Геодезия по-русски

Мы очень тупы, ты знаешь.
Мы продолжаем заниматься нашим старым ремеслом - быть тупыми.

Сатпрем

Наблюдение первое

Народ упирается руками и ногами. А некоторые особо упорные - и рогами. Уже давным-давно изобрели цифровые лазерные тахеометры, позволяющие получать углы и расстояния в цифре. Причем эти самые цифры можно перекачивать прямо в компьютер (через RS-232) для последующей обработки. Кое-где эти приборы даже закуплены. Но народ, как всегда, идет по пути наименьшего сопротивления, не замечая при этом, что уже давным-давно просто движется по инерции. Народ пользуется мензулой и рулеткой. Это когда планшет (квадратный кусок фанеры или алюминия размером 50х50 см, обклеенный бумагой, на которой рисуется карта или план) берется в поле, и прямо на нем рисуются здания, заборы, дороги и т. д. То есть координаты углов, допустим, забора, отсутствуют вообще! Они неявно существуют только на планшете, нарисованном (хоть и под линейку) от руки (я, было, написал, что, сняв показания прибора, наблюдатель рисует чертеж, и измерения после этого теряются, а потом специально заглянул в учебник геодезии и, к своему удивлению, обнаружил, что прибора-то никакого и нет! Есть так называемый кипрегель - линейка с оптическим прицелом и уровнем). Чтобы получить длину забора, нужно измерить его линейкой на планшете, чтобы получить дирекционное направление - берите в руки транспортир. Площади считаются следующим образом: с помощью линейки с планшета снимаются координаты углов участка и вводятся в компьютер. Так делают наиболее передовые. Остальные считают вручную на калькуляторах. Говорят, геодезия - точная наука. Очень даже может быть!

Кстати, о приборах. Интересный случай произошел в земельном комитете города N. Одна из бригад производила геодезическую съемку, и это очень не понравилось местному казаку. Свое неудовольствие он выразил тем, что шашкой изрубил лазерный тахеометр стоимостью 4000 долларов в капусту. С наскоку, без объявления войны. Не знаю, был ли он на лошади или нет. Желающих защитить прибор своим телом не оказалось. Теперь, вот, судятся. Подозреваю, что непросто им будет сбить с того казака четыре тысячи баксов, учитывая его воинственный нрав.

Наблюдение второе

Народ не владеет информацией. Владение подразумевает не просто наличие информации, но еще и умение как-то ее использовать. Люди просто не знают, что с ней можно делать, а что нельзя. Народ никак не усвоит, что "при переходе от субъекта к субъекту информация имеет свойство искажаться", и что количество мы должны были все это отсканировать и посадить на правильную координатную сетку. Причем ему не нужно было ничего обрабатывать, проектировать, проводить какой-то анализ или делать расчеты, основываясь на этой информации. Схемы эти ему нужны были в цифровом виде только для изготовления копий на цветном струйном плоттере.

Еще об одном повальном заблуждении. Люди смотрят на экран (на экране фрагмент карты) и спрашивают: "Это какой масштаб?" Мне вот это совершенно непонятно. Какой еще масштаб?! В компьютер введены координаты точек и соединены линиями. Мы в своей программе храним координаты в формате с плавающей запятой (1,0 = 1 метр, можно оцифровать весь земной шар с точностью до размеров атома). На экране можно увеличивать и уменьшать изображение как угодно. Разговоры о масштабе уместны, только когда идет речь о выводе карты на бумагу. В каком хотите масштабе, в таком и выведем. Народ привык, что раз карта, то обязательно должен быть масштаб. "А… у вас пятисотка, а нам нужен двухтысячник!" Ну, уж из пятисотки (М1:500) сделать двухтысячник (М1:2000) - проблем нет никаких. Наоборот - да, проблемы (но по другим причинам: на двухтысячнике нет той информации, что должна быть на пятисотке, да и точность совсем не та). Хотя и такое иногда просят.

Наблюдение третье

Большинство архитектурных работников и землеустроителей рассматривает все эти компьютерные технологии с одной единственной точки зрения, а именно: как множительную технику для изготовления выкопировок. Ксерокс-то черно-белый! К тому же заезженный. А какие красивые картинки получаются на струйном плоттере! Никто устоять не может! Постоянно просят вывести то один, то другой планшет. А потом рисуют на них фломастерами землеотводы для выдачи документов. Сразу нарисовать землеотвод на компьютере по координатам не хотят. Когда спрашиваешь, почему, загадочно улыбаются.

