загрузка...
загрузка...
На головну

Тема 2 Організація інформації в ГіЗІС

  1. II Архів інформації
  2. II. Організація діяльності загальноосвітнього закладу
  3. II.6.2.) Організація і правоздатність корпорацій.
  4. Quot; Стаття 7. Зобов'язання щодо інформації про управління правами
  5. VIII. Реорганізація і ліквідація
  6. Автоматизована обробка інформації
  7. Адаптація до ринку. Форми власності і організація управління

Види інформації. Позиційна і семантична складова просторових даних. Форма надання просторових даних. Типи просторових об'єктів: точки, лінії, полігони, поверхні (рельєф). Моделі просторових даних.

Конкретизуючи терміни "дані", "інформація", "знання", стосовно до оперування ними в інформаційній системі, можна відзначити, що, маючи багато спільного, ці поняття розрізняються за своєю суттю.

під данимирозуміється сукупність фактів, відомих про об'єкти, які результати вимірювання цих об'єктів. Дані, що використовуються в ГІС, відрізняються високим ступенем формалізації. Дані - це як би будівельний елемент в процесі створення інформації, оскільки вона виходить в процесі обробки даних.

Стосовно до ГІС під інформацієюрозуміється сукупність відомостей, що визначають міру наших знань про об'єкт.

У такому контексті знання можна розглядати як результат інтерпретації інформації. Найбільш загальне визначення: знання - результат пізнання дійсності, який отримав підтвердження в практиці. Наукове знання відрізняється своєю систематичністю, обґрунтованістю і високим ступенем структуризації.

Інформаційні системи можна розглядати як ефективний інструмент отримання знань.

Відмінності між термінами «дані», «інформація» і «знання» простежуються в історії розвитку технічних систем, так спочатку з'явилися банки даних, пізніше інформаційні системи, потім з'явилися системи, засновані на знаннях - інтелектуальні системи (експертні системи).

В даний час на ринку програмних продуктів представлено кілька видів систем, що працюють з просторово розподіленої інформацією, до них зокрема, відносяться системи автоматизованого проектування, автоматизованого картографування і ГІС. ГІС в порівнянні з іншими автоматизованими системами мають розвинені засобами аналізу просторових даних.

При організації бази даних розрізняють:

- Тип даних [картографічні і атрибутивні (описові)];

- Форму надання просторових даних (векторну, растрову, тривимірну);

- Структуру даних (топологія і шари);

- Модель бази даних (ієрархічні, мережеві, реляційні, гібридні).

Існує два основних типи даних в ГІС: картографічні и атрибутивні (Описові).

картографічні дані - Це картографічна інформація, що зберігається в цифровій формі. Дані формуються щодо географічних об'єктів, описуваних на карті. Можна класифікувати на точки лінії і полігони.

точкові об'єкти - Це такі об'єкти, кожен з яких розташований тільки в одній точці простору, представленої парою координат X, Y. В залежності від масштабу картографування, як таких об'єктів можуть розглядатися дерево, будинок або місто.

лінійні об'єкти, Представлені як одномірні, які мають одну розмірність - довжину, ширина об'єкта не виражається в даному масштабі або не суттєва. Приклади таких об'єктів: річки, кордони муніципальних округів, горизонталі рельєфу.

Полігони (Області) - Майданні об'єкти, представляються набором пар координат (Х, У) або набором об'єктів типу лінія, що представляють собою замкнутий контур. Такими об'єктами можуть бути представлені території, які займає певним ландшафтом, містом або цілим континентом.

Додаткові непространственние дані про об'єкти утворюють набір атрибутів.

атрибутивні дані- Це якісні або кількісні характеристики просторових об'єктів, що виражаються, як правило, в алфавітно-цифровому вигляді.

Приклади таких даних: географічна назва, видовий склад рослинності, характеристики грунтів і т.п.

Загальна цифрове опис просторового об'єкта включає: найменування; вказівка ??місця розташування; набір властивостей; відносини з іншими об'єктами.

