Материал: 2338

САПР-модели

САПР-модель (модель данных, типичная для систем автоматизированного проектирования) используется в геоинформационных системах, как правило, для графического оформления карт и создания сложных чертежей. При этом в пределах одного слоя карты, представленного в САПР-модели, допускаются объекты различных типов: простые (точки, мультиточки, линии, полигоны) и сложные (прямоугольники, дуги, эллипсы, сплайны, растры, метафайлы, OLE-объекты, надписи, указатели, размерные линии и элементы оформления карт).

САПР-модель используется для создания на картографической основе сложных графических изображений, например схем инженерных сетей.

Векторная топологическая модель данных содержит 3 основных типа объектов: узлы, дуги и регионы. Каждый из этих объектов имеет уникальный идентификатор, с помощью которого устанавливаются взаимные связи между объектами.

Слой карты, представленный в виде топологической модели данных, называется покрытием. Этот термин происходит из-за того, что взаимное наложение дуг и регионов в модели покрытия не допускается, а вся совокупность регионов в модели вместе с универсальным регионом «покрывает» всю плоскость (рис. 3.8).

Узлы являются обычными точечными объектами, характеризуемыми координатами на плоскости (х,у).

Дуги являются линейными объектами – ломаными, соединяющими пару узлов покрытия и проходящими через последовательность промежуточных точек. Кроме того, дуги характеризуются ссылками на два смежных (слева и справа) региона. Между собой дуги одного покрытия пересекаться не могут.

Регионы (области, полигоны) являются площадными объектами. Они характеризуются набором контуров, каждый из которых, в свою очередь, описывается последовательностью дуг покрытия. Между собой регионы одного покрытия пересекаться не могут. Регионы бывают нескольких основных видов:

1. Простой регион – регион, содержащий только один контур.

2. Составной регион – регион, содержащий более одного контура. При этом составные регионы могут состоять из топологически несвязанных частей и иметь дырки.

31

3. Универсальный регион – часть плоскости, не входящая ни в один регион покрытия. Это понятие является абстракцией и в явном виде не представляется в модели покрытия.

Рис. 3.8. Пример данных модели «покрытия»: (1–9 – узлы; 10–17 – промежуточные точки;

а– к – дуги; A–D – регионы; U – универсальный регион)

3.3.Модель транспортной сети

Модель транспортной (геометрической) сети предназначена, в

первую очередь, для описания в виде связанного графа схемы транспортных коммуникаций (автомобильных и железных дорог, авиалиний и водных маршрутов) с целью последующего сетевого анализа. Транспортная сеть содержит два основных типа объектов (узлы и дуги), а также один дополнительный – маршруты.

1.Узлы являются обычными точечными объектами, характеризуемыми координатами на плоскости (х,у). Узлы могут дополнительно характеризоваться такими параметрами, как запреты на выполнение некоторых поворотов и время их выполнения.

2.Дуги являются линейными объектами – ломаными, соединяющими пару узлов транспортной сети и проходящими через последовательность промежуточных точек. Каждая дуга характеризуется длиной или временем движения по ней, разрешенными направлениями движения, классом дороги, пропускной способностью и др.

3.Дополнительно на транспортной сети могут быть определены

32

объекты еще одного типа – маршруты движения транспорта (рис.

3.9). Каждый маршрут определяется как замкнутая упорядоченная последовательность узлов и дуг, а также различными числовыми характеристиками (например, расчетное время прохождения транспорта через остановки) [3, 5].

Рис. 3.9. Пример данных модели «транспортная сеть»: (1–7 – узлы; 8–12 – промежуточные точки; 7–9 – остановки; а–n – дуги; А–В – маршруты общественного транспорта)

3.4. Растровая модель данных

Растровая модель данных является исторически самой первой моделью данных геоинформатики. В этой модели вся плоскость разбивается системой равноотстоящих вертикальных и горизонтальных прямых на одинаковые ячейки – пиксели (самый малый неделимый элемент изображения), каждому из которых сопоставлен какой-то код. В каждом пикселе может храниться какая-то числовая характеристика пространства (например, высота рельефа, цвет на фотоснимке, уровень загрязнения окружающей среды) или код объекта, которому принадлежит соответствующий пиксель [3, 5].

Для растровой ГИС приняты фундаментальные термины: Разрешение – минимальная размерность по одной из координат-

ных осей наименьшего элемента географического пространства, для которого могут быть приведены какие-либо данные.

Площадная зона – набор соответствующих местоположений одинакового свойства. Класс (район) – часто используют в отношении

33

всех самобытных зон, которые имеют одинаковые параметры. Главными компонентами зоны являются ее значение и местоположение.

Значение – это единица информации, хранящаяся в теме (слое) для каждой точки или пикселя объекта. Ячейки одной зоны (района) имеют одинаковое значение.

Местоположение – это наименьшая единица картографического пространства, для которого могут быть определены какие-либо характеристики или свойства (пиксель, ячейка). Такая единица картографического плана однозначно идентифицируется упорядоченной парой координат (номерами строки и столбца).

Преимущества растровой модели:

1.Картографические проекции просты и точны, т.е. любой объект неправильной формы описывается с точностью до ячейки растра.

2.Непосредственное соединение в одну картину снимков дистанционного зондирования (спутникового изображения или отсканированные аэрофотоснимки).

3.Поддерживает большое разнообразие комплексных пространственных исследований.

4.Программное обеспечение для растровых ГИС легче освоить и оно дешевле векторных ГИС [4].

На рис.3.10 приведен пример представления карты земельных участков в векторной и растровой моделях. В векторной модели для каждого полигона А, В, С и D заданы координаты границ полигонов, т.е. в векторной модели указывается, где находится объект. В растровой модели все пространство разделено на пиксели, в каждом из которых хранится код соответствующего земельного участка, т.е. в растровой модели хранится информация о том, что находится в заданной точке территории.

В настоящее время растровая модель не является основной в ГИС, а используется только в тех случаях, когда векторная модель не даёт адекватного результата. Именно поэтому актуальными являются операции преобразования данных из растра в вектор (векторизация) и наоборот (растеризация). Растеризация – это обычная для ГИС и достаточно простая операция, однако векторизация является гораздо более сложной и большинством ГИС не поддерживается. Векторизация обычно выполняется в ручном или полуавтоматическом режиме с помощью специальных программ – векторизато-

ров.

34