Поставили мы в местное землеустройство нашу программу, полностью автоматизирующую выпуск документов для земельных дел. Не продали (денег у них нет), а просто поставили с надеждой, что, может, в будущем заплатят. Обучили. Система до безобразия простая. Нужно всего лишь ввести координаты углов участка, имя владельца, его адрес и информацию о соседях. После этого нужно только нажать педаль Print. Чего проще? На следующий день звонят: "Не работает!" Приезжаю. Что вы думаете? Стерли все шаблоны документов! Спрашиваю, что делали, ответ стандартный: "Ну… я тут на кнопочки жала, как ты мне показывал…" - "На какие кнопочки?" - "Ну, не помню… на эти… и на эти тоже…" При открытии файла вместо кнопки Open (папочка раскрывающаяся нарисована) давят кнопку Save (нарисована дискетка), прилежно вводят имя файла и нажимают… нет, не Ok. Нажимают Save! Если помните, в диалоге при записи файла кнопка Open заменяется на Save. Программа, естественно, записывает под этим именем пустой шаблон. На предупреждения (на русском языке) о том, что файл будет перезаписан, не смотрят. Или смотрят, но не видят. Народ вообще дальше картинки на экране ничего не видит. Как кошки не видят себя в зеркале (изображение они, конечно, видят, но никак на него не реагируют). Вот и верь после этого, что человек 90% информации получает через зрение.

В связи с этим еще одно наблюдение: народ, обучаясь чему бы то ни было, старается запомнить, как нужно делать, вместо того, чтобы запоминать, что нужно делать. BIG mistake! Любимое занятие - записывать последовательность нажатий кнопок для получения какого-либо результата. Шаг вправо-влево - расстрел. Убитых таким образом - миллионы.

Наблюдение четвертое

"У нас как в сортире: дело не сделано, пока не испорчена бумага". Я услышал эту фразу в одном из полицейских боевиков (с такими словами начальник заставлял подчиненного писать рапорт о каком-то происшествии). Тот, кому пришла в голову мысль, что компьютеры избавят нас от бумаги, жестоко просчитался. Я наблюдаю обратный процесс. Обычной шариковой ручкой много не испишешь, но сколько бумаги можно испортить такой чудесной машинкой, как LaserJet 4V! Целых 16 страниц в минуту! Набирают тексты в Word'е, распечатывают не менее 3-4 экземпляров, а потом толпой садятся и начинают править. Особенно любят править всякие сметы. Потом делают исправления в Word'е и опять печатают и правят. Пока не надоест. Многие местные торговцы оргтехникой живут исключительно за счет продажи бумаги для ксероксов и струйных принтеров. То же самое и с картами. В одном земельном деле должно быть не менее пяти экземпляров плана участка. На приложении к свидетельству - план. На акте установления границ - план. На акте согласования границ - план. Просто план, сам по себе (недавно заказчики в дополнение к цветным картам потребовали от нас черно-белые - чтобы можно было копии на ротаторе делать). Все они абсолютно одинаковые, названия только разные. Потом весь этот ворох бумаг несут в землеустройство на проверку-приемку. Там какой-нибудь специалист первой категории (так и написано, "специалист первой категории Иванов Иван Иванович". О том, в чем же он специалист, скромно умалчивается. Но обязательно первой категории. Ни разу не видел второй или третьей) вдруг решает, что в алфавите после буквы "И" идет буква "К", но никак не "Й". Дело в том, что на плане участка должны указываться все соседи и обозначаются они так: "от А до Б - дядя Ваня; от Б до В - дядя Петя", и т. д. Так вот, после нескольких лет работы в один прекрасный день оказалось, что нельзя писать "от И до Й", нужно писать "от И до К". С буквой "Е" все просто: она в конце кодовой таблицы, а чтобы исключить букву "Й", пришлось немного повозиться. Проблема не бог весть какая, но, тем не менее. И вот из-за таких "значительных" исправлений нужно перепечатывать почти все дело заново. Хорошо, когда есть компьютер и принтер. Они это знают и на это рассчитывают. "Идите, идите… У вас же компьютер - нажмете на кнопку, и он вам новый план напечатает!"