Виділяють три групи ознак (характеристик) опису об'єктів: ідентифікаційні, класифікаційні, вихідні.

ідентифікаційні служать для однозначного визначення местарасположенія об'єкта на карті і його впізнання (його географічна назва, координати, рід об'єкта та ін.).

класифікаційніслужать для кількісного і якісного опису об'єкта, і використовують для отримання довідок про об'єкти. Вони є основою для отримання похідних характеристик шляхом математичної обробки (якісний і кількісний аналіз, моделювання).

вихіднімістять інформацію про джерела і датах отримання відповідних даних по кожній з характеристик для будь-якого об'єкта. Призначенням цієї групи ознак є забезпечення можливості визначення достовірності інформації, що надходить.

Природа просторових і атрибутивних даних різна, відповідно різні і методи маніпулювання (зберігання, введення, редагування, пошуку та аналізу) для двох цих складових геоінформаційної системи. Одна з основних ідей, втілених у традиційних ГІС - це збереження зв'язку між просторовими і атрибутивними даними, при роздільному їх зберіганні і, частково, роздільній обробці.

Однотипні об'єкти по просторовому і тематичним ознаками об'єднуються в шари цифрової карти, які рассматріваютсякак окремі інформаційні одиниці, при цьому існує можливість суміщення всієї наявної інформації

При виконанні просторових запитів атрибутика допомагає більш точно ідентифікувати об'єкт. Можна організовувати вибір об'єктів на карті, використовуючи запитів до атрибутивної таблиці, так як виділення графічних об'єктів пов'язано з виділенням їх атрибутивних записів.

Ідентифікатори призначені для здійснення зв'язку картографічних і атрибутивних даних, так як в більшості ГІС ці характеристики об'єктів обробляються окремо. Користувач може вказати на об'єкт, наприклад курсором, і система визначить його ідентифікатор, за яким знайде що відносяться до об'єкта одну або кілька баз даних і, навпаки, за інформацією в базі визначить графічний об'єкт.

Як зазначалося, просторові дані в сучасних ГІС представлені в двох основних формах: векторної и растрової.

векторна структура даних ґрунтується на поданні просторових об'єктів у вигляді набору координатних пар (векторів), що описують геометрію об'єктів у вигляді точок, ліній і плоских замкнутих фігур.

Растрова структура даних передбачає представлення даних у вигляді двомірної сітки, кожна клітинка якої містить тільки одне значення, що характеризує об'єкт, відповідний осередку растра на місцевості або на зображенні. В якості такої характеристики може бути код об'єкта (ліс, луг і т.д.) висота або оптична щільність.

Точність растрових даних обмежується розміром осередку. Такі структури є зручним засобом аналізу і візуалізації різного роду інформації.

Векторні моделі використовують в ГІС для надання інформації, яку в подальшому потрібно обробляти (оновлювати, коригувати, видаляти). Растрові моделі використовують в якості підкладки для подальшої векторизації картографічного зображення.

Растрова модель дає інформацію про те, що розташоване в тій чи іншій точці території, а векторна модель - про те, де розташований той чи інший об'єкт.

Растрові моделі - це найпростіші з усіх наявних, в яких дані про район можна уявити як набір окремих картографічних шарів, т. Е. Як набір даних, що характеризують один показник для кожної позиції в межах обмеженого географічного ареалу. В одному шарі кожна просторова позиція характеризується лише одним елементом інформації, при наявності декількох елементів потрібно створити кілька шарів. Типові растрові бази даних містять до 100 шарів (матриця, сітка, растр, масив), зазвичай мають сотні тисяч осередків.

Характерні показники шару - його дозвіл, орієнтація і зона (зони).

під дозволом розуміють (зазвичай прямокутний) лінійний розмір найменшого ділянки географічного простору, для якого є дані.

орієнтація - Це кут між напрямком на північ і положенням колонок растра.

