полигон это площадь ограниченная линией (7 видео)

Содержание

Тесты по дисциплине «Геоинформационные технологии при ведении кадастра» для специальности «Городской кадастр»
Тема 4. Организация пространственной информации в ГИС
Полигон это площадь ограниченная линией
💥 Видео

Видео:Самый простой способ нахождения площадиСкачать

Тесты по дисциплине «Геоинформационные технологии при ведении кадастра» для специальности «Городской кадастр»

1. Геоинформационная система MapInfo была разработана

2. Первые геоинформационные системы были созданы

— в Америке и Канаде

— в Англии и Германии

3. Первые геоинформационные системы были созданы

— в 60-х годах XX в.

— в 70-х годах XX в.

— в 80-х годах XX в.

4. Массовое распространение ГИС в России началось

— в 80-х годах XX в.

— в 90-х годах XX в.

5. Какие данные используются в базе данных геоинформационных систем

— пространственные и описательные

6. Пространственные данные в ГИС могут быть представлены

— в векторной форме

— в растровой форме

— в векторной и растровой формах

7. Географические объекты в ГИС классифицируют на

— точки и полигоны

— точки, линии, полигоны

8. В ГИС MapInfo модель базы данных относится к

— к реляционному типу

— к иерархичекому типу

9. Столбцы таблиц базы данных в ГИС называют

10. Строки таблиц базы данных в ГИС называют

11. Цифровые карты классифицируют

— по видам использующий и автоматизированных систем

— по способам предоставления информации

— по формам представления

12. С какими из перечисленных типов растровых изображений работает MapInfo

-черно-белые, цветные, полутоновые

13. Программный продукт MapInfo совместим со следующими платформами

— Windows, Unix, Macintosh

14. Таблицы MapInfo можно открыть

— выбрать команду «Файл — Открыть таблицу»

— в стартовом диалоговом окне MapInfo «Открыть сразу» выбрать «Таблицу»

— на панели инструментов щелкнуть кнопку «Открыть таблицу»

15. Чтобы открыть существующую таблицу в MapInfo вам надо открыть файл с расширением

16. Какие режимы в MapInfo работают с таблицами всех типов

— «Как получится» и «Скрыть»

— «В активной карте» и «В новой карте»

17. Из каких файлов состоит таблица MapInfo

18. Данные из файлов каких форматов позволяет использовать MapInfo

— Microsoft Excel, Microsoft Access

— Microsoft Excel, Microsoft Access, растровые изображения

— Microsoft Excel, Microsoft Access, растровые изображения, dBASE DBF, Lotus 1-2-3

19. Слои карты представляют собой прозрачные пленки, расположенные

— друг под другом

— рядом друг с другом

— на разных картах

20. Таблица в MapInfo может быть представлена

— только в виде списка

— в виде списка и карты

— в виде списка, карты и графика

21. Окно карты может содержать информацию

— из одной таблицы

— из двух и более таблиц

22. Возможен ли одновременный просмотр одной таблицы в MapInfo в окнах различных типов

— да, в окнах двух типов- в окнах Таблица, Карта

— да, в окнах трех типов – в окнах Таблица, Карта, График

23. В MapInfo имеется возможность создавать легенды

— картографические и тематические

24. MapInfo поддерживает следующие экспортные форматы

25. Рабочий набор – это список всех таблиц и окон, которые вы используете, хранящийся в файле с расширением

26. Для решения каких задач в MapInfo используются SQL-запросы

— для создания вычисляемых колонок

— для обобщения данных таким образом, чтобы просматривать суммарные данные по таблице

— для комбинирования двух и более таблиц одну новую таблицу

— для показывания только тех колонок и строк, которые Вас интересуют

27. Тематические карты скольких типов можно создавать в MapInfo

28. С помощью каких команд и инструментов в MapInfo можно делать выборки из таблиц

— инструмент «Выбор в круге»

— инструмент «Выбор в области»

— инструмент «Выбор в рамке»

— команда «выбрать полностью»

— с помощью запросов

29. Чтобы отменить выбор группы объектов или записей в MapInfo надо

— нажать клавишу Shift и указать на эти объекты или записи инструментом «Стрелка»

— указать в любое место на карте, где нет ни одного объекта

— выполнить команду «Отменить выбор» из меню «Запрос»

30. Для открытия имеющегося в MapInfo рабочего набора надо

— в стартовом диалоговом окне MapInfo «Открыть сразу» выбрать «Открыть рабочий набор»

— в стартовом диалоговом окне MapInfo «Открыть сразу» выбрать «Предыдущий рабочий набор»

— выбрать команду «Файл – Открыть рабочий набор»

31. Чтобы выбрать в MapInfo несколько таблиц для одновременного открытия расположенных в разных местах списка надо

– нажать при выборе клавишу Shift

— нажать при выборе клавишу Ctrl

— нажать при выборе клавишу Alt

32. Чтобы выбрать в MapInfo несколько таблиц для одновременного открытия подряд в списке надо

– нажать при выборе клавишу Shift

— нажать при выборе клавишу Ctrl

— нажать при выборе клавишу Alt

33. При создании дубля окна карты надо

— выбрать команду Карта-Дублировать окно

— дублировать мышкой с помощью инструмента «Дубль окна»

— воспользоваться командами Копировать/Вставить карту из меню Правка

34. Чтобы сохранить содержимое косметического слоя карты в качестве постоянного слоя надо

— закрыть окно Карты, при этом косметический слой сохранится автоматически

— сохранить Рабочий набор

— выбрать команду «Сохранить косметику» из меню Карта

35. Геоинформационные системы – это

— информационные системы в предметной области «География»

— системы, содержащие топологические базы данных на электронных картах

— электронные географические карты

— глобальные фонды и архивы географических данных

36. Регистрация растрового изображения в MapInfo необходима для

— привязки растрового изображения к заданной системе координат

— для открытия растрового изображения

— для работы с растровым изображением

37. Регистрация растрового изображения в MapInfo возможна методом

— ввода координаты контрольных точек карты с клавиатуры

— определения координаты контрольных точек по существующей векторной карте

— автоматически при открытии файла

38. Любая точка, находящаяся западнее нулевого меридиана, имеет

39. Любая точка, находящаяся южнее экватора, имеет

40. Значения координат точки в окошках «Растр» измеряются в

41. Какие виды символов поддерживает MapInfo

— векторные символы (символы MapInfo 3.0)

— символы из установленных шрифтов TrueType

42. Вы можете редактировать графические объекты, относящиеся к соответствующей таблице, если слой является

43. В MapInfo растровые изображения используются

— для просмотра изображения, как «растровая подложка»

— для редактирования изображения

— для привязки данных

44. Растровым изображением называется компьютерное представление рисунка, фотографии или иного графического материала в виде набора ……….. растра

45. Цифровые карты классифицируют:

— по видам использующих их автоматизированных систем

— по видам и масштабам

— -способам представления (изображения) информации

46. Линия – это объект, состоящий из серии связанных друг с другом ……и имеет только длину

47. Полигон — это площадь, ограниченная …… линией.

48. Какие задачи решает операция «Проверка полигонов»

— выявление самопересечений полигонов.

— выявление пустот между полигонами

49. С какими объектами работает операция «Разрезать»:

50. С какими объектами работает операция «Сгладить углы»

— только скруглить углы полилинии

-округлить углы полилинии и прямоугольника

-округлить углы полилинии, полигонов, прямоугольников

51. С какими объектами работает операция «Обнаружить углы»

— позволяет вернуть прежний вид полилинии, углы которой сглажены командой «сгладить углы»

— позволяет обнаружить углы у полилинии, дуги

52. Как работает операция «Замкнуть»

— создает регионы в замкнутых областях, образованных линиями, полилиниями или дугами.

— создает регионы в замкнутых областях, образованных линиями, полилиниями, полигонов, прямоугольников.

53. Позволяет MapInfo ли объединять несколько полигонов, эллипсов, областей в один объект:

— в разных случаях по-разному

54. Что такое геокодирование

— каждой записи (строке) таблицы сопоставляется графический объект типа «точка».

— каждой записи (строке) таблицы сопоставляется графический объект типа «линия».

