Скачать презентацию ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ЛИСТА КАРТЫ 1. В электронной карте
ЭГк2_Приципы моделир..ppt
- Количество слайдов: 26
ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ЛИСТА КАРТЫ 1. В электронной карте используют два типа данных: топологические – для описания координат и формы географических объектов; атрибутивные – для описания свойств этих объектов 2. Лист карты разбивается на тематических слоев 3. Число слоев не ограничено 4. Лист может содержать как растровые, так и векторные слои. 5. Слой включает объекты с близкой структурой данных; 6. Объект включают только в один слой. Схема построения географической карты Слой А включает полигоны, соответствующие ландшафту. Слой В – линейные объекты, соответствующие речной сети 1
Способы представления графических объектов В ГИС описание геоданных (Geodata Model) основывается на моделях : векторной– (Vector Geographic Data Model). растровой – (Raster Geographic Data Model) Основой векторной модели является точка, заданная координатами (X, Y). Объект на карте - это набор точек Слой карты описывает равномерная ячеистая матрица. Значение ячейки отвечает географическому объекту. 2
Arc. Cis Map Использует до шести моделей построения карт: покрытие для отображения векторных данных (Coverage); сетка (Grid) для растровых данных; триангуляционная нерегулярная сеть (Tins) для представления поверхностей, решетка (Lattices) – сеть точек, которым приписаны определенные значения; растровые рисунки (Imagery); чертежи (CAD drawing). 3
Упрощенная схема классов графических объектов в Arc. GIS Основной принцип построения графических объектов - новый объект задается одним или более объектов более низкого уровня и при этом получает новые свойства (принцип объектно-ориентированного программирования) Точечный объект Точка - Point (Х, У) Линейный объект Дуга - ARC (список точек, начальный и конечный узлы) Площадной объект Полигон - Polygon (список дуг) Репер - TIC (Географические координаты) Метка - Label (текст) Секция – Section (границы секций) Маршрут -Route (секции, описание маршрута. ) Регион - Region (список полигонов) 4
Принцип построения. Точечные объекты графических объектов на покрытии Точка - представляют объекты, которые не имеют линейных размеров или их размеры слишком малы для отображения на карте. На основе этого примитива строят все остальные классы графических объектов. Метка - точка, которая получила сопровождающую ее надпись, Репер – точка, которая получила географические координаты. Линейные объекты Дуга - список точек, которые дают положение вершин углов ломаной линии, представляющей дугу. Особые точки дуги – узлы задают начало и конец дуги. Они важны при соединении дуг. Особое свойство дуги -соединяются друг с другом только в узлах. Секция является частью дуги. Маршрут является линейным объектом, состоящим из секций и дуг. Топология дуга-узел применима для моделирования линейных объектов: улиц, дорог, электрических сетей, трубопроводов и т. п. . Маршрут-структура один из методов описания маршрутов, например, показать знаки на дороге и т. п 5
Площадные объекты Полигон - это список дуг. Отличается от маршрута тем, что начало первой дуги является окончанием последней т. е. дуги замкнуты. Для ускорения анализа топологических данных, каждая дуга содержит номер соседнего полигона. Регион - структура, состоящая из нескольких полигонов. Объекты, отличающиеся поведением Компонент -- который получил новое свойство, характеризующее поведение этого объекта. Например, один линейный объект может соединяться с другим, если совпадают описания их узлов Здесь просматривается полная аналогия с объектно-ориентированными языками программирования (C++, Delphi и др. ). Поэтому, чтобы облегчить пользователю создание собственных объектов, Arc. GIS стала программно совместима с этими языками программирования. Полигоны определяют объекты с четкими границами: остров, озеро и т. п. Регионы позволяют показать объекты, состоящие как из одного, так и из нескольких полигонов и задать порядок представления полигонов в покрытии. Регионы могут пересекаться или находится на расстоянии друг от друга. 6
Основные особенности классов графических объектов Класс Описание в топологической таблице (ТТ) Имя атрибутивной таблицы Точка с координатами Х и У задает
Пример построения слоя из полигонов Графические объекты покрытия: репер (Tic), узел (Node), метка (Label 8 Point), дуга (ARC), аннотация (Annotation), полигон (Polygon).
