Рекомендации по созданию карт. План города.

Создание плана города можно считать одной из самых трудоёмких и ответственных задач. В первую очередь это связано с тем, что к такому плану предъявляются особые требования по соответствию приведённых данных и точности их отображения. В связи с этим, хотелось бы объяснить некоторые принципы создания такого плана и примерную последовательность действий при его создании.

Прежде всего, необходимо собрать всю исходную информацию. Эта информация, скорее всего, будет состоять из множества источников. Каждый из которых, будет иметь свою достоверность и выполнять вполне определённую задачу. Попробуем рассмотреть наиболее вероятный перечень таких материалов с кратким описанием их возможностей и характеристик.
Одним из самых достоверных источников, без сомнения, являются треки. 

Как правило, эти треки были записаны Вами в процессе поездок или прогулок по городу. Однако здесь необходимо учитывать несколько факторов. В городах с многоэтажной застройкой часто возникает ситуация, когда сигналы спутников перекрываются многоэтажками. В этом случае может быть разрыв трека или резкое ухудшение точности определения координат. На самом деле, в этом нет ничего страшного. Чаще всего улицы наших городов сделаны по "параллельно-перпендикулярному" принципу или имеют достаточно протяжённые плавные изгибы. В этом случае участок обрыва трека достаточно легко восстановить, проанализировав его участки. Гораздо важнее помнить как именно были записаны эти треки. Я имею в виду Ваше местоположение относительно самой улицы. Ведь средняя ширина городской улицы составляет около 20-30м. На этой ширине помещаются два тротуара - по 2,5-4м, два газона - по 3-5м и автомобильная дорога - 8-12м. Я уже не говорю о центральных улицах больших городов. Там ширина улиц может быть значительно больше. Таким образом, записав трек, пройдя по улице по тротуару, и приняв этот трек за середину улицы, можно "увести" её на карте метров на 30 в сторону. При обычной точности определения координат - 5м, это будет являться недопустимой ошибкой. Даже записав трек при поездке на машине, нужно помнить в каком направлении Вы при этом ехали. Лучше всего всегда делать комментарии к сохраняемым трекам. Как много нужно треков с данными по улицам чтобы начать делать план города? Всё зависит от конкретного случая, но основные правила всё же можно сформулировать. В треках должны быть все главные улицы и магистрали, очень желательно иметь треки всех крайних улиц города и основных трасс около него и хотя бы 30-50% остальных улиц, все мосты и переезды, границы набережной и пр. Настройки записи трека должны соответствовать максимальной детализации. Всё это даст достаточно информации для уверенной работы в дальнейшем. Но одни только треки не позволят нам сделать план города. Это только часть необходимой информации.

Следующей составляющей будет план города в виде бумажной карты. Как правило, такие карты можно купить на вокзале или в любом книжном магазине. При покупке убедитесь в том, что эта карта сделана на основе топографических данных, а не нарисована от руки каким-нибудь художником. Уверенность в правильности покупаемой карты могут дать данные о том, кто подготовил эту карту в печати, указание масштабов карт, само отображение информации и некоторые другие признаки. Старайтесь приобрести карту, на которой присутствует максимальное количество топографической информации - кварталы, дома, переулки, мосты, ручьи и т.п. 

Такая карта, совместно с треками, и будет составлять основу нашего плана города. Процесс сканирования, склейки и привязки карт уже много раз поднимался и останавливаться на нём сейчас нет смысла. Скажу лишь, что все эти действия будут самым непосредственным образом влиять на конечный результат. Однако, как это не грустно признавать, планы городов на бумажных картах очень часто имеют совершенно необъяснимые искажения. С чем это связано я точно не знаю, но могу предположить, что тут мог постараться "Перечень объектов местности и элементов содержания топографических карт и планов, запрещенных для открытого опубликования". Поэтому будет совсем не лишним посмотреть, как всё это выглядит на самом деле.

