Перспективные технические средства, внедряемые в картографическое производство

Внедрение перспективных технических средств обусловлено необходимостью автоматизации процесса создания оригиналов карт. В основе автоматизации лежит использование ЭВМ и устройств ввода и вывода информации. Устройства ввода по­зволяют обрабатывать информацию в ЭВМ по заданной про­грамме, а устройства вывода этой информации из ЭВМ поз­воляют преобразовать ее в графический или другой вид. К ав­томатическим средствам, внедряемым в настоящее время в картографическое производство, относят: ЭВМ с АЦПУ* и магнитографами, цифровые преобразователи (дигитайзеры), автоматические координатографы и графопостроители, экраны отображения со световым пером (дисплеи), сканирующие уст­ройства для ввода и вывода картографической информации

в (из) ЭВМ.

Остановимся кратко на этих технических средствах.

Электронно-вычислительные машины и уст­ройства ввода в них картографической инфор­мации. Цифровые преобразователи. Для вычисли­тельных работ в картографическом производстве наряду с ЭВМ второго поколения (М-222, Минск-32) используются ЭВМ тре­тьего поколения ряда 1 (ЕС 1022, 1032) и более современные модели ряда 2 (ЕС 1045, 1060) и внешние запоминающие уст­ройства с большой памятью. Практически не ограничены общие объемы запоминающего устройства.

Обработку картографической информации в картографо-гео­дезической практике в настоящее время осуществляют, как правило, на автономных графических системах индивидуаль-

* АЦПУ — алфавитно-цифровые печатающие устройства. 120

ного пользования. Основу такой системы составляют ЭВМ средней вычислительной мощности СМ-3, СМ-4.

Устройства ввода предназначены для ввода информации в ЭВМ с первичных оригиналов карт, тиражных оттисков карт и микрофотокопий, а также с машинных носителей, на которых информация закодирована и записана в цифровой форме.

Основным методом подготовки картографической информа­ции для ее машинной обработки является преобразование ис­ходной графической информации в цифровую форму. Устрой­ства, преобразующие графическую информацию в цифровой вид, известны в технической литературе как цифровые преоб­разователи (дигитайзеры). Большое разнообразие видов ис­ходной информации (тиражных оттисков карт, раздельных ори­гиналов на прозрачных основах, полевых оригиналов и др.) повлекло разработку устройств ввода информации, существенно различающихся по своему принципу работы.

На начальном этапе внедрения автоматики в картографию для ввода информации в ЭВМ использовались перфораторы, накопители на магнитных лентах, устройства, считывающие информацию с магнитных дисков, которые получили впоследст­вии дальнейшее развитие. По классу решаемых задач устрой­ства ввода подразделяются на универсальные и специализи­рованные. По принципу считывания и формату записи считан­ного картографического изображения они подразделяются на три вида.

Первый вид — это устройства, на которых картографическое изображение считывается путем прослеживания его с одно­временной записью координат информативных точек и кода знака. Это преимущественно механизированные или полуавто­матические устройства.

Второй вид — это устройства, считывающие картографиче­ское изображение путем его сканирования (развертки) с одно­временной записью в памяти ЭВМ. Они работают в автомати­ческом режиме.

Третий вид — это устройства, сочетающие в себе следящую и сканирующую развертки. Они работают в автоматическом режиме.

В устройствах первого вида выделяют цифровые преобра­зователи с ручным обводом и регистрацией координат X, Y то­чек и кода объекта на одном из машинных носителей. Считы­вание производится на наклонном координатном столе с пере­двигающимся визиром, закрепленным на мягком шланге. Наведение на точку ручное. Координаты точек фиксируются нажатием кнопки или автоматически.

При ручной обводке с помощью визира положение линии определяется серией последовательно расположенных точек. Точки регистрируются либо с постоянным шагом, либо с по­стоянным интервалом по времени обводки линии. В последнем случае шаг между точками обратно пропорционален кривизне