— каждой записи (строке) таблицы сопоставляется графический объект типа «полигон».

55. Какие режимы геокодирования существуют в MapInfo:

56. Какие файлы содержат описание структуры данных таблицы

57. Какие файлы могут содержать табличные данные

58. Какие файлы описывают графические объекты

59. Какой файл содержит список указателей (индекс) на графические объекты, позволяющий MapInfo быстро находить объекты на карте

60. Виды представления таблицы на экране в MapInfo

61. Окно карты может содержать информацию:

— сразу из нескольких таблиц, при этом каждая таблица представляется отдельным слоем

— только из одной таблицы

— сразу из нескольких таблиц, при этом таблицы представляются одним слоем.

62. В окне «Список» данные представлены в виде

— общепринятой кары, позволяя вам видеть взаимное расположение данных, анализировать их и выявлять закономерности

— записей из базы данных в формате электронной таблицы, позволяя вам применять привычные приемы работы с базамиданных

— информации средствами деловой графики, позволяя сравнивать числовые значения и придавать наглядность отчетам

63. Отображение координат в MapInfo

— градусы, минуты, секунды

— армейская система (США)

64. Как включить в MapInfo режим совмещения, который позволяет автоматически совмещать узлы при рисовании объектов

65. Что такое Косметический слой

— это слой, лежащий поверх всех прочих слоев, который при необходимости можно удалить из окна Карты, в него помещаются подписи, заголовки карт, разные графические объекты

— это слой, лежащий поверх всех прочих слоев, который нельзя удалить из окна Карты, в него помещаются подписи, заголовкикарт, разные графические объекты

66. Как сохранить содержание косметического слоя

— автоматически при закрытии окна Карты

— поместить объекты косметического слоя на какой-нибудь уже существующий слой

— создать для объектов новый слой

67. Какие операции можно совершать с растровыми изображениями

— управлять видимостью растрового изображения и применять к нему масштабный эффект

— удалять объекты с растрового изображения

— форматировать объекты растрового изображения

68. Что происходит при команде «Выборка» MapInfo

— создается пустая временная таблица

— создается дубль таблицы, из которого можно удалять не нужные записи

— создается временная таблица с сохраненными в ней выбранными записями

69. Язык MapBasic относится к классу языков программирования

70. Команда «Выбрать» позволяет

— создать выборку (подмножество записей) на основании информации из некоторой таблицы MapInfo

— создать выборку (подмножество записей) на основании информации только из одной таблицы MapInfo

— создать выборку (подмножество записей) на основании информации не более чем из двух таблиц MapInfo

71. Кнопка «Информация» позволяет:

— получить в окне «Информация» значения всех полей записи объекта

— добавить информацию о выбранном объекте в таблицу

— редактировать информацию о выбранном объекте в базе данных

72. Кнопка «Ладошка» позволяет:

— передвигать изображение в окне Карты или Отчета

73. Тематическая карта – это

— вид карты, использующий разные графические стили (такие как цвет или штриховка) для выделения объектов всоответствии с данными из записей этих объектов

— карта, созданная на определенную тему

74. Инструмент «Стрелка» может использоваться для

— выбора только объектов

— выбора только записей

— выбора объектов и записей

75. Инструмент «Стрелка» может использоваться для выбора одного или более объектов в окне

76. Какие из нижеперечисленных форматов относятся к векторным форматам:

77. Какие из нижеперечисленных форматов относятся к растровым форматам:

78. Кнопка «Форма» на панели «Пенал» предназначена для:

— включения одноименного режима, который позволяет изменять форму прямых линий

— включения одноименного режима, который позволяет изменять форму полилиний

— включения одноименного режима, который позволяет изменять форму полигонов

79. Какие операции можно производить с узлами:

— передвигать, добавлять и удалять узлы

— копировать и переносить узлы

— изменять форму узлов

80. Кнопка «Форма» доступна, если выполняется одно из следующих условий:

— активно окно Карты и слой изменяемый

— активно окно Отчета

— активно окно Карты и слой доступный

81. В Рабочем Наборе запоминаются

-окна и вспомогательные окна

— расположение окон на экране

— порядок действий прошлого сеанса

82. Метод оцифровки изображений, при котором пользователь MapInfo создает векторные объекты путем постановки отметок (трассировки) на фоне растровой подложки называют

— геометрический центр объекта

— центр объекта Карты

— центр цифровой карты

— совпадает с проекцией

— представлена в виде отдельного слоя на Карте в MapInfo

— это совокупность горизонтальных (широта) и вертикальных (долгота) линий, располагаемых на мировых картах черезравные промежутки

85. Геоинформационные технологии

— технологии создания карт с помощью компьютера

— технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать их функциональныевозможности

— технологии создания цифровых топологических и тематических карт и атласов

86. В качестве источников данных для формирования ГИС могут быть:

— данные дистанционного зондирования

— результаты полевых обследований территорий

— данные, полученные из литературы

87. Модель ГИС, в основу которой положен функциональный принцип включает компоненты:

— подсистему ввода и преобразования данных;

— систему управления БД;

— подсистему вывода данных;

— подсистему предоставления информации;

— подсистему обработки и анализа данных;

— подсистему хранения данных;

88. СУБД – это комплекс ………. средств создания базы данных, поддержания ее в актуальном состоянии и организации поиска в ней необходимой информации

89.Укажите в каком порядке происходит поэтапная разработка программной оболочки ГИС:

— Эксплуатация и обслуживание

90. Общая структура геоинформационной системы формируется на этапе:

91. ArcGIS ArcInfo –

— профессиональная многофункциональныая инструментальная ГИС

92. Ввод данных в ГИС

— процедура копирования цифровых данных в базу данных ГИС.

— процедура кодирования данных в компьютерно-читаемую форму и их запись в базу данных ГИС

— сканирование бумажных карт

93. Представление пространственных объектов в виде набора координатных пар (векторов), описывающих геометрию объектов — это:

-смешанная структура данных

-векторная структура данных

-растровая структура данных

94. Создать новый слой на карте можно с помощью команд:

— Файл → Создать слой

— Файл → Новая Карта.

— Файл → Новый слой.

— Карта → Новая Карта

— Файл → Новая таблица.

— Правка → Новая Таблица

95. К функциям пространственного анализа относят:

— организацию выбора и объединения объектов по запросу

— реализацию операций вычислительной геометрии,

— построение буферных зон

96. Основные преобразования исходных данных в ГИС:

— перенос, поворот и масштабирование

-перенос, вращение и гомотетия

— поворот и движение

97. Топологическая информация описывается

— набором координат точек

-набором узлов и дуг.

-набором ячеек, каждая из которых содержит только одно значение, характеризующее объект.

98. К векторным моделям данных не относят:

99. Способами ввода данных являются

100. Точной информации о местоположении объектов не обеспечивают:

-растровые структуры данных

-векторные структуры данных

1. Каково соотношение понятий ЗИС и ГИС

— ГИС входит в состав ЗИС

— ЗИС входит в состав ГИС

— ЗИС и ГИС синонимы

2. В состав земельной информационной системы входят

— только картографическая информация

— только данные Государственного земельного кадастра

— картографическая информация; данные различных кадастров; правовая, налоговая системы; система управления земельными ресурсами.