Описание географических объектов Типы таблиц: v атрибутивные (АТ) ГО (для Arc. Map формат INFO файлов); v реляционные атрибутивные (РАТ), как в формате INFO, так и в других. Атрибутивные таблицы (АТ) Ш АТ генерируются одновременно с топологическими таблицами (ТТ) каждого класса объектов. Ш Каждый класс на покрытии имеет отдельную АТ. Ш Каждый объект класса имеет свою строку записи в АТ. Ш Строка записи разбита на статьи. Они общие для всех объектов класса. Ш АТ содержат обязательные статьи (# и ID), которые задает система, Ш АТ содержит необязательные статьи, которые определяет пользователь. 9
Реляционные атрибутивные таблицы 1. РАТ создают независимо. В рабочее пространство могут входить как из директорий GIS, так и внешних таблиц (DBMS), таких как CA-Open. Ingres, SYBASE, ORACLE or INFORMIX. 2. Независимо от формата РАТ организуются в виде строк и колонок (см. слайд 9). Во многих базах данных (DBMS, например), термины запись и строка, колонка и статья являются синонимами. 3. Связь между АТ и РАТ реализуется через ID номер Ш Объект связан с АТ через уникальный номер в статье #. Ш Ссылки к данным РАТ обеспечивает пользовательский номер в статье ID. 10
Схема связи пространственных данных с АТ и РАТ 11
Связывание графических объектов векторной карты с атрибутивными данными Каждый объект два номера # - уникальный номер присваивается системой. Пользователь может его изменить, но требование уникальности сохраняется. ID номер присваивает пользователь. Он может совпадать у однотипных объектов и содержится в атрибутивной таблице. Номер # записан как в таблице топологических данных, так и в атрибутивной таблице. 12
Преимущества и недостатки и покрытия Преимущества 1. При изменении масштаба форма и относительное положение объектов не искажаются, поэтому покрытие целесообразно использовать для описания объектов с четкими границами, т. к. . 2. На покрытии легко рассчитать расстояние между объектами, найти их протяженность или отыскать ближайший объект. Недостатки 1. Трехмерный объект (рельеф и т. п. ) трудно представить на покрытии. Лучшей использовать растр или TIN. 2. Покрытие неудобно для отображения неоднородного объекта с изменчивыми границами, для этого больше подходит растр. 3. Анализ сходства между объектами невозможен. 4. Объединение нескольких слоев в один является сложной операцией для покрытия. Операция уточнения пересечения дуг, коррекция новых границ требует корректировки вручную. Для растровых изображений совмещение слоев простая операция. 13
РАСТРОВАЯ МОДЕЛЬ Ячейки (cells) растра: • представляют участки заданных размеров (кв. км, например); • характеризуются значением, Используют для определения соответствующим типу поверхности категории ячейки (тип почвы, земель и т. п. ); (типу почв и • организованны в прямоугольную матрицу из строк и столбцов. Дополнительные возможности растровой модели Arc. GIS – грид поддерживает геореляционную модель данных, имеет средства математического анализа данных, ускоренный доступ к ячейкам информация хранится в более компактной форме. Целочисленные значения, которые приписывают ячейке грида, задают категорию объекта – тип почв, уровень загрязнения и т. д. 14
Отображение местности с помощью растров Подобно векторным моделям карта разбивается на слои. Слой отражает однородные особенности или определенный класс признаков. В примере использованы четыре слоя: сады, дороги, рельеф и здания. Внутри слоя однотипным объектам присваиваются одинаковые значения (цвет) Слои группируются вместе для дальнейшего анализа Моделирование садового участка растром 15
Структура данных грида Грид использует иерархическую черепичную структуру. Вначале лист карты делится на прямоугольные блоки - черепицы (A, B, C и т. д. ). Черепица разделяется на прямоугольные блоки. Блок разделяется на квадратные ячейки, организованные в декартовой системе координат. Положение ячейки в блоке определяется номерами строки и колонки, в которой она находится. Структура грида ускоряет поиск данных. Система вначале определяет черепицу, в которой размещены данные, затем находит блок и, наконец, определяет строку и колонку. 16
Связь растра с атрибутивными данными Значения включены в атрибутивную таблицу - value attribute table (VAT). Она содержит: обязательную статью VALUE – значение, приписанное ячейке растра; обязательную статью COUNT – число ячеек со значением value. дополнительные статьи задает пользователь для описания категории. В отличие покрытия таблица связана не с положение клетки, а с ее значением. Например, если в гриде 7 ячеек ассоциируется со значением 1 пашня и 4 ячейки с кодом 2 – сады, то все клетки одной зоны будут иметь одинаковое значения. Рассмотренный тип связи называется зональной. 17
Атрибутивные данные могут размещаться в реляционных таблицах, подобно тому, как это происходило в векторной модели 18
