Материал: 2338

вом адресе, количестве этажей, материале стен, типе фундамента, годе постройки и т.д. (рис. 2.2) [4].

Рис. 2.2. Отображение в ГИС

Характеристика интерфейса: табличный и графический интерфейс соответствует стандарту WINDOWS. Все операции выполняются в интерактивном режиме работы с динамической визуализацией хода выполнения и результатов выполняемых операций.

К настоящему времени сложились определенные стереотипы, как должна выглядеть ГИС. Это привело к тому, что многие современные ГИС очень похожи друг на друга. Поэтому, научившись работать с одной из них, зачастую достаточно просто пользоваться и другими ГИС. Большинство современных ГИС работает на персональных компьютерах под управлением операционной системы

Microsoft Windows [3, 5].

Контрольные вопросы

1.Когда и в каких странах появились первые ГИС?

2.Какие основные отличия электронных карт ГИС от бумажных

карт?

3.Что включает в себя традиционный набор функций ГИС при работе с картой?

4.Что называют атрибутами объектов?

5.Какие основные функциональные возможности ГИС?

6.Какие существуют современные геоинформационные системы?

21

Лекция 3. МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

3.1. Организация данных в ГИС

В основе геоинформационных систем лежит концепция послой-

ной организации пространственных данных, когда однотипные данные на земной поверхности группируются в слои (иногда называемые темами). Совокупность всех слоев в ГИС образует карту.

Деление объектов на слои производится так, чтобы в одном слое:

а) объекты были одной природы происхождения (дороги, реки, здания);

б) объекты желательно имели одинаковую топологическую структуру и размерность (их можно описать точками, линиями или полигонами).

В то же время чрезмерно большое количество слоев нежелательно. Например, нет смысла создавать отдельные слои для автомобилей разных марок, лучше сделать один слой с автомобилями, при этом каждому объекту, описывающему автомобиль, следует сопоставить код марки автомобиля.

На рис. 3.1 представлен пример городской застройки, на которой изображены жилые дома, фабрики, заправки, склады, различные автомобили, лесопарковая зона, река, улица, мост, тоннель. Для геоинформационной системы создаются 5 основных слоев:

1. Слой автомобилей. Каждый автомобиль должен представляться в виде точки и дополнительно описываться параметрами цвета и марки.

2.Слой автомобильных дорог. В зависимости от решаемых задач автомобильные дороги могут быть представлены в виде осевых линий либо в виде многоугольников, точно описывающих проезжую часть. В некоторых случаях имеет смысл иметь два отдельных слоя для осевых линий дорог и для проезжих частей.

3. Слой деревьев. Деревья можно представить в ГИС в виде точечных объектов, для каждого из которых заданы атрибуты типа дерева, высоты, диаметра. Альтернативно крупные лесопарковые массивы могут быть описаны в виде многоугольников, окаймляющих сплошные зоны насаждений. Для каждого такого массива деревьев в атрибутах следует указать плотность посадки, среднюю высоту деревьев.

22

4.Слой зданий. Здания представляются в виде многоугольников, описывающих контур здания на уровне земли. Для зданий в атрибутах следует указать тип здания (жилое, промышленное, коммерческое), адрес, высоту, количество этажей и др.

Рис. 3.1. Общая схема деления пространственных данных ГИС на отдельные

слои – наборы однотипных данных

5.Слой рек. Реки на карте города обычно представляются в виде многоугольников. На других более мелких картах (картах области или всей страны) реки часто моделируют с помощью ломаных.

Деление данных на слои позволяет работать в ГИС только с теми данными, которые необходимы для решения поставленных задач. В самом простом случае можно «выключить» те слои, которые нам не нужны, и увидеть на карте оставшиеся [3, 5].

23

3.2. Классификация моделей

В основе геоинформационных систем лежат различные модели данных, являющиеся отражением реальных сущностей на местности, отношений между ними и других дополнительных знаний, имеющих пространственную привязку. Каждая модель данных ГИС включает в себя различные отдельные пространственные объекты, связанные между собой дополнительными топологическими отношениями.

Пространственный объект (цифровая модель объекта местности)

– цифровое представление некоторого объекта в реальности, вклю-

чающее координатную привязку (описание геометрии) и набор атрибу-

тов (текстовых и числовых характеристик). В современных ГИС обычно используются следующие базовые типы пространственных объектов

(рис.3.2).

Рис. 3.2. Базовые типы пространственных объектов

Векторные объекты – используются в нетопологической и топологической моделях данных, к ним относятся:

1)точки – 0-мерные (точечные) объекты, характеризуемые координатами на плоскости или в пространстве;

2)мультиточки – 0-мерные (точечные) объекты, состоящие из не-

24

скольких (не менее одной) точек. Этот тип объектов является обобщением типа «точки»;

3)линии (полилинии, полиполилинии) – 1-мерные (линейные) объ-

екты, состоящие из последовательности (не менее двух) точек, соединённых между собой отрезками (сегментами, дугами). Заметим, что не все последовательные точки могут соединяться между собой отрезками,

апотому объекты данного типа могут иметь разрывы, т.е. быть топологически несвязанными. Топологически связанные линии обычно назы-

вают полилиниями, а несвязанные – полиполилиниями;

4)полигоны (области, регионы) – 2-мерные (площадные) объекты,

состоящие из нескольких (не менее одного) контуров, заданных в виде последовательности замкнутых линий и частей плоскости внутри контуров. Вышеприведенные типы векторных фигур называют простыми;

5)сложные фигуры (фигуры оформления, объекты САПР – из систем автоматизированного проектирования) – разнообразные 0-, 1-, 2- и 3-мерные фигуры, используемые в ГИС для оформления. При этом на практике применяются прямоугольники, эллипсы, дуги эллипса, сплайны, внедренные изображения (в виде растров и метафайлов),

OLE-объекты (объекты для вставки на карту произвольных графических изображений по технологии OLE операционной системы Windows), различные текстовые надписи, указатели, размерные линии, а

также специальные объекты для оформления карт в ГИС (масштабные линейки, стрелки направления на север, легенды карты, фрагменты других карт) [3, 5].

Каждому индивидуальному объекту сопоставляется свой уникальный указатель, называемый идентификатором (ID). Идентификатор – это формальный номер, приписываемый пространственному объекту слоя. ID может присваиваться автоматически или назначаться пользователем и служит для связи позиционной части пространственных данных.

Точки в реальном мире представляют собой населенные пункты, небольшие водоемы и горные вершины, здания или несколько объектов, расположение которых описывается единственной точкой.

Линиями и дугами являются существующие объекты, которые можно рассматривать как линии. Это может быть дорога, река, линия электропередач или подземные коммуникации.

Полигонами обычно обозначаются регионы (области, районы), типы почв, избирательные округа, земельные участки или контуры зданий.

Объемные фигуры задействованы при обозначении каких-либо количественных мер объектов (объем водоема, объем добываемого газа, соб-

25