3. Информационная система — это совокупность процессов манипулирования с исходными данными в целях. информации, пригодной для принятия решений

4. В реляционной базе данных данные представлены в виде

— таблиц и деревьев

5. В каком порядке (сверху вниз) должны располагаться тематические слои на тематической карте

— тематические слои кругов и столбчатых диаграмм, различных символов

— тематические слои плотности точек

— тематические слои созданные методом диапазонов (с параметром Цвет или Размер)

— тематические слои созданные методом диапазонов (с параметром Все атрибуты), а также карты индивидуальных значений

— тематический слой, созданные методом растровой поверхности (слои)

— базовый слой (слои)——-самый первый

6. Сколько типов графиков можно строить в МарМо

7. Изменение структуры таблицы в Мар1п1Ъ осуществляется

— командами Таблица — Изменить — Перестроить

— командами Файл — Изменить таблицу

— командами Окно — Новый список

8. Какие способы геокодирования используются в МарЪгГо

— геокодирование по адресу

— геокодирование по областям

— геокодирование по адресу, геокодирование по областям, грубое геокодирование

9 . Информационная система — это

— системы управления работой компьютера

— системы хранения, обработки и передачи информации в специально организованной форме

10. Автоматизированными называют информационные системы, в которых

— реализуется идея управления

— представление, хранение и обработка информации осуществляется с помощью вычислительной техники

— в контуре управления отсутствует человек

— реализуется задача документационного обеспечения управления

11. Управленческие информационные системы используют для

— решения проблем, развитие которых трудно прогнозировать

— изменения постановки решаемых задач

— реализации технологий, максимально ориентированных на пользователя

— поддержки принятия решений на уровне контроля за операциями

12. Информационная база предназначена для

— хранения больших объемов данных

— распределенной обработки данных

— обеспечения пользователей аналитическими данными

13. Информационная база реляционной структуры характеризуется

— табличным представлением данных

14. Основой банка информации является

— совокупность информационных документов

— система управления банком

— система хранения данных

15. Как представлена информация в реляционной базе данных

— в виде совокупности прямоугольных таблиц

— в виде совокупности файлов

16. База данных — это:

— набор совместно используемых логически связанных данных, сопровождаемый описанием этих данных, предназначенный для удовлетворения информационных потребностей групп пользователей

— некоторая совокупность информации, хранящаяся в определенном месте и используемая при необходимости

— логически не связанный набор сведений, предназначенный для удовлетворения информационных потребностей групп пользователей

17. Автоматизированная система управления – это

— комплекс технических и программных средств, обеспечивающих управление объектом в производственной, научной или общественной жизни

— компьютерная программа на рабочем столе руководителя завода

— система принятия управленческих решений с привлечением компьютера

18. Значения координат Карты должны вводиться

— в десятичных градусах

19 Для чего служит команда «Дубль окна»

— для переноса окна Карты в документы программ, поддерживающих протокол OLE, например, Microsoft Word или Microsoft Excel.

— для переноса окна Карты в документы любых программ

— переносить окна Карты внутри Maplnfo

Видео:Площадь фигуры через двойной интеграл в полярных координатахСкачать

Тема 4. Организация пространственной информации в ГИС

ТЕМА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС

1. Модели пространственных данных.

Информационную основу ГИС образуют цифровые представления (модели) реальности. С появлением компьютера все множество данных разделилось на два типа: цифровые и аналоговые данные. Последними стали именовать данные на традиционных «бумажных» носителях, используя этот термин как антоним цифровым данным. В отличие от аналоговой, цифровая форма представления, хранения и передачи данных реализуется в виде цифровых кодов или цифровых сигналов.

Объектом информационного моделирования в ГИС является пространственный объект. Это одно из ключевых понятий геоинформатики. Он может быть определен как цифровое представление (модель) объекта реальности (местности), содержащее его местоуказание и набор свойств (характеристик, атрибутов), или сам этот объект.

Некоторое множество цифровых данных о пространственных объектах образует пространственные данные. Они состоят из двух взаимосвязанных частей: позиционной (тополого-геометрической) и непозиционной (атрибутивной) составляющих, которые образуют описание пространственного положения и тематического содержания данных соответственно.

Пространственные объекты как абстрактные представления реальных объектов и предмет информационного моделирования (цифрового описания) в ГИС разнообразны и традиционно классифицируются сообразно характеру пространственной локализации отображаемых ими объектов реальности, мерности пространства, которое они образуют, модели данных, используемой для их описания, и по другим основаниям. В рамках объектно-ориентированных моделей данные могут конструироваться в новые классы объектов, отличные от базовых или созданных ранее. Базовыми (элементарными) типами пространственных объектов, которыми оперируют современные ГИС, обычно считаются (в скобках приведены их синонимы) следующие:

точка (точечный объект) – 0-мерный объект, характеризуемый плановыми координатами; линия (линейный объект, полилиния) – 1-мерный объект, образованный последовательностью не менее двух точек с известными плановыми координатами (линейными сегментами или дугами); область (полигон, полигональный объект, контур, контурный объект) – 2-мерный (площадной) объект, внутренняя область, ограниченная замкнутой последовательностью линий (дуг в векторных топологических моделях (данных) или сегментов в модели «спагетти») и идентифицируемая внутренней точкой (меткой); пиксел (пиксель, пэл) – 2-мерный объект, элемент цифрового изображения, наименьшая из его составляющих, получаемая в результате дискретизации изображения (разбиения на далее неделимые элементы растра); элемент дискретизации координатной плоскости в растровой модели (данных) ГИС; ячейка (регулярная ячейка) – 2-мерный объект, элемент разбиения земной поверхности линиями регулярной сети; поверхность (рельеф) – 2-мерный объект, определяемый не только плановыми координатами, но и аппликатой Z, которая входит в число атрибутов образующих ее объектов; оболочка тела; тело – 3-мерный (объемный) объект, описываемый тройкой (триплетом) координат, включающей аппликату Z, и ограниченный поверхностями.

Общее цифровое описание пространственного объекта включает:

наименование; указание местоположения (местонахождения, локализации); набор свойств; отношения с иными объектами; пространственное «поведение».

Два последних элемента описания пространственного объекта факультативны.

В зависимости от типа объекта его местоположение определяется парой (триплетом) координат (для точечного объекта) или набором координат, организованным определенным образом в рамках некоторой модели данных

Это геометрическая часть описания данных, геометрия (метрика) рассматриваемых пространственных объектов, отличная от их семантики (непозиционных свойств).

Перечень свойств соответствует атрибутам объекта, качественным и количественным его характеристикам, которые приписываются ему в цифровом виде пользователем, могут быть получены в ходе обработки данных или генерируются системой автоматически (к последнему типу атрибутов принадлежат, например, значения площадей и периметров полигональных объектов). Существует расширенное толкование понятия атрибута объекта; последнему могут быть поставлены в соответствие любые типы данных: текст, цифровое изображение, видео — или аудиозапись, графика (включая карту), что, по существу, реализуется на практике в мультимедийных электронных атласах. Под атрибутами понимаются именно содержательные, тематические (непозиционные, непространственные) свойства объектов.

Под отношениями понимают прежде всего топологические свойства (топологию). К топологическим свойствам пространственного объекта принято относить его размерность (мерность, пространственную размерность), сообразно которой выше были выделены 0, 1, 2 и 3-мерные объекты; замкнутость, если речь идет о линейных объектах в широком смысле слова; связность; простота (отсутствие самопересечения линейных объектов и «островов» в полигоне); нахождение на границе, внутри или вне полигона; признак точечного объекта, указывающий, является ли он конечным для некоторой линии. Примерами топологических отношений объектов являются их свойства «пересекаться» (или «не пересекаться»), «касаться», «быть внутри», «содержать», «совпадать», «не совпадать».

Топология вместе с геометрией образует тополого-геометрическую часть описания данных, его позиционную часть.

Таким образом, в самом общем виде в пространственных данных следует различать и выделять три составные части: топологическую, геометрическую и атрибутивную – «геометрию», «топологию» и «атрибутику» цифровой модели пространственного объекта.

Способы организации цифровых описаний пространственных данных принято называть моделями данных по традиции, унаследованной из теоретических обобщений проектирования систем управления базами данных. Они называются также цифровыми представлениями или просто представлениями пространственных данных.

К основным базовым моделям (представленям) пространственных данных, используемым для описания объектов размерности не более двух (планиметрических объектов) относятся:

растровая модель; регулярно-ячеистая (матричная) модель; квадротомическая модель (квадродерево, дерево квадратов, квадрантное дерево, Q-дерево, 4-дерево); векторная модель:

векторная топологическая (линейно-узловая) модель;

векторная нетопологическая модель (модель «спагетти»).

2. Растровая модель данных.