Для этого можно воспользоваться обычными спутниковыми снимками. Там то уж точно всё выглядит так, как есть на самом деле. Без купюр на секретность, нерадивость составителя и несовершенство печатного оборудования. Основными источниками таких снимков давно и вполне заслуженно считаются Geospatial Engine и MrSID . По первой ссылке можно скачать необработанные снимки местности с разрешением 10 метров на пиксел, по второй, немного обработанные снимки с разрешением 15 метров на пиксел. 

Все снимки были сделаны в 80-е годы. В зависимости от конкретных условий, наибольшей информативностью обладают то снимки одного, то другого источника. Часто эти снимки очень хорошо дополняют друг друга. В любом случае эта информация является вполне достоверной на момент съёмки. Следует отметить, что если сразу скачать нужные снимки в формате GeoTIFF, то они будут уже привязанными и никаких дополнительных действий не потребуется. Такая привязка отличается достаточно высоким качеством и может считаться своего рода эталоном в случаях, когда нет данных, полученных с помощью навигатора.

Дополнительным источником может быть и другая информация, касающаяся всего, что связано с расположением различных объектов как в самом городе, так и его окрестностях. Например, сейчас очень часто можно найти такую информацию в Интернете, на дисках-справочниках, печатных изданиях, существующих картах и пр. 

Только об одном я хочу Вас на всякий случай предостеречь. Во-первых, никогда не собирайте, не спрашивайте и не получайте любым другим путём информации по "закрытым" территориям - военным частям, заводам, расположению инфраструктуры города и пр. Просто потому, что это незаконно и Вы можете попасть в очень нехорошую ситуацию. К тому же, эти вещи на самом деле никого не интересуют. Кому они нужны, тот их давно уже получил. Легче всего обозначить границы такого объекта так, как это показано на бумажной карте и заниматься непосредственно планом города. Во-вторых, не стоит пытаться продать свою карту кому бы то ни было. Это тоже незаконно и тоже наказуемо. Разместить такую карту на своём сайте, подарить другу или передать руководителю туристического кружка это одно, хоть и тоже не очень законно, а вот применять её "с целью наживы" совсем не стоит. И дело тут не только в использовании Вами как основы топографического материала, принадлежащего другому, а в том, что заниматься подобной деятельностью у нас в стране могут только организации, получившие на это разрешение. В общем, я Вас предупредил.

Таким образом, у нас должна собраться "критическая масса" нужной информации, после чего можно браться за составление своего плана города.

Извечный вопрос - "С чего начинать?". Ну начало у нас уже есть - все нужные исходные данные. Вы уже должны знать, как работать в программах OziExplorer, GPSMapEdit, Easy Trace и некоторых других. Если нет, то непременно начните именно с этого. Теперь надо сесть и внимательно посмотреть на всё что у нас есть.
Основным отличием плана города от обычной карты местности, является наличие большого количества мелких объектов вместе с высокими требованиями к точности их отображения на плане. Поэтому начинать следует с того, чтобы исключить случайное искажение или исчезновение таких объектов за счёт нарезки на конечном этапе. Для того чтобы этого не произошло, нужно выработать стратегию наполнения карты объектами. Как это всё следует сделать наилучшим образом, зависит от конкретного случая. Но чаще всего необходимо всё делать так, как описано ниже. 

Не будем рассматривать процесс привязки растра в OziExplorer. Перейдём сразу к работе в GPSMapEdit с загруженным растром. Первым делом необходимо сразу создать новый слой и присвоить ему самый крупный масштаб. Я рекомендую воспользоваться возможностью отображения карты с точностью до 0,6м. Именно это возможно, если выставить номер слоя равным 26. Такое значение доступно только для набора для навигационной программы "ГИС Русса". Для навигаторов Гармин это значение не может быть выше 24 или точность до 2,4м. Итак, мы сделали задел для максимальной детализации и минимальной потере информации в процессе генерализации и привязки узлов по сетке данного слоя. Второй слой для данных нам тоже потребуется. Поэтому создадим его и присвоим ему значение от 21 до 23, как Вам захочется. Для чего это будет сделано я объясню позже.

