ОРГАНИЗАЦИЯ ДАННЫХ В ГИС
2.1 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ ГИС как системы обработки пространственно-временной информа- Рис. 2.1 Кроме того, они отличаются специфичностью организации и структурирования моделей данных (Рис. 2.1). ГИС характеризуются разнообразием графических данных со спе- Рис. 2.2 Используя процедуры абстракции, определим более общую модель Одной из основных моделей в первых ГИС был набор имен и характеристик в сочетании с множеством именованных данных, местонахождение которых задается координатами. Эта простая модель не содержала каких-либо семантических данных, помогающих пользователю при работе с базами данных. Дальнейшие исследования привели к необходимости развития и усложнения такой модели. Другими словами, возникла потребность создания общей модели данных ГИС и ее основных частей для оптимальной обработки в базах данных и эффективного описания объектов. Данные реального мира, отображаемые в ГИС, можно рассматривать с учетом трех аспектов: пространственного, временного и тематического. Пространственный аспект связан с определением местоположения,временной - с изменениями объекта или процесса с течением времени, в частности от одного временного среза до другого. Примером временных данных служат результаты переписи населения.Тематический аспект обусловлен выделением одних признаков объекта и исключением из рассмотрения других. Все измеримые параметры моделей геоинформационных данных подпадают под одну из этих характеристик: место, время, предмет. Затруднительно исчерпывающим образом описать сразу все три эти характеристики. Поэтому при построении моделей данных на основе наблюдений явлений реального мира один параметр считают "неизменным", изменения другого "задаются" и при этом "измеряют" изменения Зафиксировав географическое положение и изменяя время, можно В большинстве технологий ГИС для определения места используют один класс данных - координаты, для определения параметров времени и тематической направленности - другой класс данных - атрибуты. Однако прежде чем рассмотреть два основных класса данных в ГИС, необходимо рассмотреть методы определения местоположения точек объектов на поверхности Земли.
Определение положения точек на поверхности Земли Координатные данные, составляющие один из основных классов геоинформационных данных, используют для указания местоположения на Поверхность Земли имеет сложную форму. При общей площади ее С учетом того, что поверхность вод Мирового океана занимает по- Можно построить семейство горизонтальных поверхностей. Повер- С помощью методов дистанционного зондирования удалось уста- Для отображения положения точек поверхности на плоскости ис- Выбор системы координат зависит от размеров исследуемых участ- В этих случаях применимы плоские координаты.Плоские декар- Плоские полярные координаты используют расстояние от начала координат (r) и угол ((r) от фиксированного направления. Направление обычно фиксируется на север, а угол отсчитывается по часовой стрелке от него. Полярные координаты удобны при проведении измерений от какой-либо заданной точки, например, когда используются данные таких источников, как радарные съемки. При необходимости учета кривизны Земли применяют пространственные системы координат. Для определения географической системы координат (разновидности сферической системы) введем следующие понятия: • плоскость земного экватора - проходит через центр Земли перпендикулярно к оси вращения; • плоскость географического (астрономического) меридиана- проходит через ось вращения Земли и отвесную линию в точке земной поверхности; • меридиан - линия пересечения плоскостей географических меридианов с земной поверхностью; • параллель - линия, образованная пересечением плоскости, параллельной плоскости земного экватора, с поверхностью Земли. Положение точки определяется широтой ((р) и долготой ( А.). Широта - это угол между точкой и экватором вдоль меридиана '. Долгота - это угол в плоскости экватора между меридианом точки На рисунке 2.3 изображено измерение широты и долготы для точки на поверхности Земли с координатами 550 с. ш. и 600 в. д. Рис. 2.3 Основными понятиями этой системы координат являются: меридиан - линия постоянной долготы; параллель - линия постоянной широты; большой круг - воображаемый круг на земной поверхности, обра- малый круг - воображаемый круг на земной поверхности, образо- Рассмотренные системы координат носят в большей степени теоре- Координатные данные Геометрически информация, содержащаяся на карте, может быть Основные типы координатных моделей Класс координатных моделей можно разбить на типы. При этом сле- В ГИС, как и в САПР, применяют набор базовых геометрических В ГИС включают следующие основные типы координатных данных:
Рис. 2.4 Отображение точечных объектов. ; • линия незамкнутая (см. Рис. 2.5);
Рис. 2.5 Отображение линейных объектов
• контур (замкнутая линия); • полигон (ареал, район) - группы примыкающих друг к другу замкнутых участков (Рис. 2.6).