Модель данных, именуемая растровой взамен устаревшего наименования матричной модели данных, имеет аналогии в компьютерной графике, где растр – прямоугольная решетка – разбивает изображение на составные однородные (гомогенные) далее неделимые части, называемые пикселами (от английского pixel, сокращение от «picture element» – элемент изображения), каждому из которых поставлен в соответствие некоторый код, обычно идентифицирующий цвет в той или иной системе цветов (цветовой модели). Из множества значений логических пикселов складывается цифровое изображение. Растровая модель данных в ГИС предполагает разбиение пространства (координатной плоскости) с вмещающими ее пространственными объектами на аналогичные пикселам дискретные элементы, упорядоченные в виде прямоугольной матрицы. Для цифрового описания (позиционирования) точечного объекта при этом будет достаточно указать его принадлежность к тому или иному элементу дискретизации, учитывая, что его положение однозначно определено номерами столбца и строки матрицы (при необходимости координаты пиксела, либо его центроида или любого угла могут быть вычислены). Пикселу присваивается цифровое значение, определяющее имя или семантику (атрибут) объекта. Аналогичным образом описываются линейные и полигональные объекты: каждый элемент матрицы получает значение, соответствующее принадлежности или непринадлежности к нему того или иного объекта.

Рис. 6. Растровая модель данных Исходные полигональные объекты (а) с атрибутами (классами) Л, В, С, D и Е и матрица размером 7×7 растровой модели (о), каждому элементу которой присвоено значение атрибута объекта | Картография. 1994. – С. 198|

Выбрав подходящий размер пиксела растровой модели, можно добиться пространственного разрешения (точности представления объектов), удовлетворяющего целям их цифрового описания и последующей обработки, если этому не препятствуют соображения экономии машинной памяти: двукратное увеличение разрешения ведет к четырехкратному росту объемов хранимых данных и т. д. Полученная матрица образует растровый слой с однотипными объектами; множество разнотипных объектов образует набор слоев, составляющих полное цифровое описание моделируемой предметной области. С каждым семантическим значением или кодом пиксела, кроме того, может быть связан неограниченный по длине набор (таблица) атрибутов, каждый из которых можно развернуть в производный слой, соответствующий размеру исходной матрицы. Таким образом, становится не столь обязательным разделение данных на позиционную и семантическую составляющие, отпадает необходимость в особых средствах хранения и манипулирования метрикой и семантикой пространственных данных, как это принято в векторных системах, существенно упрощаются аналитические операции, многие из которых (включая обработку запросов с логическими условиями) сводятся к попиксельным операциям с набором растровых слоев, которые могут быть легко «распараллелены».

В ГИС растрового типа (с возможностями поддержки растровой модели данных) достаточно просто могут быть реализованы функции их обработки, включая пространственный анализ. Зачастую они содержат также аппарат, получивший название «картографической алгебры» (неудачный дословный перевод с английского «тар algebra»), аналогичный по языковым средствам матричным операциям в некоторых языках программирования. Поддержка растровой модели данных – хорошая предпосылка (и условие) интеграции программных продуктов ГИС со средствами цифровой обработки данных дистанционного зондирования и обработки изображений в целом.

Простота машинной реализации операций с растровыми данными находится в противоречии с другой главной их особенностью – значительными затратами машинной памяти, требуемой для их хранения (в сравнении с объемами данных в векторных моделях).

3. Регулярно-ячеистая модель данных.

Описанная выше растровая модель данных пригодна для цифрового представления не только пространственных объектов в ГИС, но и изображений, например, цифровые фотоизображения, снятые непосредственно цифровой фотокамерой или полученные путем цифрования аналоговых негативов или фотоотпечатков на сканере. Или цифровые аэроснимки и космические снимки, получаемые с борта космических платформ и других летательных аппаратов. Или оцифрованную на том же сканере бумажную карту.

Во всех перечисленных выше случаях речь идет о цифровых растровых изображениях, образованных множеством его элементов – пикселов, каждому из которых ставится в соответствие значение (код) цвета или спектрального коэффициента яркости объекта съемки. На эти далее неделимые элементы растра «разбивается» и координатная плоскость с пространственными объектами в их растровом представлении. Если атомарной единицей данных при их описании служит элемент «разбиения» территории – регулярная пространственная ячейка (территориальная ячейка) правильной геометрической формы – речь идет о другой, отличной от растровой, хотя и формально с нею схожей, регулярно-ячеистой модели данных. Формальное сходство абсолютно в случае квадратной (прямоугольной) формы ячеек, хотя известны примеры регулярных (или квазирегулярных) сетей (решеток) с ячейками правильной треугольной, гексагональной или трапециевидной формы, равновеликих или квазиравновеликих.

При этом сеть может строиться (разумеется мысленно) на плоскости в условных прямоугольных координатах некоторой картографической проекции или на поверхности шара или эллипсоида; в последнем случае регулярными ячейками обычно являются сферические трапеции фиксированного или переменного углового размера.

Рисунок – Разбиение сферы на равновеликие трапеции

Представление данных на основе регулярных пространственных сетей образует основу глобальных цифровых моделей рельефа (ЦМР) Земли.

4. Квадротомическая модель данных.

Актуальность использования этой модели и поддержки её программными средствами ГИС заключается в компактности по сравнению с растровой моделью, расточительной по объемам машинной памяти, требуемой для хранения растровых данных. Свойством эффективно уменьшать количество данных по сравнению с растровой моделью при сохранении быстрого доступа к элементам описания пространственных объектов обладает квадротомическая модель данных, основанная на подходе, известном как квадротомическое дерево (квадродерево). В его основе лежит разбиение территории или изображения на вложенные друг в друга пикселы или регулярные ячейки с образованием иерархической древовидной структуры – декомпозиции пространства на квадратные участки (квадраты, квадратные блоки, квадранты), каждый из которых делится рекурсивно на четыре вложенных до достижения некоторого уровня пространственного разрешения. Механизм построения квадродерева исходного участка территории с пятью областями (полигонами), которому в растровом представлении соответствовал бы рис. 10, в результате его последовательной (рекурсивной) декомпозиции на квадранты показан на рис. 11.

На первом этапе деления исходного участка на четыре квадратных блока (см. рис. 11) и одновременном «ветвлении» квадродерева (рис. 12) образуется один неделимый далее элемент № 1 (ему соответствует «лист» дерева на рис. 12) и три «узла» делимых далее квадратов первого уровня иерархии (принимая «корневой» уровень квадратного участка в целом за нулевой). За исключением девяти гомогенных квадратов на втором иерархическом уровне все остальные элементы делятся далее, пока необходимость дальнейшего деления не будет исчерпана на последнем четвертом этапе. Экономия в сравнении с растровой моделью данных очевидна – область Е оказалась представленной одним квадратом под номером 33 (а не 16 элементами растра или ячеек регулярной сети), и ее цифровое описание подразумевает лишь формализованное представление структуры квадродерева. Обычно оно строится на основе так называемой матрицы Мортона, определяющей оптимальный в некотором смысле порядок ее кодирования и физической записи, обеспечивая минимальный последовательный поиск.

Линейная квадротомическая модель данных практически реализована в немногих из известных программных средств ГИС. Ее не следует путать с так называемыми пирамидальными моделями, также рекурсивно организуемыми и используемыми при обработке цифровых изображений, включая данные дистанционного зондирования. В отличие от квадродерева, они представляют собой набор растровых слоев изображений с механически двукратно уменьшаемым разрешением, а потому более компактных, искусственно «загрубленных» в целях их быстрого воспроизведения.

Известны трехмерные расширения линейной квадротомической модели – это так называемая октотомическая модель (модель октарного дерева) как результат рекурсивного деления трехмерного пространства на восемь октантов, используемая для цифрового описания тел.

Предлагалась также модель трихотомического дерева с аналогичным квадратомическому делению треугольных элементов.

5. Векторные модели данных.

В отличие от занимающих все пространство растровых моделей векторные модели данных строятся на линиях, занимающих часть пространства. Это определяет основное преимущество векторных моделей, которое заключается в том, что им требуется на порядки меньшая память для хранения и меньшие затраты времени на обработку и представление. Они используются для цифрового представления точечных, линейных и площадных (полигональных) объектов, имея аналогии в картографии, где различаются объекты с точечным, линейным и площадным характером пространственной локализации

Векторные модели получают разными способами. Один из наиболее распространенных — векторизация сканированных (растровых) изображений то есть с помощью технологий цифрования карт, планов и другой графической документации с помощью устройств ввода векторного типа – дигитайзеров (цифрователей) с ручным обводом, генерирующих поток пар плановых координат (векторов) вслед за движением курсора (обводной головки) по планшету дигитайзера при отслеживании и записи графических объектов помещенного на него оригинала. Другой способ — построение модели в режиме редактирования.

