Материал: 2338

ранный урожай) либо представляют собой объекты (здания) на трехмерных картах (3d-карты) [4].

При выполнении операций пространственного анализа (построение оверлеев, буферных зон, анализ близости) с использованием сложных фигур вначале выполняется их преобразование к простым типам.

Ячеистые элементы (элементы растровых, регулярных и нерегулярных моделей):

1.Пиксели – 2-мерные (площадные) объекты, являющиеся элементами регулярной прямоугольной решетки в растровой модели данных.

2.Ячейки – 2-мерные (площадные) объекты, являющиеся элементами регулярного разбиения в модели регулярной сети.

3.Треугольники – 2-мерные (площадные) объекты, являющиеся элементами разбиения поверхности на треугольники в нерегулярной мо-

дели триангуляции.

Модель данных – способ описания однотипных пространственных объектов, включающий способ описания отдельных объектов, топологических отношений между ними, а также дополнительных знаний о всей совокупности объектов в модели. Все множество моделей пространственных данных делится на две большие группы (см.

рис. 3.3).

Рис. 3.3. Модели пространственных данных

Векторные модели предназначены для описания совокупностей отдельных объектов, например, границ рек, озер, контуров зданий, осей дорог и инженерных коммуникаций. В векторных моделях ка-

26

ждый объект задается некоторым набором координат на плоскости или в пространстве, а также совокупностью атрибутов [3, 5].

Преимущества векторных моделей:

1.Хорошее визуальное представление географических ландшафтов.

2.Топология местности может быть описана, включая телекоммуникации, линии электропередач, газо- и нефтетрубопроводы, канализационную систему.

3.Превосходная графика, методы которой детально моделируют реальные объекты.

4.Отсутствие растеризации (зернистости) графических объектов

при масштабировании зоны просмотра [4].

В векторных нетопологических моделях все объекты являются полностью независимыми друг от друга и могут произвольно размещаться в пространстве.

Векторные топологические модели состоят из собственно описа-

ния отдельных объектов, а также из описаний топологии - отношений отдельных объектов между собой. Наиболее распространенными топологическими моделями являются линейно-узловая модель (покры-

тие) и транспортная сеть.

Ячеистые модели описывают непрерывные поля данных, такие как фотоснимки местности, поля загрязнений окружающей среды, высотных отметок (рельеф). В ячеистых моделях некоторый участок территории неразрывно разбивается на одинаковые (прямоугольники в растровой или треугольники в регулярной модели) или различные фрагменты (треугольники в нерегулярной триангуляционной модели), каждый из которых описывается своим набором атрибутов.

В геоинформационных системах все данные организуются в логические группы (тематические), называемые слоями, которые, в свою очередь, группируются в карты.

Слой карты (тема) – совокупность однотипных пространственных объектов, определенных в одной модели данных на общей территории и в общей системе координат.

Карта в ГИС – совокупность различных слоев, определенных на общей территории и в общей системе координат.

Цифровая модель местности (ЦММ) – математическая модель местности, состоящая из множества наборов пространственных данных, описывающих различные виды сущностей и знаний о земле.

27

ЦММ соответствует объектному составу топографических карт и планов и включает в себя описание формы рельефа земли, природных и антропогенных объектов и сооружений.

Цифровая карта – математическая модель графического изображения бумажных карт, общепринятых в картографии. В некотором смысле цифровая карта является упрощенным представлением ЦММ, включающей в себя только те данные по объектам местности, которые непосредственно отображаются на карте.

Цифровая модель рельефа (ЦМР) – часть цифровой модели мест-

ности, описывающая форму земной поверхности. ЦМР в геоинформационных системах моделируется с помощью ячеистых моделей данных, называемых обычно DEM (регулярная сеть высот) и TIN (нерегулярная триангуляционная сеть).

Вгеоинформационных системах ЦММ цифровые карты и ЦМР являются частью соответствующих карт и представляются в виде совокупности слоев.

Ввекторных нетопологических моделях все объекты произволь-

но и независимо размещены в пространстве. Термин «нетопологическая» в противовес «топологической» подчеркивает, что различные фигуры в пределах набора данных никак между собой не связаны и не влияют друг на друга.

Среди векторных нетопологических моделей выделяют два ос-

новных подвида: шейп-модель и САПР-модель.

Шейп-модель

В шейп-модели допустимы 4 вида данных: точки, линии, полигоны и мультиточки. При этом в пределах одного слоя карты, представленного в виде шейп-модели, допускаются объекты только одного вида. Соответствующие слои карты при этом называются

точечными, линейными, полигональными (площадными) и мультиточечными.

Данные в шейп-модели могут быть определены на плоскости, и тогда они характеризуются двумя координатами (х,у), а также в 3- мерном (координаты (х,у,г) или (х,у,т) и 4-мерном (координаты (x,y,z,m) пространстве. Координата т обычно используется в качестве так называемой «меры» для линий, когда значение меры описывает расстояние от некоторого начала (пикетажное расстояние). Для других типов шейп-данных (точек, полигонов и мультиточек) мера обычно не используется.

28

1.Точки в шейп-модели являются 0-мерными объектами, описываемыми набором соответствующих координат на плоскости или в пространстве. Точки используются для представления на карте таких объектов, как города на карте мира, колодцы, пожарные гидранты на плане города, высотные отметки рельефа.

2.Мультиточки в шейп-модели также являются 0-мерными объектами и состоят из ненулевого набора несоединённых точек. Этот тип объектов является обобщением типа «точки». Мультиточки используются на практике достаточно редко.

3.Линии в шейп-модели являются 1-мерными (линейными) объектами и определяются как последовательности соединённых отрезками точек. При этом выделяют 3 вида линий: спагетти,струны и кольца.

Спагетти могут самопересекаться, тогда как струны и кольца не могут (рис. 3.4). Все линейные объекты имеют некоторое значение длины, но всегда нулевую площадь. Спагетти должны состоять, по крайней мере, из одного отрезка, соединяющего две несовпадающие точки. Спагетти обычно используются при экспорте данных из некоторого источника линейных данных, где топологическая корректность данных не гарантируется.

Рис. 3.4. Пример данных типа «спагетти»

Струны также должны состоять из одного отрезка, соединяющего две несовпадающие точки. При вводе и редактировании струн производится проверка на то, чтобы не было самопересечений отрезков струны, а также последовательных коллинеарных отрезков. На рис. 3.5 приведены примеры допустимой и недопустимой струн.

Рис. 3.5. Пример данных типа «струна» (слева – допустимые, справа – нет)

29

Кольца должны иметь совпадающие начальную и конечную точки. При вводе и редактировании колец производится проверка на отсутствие самопересечений отрезков кольца, а также последовательных коллинеарных отрезков. На рис. 3.6 приведены примеры допустимого и недопустимого колец.

Рис. 3.6. Пример данных типа«кольцо» (слева – допустимые, справа – нет)

4.Полигоны в шейп-модели являются 2-мерными (площадными) объектами и определяются несколькими (не менее одного) контурами, заданными в виде последовательности замкнутых непересекающихся линий (рис. 3.7). Один из этих контуров должен быть внешним, а остальные – внутренними. Внутренние контуры при этом должны задаваться в порядке обхода контура по часовой стрелке, а внешние – против. Для каждой фигуры в шейп-модели данных может храниться некоторое число дополнительных числовых или текстовых параметров (атрибутов), описывающих различные характеристики моделируемых объектов.

Рис. 3.7. Пример данных типа «полигон»

30