Рис. 2.6 Отображение полигональных объектов. В некоторых системах в описание основных типов моделей включа- Приведенные выше понятия носят концептуальный характер. На • точка - пара координат X, Y; • отрезок - линия, соединяющая две точки; • вершина (вертекс) - начальная или конечная точка отрезка; • дуга (линия) - упорядоченный набор связных отрезков (или вершин); • узел - начальная или конечная вершина дуги; • висячий узел - узел, принадлежащий только одной дуге, у которой • псевдоузел - узел, принадлежащий только двум дугам либо одной замкнутой дуге, у которой начальная и конечная вершины совпадают. Исключением является узел, принадлежащий двум дугам, одна из которых самозамкнута в этом узле, а другая примыкает к ней (такой узел является нормальным); • нормальный узел - узел, принадлежащий трем (и более) дугам. • висячая дуга - дуга, имеющая висячий узел; • замкнутая дуга - дуга, у которой совпадают начальная и конечная • полигон - единичная область, ограниченная (находящаяся внутри) • покрытие - набор файлов, фиксирующий в виде цифровых запи- • пустое покрытие - покрытие, в котором отсутствуют простран- • слой - покрытие, рассматриваемое в контексте его содержатель- • внутренний идентификатор пространственного объекта - целое чис- • пользовательский идентификатор (внутренний ключ) простран- Точечные объекты. Простейший тип пространственного объекта задают точечные данные, к которым относятся не только точки, но и все точечные условные знаки. Выбор объектов, представляемых в виде точек, зависит от масштаба карты или исследования. Например, на крупно масштабной карте точками показываются отдельные строения, а намелкомасштабной карте - города. Особенность точечных объектов состоит в том, что они хранятся и в Линейные объекты. Они широко применяются для описания се- Любая сеть состоит из узлов (вершин) - соединений, концов обо- Для каждого узла существует специальная характеристика, называ- В древовидной сети (Е-дерево) каждая пара узлов имеет лишь одно Линейные объекты, как и точечные, имеют свои атрибуты, причем • направление движения, интенсивность движения, протяженность; • количество полос, время пути вдоль звена; • диаметр трубы, направление движения газа; • напряжение в ЛЭП, высота опор; • количество путей, уклон, ширина тоннеля, грузоподъемность и др. • наличие перехода, названия пересекающихся улиц; • наличие автоматического регулирования перекрестков; • тип (ручной или автоматический) перевода стрелок; • характеристики трансформаторов ЛЭП; • мощность компрессора. Некоторые атрибуты (например, названия пересекающихся улиц) Во многих ГИС для включения дополнительных атрибутов в сеть необходимо разбиение существующих звеньев и создание новых узлов. Например, звено улицы, часть которой ремонтируется, разрывается на Сети часто используют как системы линейной адресации. В этих Данный подход определяет метод присвоения атрибутов отдельным Для точечных объектов необходимо указать одно значение коорди- Ареалы. В настоящее время в ГИС может быть представлено не- Для ареальных объектов границы могут определяться свойством или Взаимосвязи между координатными моделями В общем случае пространственные данные могут иметь большое число разнообразных связей. Эти связи играют важную роль для пространственного анализа данных. Например, связь типа "содержится в" позволяет соотносить объекты с их окружением, связь "пересекает" между двумя линиями важна для анализа маршрутов в сетях. Взаимосвязи могут существовать между объектами одного типа или разных типов. Исходя из критерия построения моделей можно выделить три основных типа взаимосвязей между координатными объектами. Первый тип - взаимосвязи для построения сложных объектов из Второй тип - взаимосвязи, которые можно вычислить по коорди- Третий тип - "интеллектуальный". Эти взаимосвязи нельзя вы- Номенклатура и разграфка топографических карт Поскольку основой интеграции данных в ГИС является географическая информация, необходимо рассмотреть понятия разграфка и номенклатура топографических карт. Разграфкой называется разделение топографических карт на листы. Номенклатура - это система обозначений отдельных листов топографических карт. Общегеографические карты делятся на три вида: • обзорные (масштаб 1 : 1 000 000 и мельче); • обзорно-топографические (масштаб 1: 100 000- 1 : 1 000 000); • топографические (масштаб 1 : 100 000 и крупнее). Обзорно-топографические карты составляются по картам более крупных масштабов. Топографические карты составляются по результатам съемок территорий и отличаются детальностью изображения местности. Это многолистные карты, т.е. на каждом листе отображается часть территории, а в совокупности на всех листах содержится полное отображение. Строго говоря, криволинейная часть поверхности отображаемой на листе карты соответствует некоей криволинейной трапеции. Поэтому для обозначения определенных листов карты используют термин трапеция. В основу разграфки топографических карт положен лист карты масштаба 1 : 1 000 000. Для составления карты такого масштаба изображение земной поверхности разбивается на 60 колонн (двухугольников) начиная от Гринвичского меридиана через 6° . Двухугольники нумеруются арабскими цифрами от 1 до 60 на восток от 180°. Возможна нумерация от 0°. В этом случае двухугольники называют не колоннами, а зонами. Нумерация зон от колонн отличается на 30 единиц, например, колонна с номером 40 соответствует зоне с номером 10. Таким образом колонны и зоны делят земной шар по меридианам. Параллелями через 4° по широте изображение земной поверхности делится на ряды, обозначаемые буквами латинского алфавита к северу и югу от экватора. Таким делением по меридианам и параллелям определяется номенклатура листа