При построении векторных моделей объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями, дугами, полилиниями. Площадные объекты в векторных моделях задаются наборами линий.

Геоинформационные системы, работающие с векторными моделями, получили название векторных ГИС.

Конечно в реальности имеют дело не с абстрактными линиями и точками, а с объектами, содержащими линии и ареалы, занимающими пространственное положение, а также со сложными взаимосвязями между ними. Поэтому полная векторная модель данных отображает пространственные данные как совокупность следующих основных частей:

геометрические (метрические) объекты (точки, линии и полигоны); атрибуты — признаки, связанные с объектами; связи между объектами.

Векторные модели отображают все типы координатных моделей: точечные, линейные, площадные. Типы координатных моделей определяются через базовый элемент линия следующим образом.

Точка определяется как линия нулевой длины. Линия — как линия конечной длины. Площадь представляется последовательностью связанных между собой линейных отрезков.

Векторные модели могут иметь любую заданную ширину линий, включая нулевую. В этом их преимущество перед растровыми, в которых точечный или линейный объект должен занимать группу ячеек. Это создает зависимость размеров растрового объекта от величины растра.

Поэтому точность векторных данных выше, чем растровых, так как векторные данные могут кодироваться с любой мыслимой степенью точности, которая ограничивается лишь возможностями метода внутреннего представления координат.

Не все природные явления имеют характерные четкие границы, которые можно представить в виде математически определенных линий. Это обусловлено динамикой явлений или способами сбора пространственной информации. Почвы, типы растительности, склоны, место обитания диких животных — все эти объекты не имеют четких границ.

Поэтому для полного изучения явлений окружающей действительности нужно использовать как векторные так и растровые данные, используя их преимущества.

Векторные модели делятся на две группы: векторные топологические (линейно-узловые) и векторные нетопологические (модели «спагетти»).

Простейшей векторной структурой данных является спагетти-модель, приведенная, которая по сути переводит один в один графическое изображение карты. Суть её заключается в следующем: если представить себе покрытие каждого графического объекта (каждой линии) бумажной карты кусочком (одним или несколькими) макарон, то вы получите достаточно точное изображение того, как эта модель работает. Каждый кусочек действует как один примитив: очень короткие – для точек, более длинные – для отрезков прямых, наборы отрезков, соединенных концами, – для границ областей. Каждый примитив – одна логическая запись в компьютере, записанная как строки переменной длины пар координат (X, Y). В этой модели соседние области должны иметь разные цепочки спагетти для общих сторон. То есть, не существует областей, для которых какая-либо цепочка спагетти была бы общей. Каждая сторона каждой области имеет свой уникальный набор линий и пар координат. Хотя, конечно, общие стороны областей, даже будучи записанными отдельно в компьютер должны иметь одинаковые наборы координат.

В отличие от спагетти-модели, топологические модели, как это следует из названия, содержат топологическую информацию в явном виде. С ней связаны и особые термины, отражающие ее структуру; главные ее элементы (примитивы):

промежуточная точка; сегмент (линейный сегмент, отрезок (прямой)); узел; дуга; полигон (область, полигональный объект, многоугольник, контур, контурный объект), в том числе:

простой полигон; внутренний полигон («остров», анклав); составной полигон; универсальный полигон (внешняя область).

Описание полигона в векторной топологической модели – это множество трех элементов: узлов, дуг и собственно полигонов. Между этими объектами устанавливаются некоторые топологические отношения, необходимым элементом которых должна быть связь дуг и узлов, полигонов и дуг.

Топологическая информация описывается набором узлов и дуг. Узел — больше, чем просто точка, обычно это пересечение двух или более дуг, и его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит. Каждая дуга начинается и заканчивается либо в точке пересечения с другой дугой, либо в узле, не принадлежащем другим дугам. Дуги образуются последовательностями отрезков, соединенных промежуточными (формообразующими) точками. В этом случае каждая линия имеет два набора чисел: пары координат промежуточных точек и номера узлов. Кроме того, каждая дуга имеет свой идентификационный номер, который используется для указания того, какие узлы представляет ее начало и конец. Области, ограниченные дугами, также имеют идентифицирующие коды, которые используются для определения их отношений с дугами. Далее, каждая дуга содержит явную информацию о номерах областей слева и справа, что позволяет находить смежные области. Эта особенность данной модели позволяет компьютеру знать действительные отношения между барическими объектами. Другими словами, эта векторная модель данных лучше отражает то, как пользователи карт, определяют пространственные взаимоотношения, записанные в традиционном документе.

Видео:Площадь фигуры, ограниченной линией, заданной параметрически. Площадь, ограниченная эллипсомСкачать

Полигон это площадь ограниченная линией

1. Понятие Географической Информационной Системы. Подсистемы ГИС.

Геоинформационные системы это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности и используемые для управления ею. Географическая информационная система (ГИС) — это система для управления географической информацией, ее анализа и отображения.

ГИС представляет собой набор подсистем, ее образующих. В соответствии с этим определением, ГИС имеют следующие подсистемы:

1. Подсистема сбора данных, которая собирает и проводит предварительную обработку данных из различных источников. Эта подсистема также в основном отвечает за преобразования различных типов пространственных данных (например, от изолиний топографической карты к модели рельефа ГИС).

2. Подсистема хранения и выборки данных, организующая пространственные данные с целью их выборки, обновления и редактирования.

3. Подсистема анализа данных, которая выполняет различные задачи на основе этих данных, группирует и разделяет их, устанавливает параметры и ограничения и выполняет моделирующие функции.

4. Подсистема вывода, которая отображает всю базу данных или часть ее в табличной, диаграммной или картографической форме.

2.Современные компьютерные ГИС и традиционные бумажные карты: сходство и различие.

Карты в ГИС во многом схожи со статичными бумажными картами, но к тому же они интерактивны, то есть вы можете взаимодействовать с ними. Интерактивную карту можно уменьшать и увеличивать, причем при определенных масштабах некоторые слои на карте могут появляться или исчезать. Вы можете применять условные знаки для отображения слоев карты на основе любого выбранного набора атрибутов. При указании географического объекта на интерактивной карте можно получить о нем дополнительную информацию, строить пространственные запросы и проводить анализ. Кроме того, многие пользователи ГИС посредством интерактивных карт проводят редактирование данных и создают пространственные представления объектов. Типичным примером некартографического представления являются распечатки таблиц, гистограмм или графиков, анимация объектов. Кроме картографического или графического вывода, современные системы обладают и альтернативными формами вывода.

3. Пространственные элементы.

Пространственные объекты можно разделить на легко идентифицируемые четыре типа: точки, линии, области и поверхности. Точечные объекты – это такие объекты, каждый из которых расположен только в одной точке пространства. В целях моделирования считают, что у таких объектов нет пространственной протяженности, длины или ширины, но каждый из них может быть обозначен координатами своего местоположения. Линейные объекты представляются как одномерные в нашем координатном пространстве. Несмотря на их неосязаемость, их можно, тем не менее, представлять как определенно пространственные объекты, поскольку они разделяют две области географического пространства. Для линейных объектов, в отличие от точечных, мы можем указать пространственный размер простым определением их длины. Объекты, имеющие и длину и ширину, называются областями или площадными объектами или полигонами. При определении местоположения области в пространстве мы обнаруживаем, что ее граница является линией, которая начинается и кончается в одной и той же точке. Для полигонов мы может определить периметр и площадь. Добавление нового измерения, высоты, к площадным объектам позволяет нам наблюдать и фиксировать поверхности. Работая с поверхностями, мы можем определить объем материала в выбранной области пространства, а также периметр и площадь этой области.

4. Шкалы измерений атрибутов.

