Коллекция включает в себя крупномасштабные топографические межевые и военно топографические карты губерний и территорий России. Реализована совместная навигация по архивным и современным картам с использованием пространственных данных и доступом через Интернет.
В фондах библиотек, архивов, музеев существует значительный объем архивных и старых карт [2] в виде набора листов, альбомов. Данные архивные документы наряду с книгами вовлекаются в процесс перевода в электронный формат с размещением в Интернете [5].
Использование средств вычислительной техники позволяет наряду с электронной копией документа (страницы книги, листа карты), визуально максимально приближенной по содержанию к оригиналу, также создавать дополнительные информационные ресурсы, автоматизирующие работу с ними. В част ности, для книги это электронный документ с возможностью поиска информации, наличием оглавлений, ссылок, указателей и т.д. Автоматизированные ресурсы по архивным картам в силу сложности создания представлены в Интернете недостаточно. Особенно это касается крупномасштабных многолистных карт, на которых представлен большой объем детальной информации, представляющей интерес для географов, историков, археологов, краеведов.
Опыт разработки и использования распределенных информационных систем (в том числе и с элементами географических информационных систем Труды 14-й Всероссийской научной конференции «Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции» — RCDL-2012, Переславль-Залесский, Россия, 15-18 октября 2012 г. ГИС), работы в службе геодезии и картографии (в том числе и на этапах создания топографических карт и картографических атласов), исследовательской работы в библиотеках и архивах с картографическими материалами, преподавания в вузах курсов электронных карт (ЭК) и геоинформатики, научные исследования в области компьютерной обработки архивных карт, создание общедоступных информационных ресурсов (электронных и печатных) по конкретным архивным картам были базой при создании автоматизированной интернетколлекции по архивным картографическим произведениям с комплексированием их с современными и архивными картографическими ресурсами, а также пространственными данными из различных источников.
Представляемые решения большей частью являются следствием поиска механизмов эффективного внедрения полученных практических результатов в процессе исследования и компьютерной обработки многолистных крупномасштабных карт XIX в. (одно- и двухверстные топографические межевые карты 8 губерний съемки А.И. Менде, а также одно-, двух- и трехверстные военно-топографические карты). В процессе исследований по разработанным методикам также были обработаны пятиверстная карта Кавказа, десятиверстная карта И. А. Стрельбицкого, мелкомасштабные карты губерний. Также в исследованиях использовались сопутствующие пространственные данные, в частности, списки населенных мест губерний, современные списки населенных пунктов.
В работах, посвященных автоматизации использования крупномасштабных карт [1, 3, 4, 6]), решения в части создания общедоступных информационных ресурсов для исследуемых карт малочисленны (сайт «Старые карты Москвы и Подмосковья» URL: http://www.retromap.ru/, коллекция D. Ramsey URL: http://www.davidrumsey.com/). При выполнении прикладных исследований обычно выполняется регистрация нужного набора отсканированных бумажных единиц карты (страница, лист) в ГИС с последующим созданием по архивной карте векторных слоев, которые в электронном виде практически не распространяются.
Архивные картографические произведения в библиотеках обычно представлены единицами экземпляров и соответственно ограниченно доступны даже исследователям. Знаковым исключением из такого подхода является размещение в Интернете отсканированных листов ряда многолистных крупномасштабных карт XIX в. (например, двухверстной топографической межевой Тверской губернии и военно-топографической Европейской России) Российской национальной библиотекой (URL: http://leb.nlr.ru/).
Все это создает предпосылки для формирования общедоступных автоматизированных информационных ресурсов по архивным картографическим произведениям [7].
Среди архивных карт особое место занимают карты XIX в., когда происходил переход от планов генерального межевания (ПГМ) к топографическим картам [8]. Как следствие карты XIX в. большей частью еще не имели современный облик и для них неприменимы современных методы автоматизированной обработки (исключение составляют одно- и двухверстные военно-топографические карты, листы которых по образу современных топографиических карт имеют форму трапеций).