Наблюдение пятое

Цифруют все! В последние несколько лет наблюдается бум оцифровки. Народ, начитавшись "ГИС-Обозрения", со страшным энтузиазмом оцифровывает любые карты и планы, но мало кто представляет, что это вообще такое. Одни называют оцифровкой сканирование, другие векторизацию растров, третьи вообще не видят никакой разницы между растровой и векторной графикой. Один тут заявил: "Векторизация - это когда мышью, а оцифровка - это когда дигитайзером".

Подавляющее большинство векторизует черно-белые (не полутоновые) картинки. Это обусловлено, прежде всего, тем, что техника у народа никакая. Все норовят использовать 386-е или хотя бы 486-е компьютеры. Представьте, один планшет 50х50 см отсканирован с разрешением 300 dpi (это как раз 0,085 мм, то есть впритык). Черно-белый вариант будет занимать около 3,5 мегабайт, а полутоновый (grayscale) - уже около 30 мегабайт! Кроме того, для нормальной оцифровки необходимо одновременно видеть как минимум два планшета - для того, чтобы нормально сшить их по краям (60 мегабайт ОЗУ только под картинки). А вообще-то неплохо иметь четыре - для сшивки по углам (120 Мбайт). Большинство же программ-векторизаторов написано под DOS - со всеми вытекающими проблемами с памятью.

Организации заказывают сканирование картографического материала различным фирмам, а сами очень часто даже не представляют, что получат в результате. Сканированию в черно-белом виде поддаются только планшеты, полностью нарисованные тушью, желательно, на белой бумаге или лавсане. Карандаш в этом случае весь пропадает. Если попытаетесь вытащить карандаш, манипулируя яркостью и контрастностью, тушь превращается в черные кляксы. Планшетов, нарисованных на белой бумаге тушью, - раз, два и обчелся. Большинство нарисовано на желто-коричневой бумаге (как обложки на старых школьных тетрадях) и к тому же тушью и карандашом вперемежку. Еще и перетертые стеркой раз десять. Контрастности никакой. Такие можно держать только в полутоновом варианте. А жесткий диск - не резиновый! Не говоря уже об оперативной памяти. Поэтому заказывают, что подешевле и покомпактнее. А чаще всего просто говорят: "Хотим завести в компьютер!" При этом не оговаривается ни формат, ни разрешение. Фирмачи отвечают: "Нет проблем! Отсканируем все, что угодно!" Берут материал (и деньги) и выдают обратно "двухсотдэпэевые" черно-белые PCX'ы. Народ бежит к начальству отчитываться: "Мы завели все планшеты в компьютер!" Все довольны. Деньги съели и отчитались. Потом (через год-два) обращаются к нам: "Хотим векторизовать". - "Ну ладно, давайте ваш материал". И тут они вытаскивают на свет божий те самые PCX'ы. И первый раз сами на них смотрят. И ничего не видят. Нету их карт! Только набор черных и белых пятен. Значит, сканировать надо заново, а на это дело никто второй раз денег не даст. Но это уже совсем другая история. Есть еще одна проблема при сканировании большого количества карт. Особенно "портянок" размером A0 и более (нам как-то раз притащили генплан города: два листа размером 6x3 метра каждый). Поскольку такую бумажку за раз в сканер не всунешь, нужно очень четко отслеживать перекрытия пятен сканирования (обычно 30x20 см). Не допускать излишнего перекрытия и, что особенно важно, пропусков. Обычно прибегают с ворохом бумаг: "Это суперсекретный материал, мы его на 5 минут из архива вытащили, вы его отсканируйте, и мы его обратно отнесем". Так что если пропустишь кусок, потом уже взять неоткуда будет.

