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

     
     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.
     
     
     
Текст документов сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2003