К числу объемных картографических произведений XIX века относятся [9]:
- топографические межевые одно- и двухверстные карты 8 губерний (Тверская, Владимирская, Ярославская, Нижегородская, Симбирская, Тамбовская, Пензенская, Рязанская) съемки А. И. Менде (до издания в 1853г. карты Тверской губернии Мендт) 1847-1866гг. (рис. 1);
- военно-топографические одно-, двух- и трехверстные карты Европейской России и пограничных пространств (Западного, Южного, Азиатского); - атласы Российской империи (обычно с отдельными картами по каждой губернии); - серии мелкомасштабных карт губерний (Ю. М. Шокальского);
- мелкомасштабные многолистные десятиверстные карты России (Ф. Ф. Шуберта, И.А. Стрельбицкого).
Уникальность и информационная насыщенность крупномасштабных картографических произведений XIX в., а также сложность их эффективного использования даже специалистами, обусловили разработку средств автоматизации работы с ними и соответственно создание электронных и печатных информационных ресурсов (ИР).
При создании информационных ресурсов по архивным картам решались следующие частные задачи [10]:
- формирование из фрагментов единого изображения элемента многолистной карты (листа или четверти);
- разработка математической модели ЭК большого объема;
- формирования серии информационных моделей для конкретной карты различного формата, с различным растровым разрешением;
- формирования электронных ресурсов общего доступа в форматах ГИС и Интернета;
- формирования печатных информационных ресурсов от обзорных карт-схем до детальных атласов.
Создание электронных ИР по отдельным архивным картам губерний и территорий позволяет формировать производные электронные ресурсы: - объединение листов от различных многолистных карт (учет изменения административных границ);
- объединение листов для заданной территории (губерния/область, уезд/район, волость/поселение); - объединение различных крупномасштабных карт в единый массив («межстоличный» регион, Европейская Россия).
Создание ИР по архивным картам является также базой для подготовки серии печатных изданий по архивным картам (печатных ИР):
- обзорные карт-схемы на всю территорию конкретной карты;
- обзорные карт-схемы на административные образования (губерния/область, уезд/район); - детальные карт-схемы на значимые территории (волость, поселение, значимая территория – окрестности населенного пункт/места/усадьбы/ историкокультурного объекта);
- комбинированные книжные атласы в согласованном сравнительном представлении архивной карты и современных данных (карты, космического снимка).
На рис. 1 представлены 8 губерний съемки А. И. Менде (Мендт), на которые изданы цветные топографические межевые карты, а также схема листов и четвертей первой карты серии, изданной наиболее детально и в вариациях на Тверскую губернию.
На рис. 2 представлен электронный атлас в форме автономного приложения по ретроспективе архивных и современных карт Тверской области (2.а – основной экран с отображением закоординированной информации; 2.б – режим согласованной навигации по двум картам).
На рис. 3 представлен вариант использования создаваемых интернет-ресурсов через свободно распространяемую программу САС.Планета (URL: http://sasgis.ru) (3.а – объединение карт «межстоличного» региона; 3.б – объединение более 500 листов военно-топографической трехверстной карты – включает территории Литвы, Латвии, Эстонии, Белорусии, Украины, Молдавии).
На рис. 4 представлены примеры печатных ИР: 4.а – обзорной карт-схемы Тверской губернии; 4.б – атласа с согласованными страницами современной и архивной карты. а) 8 губерний съемки А.И. Менде а) объединение карт «межстоличного» региона б) разграфка листов и четвертей Рис. 1. Съемка 8 губерний А.И. Менде б) трехверстная карта Европейской России Рис. 3. Интернет ресурсы и программа САС.Планета а) гипертекстовая информация а) обзорная карт-схема карты губернии б) согласование двух карт Рис. 2. Электронный атлас ретроспективы карт б) комбинированный атлас Рис. 4. Печатные информационные ресурсы Реализация доступа к архивным картам в форме общедоступной автоматизированной интернетколлекции являлась одной из принципиальных целей исследований.