линии. Это объясняется тем, что на участках большой кри­визны обвод линии замедляется, а следовательно, и считывае­мые точки регистрируются на машинном носителе с большей частотой. Координаты промежуточных точек считываемого ли­нейного знака или контура масштабного знака вычисляются путем линейной, круговой или параболической интерполяции. Из отечественных устройств цифрования графического изо­бражения в режиме ручной обводки наиболее современным яв­ляется автоматизированное рабочее место (АРМ) —диалого­вый графический комплекс, ориентированный на решение задач по подготовке, преобразованию в цифровой вид и редактиро­ванию графической информации. Оно предназначено для реше­ния различных практических задач автоматизированного про­ектирования. Диалоговый графический комплекс представляет собой набор программно-управляемых устройств, объединен­ных мини-ЭВМ с развитой системой общего и специального математического обеспечения. Структура и состав АРМ опре­деляются в зависимости от функционального назначения и класса решаемых задач. Данное автоматизированное рабочее место предназначено для работы как в автономном режиме, так и от большой ЭВМ при наличии устройства сопряжения с ней. Управляющим ядром этой системы является ЭВМ СМ-3 (рис. 35) с широким набором устройств ввода-вывода и нако­пителем на магнитных дисках. В настоящее время на карто­графическом производстве в опытном варианте функционирует АРМ-М— вариант машиностроительной конструкции.

АРМ-М комплектуется графическим дисплеем (рис. 36), чертежным автоматом, устройством кодирования (рис. 37) и алфавитно-цифровым дисплеем (рис. 38).

Из зарубежных цифровых преобразователей в картографи­ческом производстве применяется устройство для цифрования карт Аристогрид 8970 (ФРГ, фирма «Аристо»). В¹ этом циф­ровом преобразователе предусмотрена система цифрования картографического изображения в диалоге картографа с экра­ном отображения (рис. 39).

Устройства вывода картографической ин­формации из ЭВМ. Автоматический вывод картографи­ческой информации из ЭВМ с преобразованием цифровых дан­ных после их машинной обработки в картографическое изображение осуществляется с помощью специальных уст­ройств вывода (терминалов) и средств их программного обеспе­чения. К числу этих устройств относятся:

— алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ);

— автоматические координатографы;

— чертежные автоматы (графопостроители);

— устройства барабанного типа, работающие в сканирую­щем режиме;

— экраны отображения;

— микрофильмплоттеры.

Рис. 35. Электронно-вычислительная машина СМ-3:

/ — устройство ввода и вывода на перфо­ленту; 2 — оперативная память; 3 — стой­ка; 4— процессор; 5 — магнитный диск

Рис. 36. Графический дисплей УПГИ:

J — клавишный пульт; 2 — экран отобра. жения; 3 — световое перо

Все устройства, осуществляющие преобразование цифровой информации в графический вид, можно классифицировать с по­зиции пользователя-картографа по ряду параметров. Такими параметрами, интересующими картографа, являются вид про­граммного управления, исходных данных задающих передви­жения, режим работы в системе, вид и размеры стола и

Рис. 37. Полуавтомат кодирования графической информации ПКГИ-О: 1 — наклонный стол (планшет); 2— клавишное управление; 3 — табло для высве­чивания координат X, Y; 4— меню; 5—сенсор карандашного типа; 6 — стойка- 7 — сенсор-визир

Рис. 39. Автоматизированная система цифрования графического (картогра­
фического) изображения фирмы «Аристо»: ^«флира

^J — графический дисплей; 2 — цифровой

преобразователь; 3— малая ЭВМ; 4 —

Рис. 38. Алфавитно-цифровой дисплей Видеотон-340:

/ — клавишный пульт; 2 — экран отображения; 3 — ручки регулировки

исполнительного органа, скорость и точность вычерчивания (гравирования) картографического изображения. Такая класси­фикация дана на рис. 40.

Рассмотрим кратко эти устройства вывода.

Алфавитно-цифровое печатающее устройство предназначено для автоматической печати алфавитно-цифрового текста по

строкам,^ каждая из которых содержит 128 позиций, заполняе­
мых люоым из символов (буквы, знаки «плюс», «минус», точки
запятые и т. п.). Это устройство используется для автомати­
ческого оперативного создания карт, в большинстве случаев
жарт-схем. ^J

Автоматические координатографы (координатографы с про­граммным управлением) являются картографическими прибо­рами. Принципиальная схема автоматического координато­графа дана на рис. 41. Известны два вида автоматических ко­ординатографов.