зона картографічного шару включає сусідами один з одним осередки, які мають однакове значення. Це можуть бути: ділянки землеволодіння; адміністративно-територіальні одиниці (регіони, муніципальні освіти); озера або острова; ареали типів грунтів або рослинності і т. д.

Основні характеристики зони - її значення і положення. значення - Це елемент інформації, що зберігається в даному шарі для відповідної комірки (або елемента растра). положення зазвичай задається упорядкованим парою координат (номер рядка і номер стовпця), які однозначно визначають положення кожного елемента географічного простору в растрі (осередок, елемент растра, осередок мережі).

Векторна модель ГІС базується на векторах (на відміну від що займають весь простір растрових структур). Основний елемент цих ГІС - точка, а об'єкти створюються шляхом з'єднання точок прямими лініями. У деяких системах точки можна з'єднувати, використовуючи дуги кіл. Ареали (полігони) задаються наборами ліній.

Векторні дані історично використовуються в більшості систем ГІС і CAD для надання інформації, яка має об'єктну природу і потребує аналізу шляхом маніпулювання. Об'єкти зберігаються у вигляді точок і ліній, пов'язаних геометрично і математично. Ці зв'язку означають, що інформація може тлумачитися як серія індивідуальних точок, на основі якої також можна утворювати нові складні структури даних. Наявність атрибутів дозволяє інтерпретувати інформацію, наприклад, формувати бази даних по типу грунтів, характеристикам гідрологічної мережі або житлових будівель. Така інформація зазвичай зберігається в супутніх базах даних.

Великі векторні бази даних переважають у транспортних, комунальних, маркетингових додатках ГІС.

У ГІС, що застосовуються в системі управління земельними ресурсами, використовуються як растрові, так і векторні моделі.

Створення бази векторних даних включає наступні етапи:

введення просторових даних шляхом сканування ліній з подальшою векторизацией або безпосередньо з інших цифрових джерел;

введення даних про атрибути;

ув'язка просторових і атрібутних даних.

Аналітичні функції векторної ГІС вище аналогічних функцій растрової ГІС з наступних причин:

- Більше операцій проводиться з об'єктами;

- Розміри, наприклад площа, обчислюються за координатами об'єктів, а не шляхом підрахунку осередків;

- Обчислення площі по полігонах дає більшу точність, ніж підрахунок елементів растра;

- Обчислення периметра більш точно, ніж підрахунок кордонів елементів растра на ребрі зони.

При цьому швидкості проведення операцій векторної і растрової ГІС також різняться. Наприклад, накладення шарів, знаходження буферних зон виробляються повільніше в векторної ГІС, а знаходження маршруту по мережі доріг - швидше.

Найважливішою сучасною тенденцією є з'єднання растрових і векторних систем, Показ векторних даних, накладених на растрову основу. При цьому джерелом растрових даних може бути файл ГІС (наприклад, зображення, отримане за допомогою дистанційних методів, або файл сканування плоского зображення).

За допомогою векторних і растрових ГІС можна сформувати зони: охоронну навколо озер і водотоків, шумового забруднення уздовж доріг, транспортної напруженості, забруднення підземних вод навколо звалища відходів тощо.

Аналізують растрові і векторні ГІС за наступними показниками: точність координат, швидкість аналітичної обробки, потреби в масовій пам'яті.

Точність растра не дозволяє відобразити об'єкти, розміри яких менше 5 м, наприклад пожежні крани, об'єкти зливової каналізації, опори ЛЕП. Крім того, така точність не відповідає потребам осіб, що мають справу з різними пристроями. З іншого боку, точність в 5 м дозволяє уникнути скільки-небудь значної втрати інформації про більшість природних об'єктів.

Визначення розташування координат в растрових форматах утруднено, а точність зв'язки становить 1/2 ширини і висоти комірки.

Точність вектора може кодуватися з будь-яким ступенем точності і обмежується можливостями методу внутрішнього уявлення координат. Зазвичай для подання використовують 8 або 16 десяткових знаків (одинарна або подвійна точність).

