Картографические анимации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО КубГУ)

Институт начального и среднего профессионального образования

 

 

 

 

 

 

 

 КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Геодезия с основами картографии

и картографического черчения»

 

Картографические анимации

 

 

Работу выполнила _________________________________Е.К. Гойда

 

Специальность  120714    Земельно-имущественные отношения

 

Научный руководитель

канд. геогр. наук,  доцент  ___________________________Е.В. Антошкина

 

Нормоконтролер

канд. геогр. наук,  доцент  ___________________________Е.В. Антошкина

 

 

 

 

Краснодар 2015

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Картографические анимации……………………………………………….....5

1.1 Основные понятия геоизображений………………………………………...5

1.2 Использование картографических анимаций………………………………7

1.3 История развития картографической анимации……………………..…...11

1.4 Виды картографических анимаций………………………………………..12

2. Область применения картографических анимаций………………..………16

2.1 Назначение картографических анимаций…………………………………16

2.2 Оперативное картографирование ………………………………..………..17

2.4 Взаимодействие картографии  и интернета……………………………......21

3. Перспективы развития анимационной картографии……………………….23

Заключение……………………………………………………………………….27

Список использованных источников…………………………………………29

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность выбранной темы обусловлена прогрессом геоинформационного картографирования, аэрокосмического зондирования и компьютерных технологий, карты традиционного типа перестают быть единственным и безраздельным средством познания объектов и процессов на нашей планете.

Съёмки в любых масштабах и диапазонах, с различным пространственным охватом ведутся на земле и под землей, на поверхности океанов и под водой, с воздуха и из космоса. Компьютерное моделирование, различные механические и автоматические преобразования снимков и карт обусловили появление десятков и сотен новых пространственных моделей. Постепенно входят в исследовательский обиход картографические анимации и голограммы.

Объектом данного исследования являются картографические анимации. Предметом исследования являются перспективы развития анимационной картографии.

Целью выпускной квалификационной работы является исследование области применения картографических анимаций. Поставленная цель обуславливает решение следующих задач:

а) изучить основные понятия анимационного картографирования;

б) определить виды и способы использования картографических анимаций;

в) исследовать легенды к картографическим анимациям;

г) выявить назначение картографических анимаций.

Цель и задачи исследования определили структуру курсовой работы и использование следующих теоретических положений и методов: метод научного анализа; обобщение и синтез литературного материала.

Теоретическая база исследования представлена учебной литературой (учебные пособия, справочная литература), научными статьями по исследуемой проблематике, ресурсами сети Интернет.

 

1 Картографические анимации

 

1.1 Основные понятия геоизображений

Геоизображение — любая генерализованная, масштабная, пространственно-временная, модель земных объектов или процессов, представленная в образной (иконической) форме. Понятие геоизображение охватывает традиционные полиграфические и электронные карты, фотокарты, блок-диаграммы, рельефные карты и стереомодели, кинокарты, анаморфозы, аэро– и космические снимки, картографические анимации, виртуальные изображения и прочие.

Различают три класса геоизображений в зависимости от их метрических свойств, методов получения, статичности — динамичности и, конечно, в зависимости от назначения:

• плоские, или двухмерные геоизображения;
• объемные, или трехмерные геоизображения;
• динамические трех- и четырехмерные геоизображения.

Плоские геоизображения

К этому классу принадлежат, прежде всего, карты и планы, знаковые, генерализованные модели, построенные в картографических проекциях: топографические, тематические карты самых разных масштабов назначения и содержания, а также всевозможные производные картографические модели. Таковы, например, анаморфированные карты, искажающие реальные пространственные конфигурации, чтобы более наглядно передать особенности размещения картографируемых явлений. Аэро- и космические снимки, фотографии морского дна, телевизионные, радиолокационные, гидролокационные, сканерные изображения также относятся к плоским геоизображениям. Комбинации геометрических и спектральных свойств снимков настолько разнообразны, что их даже затруднительно перечислить. Самое же главное свойство всех снимков — это копийная (иконическая) передача объектов, их реальной формы и вида с той степенью разрешения (подробности), которую обеспечивает съемочная аппаратура. В этом состоит принципиальное отличие снимков от карт.

