображение на планшете с помощью скоростных и высокоточных автоматических чертежных устройств – графопостроителей (плоттере).

Возможности действий с электронной картой зависят от вида электронных карт, которые бывают растровыми и векторными.

Растровая карта представляет собой цифровое изображение, получаемое путем сканирования обычной бумажной карты. Так же как и цифровая фотография, она является копией оригинала с точностью до элемента (пикселя) сканирования. Если учесть, что бумажная карта выполняется с точность нанесения объектов не выше 0,1 – 0,2мм, то сканирование с разрешением около 500dpi (при этом размер пикселя составляет примерно 0,1мм) обеспечивает сохранение в растровой карте всех деталей исходной бумажной карты .

Растровая карта имеет три особенности. Первая заключается в том, что, как правило, получаемый после сканирования файл имеет большой объем. Действительно, если отсканировать в полноцветном режиме карту размером 50×50см с разрешением 508dpi, то получившийся файл будет иметь размер 5000×5000×3 = 75Мб.

Вторая особенность заключается в том, что программное обеспечение практически нечего, кроме отображения, делать с растровой картой не умеет. По растровой карте компьютер не может выполнять такие расчеты как: определение оптимального маршрута движения, расчет профиля земной поверхности и т.п. Более того, ввиду больших объемов, отображение растровых карт на маломощных компьютерах происходит достаточно медленно.

Третья особенность заключается в низких затратах на производство растровой электронной карты. Если в наличии имеются бумажные карты, сделать из них электронные растровые карты достаточно легко и быстро путем сканирования и последующего несложного процесса «привязки» растрового изображения карты к той или иной системе координат. Сканерная технология производства растровых карт обеспечила в начале 90–х годов быстрое производство мировой коллекции этих карт .

Векторные электронные карты – электронные планы (карты), картографическая информация которых представлена в виде последовательности векторов. Семантическая информация у векторных электронных планов (карт) может не определяться (отсутствовать). Векторные электронные планы (карты) создаются на основе автоматизированных методов (передача информации с электронных накопителей геодезических приборов) или путем сканирования графического изображения традиционных планов и их последующей векторизации.

Векторная карта по своему внутреннему содержимому не имеет ничего общего с растровой. Она представляет собой базу данных, в которой хранится информация об объектах карты. Эта информация состоит их двух видов: геометрическое и атрибутивное описание объектов. Атрибутивное описание включает в себя такие, например, данные, как высота дерева, ширина дороги, скорость течения реки, название населенного пункта и т.п. Геометрическое описание определяет контура объектов (в общем случае криволинейные), представляя их, как правило, ломаными прямыми, которые с допустимой погрешностью аппроксимируют исходные кривые контура.

Векторная карта базируется на элементах:

• формате представления информации;

• классификаторе картографической информации;

• правилах цифрового описания объектов.

Формат определяет внутреннее устройство векторной карты. От него зависят такие характеристики, как объем файла векторной карты и время доступа к требуемому объекту. Производители программного обеспечения создают все новые и новые форматы, которые позволяют оптимизировать те или иные функции, поэтому в настоящее время существует несколько десятков форматов векторных карт. Единого стандарта в настоящее время нет.

Классификатор картографической информации (для цифрового картографирования) – классификатор, содержащий систематизированный перечень наименовании и кодов объектов цифровых карт и их характеристик. Он представляет собой электронный структурированный список всех объектов, которые могут встретиться на карте, и всех атрибутов, которые могут содержать объекты.

Правила цифрового описания определяют процесс создания геометрического образа объекта векторной карты. Например, объект "мост" может быть описан координатами центра моста и вектора, определяющего направление моста. Может быть и другое описание: координатами двух концов моста. Поэтому правила цифрового описания призваны установить единообразное описание однотипных объектов карты. Правила, так же как и классификатор, должны сопровождать саму векторную карту, ведь для того чтобы правильно нарисовать мост на экране, необходимо знать, по каким правилам он был создан.