Шкалы измерения данных — устоявшаяся основа для измерения практически всех видов данных, в том числе и географических. На первом уровне находится номинальная шкала , из названия которой следует, что объекты различаются по именам. Если мы хотим провести более тонкое сравнение объектов, нам следует выбрать более высокую шкалу измерений, например, порядковую . Порядковые шкалы позволяют сравнивать объекты на качественном уровне (больше-меньше, светлее -темнее, лучше – хуже) с произвольным числом градаций. Если мы хотим быть более точными в наших измерениях, нам нужно воспользоваться интервальной шкалой измерения или шкалой отношений, в которых измеряемым величинам приписываются численные значения. В результате перехода от шкалы Цельсия к шкале Кельвина мы оказались на последней и наиболее «количественной» шкале измерений — шкале отношений . Преобразовав температуры в абсолютную шкалу, мы смогли получить осмысленное отношение величин, поскольку мы действовали теперь на шкале отношений.

5. Карта-модель пространственных явлений.

Карта — модель, представляющая реальность. Карта является моделью пространственных явлений, абстракцией. Она не является миниатюрной версией реальности, предназначенной показать все детали изучаемой области. Мы строим карту необходимую для решения конкретной задачи. Детальность карты не может быть высока из-за того, что очень много объектов должны быть размещены на маленьком куске бумаги. Более того, существуют специальные картографические приемы, которые допускают некоторое искажение в изображении действительности. чтобы отображение всех важных для нас объектов на карте было читаемым, в координаты некоторых вносят заведомую ошибку (сдвиг). Главной причиной нашей переоценки возможностей карт в отображении реальности является то, что они — наиболее удачные графические инструменты, созданных для передачи пространственной информации.

6.Картографические проекции. Семейства проекций.

Они предназначены для изображения с приемлемой точностью сферической Земли на плоском носителе. Для проведения измерений сферические координаты приспособлены плохо. Проекция – преобразование трехмерной поверхности в плоское изображение, выполняемое по математическим законам. В зависимости от того, какие пространственные характеристики при проектировании остаются без искажения, различают равноугольные (или — 8-конформные), равновеликие, равнопромежуточные (эквидистантные) проекции и проекции истинных направлений. Равноугольные проекции сохраняют без искажений малые локальные формы. Равновеликие проекции сохраняют площадь изображаемых объектов. Вследствие этого другие свойства: форма, углы, масштаб — искажаются. Карты с равнопромежуточными проекциями сохраняют расстояния между определенными точками. Проекции истинного направления, или азимутальные проекции, используются для сохранения некоторых кривых, описывающих большие окружности, и придают правильные азимутальные направления всем точкам на карте относительно центра. Некоторые проекции этого типа являются также равноугольными, равновеликими или равнопромежуточными.

7. Масштабный коэффициент.

Масштабный коэффициент- безразмерная величина, применяемая для центральной точки или линии проекции. Масштабный коэффициент, называемый также относительным масштабом, определяется как отношение местного масштаба на карте к главному масштабу. По определению масштабный коэффициент на промежуточном сфероиде равен 1. Когда же мы переходим от его сферической поверхности к двумерной карте местный масштаб не будет равен главному, поскольку плоская и сферическая поверхности не совместимы. Следовательно, масштабный коэффициент в общем случае не равен 1 и будет различным в разных частях карты. Чем больше масштабный коэффициент отличен от 1, тем сильнее искажения на карте.

8. Виды искажений, возникающих при проецировании.

Проекции – не абсолютно точные представления географического пространства. Каждая создает свой набор типов и величин искажений на карте. Бывают искажения формы (или углов), площади, расстояния и направления. Для представления различных частей земной поверхности используют разные разновидности картографических проекций. Ни одна из картографических проекций не может сохранять большие территории без искажения формы. Смбилет6

9. Картографические системы координат.

Система координат картографической проекции во многих случаях является прямоугольной. По традиции горизонтальную координату называют Х , вертикальную — Y. Так как обычно, карты ориентированы севером вверх, X – координата называется отсчетом на восток, Y- координата – отсчетом на север. Различают угловые и линейные параметры проекций: Угловые параметры Центральный меридиан — Определяет начало координат по оси x. Широта начала координат— Определяет начало координат по оси x. Стандартная параллель 1 и стандартна параллель 2— для конических проекций.Широта и долгота точек касания и др.Линейные параметры Сдвиг по оси x —линейное значение, применяемое для определения начала координат по оси x. Сдвиг по оси y —линейное значение, применяемое для определения начала координат по оси y. Масштабный коэффициент безразмерная величина, применяемая для центральной точки или линии проекции.

10. UTM.

Наиболее широко распространенной в ГИС системой проекций и координат является Универсальная Поперечная проекция Меркатора (UTM), в России аналогом этой системы является система проекция Гаусса-Крюгера. Эта проекция является поперечно цилиндрической, зональной. UTM делит земную поверхность на 60 пронумерованных зон шириной по 6 градусов долготы, каждая из которых проходит от 80—го градуса южной широты, до 84-го градуса северной широты. Чтобы все координаты были положительными в UTM есть два начала координат – на экваторе (для северного полушария), другое- на 80 -й параллели ю.ш. (для южного полушария). Зоны пронумерованы, начиная от 180- градусного меридиана в восточном направлении. Каждая зона UTM имеет свой центральный меридиан, относительно которого она охватывает 3 градуса к западу и 3 градуса к востоку. Меридианы и параллели представляют собой кривые линии, за исключением осевого (центрального меридиана) меридиана. Как было указано выше, каждая зона представляет особую координатную систему. Система координат прямоугольная. Начало координат каждой зоны находится в точке пересечения экватора с осевым меридианом зоны. Каждая зона имеет свое начало координат. Осевой меридиан и экватор принимают за координатные оси: осевой меридиан за ось абсцисс, а экватор за ось ординат. Единица измерения – метр.

11. Проекция Гаусса-Крюгера, система координат 1942 г.

Наиболее широко распространенной в ГИС системой проекций и координат является Универсальная Поперечная проекция Меркатора (UTM), в России аналогом этой системы является система проекция Гаусса-Крюгера. Эта проекция является поперечно цилиндрической, зональной. UTM делит земную поверхность на 60 пронумерованных зон шириной по 6 градусов долготы, каждая из которых проходит от 80—го градуса южной широты, до 84-го градуса северной широты. Чтобы все координаты были положительными в UTM есть два начала координат – на экваторе (для северного полушария), другое- на 80 -й параллели ю.ш. (для южного полушария). Зоны пронумерованы, начиная от 180- градусного меридиана в восточном направлении. Следующим этапом вляется задание системы геодезических координат на поверхности эллипсоида. В качестве координат используются криволинейные координаты, известные как широта и долгота. Хотя начало координат определяется как точка на пересечении экватора и Гринвичского меридиана, в действительности для задания отсчета координат используется косвенный метод, когда для некоторой точки на реальной поверхности Земли (так называемого начального пункта) фиксируются значения широты и долготы, производится совмещение нормали к поверхности референц-эллипсоида и отвесной линии в данной точке, а плоскость меридиана исходного пункта устанавливается параллельно оси вращения Земли. Эти исходные данные, называемые также геодезическими датами (datum), жестко фиксируют систему геодезических координат относительно тела Земли. Для эллипсоида Красовского такая точка задана в Пулково (центр круглого зала обсерватории), и этим задается основа Системы координат 1942 г. (СК-42).

12. Основные структуры компьютерных файлов. Внешний индекс.

1.Неупорядоченные файлы. Простейшей структурой файла является неупорядоченный массив записей. Вы помещаете записи в файл в последовательности их появления. Единственным преимуществом такой структуры файла является то, что для добавления новой записи нужно просто поместить ее в конец файла, позади всех других записей. Последовательно упорядоченные файлы. Этот метод использует сравнение каждой новой записи с имеющимися для определения того, где ее место. Такие последовательно упорядоченные файлы могут использовать буквы алфавита или числа, которые тоже имеют определенную последовательность. Обычной стратегией поиска здесь является так называемый поиск делением пополам (или дихотомия). 2.Каждому объекту может быть приписано большое количество атрибутов, но мы физически не можем отсортировать записи в файле одновременно более чем одним способом. Решение этой проблемы— внешний индекс. Найдя нужные записи в индексном файле, мы получим адреса записей исходного файла, по которым можем получить все атрибуты объектов. Таким образом, для поиска в основном файле используется дополнительный индексный файл, который называется внешним индексом, а сам исходный файл, таким образом, становиться индексированным. Индекс обычно хранится на том же устройстве, что и сам файл, и состоит из списка элементов, каждый из которых содержит идентификатор записи, за которым следует указание о местоположении данной записи. Для поиска записи вначале происходит обращение к индексу, где находится указатель на нужную запись.

