Разработка технологии комплексной оценки градостроительной ситуации в среде геоинформационной системы
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ли точки представляются как пары пространственных координат, линии - как строки координатных пар, а области - как линии, которые образуют замкнутые полигоны. Ключевое различие между растровыми и векторными моделями данных - то, что растровая модель использует регулярные искусственные пространственные объекты, в то время как векторная модель использует нерегулярные пространственные объекты.
Рисунок 1 - Растровая и векторная модели реального мира
Графические данные могут быть организованы различными способами. Организация данных определяется в первую очередь целью их использования, а также способом их сбора и хранения. Специальные атрибуты могут хранить дополнительную информацию относительно местоположения, топологии и геометрии пространственных объектов. При этом модели данных усложняются, и они получают характерные названия, например векторный топологический формат.
В современных ГИС топологические атрибуты формируются автоматически при создании графической базы данных. Информация о пространственном положении объектов хранится либо в виде широты/долготы, либо в любой картографической проекции, а может быть, и в местной системе координат. Один из самых важных этапов при построении графической базы данных является геометрическое преобразование данных о пространственном местоположении объектов из одной системы координаты в другую к общей картографической проекции. Такие преобразования необходимы, чтобы можно было сравнивать и анализировать объекты, графическая информация о которых хранится в БД ГИС в разных картографических проекциях. Соответствующий математический аппарат глубоко разработан и широко представлен в стандартном программном обеспечении ГИС.
Растровая модель особенно хорошо подходит для представления явлений реального мира, имеющих непрерывное распределение, например температуры поверхности Земли. Растр представляет собой набор прямоугольных (чаще всего квадратных) ячеек - пикселей и может быть представлен как прямоугольная матрица чисел подобно двухмерным массивам в языках программирования. Для хранения информации в растровой модели можно пользоваться простой файловой структурой с прямой адресацией каждого пикселя.
Растровая модель широко используется при непосредственной обработке и анализе цифровых изображений, полученных по данным дистанционного зондирования Земли, а также для решения многих прикладных задач, в частности мониторинга состояния окружающей среды. При моделировании пространства в растровом формате основные сложности связаны с тем, что пространственные объекты могут быть представлены с большой точностью только за счет уменьшения размера пиксела, что ведет к увеличению стоимости хранения информации. Основное преимущество растрового представления состоит в слиянии графической и атрибутивной информации в единую регулярную структуру.
В векторном формате линии получаются посредством соединения последовательности точек или вершин, представленных в виде упорядоченных пар пространственных координат, откуда и название векторный. При этом если в базе данных координаты выражаются числами с большим количеством значащих цифр, то любые сложные объекты могут быть представлены более точно за счет более близкого расположения вершин.
Для представления пространственных объектов растровая модель использует плоскостное или объемное перечисление, а векторная - изображение границ объектов. Иными словами, растр описывает объекты непосредственно, а векторная модель хранит информацию только о границах объектов. Представление пространственной информации в векторном формате требует меньше объема памяти, чем в растровом. Векторный формат также хорошо подходит для представления пространственных объектов даже очень сложной формы.
Самой распространенной растровой моделью является модель Grid. Преимуществом данной модели является то, что относительно легко выполняется вычислительное сравнение многих тем или покрытий для каждой ячейки растра. Но в то же время, неудобно сравнивать группы ячеек одного покрытия с группами ячеек другого покрытия, поскольку каждая ячейка должна адресоваться индивидуально.
Для каждой ячейки матрицы высота вычисляется на основе интерполяции. Фактически это сетка, размеры которой задаются в соответствии с требованиями точности конкретной решаемой задачи. Регулярная сетка соответствует земной поверхности, а не изображению.
При использовании GRID-модели существует также некоторая сложность в выборе интервала между точками.
Наиболее часто используемой векторной моделью является TIN (Triangulated Irregular Network) - нерегулярная триангуляционная сеть, система неперекрывающихся треугольников. Вершинами треугольников являются исходные опорные точки. Рельеф в этом случае представляется многогранной поверхностью, каждая грань которой описывается либо линейной функцией (полиэдральная модель), либо полиноминальной поверхностью, коэффициенты которой определяются по значениям в вершинах граней треугольников. Для получения модели поверхности нужно соединить пары точек ребрами определенным способом, называемом триангуляцией Делоне.
Точки могут размещаться как регулярно, так и нерегулярно.
TIN может быть показана в виде проволочной модели или модели с закрашенными гранями (Рис. 2)
Рисунок 2 - Наглядный вид модели TIN
Триангуляция Делоне в приложении к двумерному пространству формул