Базовые структуры данных в ГИС Форматы представления

Базовые структуры данных в ГИС

Форматы представления позиционной составляющей Растровый формат данных Номера столбцов 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 Номера строк 3 4 Растр (позиционная составляющая) Растровым, или точечным изображением принято называть массив пикселов — одинаковых по размеру и форме (чаще всего — квадратов), расположенных в узлах регулярной (то есть состоящей из ячеек одинаковой формы и размера) сетки. Для каждого пиксела задается цвет. Представление растрового изображения в памяти компьютера - это массив упорядоченных сведений о цвете всех пикселов

Характеристики растровых моделей: Разрешение – минимальный линейный размер наименьшего участка пространства или поверхности, отображаемый одним пикселем. Значение – элемент информации, хранящийся в пикселе. В качестве типов значений могут использоваться разные классы значений: цифровые, буквенные и др. Например, 1 – класс незагрязненной среды; 2 – среда подвергнута антропогенному загрязнению; 3 – зона экотоксикологической опасности. Для отображения значения чаще всего используются заливка пикселя (цветом, плотностью или узором).

Растровый способ представления пространственных данных

Векторный способ представления пространственных данных

Сопоставление растровой и векторной моделей данных Точность задания границ земельных участков в растровой модели невысока, т. к. соответствует размеру пикселя. Поэтому для повышения точности данных приходится существенно увеличивать количество пикселей Пример представления земельных участков в векторной и растровой модели данных

Преимущества Растровая модель • Растр не требует предварительного знакомства с явлениями • Данные собираются с равномерно расположенной сети точек, что позволяет на основе статистических методов обработки получать объективные характеристики исследуемых объектов • Простая структура данных • Эффективные оверлейные операции • 3. Работа со сложными структурами • 4. Работа со снимками Векторная модель • • 1. Компактная структура 2. Топология 3. Качественная графика 4. Легко проводятся изменение масштаба, повороты, растягивание и другие операции

Недостатки Растровая модель • Размер пикселов является фиксированным • Размеры пиксельного изображения можно увеличивать лишь кратно - в два, три и т. д. раза • 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 • Необходим большой объем памяти

Недостатки Векторная модель • 1. Процессы векторизации алгоритмически сложнее процессов растеризации

Ячейки характеризуются правильной геометрической формой (треугольник, четырехугольник, шестиугольник, сферическая или сфероидическая трапеция), абсолютными размерами в линейной или градусной мере и относительными размерами (равновеликие, неравновеликие) Эти размеры определяют пространственное разрешение образующей регулярной сети.

Регулярные мозаики Регулярная треугольная решетка Разделение сферы на равновеликие трапеции

Регулярные мозаики Регулярная сеть картографической БД GRID 0. 5 Австралийской национальной геоинформационной системы ARIS

TIN-модель Различные триангуляционные сети, построенные по одним и тем же точкам Критерий Делоне: а) критерий выполнен, б) критерий не выполнен

Нерегулярная триангуляционная сеть (ТIN) Триангуляционная модель данных содержит 3 основных типа данных: узлы, ребра и треугольники

Триангуляционная модель поверхности Земли

Диаграммы Вороного

Квадротомическое дерево

В векторных нетопологических моделях все объекты являются полностью независимыми друг от друга и могут произвольно размещаться в пространстве Пример данных типа «спагетти»

Векторная нетопологическая модель Населенные пункты Речная сеть 1: x 1, y 1 2: x 2, y 2 3: x 3, y 3. . . n: xn, yn 1: (x 1, y 1), (x 2, y 2), (x 3, y 3), (x 4, y 4), (x 5, y 5), (x 6, y 6) 2: (x 1, y 1), (x 2, y 2), (x 3, y 3), (x 4, y 4). . . n: (x 1, y 1), (x 2, y 2), (x 3, y 3). . . Растительность 1: (x 1, y 1), (x 2, y 2), (x 3, y 3), (x 4, y 4), (x 5, y 5), (x 6, y 6), (x 7, y 7), (x 8, y 8), (x 9, y 9), (x 10, y 10), (x 11, y 11), (x 12, y 12), (x 1, y 1). . . n: (x 1, y 1), (x 2, y 2), (x 3, y 3). . . (x 1, y 1)

Описание полигонов в рамках векторной нетопологической модели Несовпадение границ полигонов при их независимом описании в рамках векторной нетопологической модели

Векторные топологические модели состоят из собственно описания отдельных объектов, а также из описаний топологии – отношений отдельных объектов между собой. Наиболее распространенными топологическими моделями являются линейно-узловая модель (покрытие) и транспортная сеть Топологические характеристики заносятся при кодировании данных в виде дополнительных атрибутов. Во многих ГИС это производится при дигитализации полуавтоматически • Характеристики топологических моделей • Связанность контуров – это означает, что контуры должны храниться не как совокупность отдельных точек, а как взаимосвязанные друг с другом объекты, например, имея карту автодорог, можно определить возможность проехать из точки А в точку Б. Пересечение – информация о типах пересечений, которая позволяет «строить» на картах автомобильные развязки, мосты и др. Близость – показатель пространственной близости линейных или полигональных объектов. Оценивается числовым параметром. • •

Линейно-узловая (топологическая) модель

Топологическое представление векторных объектов

Распространенные растровые форматы: BMP GIF JPEG, JPG PNG PICT (Macintosh) PCX TIFF PSD (Adobe Photoshop) Основные векторные форматы: AI(Adobe. Illustrator) CDR (Corel. DRAW CMX (Corel Exchange) CGM Computer Graphics Metafile DXF CAD WMF Windows Metafile

Организация данных в ГИС Деление объектов на слои производится так, чтобы в одном слое а) объекты были одной природы происхождения (дороги, реки, здания) б) объекты имели одинаковую топологическую структуру и размерность

Карта запасов подземных вод Томской области