Первый вид —это координатографы с позиционным про­
граммным управлением. Они предназначены для нанесения то­
чек по координатам. К ним можно отнести координатограф
4>ирмы «Гербер» (США). ^р *

Второй вид координатографов —это координатографы с кон­турным программным управлением, наделенные чертежно-гравировальными функциями. Они позволяют наносить по ко­ординатам углы рамок трапеций, опорные пункты и отметки глубин, гравировать (чертить) по программе картографиче­скую и координатную сетки, осуществлять разбивку на минуты и секунды, гравировать рамки карты и т. п. С их помощью можно гравировать сложные специальные сетки и решать ком­плекс разнообразных задач. К ним можно отнести кооолина-тограф КПА-1200 (СССР), Картимат III ER (ГДР) и др

По классификации, техническим характеристикам и конст-

Рис. 40. Классификация устройств преобразования цифровой информации в графический вид

рукции координатографы близко примыкают к чертежным ав­томатам, но отличаются от них повышенной точностью и спо­собом нанесения изображения. Нанесение изображения, как правило, осуществляется гравированием по гравировальному слою либо черчением на пластиках или чертежной бумаге, на­клеенной на жесткую недеформирующуюся основу. Для автома­тических координатографов характерны достаточно большие размеры рабочего поля. Управление координатографом осу­ществляется от перфолент, магнитных лент и реже от перфо­карт.

Среди отечественных авто­
матических координатографов
наиболее современным явля­
ется координатограф КПА-1200
(рис. 42). Это автоматический
координатограф с системой
программного управления,

позволяющий вычерчивать

Рис. 41. Принципиальная схема авто­матического координатографа: / — координатограф с приводом; 2 — про­граммное управление (счетно-решающее устройство); 3 — ЭЦВМ ЕС—Ряд (СМ); а — автономный режим работы от машин­ного носителя; б — непосредственно от ЭЦВМ

:. 42. Координатограф программный автоматический КПА-1200 (ЭМ-703)

контур, т. е. линейное изобра­жение. Исходной информа­цией для работы на автомате являются прямоугольные ко­ординаты точек (X, Y) изо­бражения. Автомат работает в автономном режиме. Он по­зволяет гравировать изобра­жение на пленке, покрытой специальной эмалью, и осу­ществлять рисовку изображе­ния на фотопленке оптическим лучом. Помимо этого он по­зволяет вычерчивать карто­графическое изображение на бумаге шариковым стержнем, игольчатым пером или карандашом. При этом максимальная скорость при вычерчивании прямых линий достигает 90 мм/с, окружностей — 20 мм/с. Точность гравирования 0,05 мм. Рабо­чая площадь чертежного стола — 1200X1200 мм. Автоматиче­ский координатограф состоит из координатного стола 1, нап-

Рис. 43. Чертежный автомат Дигиграф (ЧССР)

равляющих X, У 2, по которым перемещается каретка, несу­щая на себе исполнительную головку 3, привода и пульта 4. Управляет работой координатографа счетно-решающее устрой­ство (устройство управления). Оно выполняет ряд технологи­ческих функций и имеет встроенный интерполятор, осуществ­ляющий линейную, круговую и параболическую интерполяции. Имеется выносной пульт управления.

Дальнейшее расширение функций автоматических коорди­натографов привело к созданию и внедрению в картографиче­ское производство универсальных чертежных программно-уп­равляемых машин, наделенных широкими чертежно-гравиро-вальными функциями. В технической литературе они стали именоваться графопостроителями или чертежными автоматами.

Рассмотрим их кратко.

Все чертежные автоматы можно подразделить на две

группы.

Первая группа — прецизионные чертежные автоматы, рабо­тающие как в автономном режиме, так и непосредственно от ЭВМ. К ним можно отнести чертежные автоматы Дигиграф (ЧССР), Колкомп (США) и др.

Вторая группа — графопостроители, работающие непосред­ственно от ЭВМ и обладающие высокой скоростью и относи­тельно невысокой точностью. Представителями их являются Атлас-ЗМ, Итекан-6 и др.

Для картографии особый интерес представляют такие за­рубежные прецизионные чертежные автоматы, как Дигиграф (ЧССР), Аристомат (ФРГ). Чертежный автомат Дигиграф принят в качестве выводного устройства в системе ряда ЭВМ ЕС (рис. 43). Дигиграф состоит из координатного стола /, снабжен универсальной чертежной, оптической и гравироваль­ной головками, которые находятся на каретке 2. Автомат позволяет вычерчивать изображение на бумаге шариковыми и игольчатыми перьями, световым лучом по фоточувствительной основе и гравировать специальными гравировальными резцами по гравировальному слою, нанесенному на недеформирую-щуюся пленку. Управление чертежной машиной осуществляется с помощью специального электронного программного управле­ния, размещенного в стойке управления с перфоленточным вво­дом 3. Максимальная скорость вычерчивания — 250 мм/с, точ­ность вычерчивания— 0,1 мм.