Преимущества и недостатки векторной и растровой моделей 1. Растровая модель обеспечивает быстрое совмещение двух или более изображений, так как ячейки разных растров находятся одна под другой. Для векторной модели совмещение изображения трудоемкая операция. Необходимо вычислить точки пересечения дуг одного покрытия с дугами другого и выделить полигоны, образовавшиеся на новом покрытии 2. Растр может представить непрерывное изменение пространственной переменной, например, рельеф местности, глубину водоемов, распределение растительности и пр. Это связано с тем, что растр сам представляет поверхностью. 3. Растровое изображение удобно для аналитических операций. Например, для моделирования наводнения и других процессов, когда развитие событий можно представить в виде изменения переменной в единицу времени. Недостатки растрового изображения 1. Размер ячеек растра является препятствием для решения многих задач. Покрытие сохраняет максимальное разрешение и точность при разном масштабе. Например, дороги всегда четко отображаются на покрытии. 2. Разрешение растровой модели задается при его создании и не может быть улучшено. Новый растр с ячейками меньшего размера изменяют, чтобы увязать с ячейками большихх растров, теряя при этом инйформацию. 19
Триангуляционная сеть (TIN) Структура ARC/INFO для описания поверхности. Не требует большого числа точек, особенно для однородных поверхностей. Главные понятия TIN: узел, треугольник (триангл) и край. Узлы имеют координаты (xyz). x, y - положение узла на плоскости, z - значение параметра. TIN, например, высота точки. Треугольники образуются путем связывания каждого узла с соседним. Край является стороной треугольника. Координаты узлов (x, y, z). x, y - положение узла на плоскости, z - параметр, который отображает TIN (масс-точка), например, высота местности. Треугольники образуются путем связывания каждого узла с соседним. 20
Принцип отображения поверхности с помощью триангла Триангл является гранью поверхности. Все вместе трианглы моделируют поверхность. Ключевые вопросы при создании TIN структуры: Как задать положение узлов? Сколько задать узлов, чтобы отобразить поверхность с заданной точностью. Трехмерное изображение треугольника TIN структуры. 21
Масс точки, линии излома и эксклюзивные полигоны Точки, определяющие вершины трианглов называются масс-точками. Линии, которые задают потоки или берега называются линиями излома. Области, которые имеют постоянную высоту (озера и т. п. ) называются эксклюзивными полигонами. Линии перелома и эксклюзивные полигоны становятся сторонами трианглов В примере береговую линию и реку характеризует линия излома, высота точек 22 которой одинакова. Это учитывается при операциях с поверхностью.
Решетка (Lattices) Это точки с координатами x, y, z, расположенные по регулярной сети. Межевая точка О РАСТРЕ И ЛЭТТИСЕ: • Ячейка растра соответствует области, которую накрывает решетка раста определяет сеть растра • Расстояние между центральными (межевыми) точками ячеек лэттиса соответствуют размерам ячейки растра. • Межевая точка областью не является и имеет точные координаты, которые заданы решеткой лэттиса. • Координата Z - вещественное значение, которое соответствует поверхности (например, высоте местности), накрываемой лэттисом. • Значения между межевыми точками лэттиса находятся интерполяцией. Структура лэттиса 23
Способы создания слоев Покрытие может быть сформировано: • вручную путем оцифрования обычной карты, • из других картографических источников (DLG, TIGER, Intergraph IGDS, или DXF файлов), • из данных о координатах объектов, • путем векторизации карт. Грид генерируется из: • покрытий; • рисунков, • поверхностей, • сканированием. Тин создается из источников: • DEMs, • из покрытия, грида и лэттиса, • оцифрованием грида и лэттиса на фотограмметрических рабочих станциях. 24
Рисунок (Images) Рисунки как атрибуты Использование рисунков в качестве описания графического может иметь обширное приложение: рисунок дороги в месте происшествия; вид горной вершины и многое другое. Рисунок может быть связан с объектом одним из двух способов: запись пути к файлу с рисунком в атрибутивной таблице; сохранять рисунок как объект в управляемой реляционной базе данных (INFORMIX, ORACLE or SYBASE). Рисунки как карты Рисунок карты может сохраняться в той же самой координатной системе, что и остальные географические данные или в других координатных системах. Ограничения рисунков Рисунок - это картина, поэтому он полезен для просмотра и интерпретации географической информации, но не для анализа и моделирования. 25
CAD чертежи Чертежи подобны рисункам в географической базе данных – это иллюстрация особенностей ГО, которая полезна для расширения знаний, но не для анализа или моделирования. 26