Доступных по цене планшетных сканеров с полем сканирования 50x50 см нет. А в барабанные сканеры деревянный или алюминиевый планшет не всунешь (да и стоят они тоже недешево). Единственный приемлемый вариант - сканер A4 (поле сканирования у них обычно немного больше A4), сканировать кусками 20x30 см, и потом эти куски сшивать в один большой. Далее. Даже если бы у вас был большой сканер, никогда вы нормальную картинку не получите. Планшет хоть немного, но будет повернут. Если алюминиевые планшеты еще более-менее ровные (плоские), то фанерные почти все имеют форму пропеллера. Искажения такие, что сетка, которая должна проводиться с точностью 0,1 мм, убегает на 2-3 мм (это если вы очень постарались и положили планшет ровно), а то и больше. Про бумажные карты я не говорю - там искажения достигают нескольких сантиметров. Кроме того, сам сканер вносит линейные искажения (по ходу движения каретки). Значит, все эти искажения нужно будет как-то устранить. Специально для этого пишутся программы, которые по имеющейся на картинке координатной сетке (10х10 см) вгоняют изображение в идеальную сетку. Что-то типа столь любимого народом морфинга. Таким образом можно удалить все линейные искажения. Сетка на картинке после масштабирования получается ровно 10x10 см c точностью разрешения этой картинки (0,085 мм при 300 dpi). Мы как-то сцепились по этому поводу с представителем московского Института мониторинга окружающей среды. Он ехидно спрашивал: "А нелинейные искажения вы устраняете?" А мы не менее ехидно отвечали: "А вы нам их опишите в математической форме, мы их устраним!" Это, кстати, первое, о чем спрашивают, когда речь идет об устранении искажений. Главным образом потому, что все догадываются, что нелинейные искажения там есть (а где их нет?), но конкретно описать их никто не в состоянии.

Насчет дигитайзеров я могу сказать вот что: типичный пережиток прошлого. Во времена, когда два мегабайта оперативной памяти считались непозволительной роскошью, дигитайзеры были единственным способом ввода карт и чертежей в компьютер. Тогда никто не мог себе позволить сканировать (и держать на винчестере объемом 20 мегабайт) "портянки" формата A0. Да и сканеры в то время тоже были чем-то из области научной фантастики. Я не могу вспомнить ни одного достоинства дигитайзера как инструмента для ввода карт (если кто знает, подскажите), но зато недостатков!.. Во-первых - точность. Конечно, дигитайзеры обладают достаточной разрешающей способностью, чего нельзя сказать об операторах. Дигитайзер способен выдать 0,1 мм, но сможет ли оператор с такой точностью указать точку на планшете? Может быть, одну-две. А когда он работает целый день? На среднем планшете расположено несколько десятков тысяч точек. Будет ли оператор целиться в каждую из них достаточно точно? И сколько времени уйдет на это? Во-вторых, - проверка качества. Вы никогда не сможете проверить, насколько качественно оператор сделал свою работу. И насколько полно. За один день планшет он гарантированно не введет, а на следующий день (или даже после перерыва), где гарантия, что он не пропустит и не забудет какой-нибудь фрагмент? Вы когда-нибудь видели в газетах и журналах загадки типа "Найди десять различий?" А если объектов для сравнения - 5000? Да еще один вариант нарисован на бумаге, а второй на экране монитора и выглядит совершенно по-другому? В-третьих, - устранение искажений. При вводе дигитайзером вы автоматически введете все искажения исходного материала (при этом неизбежно привнеся новые). Хотя эта проблема решается довольно просто: перед вводом планшета нужно указать узловые точки и затем при вводе учитывать, на сколько они смещены относительно идеальных. Кроме того, дигитайзеры, скорее всего, неспособны работать с планшетами на алюминиевой основе, хотя настаивать на этом я не буду. Про деревянные я молчу: большинство из них закрепить на рабочем поле можно, только прибив гвоздями. В-четвертых, - проблемы со сшивкой планшетов по краям. Планшеты имеют обыкновение "не бить" друг с другом. Это значит, что линия, упершись в край планшета, на другом планшете выскакивает совсем в другом месте. Расхождение в 1-2 мм - обычное дело. Так что оцифрованные дигитайзером планшеты будут точно так же "не бить" друг с другом, как и оригиналы. Для устранения этого эффекта применяют различные программы для автоматического сращивания краев. Дают задание, скажем, сращивать линии, расстояние между которыми менее 1 мм. Но проверять и исправлять все равно приходится. В-пятых, - информация с планшетов практически никогда не требуется полностью. Обычно нужен какой-либо фрагмент или какой-то один тип объектов (дома, дороги, коммуникации). Поэтому при вводе дигитайзером вам придется выполнять ненужную в данный момент работу. Или вводить дополнительную информацию позже. Состыковать ее с введенной ранее тоже непросто (проблемы с топологией). В-шестых, - цена. Средний дигитайзер (для ввода планшетов вам понадобится дигитайзер формата A1 и более) стоит значительно дороже среднего сканера (достаточно формата A4). В-седьмых, - время ввода одного планшета. Мы сами не пробовали, но пробовавшие говорят, что на полный (здания, дороги, инфраструктура и т. д.) ввод среднего планшета М1:500 уходит более недели.

