Картографическая генерализация − это отбор, обобщение, выделение главных типических черт изображаемых объектов в соответствии с назначением, масштабом, содержанием карты, особенностями картографируемой территории и самого объекта. При использовании геоинформационных технологий задача генерализации решается на основе пространственных данных, которые представляют собой совокупность цифровых моделей географических объектов. Диссертация посвящена разработке новых подходов к генерализации пространственных данных для составления карт разных масштабов и мультимасштабных карт.
Разработан комплекс методик и алгоритмов адаптивной генерализации, учитывающих пространственную организацию географических объектов. Для цифровых моделей населенных пунктов и транспортных сетей созданы методики отбора, адаптирующиеся к пространственной неравномерности распределения объектов и сохраняющие их структурные связи. Разработаны алгоритмы геометрического упрощения множества линейных объектов с сохранением их топологических отношений и морфологии. Для генерализации цифровых моделей рельефа предложен метод, основанный на восстановлении поверхности по генерализованному каркасу структурных линий. Разработана комплексная методика агрегирования разнородных пространственных данных для создания сеточных баз данных характеристик подстилающей поверхности и геометрии городских каньонов для целей климатического и метеорологического моделирования.
Значительным достижением работы является разносторонняя формализация понятия детальности пространственных данных через их количественные характеристики. Введено понятие гранулярности цифровой модели рельефа как ключевой геометрической характеристики ее детальности. Разработаны методы оценки детальности топографических данных на основе регрессионного моделирования связи плотности пространственных объектов с характеристиками местности. Для обеспечения сопоставимости результатов разных алгоритмов предложен способ управления изменением детальности при геометрическом упрощении линий. Предложены новые подходы к визуализации цифровых моделей рельефа способами дополнительных горизонталей и штрихов, позволяющие напрямую управлять детальностью картографического изображения. Решена проблема автоматической конфляции (совмещения) цифровых моделей рельефа и объектов гидрографии разной детальности, а также автоматической взаимной координатной привязки карт и космических снимков на основе компьютерного зрения.
Особое место в исследовании занимает разработка теоретических и методологических основ мультимасштабного картографирования. Сформирован комплекс методик для построения мультимасштабных карт различной тематики, включая общегеографические, гипсометрические, социально-экономические и гидрометеорологические карты. Для визуализации преобразований данных, происходящих между масштабами, на примере картограмм и картодиаграмм предложены и реализованы анимационные переходы.
Проведенное исследование вносит фундаментальный вклад в развитие географической картографии и геоинформатики, существенно повышая уровень формализации подходов, применяемых при генерализации пространственных данных, и усиливая их географическую содержательность.