Производители векторных карт зачастую создают свои собственные форматы, классификаторы, и правила цифрового описания, поэтому векторные карты различных источников несовместимы между собой.

Основной недостаток векторных карт – существенные затраты на производство. Так, например, для создания 1 листа векторной топографической карты масштаба 1:200 000 требуется примерно 2 – 4 человеко–недель .

Главное преимущество векторных карт – возможность автоматической обработки ее компьютером, объясняет все большее и большее их распространение во всевозможных компьютерных приложениях.

Действия с векторными картами при их отображении. Несмотря на то, что процесс отображения векторной карты на экране компьютера сложнее, чем отображение растровой карты, программное обеспечение достаточно легко справляется с этой задачей. Учитывая, что объем векторной карты на порядок, а иногда на два порядка меньше растровой, процесс отображения векторной карты идет существенно быстрее.

При отображении векторных карт достаточно просто реализуются такие возможности как:

• масштабирование;

• скроллинг (перемещение по карте);

• разворот изображения карты;

• включение/выключение видимости отдельных объектов и целых группировок (слоев карты);

• выделение цветом или миганием каких–либо объектов или групп;

• изменение цвета и стиля отрисовки требуемых объектов и др.

Классификация по видам использующих их автоматизированных систем:

• для использования в автоматизированных системах управления;

• для использования в автоматизированных системах навигации (наземной, воздушной, космической);

• в автоматизированных системах народнохозяйственного значения.

Классификация по назначению:

• для решения расчетных задач отображения и моделирования оперативной информации и местности;

• для задач отображения обстановки и местности на экранах коллективного и индивидуального пользования.

Классификация по видам и масштабам:

• электронные общегеографические карты

по масштабу делятся на:

1. топографические — в масштабах 1:100 000 и крупнее;

2. обзорно–топографические — в масштабах 1:200 000— 1:1 000 000;

3. обзорные — мельче 1:1 000 000.

• электронные специальные карты (например, авиационные карты);

• электронные тематические карты.

Классификация по способам представления (изображения) информации:

• двухмерные модели (X, Y);

• трехмерные модели (X, Y, Н);

• четырехмерные или пространственно–временные модели (X, Y, H, T).

Классификация по формам представления:

• векторные;

• растровые.

Под векторной формой понимается способ представления метрической картографической информации в виде набора векторов заданной длины и ориентации.

Под растровой формой понимается способ представления картографической информации в виде матрицы, элементами которой являются значения кодов цвета карты.

1.2 Основные этапы создания электронной карты

Процесс создания электронных карт включает следующие основные этапы:

1) автоматизированное преобразование исходной картографической информации в цифровую форму;

2) символизация цифровой картографической информации и автоматизированное составление электронных карт;

3) разработка пользовательской системы управления базами данных для работы с электронными картами.

На первом этапе решается задача получения на основе имеющихся исходных картографических материалов (аэрокосмических снимков, расчлененных оригиналов и цветных тиражных оттисков карт) векторной цифровой модели карты – основы электронной карты .

Эта задача решается следующими основными методами:

1. Методом цифрования исходных картографических материалов на планшете путем отслеживания контуров объектов, подготовки и ввода семантики, структуризации цифровой информации;

2. Методом сканирования исходных картографических материалов с последующей автоматической или интерактивной векторизацией и распознаванием растрового изображения на экране дисплея, ввода требуемой семантики и структуризации цифровой информации.

На втором этапе решаются задачи:

• символизации векторной модели;

• составления электронной карты по уровням нагрузки;

• контроля и редактирования символизированных электронных карт;

• получения архивной графической символизированной копии электронной карты.

Сущность процесса символизации состоит в присвоении каждому объекту кода соответствующего условного знака из библиотеки условных знаков по классификационному коду, характеристикам объектов и их значений. Этот процесс выполняется автоматически в зависимости от масштаба и вида электронных карт. При этом создается унифицированная библиотека условных знаков и шрифтов. Каждый условный знак имеет свое цифровое описание – векторное или (и) растровое.