Еще одна группа плоских геоизображений компьютерные (электронные) карты, высвечиваемые на экранах в растровом и векторном форматах. Можно «перелистывать» карты прямо на экране, совмещать их друг с другом — словом, работать с ними в интерактивном режиме.

Объемные геоизображения

Этот класс объединяет трехмерные графические модели, зрительно воспроизводящие объемность реального мира. К ним относятся блок-диаграммы — трехмерные рисунки местности; стереоскопические модели — результат разглядывания стереопар снимков сквозь специальные стереофотограмметрические приборы; физиографические панорамы — модели, сочетающие наглядность и картинность художественных пейзажей с точностью карт и др. Такие панорамы и пейзажи конструируют теперь на экранах компьютеров. Они очень удобны для планирования ландшафта, размещения на нем зданий и архитектурных сооружений.

К объемным геоизображениям принадлежат рельефные карты и глобусы, которые еще недавно изготавливали вручную из папье-маше, а теперь формуют из пластика. И, наконец, объемные голограммы. Сегодня голографические карты и снимки местности существуют в единичных экспериментальных экземплярах, но эта технология столь стремительно прогрессирует, что, возможно, скоро голограммы станут не менее привычными, чем электронные карты.

Динамические геоизображения

Движущиеся геоизображения передают изменения объектов не только в пространстве, но и во времени, т. е. как бы в четвертом измерении. Это плоские, или стереоскопические, картографические анимации. С их появлением картография преодолела извечную свою статичность. Начали даже говорить об особой анимационной картографии, в которой традиционная статичная картография рассматривается как частный случай.

Анимационные геоизображения помогают, например, фиксировать разрастающиеся пятна нефтяного загрязнения на поверхности океана, распространения очагов эпидемий, изменения температурных полей на суше и в океане, движения ледников и т. п.

Постепенно анимации входят в повседневный быт, и мы легко воспринимаем на телеэкране анимационную карту прогноза погоды, когда на ней перемещаются атмосферные фронты, облачный покров и зоны осадков.

Картографические анимации - это последовательная форма представления изменяющихся изображений в определенный интервал времени. Перспективным направлением их использования может стать создание серий исторических карт-анимаций различной тематики.

 

 

1.2 Использование  картографических анимаций

В технологиях виртуального моделирования большую роль играет анимационное картографирование, которое представляет собой одну из ветвей оперативного компьютерного картографирования. Речь идет о создании и анализе карт в реальном, или близком к реальному времени. Прообраз анимации - традиционные карты динамики, на которых фиксируются состояния объектов в разные моменты времени. Серии таких карт показывают последовательность смены ситуаций, подобно тому как это происходит в мультфильме. Собственно говоря, анимации - это современный компьютерный этап развития мультипликаций. И если раньше сотни мультипликационных кадров рисовали вручную, то теперь анимации создают при помощи специальных компьютерных программ, которые «оживляют» изображение (отсюда и само слово «анимация»), заставляют его перемещаться, изменять ракурсы, форму, окраску и т.п.

Анимации применяли вначале для слежения за быстро меняющимися событиями и явлениями (например, за наводнениями или лесными пожарами), для мониторинга и оценки сельскохозяйственных посевов, этапов их развития, созревания. Потом их стали использовать для визуализации медленно протекающих процессов, таких как меандрирование рек, и даже для палеогеографических реконструкций, например моделирования раскола праматерика Гондвана и перемещения континентов (рис.1).

