Цифровая топография представляет собой современный этап развития топографии — географического и геометрического изучения местности путем проведения съемочных работ (на земле, с воздуха, из космоса) и создания на основе полученных материалов топографических карт. Основной формой результатов съемочных работ в цифровой топографии является цифровая информация.
Становление цифровой топографии включало в себя последовательное развитие и совершенствование средств и методов изучения местности, используемых фототопографией. Начало этому процессу дало появление в 60-х гг. XX в. ЭВМ. В то время у нас и за рубежом были выдвинуты предложения по цифровому представлению информации о местности (известные работы А. И. Мартыненко и К. Миллера совместно с Р. Лафлеймом). Одна из первых практических реализаций цифрового описания местности для отечественных вычислительных машин второго поколения была сделана Б. М. Балиным.
По мере совершенствования средств вычислительной техники в 80-х гг. XX в. на базе вычислительных машин третьего поколения (ЕС ЭВМ) сложились производственные технологии цифровых продуктов. В этот период разрабатываются требования к цифровой продукции, формируются теоретические основы дискретизации рельефа местности и контуров, создаются средства моделирования местности, обеспечивающие динамический режим цифрования, методы контроля и обеспечения достоверности создаваемой по фотоснимкам цифровой информации о местности. Кроме того, решается задача сводки смежных листов цифровых карт местности и цифровых моделей рельефа, которая для цифровых продуктов существенно иная, чем для оригиналов топографических карт на твердой основе. Вводятся в практику системы контроля качества цифровой продукции и соблюдения технологической дисциплины.
В создании основ цифровой топографии и разработке соответствующих средств участвовали практически все известные научные и учебные центры как в нашей стране, так и за рубежом. Большой вклад в развитие работ по цифровой топографии внесли исследования И. Н. Журкина (МИИГАиК), С. Н. Сербенюка и О. Р. Мусина (МГУ), Б. М. Балина и А. В. Бойко (ВИА), Е. Е. Ширяева (ЦНИИГАиК), В. С. Бирюкова (Госцентр «Природа»), А. И. Алчинова и Д. В. Тюкавкина (ИПУ), Л. К. Войславского (ЛвГУ), а также многих зарубежных авторов и коллективов.
Начиная с середины 90-х гг. XX в. объем работ в области цифровой топографии был настолько велик, что перечислить даже наиболее значительные результаты и их авторов не представляется возможным. Процесс перехода фототопографии в цифровую произошел в результате развития цифровых средств съемки. Съемка возможна фотографическими, радиолокационными и лазерными средствами. Лучшие образцы космических съемочных систем обеспечивают разрешение на местности для черно-белой съемки 0,6-0,7 м и 2,4-2,8 м — для цветной. Цифровая радиолокационная съемка местности может выполняться в любую погоду и в любое время года. Лазерные средства съемки открыли новые возможности для создания визуальных трехмерных представлений застроенных территорий. Создан сегмент съемочных средств на базе профессиональных цифровых фотоаппаратов общего назначения, размещаемых на малых летательных аппаратах. Научно-практическая разработка применения этих средств выполнена А. И Алчиновым.
Совершенствование средств и технологии съемочных работ дает возможность выбирать подходящую съемочную систему, планировать (заказывать) сеансы связи со съемочной системой, находящейся в полете, для получения информации о местности заданного качества в любом необходимом объеме и в приемлемое время.
Следует отметить, что между средствами цифровой и фототопографии связь сохранилась. Возможен обмен съемочными материалами. Цифровой снимок может быть преобразован в аналоговый на твердой основе для дальнейшей обработки его с помощью соответствующих средств. Имеющиеся аналоговые снимки при помощи фотограмметрических сканеров могут быть преобразованы в цифровую форму для использования цифровой технологией. Цифровая топография есть развитие и логическое продолжение фототопографии, так как, наследовав предмет изучения, она позволила существенно расширить круг исследований и изменить практику работ, существовавшую в фототопографии.
Цифровое описание местности значительно увеличило объем используемых топографией понятий, в частности информационных технологий, математических дисциплин, программного обеспечения. По сравнению с фототопографией изменились применяемые аппаратные и программные средства. Фототопография основывалась на использовании специализированных составительских приборов и разрабатываемого для каждого из них программного обеспечения. Цифровая топография в большинстве случаев использует вычислительные средства общего назначения, обеспечивающие требуемую производительность. Программное обеспечение аппаратных средств цифровой топографии — проблемно-ориентированное, но в то же время в значительной своей части имеет более широкое назначение.
Необходимо отметить еще одну особенность программного обеспечения цифровой технологии. Если для средств фототопографии в программном обеспечении превалировали проприетарные решения, у которых практически не было открытых аналогов, то в цифровой топографии объем закрытых решений очень мал и связан в основном с назначением создаваемой информации.
Переход к цифровой форме топографической информации значительно расширил информационный горизонт топографии. Благодаря использованию современных информационных технологий расширилась номенклатура изделий, создаваемых по материалам съемки, что в свою очередь увеличило число потребителей топографической информации.
Современное состояние средств и технологий цифровой топографии, по-видимому, следует отнести к третьему поколению. Топография продолжает развиваться. Наиболее динамично направление топографии, обеспечивающее создание специализированных визуально трехмерных описаний местности, например застроенных территорий.
Развитие современных информационных технологий и сравнительно невысокая стоимость создаваемых продуктов уже сейчас позволяют делать продукты цифровой топографии клиенто-ориентированными, т. е. по мере появления потребностей расширять номенклатуру продукции, добавляя к продуктам общего назначения продукты, созданные в соответствии с требованиями пользователей вне зависимости от объема запроса. Возможно также создание интерактивных описаний (моделей) местности, где базовая информация может быть оперативно дополнена (обновлена) самим пользователем в его интересах.
Работы в этой области имеют тенденцию, свойственную практически всем информационным технологиям. Она состоит в развитии не только универсальных продуктов, к каким относятся топографические карты, но и в переходе на удовлетворение постоянно расширяющегося перечня специализированных продуктов, отвечающих частным требованиям потребителей.
Одно из перспективных направлений в цифровой топографии связано с использованием для представления объектов местности трехмерных элементов — вокселов. В отличие от используемых в цифровых изображениях плоских элементов — пикселов — вокселы могут нести больший объем информации, что позволит компактнее и одновременно наглядее представлять объекты местности. Пока такой подход существует только на уровне концепции и первых экспериментов, которые выполняются вне предметной области топографии. В настоящее время средства цифровой топографии занимают доминирующее положение в сфере получения информации о местности. Это сохранится и в обозримом будущем.
Список литературы: 1. Алчинов А. И.. Кекелидзе В. Б. Цифровая аэросъемка: мифы и реальность. — Электронный журнал по геодезии,картографии и навигации. — 2006. — № 2. -С. 19—21; Геопрофи. т. 2. Любков А. Н., Мартыненко А. И. Изготовление моделей рельефа местности с использованием фрезерных станков с программным управлением // Сб.научно-теоретических и производственных статей по геодезии, аэрофотосъемке и картографии НИИ ВТС. — Вып.12.-М.: РИОВТС, 1963. 3. Мусин О. Р. Структурные линии и цифровые модели рельефа: Цифровые модели и геоинформационные системы // Матер, науч. конф., посвященной памяти проф. С. Н.Сербенюка. — М.: Изд-во МГУ. — 2001. — С. 26—32. 4. Miller С, Laflame R. The digital terrain model — theory and applications // Photogrammetric Engineering. — 1958. — № 24. — P.433—442.
