WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 18 |

Для организации связи между географической и атрибутивной информацией используют четыре подхода взаимодействия. Первый подход – геореляционный или, как его еще называют, гибридный. При таком подходе географические и атрибутивные данные организованы по-разному. Между двумя типами данных связь осуществляется посредством идентификатора объекта. Как видно из рис.2.2., географическая информация хранится отдельно от атрибутивной в своей БД. Атрибутивная информация организована в таблицы под управлением реляционной СУБД.

ОБРАБОТКА ОТОБРАЖЕНИЕ СБОР И АНАЛИЗ Цифровые кар- Система обработки ты пространственных данных ИСХОДЯЩИЕ КАРТЫ Составные карты Цифровые фото Проекционные карБаза данных и видео изоты географической бражения Интерпретационные информации карты Многослойные карБаза данных ты Входящие проатрибутивной странственные информации Площадь данные Расстояния Общая база данных Входящие ат- Система управлеТАБЛИЧНАЯ И СТАрибутивные ния базой данных ТИСТИЧЕСКАЯ ИНданные ФОРМАЦИЯ Рис.2.2. Схематическое представление процессов сбора, обработки, анализа и вывода данных ГИС.

Следующий подход называется интегрированным. При этом подходе предусматривается использование средств реляционных СУБД для хранения как пространственной, так и атрибутивной информации. В этом случае ГИС выступает в качестве надстройки над СУБД.

Третий подход называют объектным. Плюсы этого подхода в легкости описания сложных структур данных и взаимоотношений между объектами. Объектный подход позволяет выстраивать иерархические цепочки объектов и решать многочисленные задачи моделирования.

В последнее время самое широкое распространение получил объектно-реляционный подход, являющийся синтезом первого и третьего подходов.

Следует отметить, что в ГИС выделяют несколько форм представления объектов:

• в виде нерегулярной сети точек;

• в виде регулярной сети точек;

• в виде изолиний.

Представление в виде нерегулярной сети точек – это произвольно расположенные точечные объекты в качестве атрибутов имеющие какое-то значение в данной точке поля. Пример такой формы представления данных показан на рис. 2.3.

ID Величина Тип Коор-та X Коор-та Y 1 12 сосна 185 2 7 ясень 350 Рис.2.3. Пример формы представления объектов в виде нерегулярной сети точек.

Представление в виде регулярной сети точек – это равномерно расположенные в пространстве точки достаточной густоты. Регулярную сеть точек можно получать интерполяцией из нерегулярных либо путем проведения измерений по регулярной сети.

Наиболее распространенной формой представления в картографии является представление изолиниями. Недостатком данного представления является то, что обычно нет никакой информации о поведении объектов, находящихся между изолиниями. Данный способ представления является не самым удобным для анализа. На рис.2.4. приведен пример этой формы представления.

ID Величина 1 2 3 Рис.2.4. Пример формы представления объектов в виде изолиний.

2.3. Модели организации пространственных данных Самой распространенной моделью организации данных является слоевая модель, рис.2.5. Суть модели в том, что осуществляется деление объектов на тематические слои и объекты, принадлежащие одному слою. Получается так, что объекты отдельного слоя сохраняются в отдельный файл, имеют свою систему идентификаторов, к которой можно обращаться как к некоторому множеству. Как видно из рис.2.5., в отдельные слои вынесены индустриальные районы, торговые центры, автобусные маршруты, дороги, участки учета населения. Часто один тематический слой делится еще и по горизонтали – по аналогии с отдельными листами карт. Это делается для удобства администрирования БД и во избежание работы с большими файлами данных.

Рис.2.5. Пример слоевой организации данных.

Рис.2.5. Пример слоевой организации данных В рамках слоевой модели существует две конкретных реализации: векторно-топологическая и векторно-нетопологическая модели. Об основах этих моделей мы говорили в первом модуле, когда рассматривали ГИС на основе векторной модели представления данных.

Первая реализация – векторно-топологическая, рис.2.6. В этой модели есть ограничения: в один лист одного тематического слоя можно поместить объекты не всех геометрических типов одновременно. К примеру, в системе ARC/INFO в одном покрытии можно поместить или только точечные или только линейные, или полигональные объекты, либо их комбинации, исключая случай “точечные + полигональные” и три типа объектов сразу.

