Развитие геоинформационного картографирования [Берлянт, 1997] значительно расширило возможности оперативного картографирования и анимаций. Оперативное картографирование понимается как создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабе времени с целью быстрого (своевременного) информирования пользователей и воздействия на ход процесса. При этом реальный масштаб времени характеризует скорость создания-использования карт, т.е. темпа, обеспечивающего немедленную обработку поступающей информации, ее картографическую визуализацию для оценки, мониторинга, управления, контроля каких-либо процессов и явлений, изменяющихся в том же темпе.

Создание анимаций является одной из ветвей оперативного геоинформационного картографирования. Специальные компьютерные программы содержат наборы модулей, обеспечивающих самые разные варианты и комбинации анимаций:

Современные географические информационные системы (ГИС) обычно включают анимационные модули, которые позволяют осуществлять визуальный и картометрический анализ изменения во времени некоторых динамических показателей и ситуаций. Обычно такие модули присутствуют в ГИС ресурсного назначения, они отражают динамику гидроклиматических, геофизических, геохимических характеристик, экологических состояний. Например, помесячные карты температуры воздуха в пределах акватории Черного моря, входят в ГИС-"Черное море", созданную для изучения региональных механизмов воздействия на экосистему этой акватории и решения проблем ее охраны от прогрессирующего загрязнения и деградации [Аляутдинов и др., 1999]. Модуль "Анимация" позволяет выбрать из меню один из трех показателей: осадки, ветер или температуру, после чего можно запустить анимацию с прямым или обратным ходом времени. Скорость анимации может быть изменена выбором одной из предлагаемых величин временного интервала между кадрами. Кроме того, обеспечивается возможность интерполяции показателя на заданную дату. Для этого в соответствующем меню требуется выбрать и ввести месяц и число.

Тот факт, что анимации можно демонстрировать с нормальной, ускоренной или замедленной скоростью, ставит новые и пока еще непривычные проблемы временной генерализации, выбора изобразительных средств, исследования принципов восприятия зрителями кинематографических геоизображений и т.п. В связи с этим представляется оправданным введение понятия масштаба времени или, лучше сказать, временного масштаба. Тогда можно говорить о медленно-, средне- и быстромасштабных изображениях, приняв, например, следующие соотношения:

1:86 000 - одна секунда демонстрации анимационной карты соответствует (округленно) 1 суткам;

1:600 000 - в одной секунде - одна неделя; 1:2 500 000 - в одной секунде - один месяц; 1:31 500 000 - в одной секунде - один год.

Дальнейшим развитием оперативного картографированияи и анимационных технологий стало "виртуальное картографирование".

В машинной графике визуализация виртуальной реальности предполагает, прежде всего, применение эффектов трехмерности и анимации. Именно они создают иллюзию присутствия в реальном пространстве и возможности интерактивного взаимодействия с ним [Bryson, 1996].

Виртуальную реальность можно трактовать как воспроизведение реальных и (или) мысленных объектов, их связей и отношений в программно-управляемой среде. Тогда виртуальные картографические модели предстают как геоизображения реальных или мысленных объектов, формируемые и существующие в этой программно-управляемой среде. Как и любые другие геоизображения, они имеют проекцию, масштаб и обладают свойствами генерализованности. Виртуальные модели уже успешно применяются при решении многих географических задач, а методики их создания и программное обеспечение достаточно хорошо отработаны.

Хорошим примером может служить технология "Виртуальные границы" Virtual Frontier™) [Virtual..., 1999], разработанная фирмой Northwood Geosience Ltd. Вначале по топографической карте строится цифровая модель, затем - 3-мерное изображение местности, его можно окрасить в цвета гипсометрической шкалы, совместить с фотоизображением ландшафта и, далее, совершить облет полученного геоизображения. Программа содержит 6 модулей:

1 - управление полетом - обеспечивает доступ к диалоговому окну, полет по избранному направлению, повороты и развороты, изменение скорости полета, показ перспективы и обычной карты, на которую по мере движения наносится маршрут полета;

2 - точность навигации - позволяет выполнять контроль с помощью мыши, клавиатуры и джойстика (манипулятора в форме рукоятки с кнопками, используемого на тренажерах), полет на заданной высоте, с заданной скоростью, над точками с заранее избранными координатами (широтой и долготой), точное выдерживание высоты полета относительно уровня моря или рельефа местности;

3 - редактирование маршрута - обеспечивает интерактивное формирование и редактирование полета, построение маршрута по цифровым файлам путем задания координат X, Y, Z , слежение за линией полета и его отображение в отдельном окне 3-мерного изображения;

4 - редактирование объектов - осуществляет размещение 3-мерных объектов, изменение их текстуры на фоне местности, расположение надписей (размер и цвет шрифтов, поворот надписей), добавление текстов, звука, снимков и других 3-мерных объектов;

5 - установка состояния окружающей среды - позволяет выбрать вид земного покрова, степень детальности объектов на местности, установить преувеличение вертикального масштаба модели относительно горизонтального, выбрать состояние неба (облачность), туман, угол и интенсивность освещения, время дня, эффект снегопада и т.п.;

6 - тематическое картографирование - запуск программы Март/о и связь с таблицами и другими данными, выбор линий, точек и их атрибутов, отображение текущего положения на анимационных слоях, нанесение дополнительных объектов, использование программы картографического редактирования (Vertical Mapper), цветных сеток, подложек и других элементов дизайна.




Рис.2.2 ГИС "Виртуальные границы". Модули построения изображений местности

По описанной методике получают крупномасштабные и довольно подробные виртуальные изображения рельефа и ландшафта, геологического строения, водных объектов, растительного покрова, городов, путей сообщения и т.п. Возможность интеграции разной тематической информации в одной модели - одно из главных достоинств виртуального геоизображения. Пролетая и "зависая" над горными склонами, можно, например, детально рассмотреть их террасированность, провести морфометрические измерения, определить характер эрозионных и оползневых процессов, а двигаясь над городскими территориями - оценить особенности застройки и распределение зеленых массивов, спроектировать размещение новых зданий и транспортных магистралей.

При виртуальном моделировании нередко используется многоуровенная аппроксимация [Buziek, Dollner, 1999], когда по одной и той же цифровой модели рельефа выполняется несколько аппроксимаций с разным уровнем детальности. Точно так же, многократно, с разным разрешением моделируется текстура земных покровов (растительного покрова, застройки и т.п.). При работе с виртуальным геоизображением это позволяет не ограничиваться увеличением или уменьшением масштаба, а переходить при необходимости на иной уровень детальности. Так возникает своеобразная мультиуровенная генерализация.

Разработчики компьютерных технологий в настоящее время ориентируются главным образом на решение практических задач, таких, например, как мониторинг районов природного риска, строительство зданий и автострад, прокладка трубопроводов, оценка загрязнения среды и распространения шумов от аэропортов и т.п. Вполне возможно создание средне- и мелкомасштабных виртуальных геоизображений, показывающих, скажем, природную зональность Земного шара, ход климатических процессов, сезонные изменения растительного покрова и ландшафта, миграции населения, движение транспортных потоков и т.д. Сюжеты виртуальных тематических карт столь же разнообразны, как и в традиционном картографировании.