Тем не менее, даже на уровне доступа к интернет-ресурсу через браузер реализована функциональность:
- комплексирования с электронными документами через механизм гиперссылок;
- возможность создания с использованием ресурса метаданных, апробирована при геокодировании Автоматизированного электронного списка населенных мест (АЭ СНМ);
- на ресурсе в форме гипертекстовых страниц размещены списки населенных мест (около 10 тыс.) уездов Тверской губернии, которые через ссылки согласованы с архивной и современной картой; - локальное уточнение согласования архивной и современной карты по контрольной точке; - использование механизма Google поиска и позиционирования на карте.
Интернет-ресурс является одной из конечных форм (соответственно одним из форматов данных) представления результатов исследований. Ресурс создавался на основе предварительно созданных с применением авторских приложений и ГИС растровых ЭК, которые используются в детальных научных и прикладных исследованиях.
Интернет-ресурсы по современным картам достаточно многообразны, но по степени детальности с крупномасштабными архивными картами могут сравниться единицы (а именно, пока только карта РосРеестра, рис. 5). Карты Google, Яндекса, Космоснимки и другие существенно уступают крупномасштабным архивным по информативности.
Рис. 5. Сравнение информативности карт Формат данных интернет-ресурса допускает обращение к нему не только через браузер, но и с применением приложений с функциональностью ГИС. Например, в программе САС.Планета (URL: http://sasgis.ru/forum/viewtopic.php?f=45&t=1038) реализован импорт-экспорт, создание и редактирование векторных данных с использованием аэрои космических снимков и картографических материалов из различных источников. Для доступа к растровым ЭК создаваемой интернет-коллекции создаются конфигурационные файлы, которые размещаются на форуме данной программы (URL: http://sasgis.ru/forum/viewtopic.php?f=45&t=1038).
На данном этапе исследований после апробации нескольких подходов удалось решить самостоятельную нетривиальную задачу формирования растровой ЭК по многолистной архивной карте губернии, территории и для объединения нескольких карт. С расширением подхода на многолистные среднемасштабные карты территорий. Пока представление ресурса даже по отдельной крупномассштабной карте губернии или территории востребовано исследователями. Исключение составляет двухверстная военно-топографическая карта Московской губернии, появившаяся на нескольких ресурсах. Одно из объяснений – листы одно- и двухверстных военно-топографических карт имеют форму трапеций как и современные топографические карты с определенными координатами углов листа, что существенно облегчает их обработку.
Основная проблема при использовании многолистных карт заключается, во-первых, в невозможности объединить листы в одно растровое изображение. Во-вторых, координаты углов отдельных листов (за отмеченным исключением) не известны и необходимо решать задачу объединения нескольких листов.
Первое решение (еще при отсутствии технологии Google maps) в рамках автономного приложения с ретроспективой карт (рис. 2) базировалось на: - виртуальном объединении растровых изображений равновеликих прямоугольников листов; - формировании по виртуальному изображению системы тайлов заданных размеров для нескольких вариантов разрешения;
- согласования систем координат виртуального объединенного изображения карты с системой координат, в частности, Гаусса-Крюгера.
Для данного подхода был апробирован и вариант интернет-коллекции карт.
После появления формата карт соответствующих API реализовано решение: Google и следующее - с использованием данных регистрации в ГИС системы тестовых листов (полученные координаты углов) решается оптимизационная задача оценки параметров эквидистантной системы листов архивной карты применительно к выбранной проекции, в частности – Гаусса-Крюгера;
- виртуально прямоугольники листов заполняяются изображениями карты с листа;
- виртуальное полотно всех листов карты программно разбивается на систему равновеликих (достаточно больших, например 10000х10000 пикселей) изображений и автоматически формируется файл регистрации каждого из них для ГИС (например, MapInfo), т.е. получаем систему растровых ЭК; - система растровых ЭК позволяет: использовать их в ГИС для создания векторных слоев; формировать тайловые комплексы в форматах Google maps; производить верстку обзорных карт-схем и автоматическое формирование согласованных атласов.