карты масштаба 1 : 1 000 000 (миллионной). Номенклатура каждого листа включает букву ряда и номер колонны. Так, лист, на котором показывается г. Москва, имеет номенклатуру N-37, что соответствуют 52 - 56° широты и 36 - 42° долготы. Номенклатура сдвоенных или счетверенных листов карты складывается из обозначений широтного пояса и соответственно двух или четырех колонн. Номенклатура листов карт более крупных масштабов связана с номенклатурой листов миллионной карты. Так, лист карты масштаба Лист карты масштаба 1 : 300 000 составляет 1/9 листа миллионной Лист карты масштаба 1 : 200 000 составляет 1/36 листа Лист карты масштаба 1 : 100 000 составляет 1/144 листа миллионной карты и обозначается арабскими цифрами от 1 до 144, расположенными после номенклатуры миллионного листа, например N-37-143. Номенклатура листов карт более крупных масштабов строится на Так, лист карты масштаба 1 : 50 000 составляет 1/4 листа карты мас- Лист карты масштаба 1 : 50 000 содержит 4 листа карты масштаба 1: 25 000, которые обозначаются добавлением строчных букв а, б, в, г к номенклатуре листа карты пятидесятитысячного масштаба, например N-37-144-E-6. Лист карты масштаба 1 : 25 000 содержит 4 листа карты масштаба Лист карты масштаба 1 : 100 000 содержит 256 листов карты масш- Номенклатура листа карты масштаба 1:2 000 образуется на основе деления листа карты 1: 5 000 на 9 частей. Каждый лист обозначается путем добавления строчных букв русского алфавита а, б, в, г, д, е, ж, з, и к номенклатуре пятитысячного масштаба, например N-37-144-(256-a). 2.2 АТРИБУТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ В ГИС Одних координатных данных недостаточно для описания картографической или сложной графической информации. Картографические Выше отмечалось, что атрибутивные данные описывают тематические и временные характеристики. Таблица, содержащая атрибуты объектов, называетсятаблицей атрибутов. Атрибуты, соответствующие тематической форме данных и определяющие различные признаки объектов, также хранятся в таблицах. Каждому объекту соответствует строка таблицы, каждому тематическому Временная характеристика может отражаться несколькими способами: • путем указания временного периода существования объектов; • путем соотнесения информации с определенными моментами времени; • путем указания скорости движения объектов. В зависимости от способа отражения временной характеристики она Применение атрибутов позволяет осуществлять анализ объектов базы Кроме того, с помощью атрибутов можно типизировать данные и Таким образом, атрибутивное описание дополняет координатное, Атрибутами могут быть символы (названия), числа (статистическая Числовые значения в ГИС могут относиться как к координатным Можно по-разному организовывать взаимосвязь координатного и Такой подход не нов, он заимствован из методов релятивистской Существуют различные методы хранения атрибутивной информа- - хранение для всех объектов системы 1-2 стандартных атрибутов; • хранение таблицы атрибутов, связанных с пространственными • хранение ссылок на элементы данных иерархической или сетевой БД; · хранение атрибутивной информации может вообще не применять- Вопросы точности координатных и атрибутивных данных Использование любой информации допустимо, если она удовлетво- Рассмотрим несколько показателей точности в ГИС' точность вы- Точность вычисления определяется количеством значимых цифр Точность вычислений и измерений не адекватна точности представ- Точность вычисления в ГИС велика, обычно она намного выше, чем Точность входит в комплекс данных, определяющий важный пока- В США разработаны национальные стандарты для цифровых кар- Стандарт выделяет несколько компонентов качества данных • позиционную точность; • точность атрибутов; • логическую непротиворечивость; • полноту, • происхождение. Позиционная точность выражается степенью отклонения данных Для проверки позиционной точности используют независимые бо- Можно на основе известного в статистике правила "переноса оши- Точность атрибутов определяется близостью значений атрибута В зависимости от типов данных точность атрибутов может быть из- Точность атрибута может быть различной в разных частях карты, Понятиелогической непротиворечивости связано с непротиворе- В среде ГИС это понятие распространяется на внутреннюю непро- Понятиеполноты (достаточности) данных связано со степенью Несколько специфический показательпроисхождение включает 2.3 ЭЛЕМЕНТЫ ЦИФРОВОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ КАРТОГРАФИИ Векторные и растровые модели Основой визуального представления данных при помощи ГИС-технологий служит так называемая графическая среда. Основу графической среды и соответственно визуализации базы данных ГИС составляют векторные и растровые модели. В общем случае модели пространственных (координатных) данных • растровая модель; • векторная нетопологическая модель; • векторная топологическая модель. Все эти модели взаимно преобразуемы. Тем не менее при получе- В дальнейшем под терминами решетка, мозаика, элемент растра Векторная модель Построение модели. Векторные модели данных строятся на векто- При построении векторных моделей объекты создаются путем со- Векторные модели используются преимущественно в транспортных, В реальных ГИС имеют дело не с абстрактными линиями и точка- • геометрические (метрические) объекты (точки, линии и полигоны); • атрибуты - признаки, связанные с объектами; • связи между объектами. Векторные модели (объектов) используют в качестве атомарной Линией называют границу, сегмент, цепь или дугу. Основные типы Каждый участок линии может являться границей для двух ареалов
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1572)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |