Лекция 4. Представление пространственных данных
Представление пространственных данных - способ цифрового описания пространственных объектов.
Наиболее универсальные и употребительные из них:
векторное представление (точки, линии, полигоны)
(векторно-топологическое представление
векторно-нетопологическое или модель "спагетти")
растровое представление (ячейки, сетки),
регулярно-ячеистое представление
квадродерево (квадротомическое представление).
К менее распространенным или применяемым для представления пространственных объектов определенного типа относятся также гиперграфовая модель, модель типа TIN и ее многомерные расширения.
Существуют способы и технологии перехода от одних П.п.д. к другим (к примеру, растрово-векторное преобразование, векторно-растровое преобразование).
Растровая модель данных
Растровая модель данных - цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек растра (пикселов) с присвоенными им значениями класса объекта. Р.м. предполагает позиционирование объектов указанием их положения в соответствующей растру прямоугольной матрице единообразно для всех типов пространственных объектов (точек, линий, полигонов и поверхностей).
Разбивает всю изучаемую территорию на элементы регулярной сетки или ячейки
Каждая ячейка содержит только одно значение
Является пространственно заполненной, поскольку каждое местоположение на изучаемой территории соответствует ячейке растра, иными совами - растровая модель оперирует элементарными местоположениями
|
|
|
Соглашения, принятые для растровой ГИС
1.Разрешение
Минимальная линейная размерность наименьшей единицы географического пространства, для которой могут быть приведены какие-либо данные. В растровой модели данных наименьшей единицей для большинства систем выступает квадрат или прямоугольник. Такие единицы известны как сетка, ячейка или пиксель. Множество ячеек образует решетку, растр, матрицу.
2.Местоположение
Наименьшая единица географического пространства, для которого могут быть приведены какие-либо характеристики или свойства (пиксель, ячейка). Такая частица картографического плана однозначно идентифицируется упорядоченной парой координат - номерами строки и столбца
3.Площадной контур (Зона)
Набор смежных местоположений одинакового свойства. Термин Класс (или район) часто используется в отношении всех самостоятельных зон, которые имеют одинаковые свойства. Основными компонентами зоны являются ее значение и местоположения
4.Значение
Единица информации, хранящаяся в слое для каждого пикселя или ячейки. Ячейки одной зоны (или района) имеют одинаковое значение
|
|
|
5.Векторная модель данных
Векторно-нетопологическое представление данных (см. модель "спагетти") - цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар, с описанием только геометрии объектов.
Векторно-топологическое представление (линейно-узловое представление) - разновидность векторного представления линейных и полигональных пространственных объектов, описывающего не только их геометрию, но и топологические отношения между полигонами, дугами и узлами.
Векторная модель данных:
Основана на векторах (направленных отрезках прямых)
Базовым примитивом является точка
Объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами
Площади определяются набором линий
Представляет собой объектно-ориентированную систему
Пример векторного представления пространственных объектов
Типы векторных объектов, основанные на определении пространственных размеров
Безразмерные типы объектов
Точка - определяет геометрическое местоположение
Узел - топологический переход или конечная точка, также может определять местоположение
Одномерные типы объектов
|
|
|
Линия - одномерный объект
Линейный сегмент - прямая линия между двумя точками
Строка - последовательность линейных сегментов
Дуга - геометрическое место точек, которые формируют кривую определенную математической функцией
Связь - соединение между двумя узлами
Направленная связь - связь с одним определенным направлением
Цепочка - направленная последовательность непересекающихся линейных сегментов или дуг с узлами на их концах
Кольцо - последовательность непересекающихся цепочек, строк, связей или замкнутых дуг
Двумерные типы объектов
Область - ограниченный непрерывный объект, который может включать или не включать в себя собственную границу
Внутренняя область - область, которая не включает собственную границу
Полигон (контур) - 2-мерный (площадной) объект, внутренняя область, образованная замкнутой последовательностью дуг в векторно-топологических представлениях или сегментов в модели "спагетти". Различают простой П., не содержащий внутренних П., и составной П, содержащий внутренние П., называемые также "островами" (island) и анклавами (hole).
Пиксель - элемент изображения, который является самым малым неделимым элементом изображения
|
|
|
Пример слоев, составленных из пространственных объектов линейного типа
Примеры слоев, составленных из пространственных объектов полигонального типа
Топологическое представление векторных объектов
Формирование топологии включает определение и кодирование взаимосвязей между точечными, линейными и площадными объектами.
Сопоставление растровой и векторной моделей данных 
Преимущества
| Растровая модель | Векторная модель |
| 1. Простая структура данных 2. Эффективные оверлейные операции 3. Работа со сложными структурами 4. Работа со снимками | 1. Компактная структура 2. Топология 3. Качественная графика |
Представление пространственных объектов в ГИС
Представление пространственных объектов реальной действительности
Пространственные данные состоят из цифровых представлений реально существующих дискретных пространственных объектов.
Свойства, показанные на карте, например, озера, здания, контуры, должны пониматься как дискретные объекты.
Содержание карты может быть зафиксировано в базе данных, путем превращения свойств карты в пространственные объекты.
Многие свойства, которые показаны на карте, на самом деле виртуальны. Например, контуры или границы реально не существуют, но здания и озера - реальные объекты.
Содержание базы пространственных данных включает:
Цифровые версии реально существующих объектов (например, зданий)
Цифровые версии искусственно выделенных свойств карты (например, контуры)
Искусственные объекты, созданные специально для целей построения базы данных (например, пиксели).
Разновидность непрерывных свойств
Некоторые свойства пространственных объектов существуют повсеместно и изменяются непрерывно над земной поверхностью (высота, температура, атмосферное давление) и не имеют реально представленных границ.
Непрерывная изменчивость может быть представлена в базе данных несколькими способами:
посредством величин измерений в некоторых характерных пунктах (точках), например, метеостанции и посты
посредством описаний трансектов (профилей – вертикальных разрезов участков земной поверхности)
посредством разделения площади на контуры, зоны, принимая при этом, что некоторое значение свойства внутри контура (зоны) есть величина постоянная
посредством построения изолиний, например горизонталей для отображения рельефа
Каждый из этих способов создает дискретные объекты, которые могут быть зафиксированы в виде точек, линий, площадей.
Компоненты пространственных данных
Расположение: пространственные данные вообще часто называются данными о размещении
Пространственные отношения: взаимосвязи между пространственными объектами описываются как пространственные отношения между ними (например, А содержит B; смежен с С, находится к северу от D)
Атрибуты: Атрибуты фиксируют тематические описания, определяя различные характеристики объектов
Время: временная изменчивость фиксируется разными способами:
- интервалом времени, в течение которого существует объект
- скоростью изменчивости объектов
- временем получения значений свойств
Источники пространственных данных
Совокупности первичных данных (измерений и съемок) по выборкам:
произвольная выборка, каждое место или время одинаково вероятно, чтобы быть выбранным
систематическая выборка проводится согласно правилу, например через каждый 1 км
упорядоченная выборка, когда известно, что генеральная совокупность содержит существенно различные подсовокупности.
Совокупности вторичных данных, полученные из существующих карт, таблиц, или других баз данных.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 552; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!