13. Реляционная СУБД.

Они свободны от всех ограничений, присущих иерархическим и сетевым структурам. Эти модели имеют табличную структуру: строки таблицы (записи) соответствуют одной записи сведений об объекте, а столбцы таблицы (поля) — содержат однотипные характеристики всех объектов. Способы индексации данных существенно сокращают время поиска и запроса к данным. Реляционные системы ценны тем, что позволяют нам собирать данные в достаточно простые таблицы, при этом задачи организации данных также просты. Используя механизм реляционных баз данных, вы можете быстро сочетать данные, хранящиеся в отдельных таблицах. Этот связующий механизм называется реляционным соединением. Любое количество таблиц может быть «связано». Вы можете скомбинировать две таблицы по общему полю. Общие поля дифференцируются терминами первичный ключ и внешний ключ. Первичный ключ — это ключевое поле в таблице данных. Внешний ключ является общим полем в другой таблице. Соединение происходит по равенству значений записей первичного ключа одной таблицы с записями внешнего ключа второй таблицы. Записи с одинаковыми значениями полей первичного и внешнего ключей называются совпадающими.

14. Растровая модель пространственных данных. Ее преимущества и недостатки.

Растровая модель данных использует разбиение пространства на множество элементов, каждый из которых представляет малую, но вполне определенную часть земной поверхности.Растровый набор данных состоит из ячеек. Каждая ячейка, или пиксель, — это квадрат, представляющий определенную часть территории. Все ячейки растра должны быть одного размера. Ячейки организованы в виде строк и столбцов, составляя двумерную матрицу. Для каждой ячейки существует уникальный адрес, состоящий из номера строки и номера столбца. Все точки исследуемой области покрываются ячейками растра. Значения ячеек могут быть как целые, так и с плавающей запятой. Целочисленные значения удобны для представления значений дискретных данных, а значения с плавающей запятой — для представления непрерывных поверхностей. Зоны. Любые две или более ячейки с одинаковым значением принадлежат к одной зоне. Регионы. Каждая группа соединенных ячеек в зоне называется регионом. Зона, состоящая из одной группы соединенных ячеек, включает один регион. Преимущества. 1. Несмотря на то, что все объекты представлены набором точек (пикселов), на растрах они хорошо распознаются. Вы всегда узнаете своего друга даже на очень плохой фотографии.2. Растровая структура данных организована точно также как и данные дистанционного зондирования (ДДЗ), что обеспечивает легкий перенос и использование спутниковых изображений в ГИС.3. Прямоугольная сетка данных легко привязывается к прямоугольной системе координат (системе координат проекций). 4. Многие функции, особенно связанные с операциями с поверхностями и наложением (overlay), легко выполняются на этом типе структур данных. Недостатки. Среди главных недостатков растровой структуры данных – уже упоминавшаяся проблема низкой пространственной точности, которая уменьшает достоверность измерения площадей и расстояний. Другой недостаток — необходимость большого объема памяти, обусловленная тем, что каждая ячейка растра хранится как отдельная числовая величина. Последняя проблема сегодня не так серьезна, как прежде, благодаря огромному росту емкости внешних запоминающих устройств компьютеров. Кроме того, в настоящее время существуют развитые методы сжатия растровых данных, позволяющие значительно сокращать объем растров без существенной потери их качества.

15. Векторная модель пространственных данных. Ее преимущества и недостатки.

Векторная модель данных основана на векторах (направленных отрезках прямых). Базовым примитивом является точка, а основными базовыми элементами являются дуга (arc) и узел (node). Векторные линейные объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами. Для того, чтобы определить дугу нужно указать, по меньшей мере, 2 точки — начальную и конечную — для описания местоположения линейного объекта в пространстве. Если линия является кривой или ломаной, то необходимы дополнительные точки – формообразующие (вертексы). Векторный метод позволяет задавать точные пространственные координаты явным образом. Это достигается приписыванием точкам пары координат (Х и Y), линиям – связной последовательности пар координат их вершин, областям – замкнутой последовательности соединенных линий, начальная и конечная точки которой совпадают. Векторная структура данных показывает только геометрию картографических объектов. Чтобы придать ей полезность карты, геометрию необходимо связать с атрибутивной информацией. В векторном представлении используется совсем другой подход: в явном виде хранятся графические примитивы без атрибутов, а атрибуты векторных объектов хранятся в специальных таблицах и связываются с графическими элементами с помощью служебных идентификаторов. Идентификаторы в большинстве случаев недоступны для пользователей и являются одними из наиболее важных, можно сказать, ключевых элементов в различных форматах пространственных данных.

16. Нетопологические модели векторных данных.

Простейшей векторной структурой данных является спагетти-модель [Dangermond, 1982], которая, по сути, переводит «один в один» графическое изображение бумажной карты. Если представить себе каждый графический объект нашей бумажной карты кусочком (одним или несколькими) макарон, то вы получите достаточно точное изображение того, как эта модель работает. Каждый кусочек действует как один примитив: очень короткие — для точек, более длинные — для отрезков прямых, наборы отрезков, соединенных концами, — для границ областей. Каждый примитив — одна логическая запись в компьютере, записанная как строки переменной длины пар координат (X,Y). В этой модели соседние области должны иметь разные цепочки спагетти для общих сторон. То есть, не существует областей, для которых какая-либо цепочка спагетти была бы общей. Каждая сторона каждой области имеет свой уникальный набор линий и пар координат. Пространственные отношения между объектами и все отношения между всеми объектами должны вычисляться независимо. Результатом отсутствия такого явного описания отношений между объектами является огромная дополнительная вычислительная нагрузка, которая затрудняет измерения и анализ. Но так как спагетти-модель очень сильно напоминает бумажную карту, она является эффективным методом картографического отображения и все еще часто используется в компьютеризованной картографии, где анализ не является главной целью. Нетопологическая модель данных хранит каждый примитив.

17. Топологические модели векторных данных.

В отличие от спагетти-модели, топологические модели [Dangermond, 1982], как это следует из названия, содержат топологическую информацию в явном виде. Топологическая информация описывается набором узлов и дуг. Узел (node) — больше, чем просто точка, обычно это пересечение двух или более дуг, и его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит. Каждая дуга (аrс) начинается и заканчивается либо в точке пересечения с другой дугой, либо в узле, не принадлежащем другим дугам. Топология представляет математическую процедуру, которая определяет пространственные свойства и взаимосвязи, включающие: связность и длины дуг, направление дуг, смежность и площади полигонов. Линейно-узловая топология (дуга-узел) выражает пространственные взаимосвязи между дугами и узлами: она определяет длину, направление, связность. Географический анализ опирается на эти свойства. Полигонально-линейная топология представляет пространственные взаимосвязи между дугами и полигонами, которые ограничиваются дугами; она определяет площадь и соседство. Топологическая модель обеспечивает эффективное хранение данных и возможность дальнейшего географического анализа. Топологическая модель данных объединяет решения некоторых из наиболее часто используемых в географическом анализе функций. Они способны выявить и исправить графические ошибки при вводе и редактировании данных.

18. Устройства ввода пространственной информации.

Для ручного ввода пространственных данных стандартом является дигитайзер (digitizer). Дигитайзер — устройство для преобразования готовых (бумажных) изображений в цифровую форму. Дигитайзеры создают векторные типы данных. Механизм регистрации позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм). Этот шаг называется разрешением (resolution) дигитайзера. Автоматизированные дигитайзеры, или дигитайзеры с отслеживанием линий, имеют устройство, подобное головке оптического считывания проигрывателя компакт-дисков. Сканер представляет собой устройство для преобразования бумажных изображений в цифровую форму. Сканеры создают растровые типы данных. Сканеры делятся на планшетные, роликовые (с протяжкой листа) и барабанные. Планшетные сканеры представляют собой прозрачное стекло, на которое кладется оригинал, и под которым перемещается лампа и устройство оптического считывания. Сканеры с протяжкой листа действуют подобно факсовому аппарату и позволяют сканировать очень длинные оригиналы. В барабанных сканерах оригинал закрепляется на круглом барабане, вдоль которого перемещается головка считывания. Эти устройства могут обеспечить высокую точность сканирования очень больших оригиналов.

