УДК 551.321 doi:10.15356/2076-6734-2015-2-5-8
Электронный атлас «Снег и лёд на Земле»
© 2015 г. Т.Е. Хромова, А.А. Медведев, А.Я. Муравьев, Н.М. Зверкова
Институт географии РАН, Москва tkhromova@gmail.com
Digital Atlas «Snow and Ice on the Earth»
T.Y. Khromova, A.A. Medvedev, A.Ya. Muraviev, N.M. Zverkova
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow
Статья принята к печати 2 апреля 2015 г.
Базы данных, гляциологические информационные ресурсы, цифровые карты, электронный атлас. Data bases, digital atlas, digital maps, glaciolodical information resources.
Обсуждаются результаты работ по созданию электронного гляциологического атласа. Рассмотрены предпосылки и методы его создания, структура, содержание и возможности использования.
Results of the work done on creating the digital glaciological atlas are discussed. The prerequisites for and the techniques of the Atlas preparation together with its structure, content, and the ways of the use are presented.
Предпосылки создания Атласа
Один из старейших методов исследования в гляциологии — картографический. Современная гляциологическая цифровая картография — это не только способ представления результатов научных исследований, но и мощный инструмент получения новых знаний о криосфере Земли [6].
Значительные и быстрые изменения окружающей среды требуют применения методов, позволяющих управлять большим потоком информации, оптимизировать процесс сбора, хранения, анализа и обмена данными. Такие возможности предоставляют геоинформационные технологии. Быстрый переход к созданию цифровых массивов данных и активное использование геоинформационных технологий в гляциологических исследованиях обусловлены применением картографического метода исследований и системного подхода в гляциологии, которые активно развивались в Институт географии РАН ещё в «докомпьютерную» эпоху [5]. Основные результаты таких исследований приведены в Каталоге ледников СССР [3] и Атласе снежно-ледовых ресурсов мира [1, 2, 10]. Цифровые версии этих изданий и составляют ядро системы гляциологических информационных продуктов, разрабатываемых в Институте географии РАН [9]. Доступ к данным организуется на портале «География», который создавался в рамках направления «Электронная Земля» Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Разработка фундаментальных основ создания научной распределенной информационно-вычислительной среды на основе технологий ГРИД» [8]. Система предоставляет доступ к ин-
формационным ресурсам по основным направлениям криосферных исследований, обеспечивает формирование информационной среды для решения научных задач, позволяет использовать ГИС-технологии для анализа данных [4].
Отправной точкой для создания электронного гляциологического атласа стала идея перевода в цифровой формат богатейшей информации Атласа снежно-ледовых ресурсов мира с целью вовлечения этого массива данных в современный технологичный процесс научных исследований. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира был создан по инициативе и под руководством академика В.М. Котлякова для глобальной оценки природных льдов как потенциального источника пресной воды, региональной оценки режима, изменчивости и возможностей использования снежно-ледовых ресурсов, процессов и явлений [1, 2, 10]. Этот Атлас стал «последним из могикан» традиционного атласного картографирования. Изданный в конце 1990-х годов в 24 краски без использования компьютерных технологий этот Атлас аккумулирует информацию, накопленную научным сообществом за вторую половину ХХ в., и представляет собой уникальный источник сред-немноголетних данных о состоянии гляциосферы Земли. В нём представлены карты, дающие информацию о всех видах природных льдов: твёрдых осадках, снежном покрове, снежных лавинах, горных ледниках и ледниковых покровах, морских и речных льдах, подземных льдах и наледях; климатических условиях существования снега и льда, талом снеговом и ледниковом стоке, древнем оледенении, современных запасах снега и льда.
Для составления карт использовались топографические карты, каталоги ледников, резуль-
таты полевых исследований, стандартная гидрометеорологическая информация, космические снимки. Специально для создания Атласа были проведены широкие научные изыскания, на основе которых разработаны расчётные методы, положенные в основу построения карт на малоизученные территории [2, 10]. С использованием этих методов впервые построены карты, характеризующие твёрдые осадки, температурные условия, снежный покров и сток в высокогорье, учитывающие индикационную роль нивально-гляциаль-ных явлений. Большая их часть представляет собой набор изолинейных карт разного масштаба, созданных на базе концепции поля в современной картографии [7]. Такой подход обеспечил единообразие в представлении данных и возможность широкого применения геоинформационных приёмов анализа информации [6]. Именно эти карты в первую очередь необходимо было сохранить, перевести в цифровой формат и сделать доступными для широкого круга пользователей.