Векторно-нетопологическая модель организации данных – это более гибкая модель, но часто в один слой помещаются только объекты одного геометрического типа. Число слоев при слоевой организации данных может быть весьма большим и зависит от конкретной реализации. При слоевой организации данных удобно манипулировать большими группами объектов, представленных слоями как единым целым. Например, можно включать и выключать слои для визуализации, определять операции, основанные на взаимодействии слоев.

ID Сегменты А 1, B 1, 3, 4, 5, C 2, 4, 5, 6, 1 3 Рис.2.6. Векторно-топологическая модель организации данных.

Следует отметить, что слоевая модель организации данных абсолютно преобладает в растровой модели данных.

Наряду со слоевой моделью используют объектно-ориентированную модель. В этой модели используется иерархическая сетка (топографический классификатор), рис. 2.7.

Водоемы Искусственные Естественные Озера Пруды Водохранилища Котлованы Для нужд населения Для хозяйственных нужд Неиспользуемые Рис.2.7. Пример топографического классификатора.

В объектно-ориентированной модели акцент делается на положение объектов в какой-либо сложной иерархической схеме классификации и на взаимоотношения между объектами. Этот подход менее распространен, чем слоевая модель по причине трудности организации всей системы взаимосвязей между объектами.

2.4. Принципы организации информации в ГИС Как говорилось выше, информация в ГИС хранится в географической и атрибутивной базах данных. Рассмотрим принципы организации информации на примере векторной модели представления пространственных данных.

Любой графический объект можно представить как семейство геометрических примитивов с определенными координатами вершин, которые могут исчисляться в любой системе координат. Геометрические примитивы в разных ГИС различаются, но базовыми являются уже известные Вам точка, линия, дуга, полигон. Расположение точечного объекта, например, угольной шахты, можно описать парой координат (x, y). Такие объекты, как река, ЛЭП, водопровод, железная дорога описываются набором координат (x1, y2; …; xn, yn), рис.2.8. Площадные объекты типа речных бассейнов, сельхоз угодий или избирательных участков представляются в виде замкнутого набора координат (x1, y1; … xn, yn;

x1, y1). Векторная модель наиболее пригодна для описания отдельных объектов и менее всего подходит для отражения непрерывно изменяющихся параметров.

Кроме координатной информации об объектах в географической БД может храниться информация о внешнем оформлении этих объектов. Это может быть толщина, цвет и тип линий, тип и цвет штриховки полигонального объекта, толщина, цвет и тип его границ. Каждому геометрическому примитиву сопоставляется атрибутивная информация, описывающая его количественные и качественные характеристики. Она хранится в полях табличных баз данных, которые предназначены для хранения информации разных типов: текстовая, числовая, графическая, видео, аудио. Семейство геометрических примитивов и его атрибутов (описаний) образует простой объект.

Современные объектно-ориентированные ГИС работают с целыми классами и семействами объектов, что позволяет пользователю получать более полное представление о свойствах этих объектов и присущих им закономерностях.

Рис.2.8. Пример использования векторной модели для описания геообъектов.

Взаимосвязь между изображением объекта и его атрибутивной информацией возможна посредством уникальных идентификаторов. Они в явной или неявной форме существуют в любой ГИС.

Во многих ГИС пространственная информация представляется в виде отдельных прозрачных слоев с изображениями географических объектов. Размещение объектов на слоях зависит в каждом отдельном случае от особенностей конкретной ГИС, а также особенностей решаемых задач. В большинстве ГИС информацию на отдельном слое составляют данные из одной таблицы БД. Бывает, что слои образуются из объектов, составленных из однородных геометрических примитивов. Это могут быть слои с точечными, линейными или площадными географическими объектами. Иногда слои создаются по определенным тематическим свойствам объектов, например, слои железнодорожных линий, слои водоемов, слои природных ископаемых. Практически любая ГИС позволяет пользователю управлять слоями. Основные управляющие функции – это видимость/невидимость слоя, редактируемость, доступность. Кроме всего, пользователь может увеличивать информативность цифровой карты путем вывода на экран значений атрибутов пространственных. Многие ГИС используют растровые изображения в качестве фундаментального слоя для векторных слоев, что также повышает наглядность изображения.

2.5. Ввод информации в ГИС Ввод данных – это процедура, связанная с кодированием данных в компьютерно-читаемую форму и их записью в базу данных ГИС.

