Особенности организации информационного обмена с использованием цифровых карт местности в системах специального назначения

Василий Иванов
Кандидат военных наук, доцент, полковник, Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ, доцент кафедры организации связи
Александр Шатов
Подполковник, Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ, слушатель командного факультета
Сергей Давиденко
Подполковник, Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ, слушатель командного факультета

Использование цифровых карт местности стало неотъемлемой частью жизни современного общества. Они активно применяются как учреждениями, так и в личных целях. На текущем этапе развития информационных технологий трудно найти электронное устройство, не обладающее операционной системой и не поддерживающее функции навигации в работе цифровых карт.

Потребность использования цифровых карт для навигации была продиктована тем же, что и для бумажных топографических карт, — необходимостью ориентироваться на местности, прокладывать маршруты движения и т.д.

Однако использование цифровых карт открыло новые возможности, главная из которых — возможность автоматического определения своего местонахождения, что в случае применения бумажных карт порой бывало весьма затруднительно. Потребность определения своего местоположения и географических координат стала существенным толчком в развитии систем геопространственной навигации, и в настоящее время понятие GPS­навигации уже неотделимо от цифровых карт и воспринимается как единое целое.

Особо следует отметить возможность наглядного отражения рельефа местности через специально подгружаемые матрицы высот, дающих возможность построения 3D­карт местности, что, в принципе, не обеспечивали топографические бумажные карты, содержащие только информацию по высоте точек относительно уровня моря (рис. 1).

Рис. 1. Использование 3D-моделей местности

Применение цифровых карт также наложило свои требования к каналам передачи данных, связанные в основном с необходимостью передачи непосредственно самой карты — так называемой топоосновы.

В отличие от систем специального назначения, в устройствах индивидуального использования цифровые карты устанавливаются пользователем заблаговременно и в последующем только обновляются. Этот принцип реализован в большинстве обычных навигаторов.

В устройствах, применяющих навигационные программы на базе операционных систем, например в мобильных телефонах, реализована клиент­серверная технология, при этом цифровая карта может быть загружена в память устройства, а может и подгружаться в процессе работы.

Использование клиент­серверной технологии более выигрышно с точки зрения детализации карты, загрузки необходимых участков, которых может не быть в предварительно загруженной цифровой карте, однако сильно зависит от пропускной способности канала передачи данных, при недостаточном значении которой работа с цифровой картой может происходить с задержками или стать невозможной.

В системах специального назначения подходы в принципе те же, однако есть ряд существенных отличий.

Среди основных отличий, пожалуй, можно выделить необходимость масштабирования цифровых карт. Так, пользователи цифровых карт систем общего и индивидуального назначения, как правило, в работе не используют масштабы карт, так как в этом нет необходимости. Обычно для прокладки маршрутов движения они пользуются готовыми картами.

Масштабирование карты происходит автоматически, исходя из требуемой детализации, и большинством навигационных программ принудительно не задается.

В системах специального назначения, как правило, применяется целый набор карт с дискретно­установленным масштабированием (рис. 2). Электронные карты разного масштаба в одной геоинформационной системе должны взаимодействовать даже при использовании различных масштабов карт. При этом нанесенные топографические знаки также должны обрабатываться в ходе масштабирования, сохраняя положение и свой размер относительно масштаба карты.

Рис. 2. Мультимасштабный атлас пространственных данных

Следующее отличие систем ГИС специального назначения связано с необходимостью передачи картографической информации и цифровых карт между ГИС за короткий промежуток времени. Для снижения требования к каналам передачи данных в цифровых картах в системе специального назначения эффективно применяется следующее решение: отделение цифровой карты местности — «топоосновы» — от знаков, наносимых на карты пользователями и представляющих собой «пользовательские карты». Отделение цифровой карты от «карты пользователя» позволило загружать цифровые карты местности в устройства заблаговременно и обеспечивать обмен только «пользовательскими картами», что дало возможность решить проблему обмена цифровыми картами по низкоскоростным каналам передачи данных за незначительное время. Однако это все же является частным случаем.

Требование по времени передачи цифровой карты по каналам передачи данных остается одним из основных для систем специального назначения.

Следующим отличием систем специального назначения является более широкое использование разнотипных редакторов работы с цифровыми картами. Казалось бы, в данном вопросе системы специального назначения должны быть более регламентированы, но, тем не менее, это не так.

На практике в системах гражданского назначения цифровые карты местности и программы в большинстве случаев однотипны. Конечно, количество производителей, предлагающих программы для работы с цифровыми картами местности, гораздо больше, однако финансовые возможности не позволяют им разрабатывать собственные цифровые карты. В результате практически все производители применяют программы и цифровые карты крупных компаний — лидеров рынка, представителями которых являются Google, Яндекс и др.

В системах специального назначения производители, как правило, обладают необходимым ресурсом для разработки собственных программных продуктов и цифровых карт и преследуют цели лидерства в своем сегменте, поэтому неохотно идут на унификацию и использование сторонних технических решений. В результате на сегодняшний день в системах военного назначения применяются продукты от нескольких производителей программного обеспечения, использующих цифровые карты, слабо совместимые между собой или практически несовместимые.

В настоящее время в использовании цифровых карт местности основными нерешенными вопросами остаются проблема их совместимости между собой и проблема передачи по каналам связи за требуемое время.

Рис. 3. Направления решения проблем совместимости и передачи цифровых карт местности

Для наиболее эффективного решения данных проблем предлагается проведение следующих мероприятий (рис. 3):

• повышение унификации цифровых карт и программных продуктов для работы с ними и постепенный переход к единому виду;
• создание баз данных цифровых карт всех требуемых масштабов;
• передача по каналам связи информации, содержащей только данные пользователя (нанесенные знаки) и координатную сетку;
• совершенствование интерфейса работы пользователя с цифровыми картами, развитие возможностей графического нанесения знаков с помощью «цифровых перьев», «стилусов» и т.д.

В заключение следует отметить, что использование цифровых электронных карт, конечно, не требует отказа от бумажных карт, но остается перспективным для систем специального назначения. 

Литература:

1. Лопандя А.В., Немтинов В.А. Основы ГИС и цифрового тематического картографирования. Тамбовский государственный технический университет, 2011.
2. Основы трехмерного моделирования элементов системы связи в геоинформационных системах военного назначения. СПб.: ВАС, 2014.
3. Горбунов А.А., Пономорчук А.Ю., Иванов В.Г. Использование геоинформационных систем при принятии управленческих решений в единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций // Научно­аналитический журнал «Вестник Санкт­Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2015. № 2. С. 71­76.
4. Руководство по разработке служебно­боевых картографических документов средствами КП ВДО «Гармония». Главный центр АСУ внутренних войск МВД России.