Методы и технологии
Цифровые карты для Атласа «Снег и лёд на Земле» создавались на платформе ARC/GIS [http://esri-cis.ru/arcgis/] и представлены в виде векторных слоёв. Тематическая нагрузка с карт Атласа снежно-ледовых ресурсов мира цифровалась вручную. Работы по оцифровке вели с применением различных аппаратных и программных средств. На начальных этапах карты цифровали и обрабатывали при помощи дигитайзера и ранних версий программных пакетов ESRI ArcInfo и ArcView. Потом работы стали вести в ARC/GIS. Оцифровку карт проводили по привязанному (спроецированному) растру. При проецировании сначала определялась проекция карты и параметры этой проекции. Затем в программном пакете ARC/GIS оцифрованная по растру в условной проекции карта методом проективного преобразования трансформировалась в исходную проекцию.
В рамках проекта эмпирическим путём был подобран оптимальный алгоритм, дающий наиболее точный результат. Далее проводилась трансформация в единую систему координат (World Geodetic System 1984, WGS 1984). Затем векторные покрытия оформлялись в готовые проекты в формате ARC/GIS. Оформление слоёв предусматривало подбор и систематизацию условных знаков по тематическим разделам и масштабным уровням. Основное внимание уделялось оригинальной гляциологической инфор-
1http://www.adobe.com/ru/products/flashruntimes.html
мации. Оформление основы в проектах сведено к минимуму, чтобы сконцентрировать внимание пользователя на основном содержании карт.
Для визуализации информации на платформе Adobe Flash1 создано оригинальное программное приложение, организующее цифровые карты в электронный атлас. При разработке этого приложения была выбрана модель представления данных, отвечающая следующим требованиям: наглядности представления информации; простоте получения информации; удобству поиска, просмотра и отбора информации; возможности использования информации в других программных продуктах; возможности быстрого переиздания атласа (добавление новой информации или её удаление); дружественному интерфейсу, обеспечивающему интерактивный режим. После выбора модели была составлена концептуальная схема атласа с указанием связей между приложениями и узлами.
Дизайн электронного атласа разрабатывался как система, в которой читатель легко воспринимает карты, легенды и прочую информацию. В интерактивной среде для этого используются такие структурные указатели, как пиктограммы или цветные вкладки для создания границ и разделения различных типов информации. В качестве навигационных ссылок применялся гипертекст (слова, также являющиеся ссылками) либо визуальные образы, нарисованные в виде ассоциаций. В атласе использованы графические структуры, в которых информация, графика и программные устройства располагаются в определённом порядке, и в зависимости от способа перемещения читателя по содержимому динамически вызываются последовательные блоки информации.
Цель создания эргономичного интерфейса «большой экранной плотности» состояла в эффективном отображении информации и структурировании отображения на дисплее с тем, чтобы привлечь внимание к наиболее важным единицам информации. Данные на экране расположены таким образом, чтобы пользователь интуитивно понимал, где найти необходимую информацию, и где ожидать её вывод. Суммарная информация на экране минимизируется: информация, на которую следует немедленно обратить внимание, отображается на видном месте; информация, которая необходима во вторую очередь (например, средства справки), не отображается, но доступна в случае необходимости.
Электронный атлас представляет собой сочетание функциональных возможностей геоинформационных систем и адаптированного для непод-
готовленного пользователя интерфейса. В нём реализованы возможности хранения большого объёма информации, «свободная» навигация по информации и выход в основное меню; легко выполняются добавление данных, корректировка уже имеющейся информации, отражение информации послойно, интерактивный диалог, получение справочной или другой пояснительной информации, увеличение на экране, подключение к глобальной сети Интернет и использование её как телекоммуникационной площадки.
Интерфейс Атласа организован таким образом, что доступ к картам возможен по интерактивной карте мира, по основным регионам и из списка географических районов. На главной странице помещены ссылки на страницы доступа к данным, общей информации об Атласе, информации о структуре, содержании, авторах и контактах; обеспечена возможность переключения на англоязычную версию Атласа.
На страницах доступа к данным и на страницах регионов размещены элементы управления атласом: переход на главную страницу, печать, переключение на английский язык, доступ к информационному разделу, доступ к фотографиям, переход на сайт геопортала ИГРАН, доступ к контактной информации, выход из приложения. На страницах регионов размещены элементы управления пространственными данными: включение тематического слоя, включение условных обозначений к тематическому слою, доступ к исходным данным, изменение размеров и перем
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.