Выделяют три главных этапа ввода данных:

• сбор данных;

• редактирование и очистка данных;

• географическое кодирование данных.

Последние два этапа называются также предварительной обработкой данных. В процессе такой обработки накапливается новый класс данных – метаданные (данные о данных). Метаданные обычно содержат:

• дату получения;

• точность позиционирования;

• точность классификации;

• степень полноты;

• метод, использованный для получения и кодирования данных.

Рассмотрим способы ввода данных в ГИС. Первый способ – это ввод информации при помощи клавиатуры. Этот тип ввода, главным образом, используется для атрибутивных данных. Обычно ввод с клавиатуры совмещают с ручной оцифровкой.

Второй способ ввода – ручная оцифровка при помощи дигитайзера. Этот способ наиболее широко используется для ввода пространственных данных с традиционных карт. Эффективность и качество оцифровки зависит от качества программного обеспечения оцифровки и умения оператора.

Данный способ требует больших временных затрат и допускает наличие ошибок.

Следующий способ ввода – сканирование карт, позволяющее получать их цифровое изображение. Современные высокоразрешающие сканеры позволяют сканировать карты с разрешением около 20 микрон (0.02 мм). Полученный цифровой снимок нуждается в обработке и редактировании для улучшения качества. При этом изображение преобразовывают в векторный формат. Сканированные изображения могут непосредственно использоваться для производства карт.

Кроме того, есть еще один способ ввода данных в ГИС – ввод существующих цифровых файлов. Дело в том, что многие ведомства и организации имеют обширные базы данных географической информации. Наборы таких данных должны быть доступны, а получение данных должно осуществляться при помощи сетевых технологий. Приобретение и использование существующих цифровых наборов данных является наиболее эффективным способом заполнения ГИС.

2.6. Ввод данных в ГИС с растровой моделью данных Растровая модель является оптимальной для работы с непрерывными свойствами объектов.

Растровое изображение – это набор значений для отдельных элементов (растров, ячеек, пикселей).

Отдельный растр характеризуется координатами, глубиной цвета (в цветных растрах), градацией серого цвета (серая шкала), черного или белого цвета (в черно-белых изображениях). В общем случае растровая картина – это обычное фотоизображение, которое получено сканированием традиционной бумажной карты или аэро- и космического фотографированием участка земной поверхности. Растровое изображение можно охарактеризовать разрешением, измеряемым в единицах dpi (dot’s per inch – точек на дюйм) и указывающим, сколько пикселей располагается в одном дюйме изображения. Чем выше разрешение, тем качественнее и информативнее изображение. Но не следует забывать, что с увеличением разрешения увеличивается и файл растрового изображения. В ГИС обычно используются растровые изображения, разрешение которых лежит в диапазоне 200–600 dpi (исключением могут быть только аэро- и космоснимки, разрешение которых может достигать нескольких тысяч dpi).

2.7. Ошибки оцифровки карт Как бы прецизионно не проводилась оцифровка и сканирование традиционных карт, ошибки неизбежны. Уровень ошибок в базе данных ГИС непосредственно связан с уровнем ошибок исходных карт. Всё дело в том, что карты не всегда адекватно отображают информацию и не всегда точно передают данные о местоположении объектов. На рис.2.9 наглядно показан процесс накопления ошибок на каждом из этапов построения традиционных карт.

Рис.2.9. Пример получения некорректного результата при создании карты.

В процессе оцифровки можно выделить следующие ошибки:

• разрывы (два сегмента линии не стыкуются друг с другом);

• подергивания (линия имеет участки “пульсирования”);

• петли (линия местами закручивается);

• пересечения (сегменты линий накладываются друг на друга).

Кроме того, часто встречаются такие ошибки как недовод и перевод, рис.2.10.

Рис.2.10. Ошибки оцифровки карт.

При дискретной оцифровке карты (т.е. по отдельным областям, которые потом соединяются в единую карту) возникают несовпадения или нестыковки, рис.2.11.

Рис.2.11. Ошибка дискретной оцифровки.

2.8. Анализ информации в ГИС Любая современная ГИС содержит в себе набор средств для анализа пространственноатрибутивной информации являются. Используя аналитические функции ГИС можно получить ответы на такие вопросы, как:

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 18 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.