F) Бинарная модель

Дает представление о предметной области в виде бинарных отношений, характеризуемых триадами «объект, атрибут, значение атрибута». Графическое представление такой модели называется В -деревом (в отличие от Е -дерева).

2.4 Специальные модели данных ГИС

2.4.1 Особенности представления данных в ГИС

ГИС – относятся к классу информационных систем. Отличительными особенностями данных в ГИС являются:

- большие объемы накапливаемых и обрабатываемых данных;

- разнообразие графической информации;

- специфические связи между объектами.

Основный моделью данных первых ГИС был набор имен объектов с характеристиками, привязка которых к картам задавалась координатами их на земной поверхности. Никаких семантических связей для помощи пользователю в моделях не содержалось. Со временем возникла необходимость создания более сложных моделей данных, а затем потребность в создании и общей модели данных в ГИС. Данные, представляемые в ГИС, нужно рассматривать с учетом трех аспектов:

- пространственного;

- временного;

- тематического.

Пространственный аспект связан с определением местоположения объекта на поверхности; временной аспект связан с изменением характеристик объекта в течение времени; тематический аспект связан с выделением одних (важных) признаков описания объекта и исключения других (не важных для решения данного круга задач).

В большинстве моделей для описания пространственных характеристик используют координаты, поэтому такие данные называются координатными. Для определения временных и тематических характеристик используют атрибутивные данные.

2.4.2 Координатные данные ГИС. Определение положения точек на земной поверхности

Поверхность Земли имеет сложную форму. Общая площадь ее поверхности – 510 млн. кв. км. 71% приходится на дно морей и океанов и только 29% – на сушу.

Так как основная поверхность Земли – водная поверхность, то за фигуру Земли принимают тело, ограниченное поверхностью воды океанов. Такая поверхность называется уровненной. Считается, что эта поверхность везде горизонтальна, т.е. перпендикулярна отвесной линии, соответствующей направлению силы тяжести Земли. В качестве модели Земли принята фигура геоид.

Геоид (geoid) – фигура Земли, ограниченная поверхностью, к которой отвесные линии всюду перпендикулярны и которая проходит через точку начала отсчета высот, закрепленную на высоте среднего уровня моря. Эта поверхность близка к уровням морей и океанов в состоянии покоя и равновесия. В России она проходит через нуль Кронштадтского футштока, совпадающий со средним уровнем Балтийского моря за период 1825–1840 гг.

В качестве математической модели Земли принят эллипсоид, который в геодезии называют референц-эллипсоидом. Система координат – это опорная система для определения положения точек в пространстве или на плоскостях и поверхностях относительно выбранных осей, плоскостей или поверхностей. В геодезической практике применяется большое количество систем координат: общеземные системы, референцные системы, системы астрономических, пространственных прямоугольных и геодезических координат и система прямоугольных координат на плоскости.

Общеземными принято называть такие системы координат, которые получены под условием совмещения их начала с центром масс Земли.

К референцным системам относят такие, в которых их начало находится на удалении десятков и сотен метров от центра масс Земли.

В астрономической системе координат положение точки определяется также относительно понятий, связанных с Землей, – относительно отвесной линии и оси вращения Земли.

2.4.3 Основные типы координатных данных в ГИС

При построении ГИС применяют набор базовых геометрических данных, из которых затем компонуют остальные более сложные данные. В ГИС используются следующие типы атомарных геометрических данных:

- точка (узел, вершина);

- линия незамкнутая;

- контур (линия замкнутая);

- полигон (ареал, район) – группа прилегающих друг к другу замкнутых участков;

- пространственная сеть (развитие типа «полигон»).

2.4.4 Номенклатура и разграфка топографических карт

Разграфка – разделение топографических карт на отдельные листы.

Номенклатура – система обозначений отдельных листов топографических карт.

Географические карты бывают следующих типов:

- обзорные (масштаб 1:1 000 000 и мельче) – 1 см карты соответствует 10 км на местности;

- обзорно-топографические (масштаб 1:100 000 – 1:1 000 000) – в 1 см от 10 до 1 км;

- топографические (масштаб 1:100 000 и крупнее) точнее, чем отображение в 1 см карты 1 км территории;

- планы (масштаб 1:2 000 и крупнее).

Обзорные и обзорно-топографические карты служат для качественного описания территории, они недостаточно точны и редко используются как основа ГИС.

Топографические карты служат основным источником информации о местности и используются для ее изучения, определения расстояний и площадей, координат различных объектов и решения многих измерительных задач. Они широко применяются в качестве основы для боевых графических документов и специальных карт.

2.5 Атрибутивные данные ГИС

. Совокупность всевозможных характеристик объектов составляет класс атрибутивных моделей ГИС. Они описывают тематические и временные характеристики объектов. Таблица, хранящая описательную информацию, называется таблицей атрибутов. Каждая строка таблицы соответствует одному объекту; каждый столбец – тематическому признаку; ячейка, находящаяся на пересечении строки и столбца, отражает значение определенного признака выбранного объекта. Важным атрибутом являются временные характеристики.

Временные атрибуты могут отражаться несколькими способами:

- путем указания временного периода существования объекта с данными характеристиками, например, сток реки Томь с 1.05. по 15.10 равен 1570 куб. м;

- путем соотнесения информации с определенным моментом времени, например, концентрация двуокиси азота в районе площади Революции 22.03.2001 г. в 15-00 равна 1.5 ПДК;

- путем указания алгоритма изменения характеристик объекта, например, скорость изменения популяции тараканов описывается законом .

2.6 Модели визуального представления информации в ГИС

Наиболее универсальными и чаще используемыми моделями пространственных данных в ГИС являются следующие:

- векторное представление (точки, линии, полигоны);

- векторно-топологическое представление;

- векторно-нетопологическое или модель «спагетти»;

- растровое представление (ячейки, сетки);

- регулярно-ячеистое представление;

- квадродерево (квадротомическое представление).

2.6.1 Векторная модель данных ГИС

Векторная модель данных (vector data model) илицифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар, с описанием только геометрии объектов, что соответствует нетопологическоой модели. Векторно-нетопологическое представление данных в ГИС называют модель «спагетти». Векторным моделям соответствует векторный формат пространственных данных (vector data format).

2.6.2 Топологические модели

Разновидностью векторных моделей являются топологические модели. Топологические модели объединяет «взаимосвязанность» объектов, которая бывает простой или сложной. Топологические свойства фигур не изменяются при деформациях, производимых без разрывов или соединений (рис. 2.22).

Термин топологический в ГИС понимают так, что в моделях объектов хранятся взаимосвязи, которые расширяют возможности использования данных ГИС для различных видов пространственного анализа. Например, в логическую структуру описания данных вводится информация о том, какие линии и в каких точках пересекаются, из чего состоит полигон и др.

2.6.3 Растровые модели

В растровых моделях дискретизация непрерывных последовательностей реального мира осуществляется наиболее простым способом: вся территория представляется последовательностью ячеек (пикселей), образующих регулярную сеть. Каждой ячейке соответствует одинаковый по размеру, но разный по характеристикам участок территории. В ячейке модели содержится значение характеристик, усредненные по участку территории (рис. 2.23). Процедура формирования изображения называется пикселизация.

Дата добавления: 2015-10-23