Теперь внимательно посмотрим на... Нет, пока не на сам город, а на его окрестности. Допустим, что вокруг города есть явное преобладание лесов. Кроме этого, есть несколько озёр и река, встречаются заболоченные участки, вокруг города находятся несколько деревень или дачных посёлков. Сразу вспоминаем о правилах распределения объектов на электронных картах нужного нам типа и о необходимости нарезки больших полигонов при сохранении карты в конечный формат. Основной задачей будет недопущение неправильного отображения объектов. Для этого в самом начале создаём один большой полигон типа Лес. Пока что он у нас будет занимать всё пространство будущей карты. Границы его можно сделать даже чуть больше нужных для обеспечения вложенности объектов. Теперь нам нужно создать и вырезать объект, который будет соответствовать границам города. После этого, для "разогрева", можно таким же образом отработать озёра и острова на них, деревни и реку, если Вы будете делать её полигоном. 

Очень желательно не составлять один объект из нескольких полигонов. То есть, если у нас одна река, по пусть она и будет описана одним полигоном, а не сложена из 10 разных. Даже их объединение фактически не приведёт к нужному результату. Для возможности вырезания "дырок" под нужные объекты нельзя выходить за край полигона Лес. Команду объединения внутренних полигонов лучше давать уже на конечном этапе работы. Это даст возможность объединить их самым оптимальным образом. Таким образом у нас должны быть оформлены все окрестности города. Насколько большую территорию они будут занимать, это решать Вам. Но показать их необходимо в любом случае. Излишне говорить, что все эти операции всё время сопровождаются загрузкой нужных треков. Если они есть, конечно. В противном случае, за основу берутся растровые материалы - снимки в формате GeoTIFF и привязанный растр карты.

Теперь перейдём к основной задаче - формированию плана города. Лучше всего начать с обрисовки кварталов. При этом применять все возможные данные для достижения максимальной точности. Основным источником должен быть сканированный растр. Подтверждением его точности будет точное попадание имеющихся треков на улицы между кварталами. В случае несовпадения ориентироваться нужно по трекам. 

Так же периодически нужно просматривать получившееся на фоне космического снимка. В идеале всё должно сходится. Но такое случается далеко не всегда. Поэтому в процессе создания делайте записи о несовпадениях. С помощью их Вы всегда сможете вспомнить какой участок необходимо уточнить в дальнейшем. Когда границы кварталов будут готовы, можно приступить к дальнейшему наполнению плана. Единственно что я хочу сказать, это то, что постарайтесь сначала закончить с объектами типа "полигон", а затем переходить к объектам типа "линия". Иногда предпочитают сначала нарисовать по имеющимся трекам улицы и уже по ним выстраивать полигоны кварталов. Такой вариант тоже возможен. Особенно в том случае, когда наблюдается значительное несовпадение треков и растра. Правда, в этом случае лучше всего сначала попробовать произвести уточнение привязки растра.

Какие моменты нужно учитывать? В первую очередь, это максимальное исключение наложения полигонов. Если полигоны кварталов чаще всего между собой не соприкасаются, но есть много других полигонов, соприкасающихся с соседними. Этого можно добиться только аккуратной прорисовкой соприкасающихся краёв полигонов с включенной функцией "Stick to neighbours". 
Таким образом, у нас получится костяк плана города. Теперь переходим к оформлению улиц. С помощью кварталов, мы уже имеем вполне достаточную их прорисовку. Поэтому дублирование этих улиц полигонами я считаю излишним. А вот линиями их прорисовать стоит. Во-первых, это даст возможность присвоить им названия. Во-вторых, при правильной прорисовке, позволит в своё время воспользоваться функцией автоматической прокладке маршрута. 

С точки зрения правильного построения любой улицы, она всегда должна соединяться в определённых местах с другими улицами. Таким образом, простое рисование линий с названиями улиц по трекам или по растру, не является созданием плана улиц города. Необходимо всё время соединять все перекрёстки улиц явным образом. Явным может считаться такое соединение линий, когда они имеют узлы с одинаковыми координатами в местах их пересечений. Во всех других случаях это не может считаться достоверным перекрёстком. 