Составление электронной карты по уровням нагрузки реализуется на экране дисплея в интерактивном режиме по окнам, начиная от наименьшего окна, в пределах которого читаются все объекты, с последующим увеличением размеров окон по методу квадродерева. При этом обеспечивается согласование нагрузки и сводка объектов между окнами как в пределах одного номенклатурного листа, так и между соседними номенклатурными листами для каждого уровня нагрузки.

В процессе составления электронных карт по уровням нагрузки осуществляется программный и визуальный контроль и редактирование информации, которое, в основном, сводится к размещению подписей объектов. Процесс создания электронных карт завершается получением символизированной графической копии последовательно для каждого уровня нагрузки, начиная с первого (с наиболее значимыми объектами).

Формирование электронных карт осуществляется в универсальной структуре данных, обеспечивающей возможность записи векторной информации как в последовательном, так и в цепочно–узловом представлении, в растровом виде, справочной информации, а также формирование сегментов данных пользователей. Технология реализуется на комплексе автоматизированных рабочих мест, объединенных в локальную вычислительную сеть.

Информационное обеспечение технологии создания системы электронных карт включает:

• систему классификации и кодирования картографической информации;

• правила цифрового описания картографической информации;

• систему (библиотеки) условных знаков электронных карт;

• формат данных электронных карт.

К основным методам создания электронных карт относятся:

• методы автоматического распознавания образов (растровых изображений, получаемых при сканировании);

• методы картографической генерализации с использованием теории графов и логико–процедурного подхода, аппарата экспертных систем;

• методы многосредного (multimedia) программного обеспечения;

• методы экспертных систем;

• методы установления пространственно–логических связей.

Все основные качества и преимущества электронных карт проявляются при их использовании. Поэтому наряду с собственно электронными картами потребителю может выдаваться системы управления базами данных электронной карты, которая реализует следующие основные задачи:

1. Создание и ведение базы данных электронной карты;

2. Работа с картографическим изображением:

• отображение, масштабирование, перемещение картографического изображения в произвольном направлении;

• управление динамическим окном, уровнями нагрузки визуализируемого изображения;

• получение справок об объектах местности;

• редактирование изображения;

• ведение классификатора и библиотеки условных знаков;

• формирование, хранение, нанесение на электронных картах пользовательских слоев и их редактирование;

• ведение пользовательских классификаторов о библиотеке условных знаков (например, библиотеки специальных условных знаков);

• вывод картографического изображения совместно со спецнагрузкой на графопостроители и другие устройства.

3. Связь со стандартными базами данных;

4. Пользовательский интерфейс по решению прикладных информационных и расчетных задач (расчет матрицы высот рельефа, построение профилей местности, зон видимости, определение координат и высот в точке, расстояний, азимутов).

Вся информация по итогам голосования, после обработки, выкладывается в открытый доступ на сайте Центральной избирательной комиссии Российской Федерации. Данная информация представлена в двух видах:

• Сводной таблице по всем Территориальным избирательным комиссиям;

• Таблице по каждой Территориальной избирательной комиссии.

Данную информацию систематизировал и обработал в таблицы, на основе которых была создана база данных. База данных содержала две основные таблицы:

• Таблица с количеством голосов за определенного кандидата на определенном муниципальном образовании;

• Таблица количества проголосовавших на выборы и количества человек в списках.

2. Создание картографической базы данных.

Данный этап заключается в создании картоосновы для будущей карты и привязке по средством SQL-языка к картооснове базы данных.

Для создания картоосновы был выгружен растровый файл из программы SAS.Planet, в программе присутствует возможность выгрузки растрового файла вместе с файлом привязки, используемым программой MapInfo Professional.

Картооснова была создана в ГИС MapInfo Professional посредством оцифровки растрового файла, привязанного с помощью файла-привязки с расширением .TAB. В итоге полученная картооснова имела следующие слои в программе MapInfo:

• Номера района;

• Граница Республики Башкортостан;

• Населенные пункты;

• Диапазоны тематической карты;

• Административные районы;

При помощи SQL-запрос была выполнена привязка базы данных к картооснове, создав, таким образом, картографическую базу данных.