Для мелкомасштабных карт, которые включаются в ресурс, при регистрации в ГИС используется механизм адаптивной трансформации системы координат средствами ГИС.
Для интернет-ресурса с использованием формата Google maps в интересах максимального согласования его с картами из других источников и использования современных средств навигации реализовано трансформирование архивных карт в проекцию широта-долгота, WGS-84.
Отличительной особенностью крупномасштабных архивных карт является практически отсутствие дублирования по территории. Топографические межевые карты на 8 губерний съемки А. И. Менде дополняют военно-топографическую трехверстную Европейской России (Прибалтика, Украина, Белоруссия, Молдавия, Польша), а двухверстная Московской губернии и пятиверстная Кавказа дополняет их. Поэтому одно из направлений продолжения исследований заключается в формировании единого комплекса растровых ЭК (и соответственно производных от него) на объединение этих основных карт.
Подготовка метаданных, связанных с архивными картами, до недавнего времени шла автономно. В частности, в форме электронной таблицы был создан автономный Автоматизированный электронный список населенных мест Тверской области по архивным (Тверской и сопредельных губерний – более 10000 мест) и современным данным [14]. После создания интернет-ресурса с использованием его функциональности (без привлечения ГИС) было произведено дополнение АЭ СНМ координатной информацией (рис. 6).
Рис. 6. Формирование списковых метаданных С помощью создания программных процедур список скомплексирован с интернет-браузером, реализован экспорт данных в систему html страниц и обменный формат векторных электронных карт. Интернет-ресурс фактически стал выступать составной инструментальной частью формирования метаданных.
При этом апробированы два подхода: - создаваемый или уже существующий список (указатель) дополняется координатной информацией; - по архивной карте формируется векторная карта (например, мельниц – более 1000 объектов), затем для объектов заполняются семантические характеристики.
Первый подход применяется для создания и каталогизация прикладных списков, согласованных через гиперссылки с ресурсом (приложения к изданиям, элемент препарирования записок путешественников, СНМ и т.д. ). Ресурс позволяет создавать такие списки и соответственно открывает возможности формирования и структурирования новых информационных массивов.
По второму варианту сформированы, в частности, границы уездов и волостей, слой водяных и ветряных мельниц по карте Тверской губернии.
В ресурсе представлена апробация обработки следующих групп карт:
- 4-х из 8-ми топографических межевых карт губерний съемки А. И. Менде (Мендт);
- самой большой по пространству трехверстной военно-топографической карты Европейской России; - двухверстная карта Московской губернии; - пятиверстная карта Кавказа.
Таким образом представлен значительный объем крупномасштабных карт губерний и территорий России, который кроме 20 областей России охватывает территории современных Украины, Белоруссии, Молдовы, Латвии, Литвы, Эстонии. Мониторинг хостинга показывает что каждый третий пользователь архивных картографических произведений ресурса является зарубежным.
В ресурсе реализовано комплексирование данных по картам России XIX в. с зарубежной коллекцией D. Rumsey, которая содержит крупномасштабные многолистных карт Франции и Германии (URL: http://www.davidrumsey.com/). Объединение коллекций образует связное картографическое покрытие (рис. 7). Рис. 7. Комплексирование с другими коллекциями На рис. 7 показана трехверстная карта Европейской России, границы карт Франции и Германии, границы пятиверстной карты Кавказа и объединения карт 8 губерний съемки А. И. Менде с двухверстной картой Московской губернии. Комплексирование реализовано на основе формата программы Google Earth через данную программу или через веб вариант ее ядра для интернет-браузера.
Количественный состав адаптированных архивных карт уже делает актуальным механизм каталогизации, что пока находится на стадии поиска эргономичного решения.
С использованием созданных информационных ресурсов, в частности, по двухверстной топографической межевой карте Тверской губернии были проведены, например, следующие прикладные исследования: - создание карты границ уездов и волостей; - оценка временных изменений использования земель конкретных территорий (вокруг озера Селигер, междуречье р. Волга и р. Тверца); - пространственное Логовеж; изменение русла реки - создание векторная карта мельниц, на которой нанесено 294 водяных и 783 ветряных мельниц.
