МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ Объектом моделирования в ГИС

МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

Объектом моделирования в ГИС является пространственный объект Описание пространственного объекта включает: 1. Идентификатор (ID); 2. Пространственную локализацию (координаты); 3. Описательные характеристики (атрибуты); 4. Отношения с другими объектами (топология); 5. Пространственное поведение. 1, 2, 3 – обязательное описание 4, 5 – необязательное описание (наличие или отсутствие этих элементов описания зависит от конкретной модели данных, используемого программного обеспечения и разработчика проекта)

КЛАССИФИКАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ: 1. По пространственной локализации (графическим примитивам); 2. По мерности пространства, которое они образуют; 3. По используемой модели данных.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ – Точка (точечный объект, point); – Линия (полилиния, дуга, polyline, arc); – Полигон (область, полигональный объект, polygon); – Пиксел (pixel); – Ячейка (cell); – Поверхность (рельеф, grid); – Тело.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО МЕРНОСТИ ПРОСТРАНСТВА, КОТОРОЕ ОНИ ОБРАЗУЮТ – 2 D: точки+линии+полигоны+пикселы+ячейки; – 2, 5 D: поверхности (Z-атрибут, а не координата); – 3 D: тела (обладающие объемом).

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗУЕМОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ Растровые: Векторные: Собственно растровая; Квадротомическая; Октотомическая; Пирамидальная; Нетопологическая (внутриобъектная); Топологическая (линейно-узловая); Объектная (объектно-ориентированная); Сетевая Регулярно-ячеистая

РАСТРОВАЯ МОДЕЛЬ Вспоминаем, что такое растр? Основные характеристики растра? Достоинства модели: ускорение и упрощение многих аналитических операций, возможность интеграции с ДДЗ. Недостатки модели: требовательность к машинным ресурсам, при недостаточном разрешении – слишком грубое представление объектов.

КВАДРОТОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Уровень 1 A 1 1 2 2 B C

КВАДРОТОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Уровень 2 3 4 A 1 5 6 1 2 D 3 7 2 9 8 C B 4 5 6 7 8 9

КВАДРОТОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Уровень 3 3 4 A 1 5 6 1 2 D 3 7 8 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 9 C B 10 11 12 13

КВАДРОТОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (квадродерево, Q-дерево) A 3 4 5 1 1 6 7 8 9 10 11 12 13 2 Исходное изображение Процесс деления B 2 3 4 5 6 C 7 8 9 D 10 11 12 13 Q-дерево или квадродерево Достоинства модели: благодаря значительной компрессии можно хранить большие объемы информации. Недостатки модели: поскольку деление на квадраты фиксировано, некоторые однородные регионы оказываются разбитыми на части, что затрудняет анализ формы объектов и их распределения (плотность, равномерность…)

ОКТОТОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (октарное дерево) Является расширением квадротомической модели для 3 D Получается рекурсивным делением 3 -мерного пространства на восемь кубов (вокселов). Используется для цифрового описания тел.

ОКТОТОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ПИРАМИДАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ Представляет собой набор растровых слоев на одну и ту же территорию с уменьшением разрешения в 2 раза Используется в ГИС и программах обработки ДДЗ для быстрого предварительного просмотра растров Достоинства и недостатки модели очевидны

РЕГУЛЯРНО-ЯЧЕИСТАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ Очень похожа на растровую. Отличается от нее по смыслу. ГИС-стандарты различают растровую и регулярно-ячеистую модели как две разные. На территорию накидываем сетку с определенным размером ячейки, например, 100 м или 30"

РЕГУЛЯРНО-ЯЧЕИСТАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ Характеристики моделей Растровая Регулярноячеистая Элементарная единица Пиксел Ячейка Характеристика формата Разрешение (300 dpi) Пространственное разрешение (100 м, 30" и т. д. ) Характеристика элемента Цвет пиксела Размер ячейки Формат хранения Обычный растровый (jpg, Tiff и т. д. ) Свой специфический в каждой программе Достоинства и недостатки модели такие же как и у растровой

ВЕКТОРНАЯ НЕТОПОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (внутриобъектная топология) Что характерно для этой модели? В чем достоинства и недостатки модели?

ВЕКТОРНАЯ ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (линейно-узловая межобъектная топология) Что характерно для этой модели? В чем достоинства и недостатки модели?

Объектная или объектно-ориентированная модель Объекты, имеющие общие свойства, объединяются в классы. Классы могут делиться на подклассы. В сумме они организованы в древовидную структуру, называемую иерархией наследования. Такая организация данных позволяет задавать поведение объектов. Город - пунсон Класс - родитель Урюпинск Город – как контур Подклассы - потомки Урюпинск Город, как совокупность кварталов

Объектная или объектно-ориентированная модель Пример поведения: при удалении родительского класса произойдет каскадное удаление всех потомков. Урюпинск Другой пример поведения: при перемещении объектов родительского класса произойдет перемещение и объектов - потомков.

Объектная или объектно-ориентированная модель Появляется новый вид топологии - объектная. Она становится возможной не только между объектами одного слоя, (в данном случае – класса), но и между слоями. Топология описывается правилами (в ARCGIS их 25), например:

Объектная или объектно-ориентированная модель НЕ ПУТАТЬ ТОПОЛОГИЮ И ПОВЕДЕНИЕ! Есть два класса: кварталы и участки. При перемещении границ квартала будут перемещены и границы участков квартал Уч. 1 Уч. 2 Уч. 3 Уч. 4

Объектная или объектно-ориентированная модель Структура данных в самом простом случае (топология внутри слоя) Объект F 2 Объект F 1 Список координат узлов Т 1 Т 2 Т 3 х, у х, у Список отношений R 1 R 2 F 1. T 2 F 2. T 1 F 1. T 3 F 2. T 3 F 1. T 3 = F 2. T 3 F 2. T 2 F 1 F 1. T 2 = F 2. T 1

Объектная или объектно-ориентированная модель Появилась в ГИС недавно, в связи с развитием объектно-ориентированного программирования Широкого распространения пока не получила, используются отдельные элементы ООП. Достоинства модели: более естественное представление данных, когда вместо точек, линий и полигонов мы работаем, фактически, с городами, дорогами, кварталами. Недостатки модели: практическая трудность организаций связей между объектами. При формировании структуры конкретной ГИС тратится очень много времени и сил. Если структура была организована неправильно, то изменить ее потом очень сложно.

Сетевая модель Оперирует только: узлами и дугами. Также могут хранить указатели направления движения. Соответственно, сети или их части могут быть однонаправленными и двунаправленными. Сетевые модели используются для моделирования потоков и решения транспортных задач. Сети описываются теорией графов. Сети или их части могут быть трех основных видов: прямолинейные древовидные контурные

Сетевая модель Реализуется обычно в специальных, дополнительных модулях к коммерческим ГИС или в специальных сетевых ГИС, являющихся узкоспециализированными. Достоинства и недостатки модели: возможность решения транспортных задач, которые практически невозможно решить ни в растровых, ни в других векторных моделях. Но при этом невозможность решения многих стандартных задач (специфичность модели).