Теперь то же самое о вводе с помощью сканера и мыши. Во-первых, - точность. Имея картинку в памяти компьютера, оператор может как угодно увеличивать и уменьшать изображение и ставить точку в середине линии. Причем он будет видеть, куда именно он поставил эту точку (в случае с дигитайзером он этого лишен). Точнее оригинала он ее не поставит, но хотя бы сохранит то, что есть. Во-вторых, - проверка качества. Оператор всегда видит исходную картинку, поверх которой нарисовано то, что он "нацифровал". Если он что-то пропустил, это сразу будет видно. Контроль в этом случае идет в процессе работы. В-третьих, - искажения. Отсканированный, отмасштабированный и сшитый планшет почти идеален. В-четвертых, - сшивка планшетов. Имея перед собой изображения сразу двух планшетов, оператор, начав линию на одном планшете, сможет закончить ее на другом. А представьте себе дом, каждый из углов которого расположен на другом планшете! Примеров сколько угодно. Проблемы сращивания в этом случае не существует. Оператор просто имеет перед собой один большой (на сколько позволяют ресурсы машины) планшет. В-пятых, - информация не требуется полностью. Ну и не вводите ее! Имея планшет на жестком диске (или на CD), вы всегда можете его подгрузить и посмотреть то, что вам нужно. В-шестых, - цена. В-седьмых, - время ввода. Мы специально засекали. На сканирование, масштабирование и сшивку одного планшета уходит максимум 40 минут. На полную векторизацию вместе с инфраструктурой - день-два, в зависимости от наполненности планшета. В-восьмых (bonus), - некоторые программы-векторизаторы предоставляют возможность автоматической векторизации. Достаточно указать начало линии, и программа сама найдет все углы и нарисует линию (даже пунктирную). Но удовольствие, честно говоря, сомнительное. Автоматика требует прецизионной настройки и работает хорошо только в тепличных условиях, а такое нечасто встречается. Возьмите любой планшет (центр города, желательно) и посмотрите на любой перекресток. Что видите? Кучу люков и пересечение десятка всяческих труб и кабелей. Там и человеческому глазу разобраться непросто, а уж автоматике - и подавно. Кроме того, опять проблемы с топологией и избыточными точками. В-девятых (еще bonus), - практически все более-менее приличные программы-векторизаторы предоставляют возможность автоматического замыкания контуров, проведения линий под прямыми углами, проведения линий, параллельных к уже существующим и т. д. Замыкать контуры можно по прямой, под прямым углом и т. д. Оператор дигитайзера всего этого лишен начисто.

Ну что, достаточно причин, чтобы выкинуть ваш дигитайзер на свалку и купить сканер?

Еще одна небольшая история. Фирма, в которой я работаю, принимала участие в тендере на создание цифровой карты города (сразу скажу, что мы его выиграли). Среди наших конкурентов было такое уважаемое заведение, как Информационно-вычислительный центр при ПО "Южморгеология". Так вот, они для конкурса взяли у архитекторов несколько планшетов и вводили их в компьютер следующим образом: поскольку планшеты были деревянные (к дигитайзеру их, видимо, не смогли прикрепить), они их перерисовали на лавсан (внеся при этом определенные искажения), а затем этот лавсан векторизовали с помощью дигитайзера (еще раз искажая). При этом они утверждали, что эти искажения не имеют значения, поскольку исходный материал давно устарел и сам по себе неточен. А для точного материала они, наверняка, припасли какую-то секретную технологию.

На первый раз, я думаю, хватит. Еще можно поразглагольствовать о "третьей координате" - высоте, которую почти никто не учитывает (земля в таких моделях имеет форму чемодана, или, скорее, плоского блина), о горизонталях, топологии, слоях (или покрытиях), хранении семантической информации, об использовании GPS-приемников, о космо- и аэрофотосъемке… конечно, если интересно.

Пишите,

E-male: meerow@online.sea.ru

Моя домашняя страничка http://coruscant.simplenet.com/aquarius/
(про геодезию вы здесь ничего не найдете).

Страничка фирмы, в которой я работаю: http://www.sea.ru/win/geoid/