Наряду с использованием ресурсов в научных и прикладных исследованиях они могут использоваться при краеведческой деятельности детей и молодежи в аспекте историко-патриотического воспитания и связи поколений, формирования междисциплинарных связей (география, информатика, история, краеведение) [11, 12, 16]. Примеры использования ресурса в краеведении: 1. места пребывания известных людей; 2. образование населенных мест и изменение названий; 3. Изменение дорожной сети; 4. изменение использования земель; 5. объекты карты: церковные, мельницы, постоялые дворы, захоронения и т.д.; 6. Современные и старинные границы (область-губерния, район-уезд, поселение-волость); 7. места жительства родных и родственников.
По результатам интернет-опроса созданные ресурсы используются: в картографии – 7%; в физической географии – 2%; социальноэкономической географии 3%; в исторических исследованиях 17%; в краеведческих исследованиях 19%; в генеалогии 6%; для туризма 7%; для профессиональной и любительской археологии – 21%; для знакомства с картами – 17%.
В настоящее время в объем интернет-коллекции составляет около 40 Гб данных, суточный исходящий трафик более 1.5 Гб.
Публичное представление научных и практических результатов в области формирования общедоступных информационных ресурсов по архивным картографическим произведениям подтверждает их востребованность широким спектром пользователей [16, 17, 18, 19].
Дальнейшая детализация исследований может идти в различных направлениях: - состав и особенности групп карт;
- методы обработки конкретных карт (крупно-, средне- и мелкомасштабных; однолистных и многолистных; атласов);
- создание коллекции по оригинальным изображениям карт;
- создание ресурса с обработанными изображениями карт и их объединений в интересах повышения эргономичности использования;
- создание коллекции с объединением архивных карт и пространственных данных.
В силу объемности и нетривиальности исходного материала сделана лишь итерация формирования ресурса, интернет-коллекции.
Фактически сформирована и расширяется межрегиональная, межгосударственная среда пользователей ресурса [15].
После апробации формирования ресурса по самой объемной (по пространству и числу листов) трехверстной военно-топографической карты (более 500 листов), территория 7 государств СНГ и ЕС стала очевидна возможность формирования на основе разработанных подходов ресурса по всему комплексу архивных карт России XIX века [13].
Естественным выглядит размещение на интернет ресурсах библиотек, музеев, архивов и в их локальных сетях электронных картографических материалов, что и происходит сейчас, в частности, на сайтах Российской национальной библиотеки и Президентской библиотеки. Апробированные информационные, программные и коммуникационные решения позволяют эргономично комплексировать распределенные в Интернете электронные коллекции по архивным картографическим произведениям. Литература [1] Е. Б. Белова, Л.И. Бородкин, И.М. Гарскова и др. Историческая информатика / Под ред. Л.И. Бородкина, И.М. Гарсковой. М., 1996. [2] А. М.Берлянт. Картографический словарь. М.: Научный мир, 2005. [3] Л. Б. Вампилова. Практическое значение метода регионального историко-географического анализа // Историческая география: теория и практика. СПб., 2004. [4] В. Н. Владимиров. От исторического картографирования к исторической геоинформатике // Круг идей: алгоритмы и технологии исторической информатики. М.–Барнаул, 2005. [5] Заседание коллегии Архивной службы Новосибирской области. О расширении возможностей архивных органов и учреждений Новосибирской области в использовании архивных документов, обеспечении доступности к архивной информации граждан с целью удовлетворения их духовных и социальных потребностей. Новосибирск, 2009. [6] Е. В. Лялля. Применение технологий геоинформационных систем для работы с историческими картографическими произведениями. Creating an automated online collection on large-scale topographic and military landmaps archival Russian XIX century.
Internet collection includes large-scale topographic landmarking and military topographic maps of the provinces and territories of Russia. A joint navigation through archival and contemporary maps applying spatial mapping and access by the Internet has been implemented.