Все дороги, находящиеся в пределах городской черты должны быть определены соответствующими типами в зависимости от класса каждой дороги.

Следующим этапом будет отображение домов. Не у каждого есть возможность получить такую информацию в полном объёме. Не каждый, имеющий такую информацию, отважится на подобную работу и будет способен довести дело до конца. Но только те, кто сможет это сделать, смогут говорить о создании плана города. Без информации о домах и другой дополнительной информации, план города теряет половину своих положительных качеств. Поэтому этот этап, являясь самым трудоёмким, может считаться заключительным и самым важным. По возможности, следует разделять типы зданий по их назначению и присваивать номера.

При отрисовке домов следует помнить о величине шага сетки генерализации. Для самого подробного слоя в формате ГИС Руссы это значение считается равным 60см. Но на самом деле, за счёт особенностей внутреннего представления чисел, это значение находится в границах 1м. Этот шаг вполне позволяет Вам нарисовать практически любой объект и передать его форму. Однако для крайнего слоя в формате Гармин, шаг сетки составляет уже 2,4м. Здесь уже гораздо явственнее проявляются искажения формы мелких объектов. Особенно этот эффект заметен когда объект имеет прямоугольную форму и повёрнут, относительно осей координат. А такую ситуацию можно наблюдать в 99,9%. Так что не забывайте сразу выбирать самый большой масштаб для своей карты, чтобы не удивляться потом диким искажениям или даже исчезновению отдельных полигонов. Не стоит забывать и о нарезке. Хотя как раз эта проблема чаще всего не затрагивает взаимное отображение квартала и домов, находящихся в нём. Это происходит за счёт небольших размеров этих объектов. Однако, если такие проблемы всё таки появляются, то следует просто преобразовать полигоны кварталов в линии на самом подробном слое. Тогда мы исключим возможность неправильного отображения полигонов и оставим видимыми границы квартала.

В самом начале я говорил о необходимости минимум ещё одного, более мелкого, слоя. Этот слой нам необходим чтобы увеличить отрисовку карты на мелких масштабах. Это происходит за счёт того, что на этом уровне не должно быть полигонов домов. Они в таких масштабах просто не видны или, даже если и видны, то не несут в себе никакой информации. Так же на втором слое можно будет убрать часть другой информации - часть точек, второстепенные дороги и прочие, неактуальные для такого масштаба, объекты.  

Последним этапом работы будет расстановка точек, обозначающих: достопримечательности, торговые точки, кинотеатры, гостиницы и т.п. Соответственно, тип каждой точки должен соответствовать объекту, на который она указывает. Здесь всё работа не такая сложная, но следует внимательно подходить к выбору типа точки, благо их набор для этого вида объектов достаточно широк.

Всё? - спросите Вы. На данном этапе, пожалуй, да. Но теперь нужно сделать так, чтобы карта не потеряла своей актуальности. Это значит, что за ней нужно всё время "ухаживать". В любом городе всё время что-то происходит. Строятся новые здания и дороги, появляются магазины, АЗС, что-то исчезает. Вслед за этими изменениями должна успевать и Ваша карта. Этот процесс является одним из самых интересных. Карта как бы живёт в Ваших руках. Всегда есть возможность ещё более точно расположить какие-то объекты или вдруг может появиться желание расширить саму область карты до границ пригорода и далее.

Поэтому я призываю Вас соблюдать одно совершенно обязательное условие. Это условие касается любых карт, которые Вы делаете сами. Оно такое - Всегда храните свои карты в Польском формате. Только в нём не происходит нарезки объектов и только он позволяет сохранять и редактировать данные в наиболее комфортном для редактирования виде. Никакое обратное преобразование в Польский формат уже не позволит Вам нормально корректировать карту.

Таким образом, задача создания плана небольшого города вполне выполнима. Это подтверждается реальными примерами. Такая работа ненамного превосходит по сложности создание обычной топографической карты, но намного превосходит её по требованиям к качеству и количеству исходных данных.

Конечный результат работы, показанной на примере, можно посмотреть, загрузив этот файл.

Автор: WWS

02.04.2005