 

Рисунок 1 – Серия компьютерных карт распределения снежного покрова на территории Европейской равнины (с октября по май), представленная в виде анимации

Так, на серии анимационных карт-кадров были прослежены становление и сход снежного покрова на Европейской равнине. В северо-восточных районах снег ложится уже в конце октября, максимальная его толщина наблюдается на Северном Урале, оставаясь такой в течение всего зимнего периода. В ноябре появляются локальные максимумы в верховьях Дона и к востоку от Онежского озера. В декабре устойчивый покров формируется на всей территории, за исключением Северного Кавказа. В январе картина распределения снежного покрова складывается окончательно. Таяние начинается в феврале-марте, а к апрелю граница снежного покрова смещается к 60°с.ш. В конце мая снег остается только на Полярном Урале (рис.2)

Рисунок 2- Анимационная последовательность среднемесячных температур у поверхности воды, составленная с помощью географической информационной системы.

Еще один пример - моделирование быстро меняющихся гидрофизических параметров морей и океанов. C помощью географической информационной системы “Черное море была представлена динамическая последовательность карт изменения температуры воздуха в пределах акватории Черного моря. Анимационный модуль этой системы способен создавать аналогичные последовательности не только для температур, но для осадков и ветров. Анимации можно запускать в прямом и обратном порядке, меняя при этом скорость демонстрации, а кроме того интерполировать значения избранного показателя и строить карту-кадр на любую заданную дату.

Современные компьютерные программы содержат наборы модулей, обеспечивающих самые разные варианты и комбинации анимаций:

- перемещение всего картографического  изображения по экрану;

- мультипликационный показ последовательности  карт-кадров или блок-диаграмм;

- изменение скорости демонстрации, покадровый просмотр, возврат к  избранному кадру, обратная последовательность;

- перемещение отдельных элементов  содержания (объектов, знаков) по карте;

- изменение отдельных элементов  карты, их размеров, формы, ориентации  и др.;

- мигание знаков, варьирование  окраски, изменение ее интенсивности, создание эффекта вибрации цвета;

- изменение освещенности или  фона, “подсвечивание” и затенение  отдельных участков карты;

- панорамирование, изменение проекции  и перспективы (точки обзора, ракурса, наклона), вращение блок-диаграмм;

- варьирование масштабом изображения  или его части, использование  эффекта наплыва или удаления  объекта;

- создание эффекта движения  над картой (облет территории), в  том числе с разной скоростью.

1.3 История развития картографических анимаций

 

Все новейшие технологии, используемые в геоинформационном картографировании, имеют глубокие корни.

Прототипом современных ГИС безусловно являются географические атласы - геоинформационные системы докомпьютерной эпохи, имеющие много общего с современными ГИС. В тех и других информация представлена в виде картографических слоев, взаимно увязанных и предназначенных для совместного анализа. Известные принципы создания атласов - ограничение числа используемых проекций и масштабов, согласование базовых карт и географических основ, увязка шкал и легенд, единство подходов к генерализации, общность изобразительных средств и дизайна, взаимное согласование карт - все они остаются справедливы и для ГИС. Очень важно и целесообразное ограничение количества карт-слоев рациональным их набором. Проектирование и использование современных ГИС во многом опираются на опыт комплексного атласного картографирования.

Анимационные компьютерные технологии также ведут начало от традиционных приемов динамического картографирования, когда на одной или на серии карт фиксируют состояния объектов в разные моменты или периоды времени. Для показа динамики объектов и процессов применяют стрелки-векторы, ленты движения, "нарастающие" знаки и диаграммы, расширяющиеся контуры ареалов, изолинии скоростей изменения явлений и т. п.

Новым и очень популярным средством комплексного картографирования в последние годы стали мультимедиа. Они позволяют хранить и совместно воспроизводить не только картографическую, но и иную графическую информацию, трехмерные изображения, аэрокосмические снимки, тексты, звуки. Большие объемы видеоинформации в сочетании с аудио- и текстовым сопровождением (до 650 Мбайт и более) записывают на компакт-диски (CD-ROM) и снабжают гиперссылками, обеспечивающими удобный переход от карт к текстам, снимкам и обратно или совмещение их на экране. Этим достигается полное и разностороннее представление об объекте.