3. Составление карты на основе картографической базы данных.

На данном этапе происходит составление тематической карты в ГИС программе MapInfo Professional. Она позволяет быстро сделать тематические карты на основе картографических баз данных.

Оформление карты и создание легенды к ней проходило в графическом редакторе Adobe Illustrator. В ней есть удобный функционал, позволяющий делать различного типа диаграммы, необходимые для показа количества проголосовавших человек на территории в той или иной Территориальной избирательной комиссии.

Таким образом, в данной выпускной квалификационной работе был составлен Проект региональной среднемасштабной электоральной карты (на примере Досрочных президентских выборов в Республике Башкортостан 2014 г.)

7. Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы: Учебное пособие для вузов. – М.: Златоуст, 2000. – 222 с.

8. Векторные и растровые карты [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://studopedia.r*/

9. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / Под ред. А.М. Берлянта, А.В. Кошкарев. – М.: ГИС–Ассоциация, 1999. – с. 204.

10. Геоинформационные системы и технологии [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. – Режим доступа: h**t://gistechnik.r*/

11. ГОСТ 28441–99. Картография цифровая. Термины и определения. – Взамен ГОСТ 28441–90; введ. 2000 – 07 – 01. – Минск: Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд. стандартов, 2000. – с. 9.

12. ГОСТ Р 50828–95. Пространственные данные, цифровые и электронные карт. Общие требования. – введ. 1995 – 10 – 18. – М.: Изд–во стандартов, 1996. – 19 с.

13. Леонтьев Н.Ф. Тематическая картография. – М.:Наука, 1981. –104 с.

14. Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник. – М.: КДУ, 2008. – 424 с.

15. Малишевский Н. Политическая картография [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.geopolitica.r*

16. Методы создания электронных карт [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://miltop.narod.r*/

17. Нигматуллин А.Ф., Якимов М.С. Особенности использования геоинформационных технологий при тематическом картографировании территории республики Башкортостан (на примере MAPINFO) // Актуальные проблемы геодезии, картографии, геоинформатики и кадастра: материалы Всероссийской научно–практической конференции – Уфа: РИЦ БашГУ, 2016 – № 2 – с. 143–146

18. Новаковский Б. А. Цифровые карты. // Земля и Вселенная – 1993 – №1– с. 107–109.

19. Реляционные базы данных [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.softtime.r*/

20. Республика Башкортостан: Географическое положение [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.r*.all.biz/

21. Роль, место и возможности современных геоинформационных технологий и особенности их боевого применения в системах управления военного назначения [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.gistechnik.r*

22. Сайт SASGIS. Веб–картография и навигация [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.sasgis.org/

23. Сайт партии Единая Россия [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: https://er.r*/

24. Сайт партии Коммунистическая партия Российской Федерации [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: https://kprf.r*/

25. Сайт партии Либерально–демократическая партия России [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://ldpr.r*/

26. Сайт партии Патриоты России [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.patriot–rus.r*/

27. Сайт Центральной избирательной комиссии Республики Башкортостан [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://cikrb.r*/

28. Сайт Центральной избирательной комиссии Российской Федерации [ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕСУРС]. Режим доступа: h**t://w*w.cikrf.r*/

29. Салищев К.А. Картоведение: Учебник. – 3–е изд. – М.: Изд–во МГУ, 1990. – 400 с.

30. Указ Президента РФ от 30.05.2014 № 378

31. Якимов М.С. Оперативное картографирование избирательного процесса (на примере Краснокамского района) // Актуальные проблемы геодезии, картографии, геоинформатики и кадастра: мат-лы Всерос. научно–прак. конференции – Уфа: РИЦ БашГУ, 2016 – № 2 – с. 227–229

32. MapInfo Professional 6.0. Руководство пользователя. – М.: ООО «ЭСТИМЭП», 2000. – 696 с.