Точність вектора означає групування даних, отриманих:

точної зйомкою (координатна геометрія);

з карт невеликих ділянок, складених по топографічним координатами.

Для небагатьох природних об'єктів характерні чіткі межі, які можна представити у вигляді ліній, визначених математично. Грунти, типи рослинності, схили, місцеперебування диких тварин - всі ці об'єкти не мають чітких меж.

У растрових форматах можлива швидка обробка даних для вирішення таких аналітичних завдань, як накладення, визначення сусідства, логічні запити; визначення відносного положення в різних шарах не вимагає ніяких обчислень.

Умови зберігання даних різняться при растрової і векторної системах. Найпростіший метод зберігання растрових даних - застосування однієї позиції (т. Е. Один-два байта пам'яті) для кожного осередку. Це неефективний метод, хоча його і застосовують в деяких системах. У таких системах існують суворі обмеження числа робочих рядків і стовпців.

Крім того, необхідні різні методи стиснення файлів, найбільш поширений з яких - групове кодування. Ступінь стиснення залежить від просторової мінливості даних. При обробці дуже складних даних групове кодування дає негативний результат. Упаковка і розпакування даних дають лише невелику перевагу в порівнянні з їх поячейним зберіганням.

Зберігання векторних даних має такі особливості:

- Для зберігання простих полігонів потрібні дуже малі обсяги пам'яті;

- Необхідні обсяги пам'яті залежать від складності об'єктів, а також від точності координат (одинарна або подвійна);

- Обсяги пам'яті залежать також і від того, які взаємозв'язки об'єктів зберігаються в базі даних.

У деяких системах зберігають лише мале число взаємозв'язків, при цьому потрібно невеликий обсяг пам'яті, а інші взаємозв'язки при необхідності розраховують. Інші системи мають більш досконалі моделі бази даних, зберігають велику кількість взаємозв'язків, вимагають для цього великих обсягів пам'яті.

В цілому векторні системи використовують менший обсяг масової пам'яті в порівнянні з растровими системами, вирішення яких можна порівняти з векторними.

У векторних форматах зазвичай зберігаються дані координатної геометрії (топографічні записи) і дані про адміністративно-правових межах.

Якщо властивості об'єкта описані в растровому форматі, то досить складно створити цілісний об'єкт з окремих осередків, наприклад, з'єднати осередки, розташовані уздовж дороги.

У растрових форматах використовуються осередку однакового розміру, тому растр організовує географічний простір в заданій послідовності, забезпечує послідовне досягнення реальної. Точковий об'єкт повинен займати цілу осередок, це створює ряд труднощів при встановленні їх місцезнаходження.

У векторній формі можна організувати простір в будь-якій послідовності, що забезпечує довільний доступ до даних.

За допомогою поєднання растра і вектора, що дозволяє об'єднати кращі характеристики обох підходів, можна зберігати дані у векторній формі, а обробляти в растрової. Для цього необхідний ефективний алгоритм перекладу з растрового формату у векторний і навпаки. Це дозволяє заощадити комп'ютерне час і обсяг масової пам'яті.

Можна також використовувати системи, в яких растровий і векторний аналіз можуть здійснюватися паралельно, наприклад при установці растрової і векторної систем в одному персональному комп'ютері з використанням функцій перетворення в одній або в обох системах. Також цей спосіб можливий при накладенні векторної карти ділянок з різним типом використання земель на аерознімок для більш точного дешифрування. Потім цей знімок може бути використаний для коригування векторної карти ареалів рослинності.



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

загальне поняття | Тема 3 Структура земельних інформаційних систем | Тема 4 Бази даних ГіЗІС | Тема 5 Засоби і можливості моделювання в ГіЗІС | Цифрові просторові дані | Адміністративне управління та політика | Екологія і природокористування | Теоретична база створення ПГІС | Структура інформаційного простору | тематична навантаження |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати