Растровые модели и их характеристики, достоинства и недостатки

Билет №1

1)Понятие о геоинформационных системах-(ГИС) – это автоматизированные системы, основными функциями которых являются сбор, хранение, интеграция, анализ и графическая визуализация в виде карт или схем пространственно-временных данных, а также связанной с ними атрибутивной информации о представленных в ГИС объектах. Составные части ГИС-Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы. Модели пространственных данных – отражают логические правила формализованного цифрового описания объектов реальности как пространственных объектов. Из цифровых представлений пространственных данных (которые и принято называть моделями пространственных данных) состоит база данных любой ГИС.

Традиционно различают базовые модели пространственных данных:

– векторные модели, подразделяемые на два типа — векторные топологические и нетопологические модели;

– растровые модели;

– регулярно-ячеистые модели, формально схожие с растровыми.

2)Типы пространственных данных.Точка (точечный объект) - нульмерные объекты. Местоположение может быть описано одной парой координат

Линия (простая, полилиния, сегмент, дуга) - одномерный объект. Описывается двумя координатами
Область (полигон, контур, регион) - двумерные (площадные) объекты. Ограничиваются дугами (должны замкнуться)
Пиксель - двумерный объект. Осуществляет разбиение пространства на отдельные ячейки
Ячейка - двумерный объект - элементарная частица регулярной части
Поверхности (при цифровом моделировании объекта)
Тело - трёхмерный объект. Описывается тремя координатами

Данные, описывающие местоположение объектов в пространстве, чаще всего в виде двух- или трёхмерной геометрии.

Создание нового проекта ГИС. Основные этапы.

1. Анализ системы принятия решений. Процесс начинается с определения всех типов решений, для принятия которых требуется информация. Должны быть учтены потребности каждого уровня и функциональной сферы.

2. Анализ информац требований. Определяется, какой тип информации нужен для принятия каждого решения.

3. Агрегирование решений, т.е. группировка задач, в которых для принятия решений требуется одна и та же или значительно перекрывающаяся информация.

4. Проектирование процесса обработки информации. На данном этапе разрабатывается реальная система сбора, хранения, передачи и модификации информации. Должны быть учтены возможности персонала по использованию вычислительной техники.

5. Проектирование и контроль над системой. Важнейший этап - это создание и воплощение системы. Оценивается работоспособность системы с разных позиций, при необходимости осуществляется корректировка. Любая система будет иметь недостатки, и поэтому её необходимо делать гибкой и приспособляемой.

Билет №2

1)Источники данных для гис.Источниками данных для ГИС являются карты, планы, схемы, представленные как в специфических объектных форматах, так и традиционных растровых и векторных форматах. Информационное наполнение ГИС осуществляется путем ввода различных первичных материалов, в том числе результатов измерений на местности, геологических исследований, картографирования, аэрофото- и космической съемки, специальной тематической информации.

2)Модели поверхности TIN.Она представляет рельеф наиболее точно так как обеспечивает плотное «прилегание» треугольников к моделируемой поверхности. В силу этого такая модель применяется очень широко и известна как модель TIN или модель на нерегулярной сетке. Построение ЦМР с использованием модели данных TIN сводится к созданию оптимальной сети треугольников, элементы которой «стремятся» быть как можно ближе к равносторонним. При этом любая точка двумерного пространства обладает только одной высотной координатой (в модели TIN не могут быть отрицательные уклоны поверхности: нависающие утесы, гроты, полости).

3.Использование и привязка растрового изображения.Растр - растровое изображение, для которого указана его привязка на местности. Поскольку в ГИС важны именно привязанные к земле данные, используется такая терминология. Снимки - растровые изображения плюс геометрическая информация о камере, которой это изображение получено. В частности, отсюда можно получить и привязку изображения на местности, т.е. в снимках содержится 'больше' информации (например, растры не могут быть использованы напрямую для создания стереопар - нет 'высоты').Растры поддерживаются форматов TIF , BMP , JPEG различных модификаций. Для больших по объёму растров рекомендуется для ускорения рисовки (особенно для 'Талки КПК') иметь их в проекте в форматах TILED _ TIF или TIF _ JPEG . Программа содержит конвертер растров в различные форматы.

Билет№3

1)Основные этапы создания проекта ГИС. Выделяют пять основных этапов процесса проектирования ГИС.

2. Анализ информационных требований. Определяется, какой тип информации нужен для принятия каждого решения.

5. Проектирование и контроль за системой. Важнейший этап – это создание и воплощение системы. Оценивается работоспособность системы с разных позиций, при необходимости осуществляется корректировка. Любая система будет иметь недостатки, и поэтому её необходимо делать гибкой и приспособляемой.

Растровые модели и их характеристики, достоинства и недостатки

В растровых моделях дискретизация непрерывных последовательностей реального мира осуществляется наиболее простым способом: вся территория представляется последовательностью ячеек (пикселей), образующих регулярную сеть.

Если векторная модель дает представление, «где» находится объект, то растровая модель – «что» расположено в той или иной точке территории.

В качестве атомарной модели используется элементарный участок территории – пиксель. Упорядоченная последовательность пикселей образует растр, который является моделью карты. Каждый элемент растра имеет одно значение плотности или цвета. Достоинства растровых моделей:

· растр не требует предварительного ознакомления с предметной областью; данные собираются с равномерно расположенной сети точек, могут легко подвергаться статистической обработке;

· растровые модели просты в обработке, возможна обработка по параллельным алгоритмам, за счет чего обеспечивается высокое быстродействие;

· некоторые задачи, например, создание буферной зоны, проще решаются в растровом виде;

· многие растровые модели позволяют вводить векторные объекты, обратная задача много труднее;

· процессы растеризации проще процессов векторизации алгоритмически.

Основные недостатки растровых моделей:

- требуют больших объемов (по сравнению с векторными моделями) памяти для хранения изображения;

- растровые объекты сложно масштабировать: при увеличении объекта становятся видны отдельные пиксели, контуры изображения теряют гладкость, изображение становится зернистым;

- сложно рассчитать результирующий цвет пикселя, который получается при слиянии нескольких пикселей разных цветов;

- проблемы разбиения сложного изображения на произвольные элементы для их раздельного использования и редактирования.

Кроме того, растровые цифровые изображения занимают, как правило, большие объемы памяти.

3)Технология ввода даных ГИС с помощью векторизации бумажных карт и фотопланов. Особености ручной и полуавтоматической векторизации. В современных ГИС процесс ввода графической информации в базу данных может быть осуществлен при помощи дигитайзера или по растровой подложке с применением сканерной технологии, а также из заранее подготовленных файлов данных (с помощью конверторов, если данные существуют в отличных от системы форматах).Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется векторизацией или оцифровкой. Существует несколько способов перевода данных с бумажных носителей в цифровую форму. Это векторизация с использованием дигитайзера (дигитализация) или по растровому изображению (растровой подложке) на мониторе. Дигитализация возможна двумя способами – по точкам и потоком, а векторизация по подложке осуществляется тремя способами – ручная, интерактивная (полуавтоматическая) и автоматическая. Ручной режим в них вводится для коррекции векторизованного изображения, полученного в автоматическом режиме.

По типу исходного материала их можно разделить на:

- картографические

- CAD - векторизаторы.

Картографические позволяют преобразовывать растровые изображения карт в векторную форму.

CAD - векторизаторы позволяют преобразовывать растровые изображения чертежей в векторную форму.

Билет №4

1)Картографические проекции. Семейства проекции.Картографическая проекция— математически определенный способ отображения поверхности эллипсоида на плоскости. Суть проекций связана с тем, что фигуру Земли — эллипсоид, не развертываемый в плоскость, заменяют на другую фигуру, развёртываемую на плоскость, или непосредственно на плоскость. При этом с эллипсоида на другую фигуру переносят сетку параллелей и меридианов. Вид этой сетки бывает разный в зависимости от того, какой фигурой заменяется эллипсоид. В любой проекции существуют искажения, они бывают четырех видов: искажения длин, искажения углов, искажения площадей, искажения форм. Искажение длин означает непостоянство масштаба плоского изображения, что проявляется в изменении масштаба от точки к точке, и даже в одной и той же точке в зависимости от направления. Масштаб: главный, он на карте подписывается, но на самом деле это масштаб исходного эллипсоида, развертыванием которого в плоскость карта и получена; частный масштаб — их бесконечно много на карте, он меняется от точки к точке и даже в пределах одной точки.

Уравнения общего вида:

где λ и φ — широта и долгота точки на земном эллипсоиде.

Картографические проекции основаны на формировании специфического отображения параллелей широты и меридианов долготы эллипсоида на некоторую выравниваемую или развертываемую поверхность. В геометрии, как известно, наиболее простыми развертываемыми поверхностями являются плоскость, цилиндр и конус. Это и определило три семейства картографических проекций: азимутальные, цилиндрические и конические.

2)Векторные топографические модели, их характеристика, достоинства и не достатки.

Основные понятия. Большое количество графических данных в ГИС со специфическими взаимными связями требует топологического описания объектов и групп объектов, которое зависит от "связанности" (простой или сложной). Оно определяет совокупность топологических моделей. Топологические модели позволяют представлять элементы карты и всю карту в целом в виде графов. Площади, линии и точки описываются границами и узлами (дуговая/узловая структура). Каждая граница идет от начального к конечному узлу, и известно, какие площади находятся слева и справа. Топологические модели в ГИС задаются совокупностью следующих характеристик:

• связанность векторов - контуры, дороги и прочие векторы должны храниться не как независимые наборы точек, а как взаимосвязанные друг с другом объекты;

• связанность и примыкание районов - информация о взаимном расположении районов и об узлах пересечения районов

• пересечение - информация о типах пересечений позволяет воспроизводить мосты и дорожные пересечения). Так Т-образ-ное пересечение является трехвалентным, а Х-образное (4 линии сходятся в точке пересечения) называют четырехвалентным;

• близость - показатель пространственной близости линейных или ареальных объектов (оценивается числовым параметром, в данном случае символом S.

Топологические характеристики линейных объектов могут быть представлены визуально с помощью связанных графов. Граф сохраняет структуру модели со всеми узлами и пересечениями. Он напоминает карту с искаженным масштабом. Примером такого графа может служить схема метрополитена. Разница между картой метро и схемой метро показывает разницу между картой и графом.

Узлы графа, описывающего картографическую модель, соответствуют пересечениям дорог, местам смыкания дорог с мостами и т.п. Ребра такого графа описывают участки дорог и соединяющие их объекты. В отличие от классической сетевой модели в данной модели длина ребер может не нести информативной нагрузки.

3)Определение площадных объектов по данным дистанционного зондирования

Площадной объект определяется своей внешней границей и, возможно, набором внутренних границ. Как внешняя, так и все внутренние границы представляют собой замкнутые полилинии. Площадь, занимаемая объектом, определяется площадью полигона (многоугольника), задаваемого внешней границей, за вычетом суммарной площади внутренних областей, т.е. полигонов, задаваемых внутренними границами. Граница объекта не должна пересекаться сама с собой и с другими границами. Каждая внутренняя граница должна лежать целиком внутри внешней границы, но не может лежать внутри другой внутренней границы. А площадных объектов по данным дистанционного зондированиясоставляют информационную основу ГИС-технологий. Под дистанционным зондированием понимаются исследования географических объектов неконтактным способом с использованием съемки с летательных аппаратов - атмосферных и космических, в результате которых получается изображение земной поверхности в каком-либо диапазоне (диапазонах) электромагнитного спектра.

Билет№5

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 3487; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!