19. Типы ошибок.

Ошибки разделяют на три типа. Первый относится главным образом к векторным системам и называется графической ошибкой. Такие ошибки встречаются трех видов: пропуск объекта, неправильное положение объекта (ошибка положения) и неправильный порядок объектов. Второй тип ошибок — это ошибки атрибутов. Они встречаются и в векторных, и в растровых системах с одинаковой частотой. Чаще всего они являются опечатками, а огромный объем работы, требующийся для больших БД, часто оказывается главным источником ошибок. В векторных системах ошибки атрибутов включают использование неправильного кода для атрибута, ошибки записи одинаковых по произношению, но разных по написанию слов, и т.д. Третий тип ошибок — ошибки согласования графики и атрибутов, которые случаются и в векторных, и в растровых системах, когда правильно набранные коды атрибутов связываются с неправильными графическими объектами.

20. Графические ошибки в векторных системах.

Первая распространенная ошибка –псевдоузел. Псевдоузлом называют узел, в котором линия соединяется сама с собой или когда в узле соединяются только две линии. Псевдоузел является ошибкой, когда мы не трактуем линию как две самостоятельные дуги. Бывают ситуации, когда создание псевдоузла необходимо. Другая обычная ошибка, называемая висящим узлом, может быть определена как узел на ни с чем не соединенном конце линии. Возможны три вида ошибок, создающих висящие узлы: незамыкание границы полигона; «недолет», т.е. неприсоединение дуги к объекту, к которому она должна быть присоединена; «перелет», при заходе дуги за объект, к которому она должна быть присоединена. При оцифровке полигонов вы должны указывать метку — точку внутри каждого из них, которая служит для связи с атрибутами и выбора места отображения текстовой информации об этом полигоне. В связи с этим возможны ошибки двух типов: отсутствующие метки и лишние метки. И те, и другие чаще всего обязаны потере контроля в процессе оцифровки. Другой тип ошибок чаще всего встречается, когда программа использует векторную модель, в которой каждый полигон имеет свою отдельную границу. В таких случаях вы должны оцифровывать общие линии границ полигонов более одного раза. Среди ошибок цифрования наиболее распространены: 1 Несоблюдение позиционной точности («съезд» с растра) 2 Пропуски объектов 3 Висящие узлы 4 Разрывы, передергивания, петли и самопересечения линий.

21. Точечные объекты высокого уровня.

Существует два основных типа точечных объектов высокого уровня: центроиды и узлы. Узел – это особая точка, в которой соединяются 2 или более дуг. Узел — один из основных элементов топологических моделей векторных данных. Центроид (centroid) обычно определяется как точка, находящаяся в точном географическом центре области или полигона. Географические центроиды в векторном случае вычисляются по правилу четырехугольников (trapezoidal rule), которое делит многоугольник на некоторое число перекрывающихся четырехугольников. Затем вычисляются центроиды, или центральные координаты, каждого четырехугольника, затем — их взвешенное среднее. Каноническим для ГИС центроидом является центр эллипса, наиболее близкого по форме к контуру полигона. Центроид выполняет функцию точечного объекта, к которому при известных обстоятельствах можно отнести данные полигона.

22. Линейные объекты высокого уровня.

Два типа линий особенно важны и оправдывают свое название объектов высокого уровня: границы и сети. Линии называются границами, если при их пересечении происходит существенное изменение одного или многих атрибутов местности. Линии могут также становиться объектами высокого уровня, когда они связаны друг с другом некоторыми отношениями. В таких случаях это не просто изображения линейных объектов или границ между полигонами, а особые структуры, которые вместе с узлами образуют сети (networks). Сети могут быть определены как набор соединенных линейных объектов, вдоль которых возможно движение от одного узла к другому. Сети состоят из двух основных компонентов: ребер и соединений.

23. Площадные объекты высокого уровня.

Полигоны высокого уровня называются регионами. Регионы создаются на основе атрибутов: в один регион объединяются полигоны с одинаковым значением какого-либо атрибута. Имеются три основных вида регионов: сплошные, фрагментированные и перфорированные. Сплошной регион образуется из смежных полигонов. Фрагментированный регион составлен из двух или более полигональных фигур, разделенных пространством, которое не относится к этому региону. Перфорированный регион, в отличие от фрагментированного, не состоит из отдельных полигонов, а исключает их. То есть, такой регион представляет собой связную область, из которой исключены некоторые внутренние полигоны, называемые отверстиями или островами. Если полигоны, содержащиеся внутри перфорированного региона, имеют общие между собой атрибуты, то они могут образовывать фрагментированный регион.

24. Измерение длин линейных объектов и периметров.

Измерения длин линейных объектов различно при использовании растровых и векторных моделей данных. Определение длины вертикальных или горизонтальных линий в растре проводится подсчетом числа ячеек, через которые линия проходит, и умножением его на линейный размер одной ячейки (разрешение) растра. Но если линия ориентирована не точно по горизонтали или вертикали, метод будет неточным. В зависимости от разрешения растра и извилистости линии, вполне возможно, что целые петли могут быть представлены лишь одной ячейкой растра; в таком случае длина будет преуменьшена независимо от метода ее определения. В векторной системе для каждого прямого отрезка из образующих линию система хранит координаты крайних точек, из которых может быть получена по теореме Пифагора длина этого отрезка. Просто сложив длины всех отрезков линии, мы получим точное значение ее общей длины. Измерение периметра полигонов производится таким же образом, что и измерение длин линий.

25. Определение площадей.

Вычисление площадей для растрового и векторного способов представления данных также различно. В растре площадь подсчитывается простым умножением площади ячейки (а это есть разрешение в квадрате) на количество ячеек, занимаемых областью. Для векторного представления данных наиболее простое решение состоит в делении сложного полигона на несколько простых фигур, площади которых легко определяются по формулам, после чего эти числа суммируются. Во многих векторных ГИС площади полигонов подсчитываются при их вводе и заносятся в таблицы атрибутов, так что в дальнейшем определение площади требует только выборки соответствующего значения из БД.

26. Измерение извилистости.

Существуют две простые меры извилистости, которые могут использоваться для характеристики линий. Первая- это отношение суммарной длины отрезков, составляющих линию, к расстоянию между ее крайними точками. Чем ближе это значение к единице, тем менее извилиста линия, для прямой линии это отношение составляет ровно единицу. Извилистость = L/L₀. Вторая – радиус кривизны, который представляет собой радиус вписанной окружности в изгиб линейного объекта. Если объект представлен полигоном, то появляется возможность измерить еще и отношение радиуса к ширине объекта, которое дает еще одну полезную характеристику формы.

27. Меры формы полигонов.

Существует несколько подходов для измерения формы полигона. Одни из них основаны на изучение пространственной целостности полигонов, другие используют меры выпуклости или отношение периметр/площадь, третьи изучают форму границ. Первый подход основан на идеи перфорированных и фрагментированных регионов и имеет общее название пространственной целостности. Наиболее распространенной мерой пространственной целостности является функция Эйлера. Функция Эйлера представляет численное выражение степени фрагментированности и перфорированности. На слайде изображены три возможные конфигурации полигонов. Функция Эйлера сопоставляет с каждой из них одно число, называемое числом Эйлера, которое определяется так:

E = H-(F- 1), где Е — число Эйлера, Н — суммарное количество отверстий во всех полигонах региона, F -количество полигонов во фрагментированном регионе. Отношение периметра к площади является наиболее сжатой характеристикой формы, мерой сложности полигона. Наименьшее такое отношение из всех фигур имеет круг, в то время как вытянутые узкие полигоны имеют большее значение этого отношения. CI=kP/S –индекс выпуклости, где P –периметр полигона, S –площадь полигона, k=1÷99. Приk=100 полигон имеет форму круга. Имеется еще одна мера конфигурации границ полигонов, называемая развитостью границ. Для расчета этой меры используется оконная функция. Возьмем окно разм