Из зарубежных чертежных автоматов, работающих в авто­номном режиме от машинных носителей, наиболее современным является чертежный автомат Аристомат-40 фирмы «Аристо» (ФРГ) (рис. 44). Он входит в автоматизированную систему, предназначенную для цифрования картографического изображе­ния и построения карты или ее элементов. Управление чертеж­ной машиной осуществляется с помощью автономного счетно-решающего устройства, включающего мини-ЭВМ, запоминаю­щее устройство и устройство считывания перфоленты. Это уп-

Рис. 44. Чертежный автомат ApiUTOMciT-40:

1 — исполнительная головка; 2 — направляющие с кареткой; 3 — координатный стол

равление известно как Геаграф 3021. Максимальная скорость черчения (гравирования) может достигать 30 м/мин, а точ­ность— 0,05 мм. Рабочая площадь чертежного стола 1200Х X 1500 мм.

Перспективными устройствами вывода информации из ЭВМ,, которые в настоящее время внедряются в картографическое производство, являются экраны отображения со световым пе­ром (дисплей). Этими выводными устройствами, как правило,, комплектуются ЭВМ ряда ЕС.

На экран отображения из ЭВМ выводится (высвечивается) картографическое изображение. Связь между ЭВМ и картогра­фом осуществляется с помощью светового карандаша (пера), в который вмонтирован фотоэлемент, реагирующий на яркие точки, воспроизводимые ЭВМ на экране электронно-лучевой

5 Заказ № 224 129

*

Ш

Щ:

трубкой. Изображение строится непосредственно в памяти ма­шины. Это позволяет совместить во времени процесс построе­ния карты с записью картографического изображения на ма­шинный носитель.

Наличие набора стандартных программ, вводимых по ко­манде картографа-оператора с пульта системы (с помощью клавиатуры), позволяет выполнять задаваемые операции, тафе как «записать изображение», «повернуть изображение», «сте­реть изображение», «сдвинуть изображение» и т. п.

Последовательно отображая на экране отдельные элементы содержания карт, можно, оперируя световым карандашом, со­гласовывать их изображение между собой, изменять его, вно­сить дополнительные сведения, уточнять нагрузку карты. Од­нако необходимо отметить, что разрешающая способность и точность изображения, получаемая с их помощью, далеко не во всех случаях удовлетворяют требованиям, предъявляемым к точности построения математической основы и других элемен­тов карты. В связи с этим экраны отображения пока исполь­зуются, главным образом, для выполнения промежуточных опе­раций и контроля выводимых изображений.

К устройствам барабанного типа, считывающим картогра­фическое изображение путем его сканирования (развертки), относят отечественный лазерный гравировальный аппарат (ГЛА), аналитический зарубежный Фотомейшн и др. Эти уст­ройства имеют обычно два барабана, вращающихся с постоян­ной скоростью. На первом закрепляется карта, на втором по­лучают выходное изображение. Исходное изображение считы-вается на основе вращения барабана и перемещения по его образующей считывающего элемента. Считанное с первого ба­рабана изображение поступает в ЭВМ и после переработки, в соответствии с составленной программой, отображается с по­мощью второго барабана. Устройства вывода (ввода) информа­ции из ЭВМ, основанные на принципе сканирования, бывают с электромеханической и электронной разверткой. Эти устрой­ства обладают большим быстродействием, могут быть исполь­зованы для передачи преобразованной информации по каналам -связи и ее отображения на соответствующих носителях, обеспе­чивают квантование исходного изображения на значительное количество уровней (256 и более). Считывающие устройства могут иметь различную разрешающую апертуру (линейно 25 мкм, 50 мкм, 100 мкм и т. п.).

В заключение отметим, что в связи с переходом к новым, более прогрессивным носителям картографической информа­ции— микрофильмам (микрофишам) приобрели важное зна­чение устройства ввода картографической информации с мик­рофильмов и вывода ее с помощью микрофильмплоттеров после логико-математического преобразования из ЭВМ. Известны микрофильмплоттеры системы НРД-1, Фастрак (Великобрита­ния) и др.

Дата добавления: 2015-10-13