Ы, включают методы обработки данных многих ранее су­ществовавших автоматизированных систем (АС), с другой обладают спецификой в организации и обработке данных

Вид материала

Документы

Содержание 4 Особенности организации данных в ГИС 4.1. Определение положения точек на поверхности Земли Плоские декартовы координаты Плоские полярные координаты

Подобный материал:

• Методы анализа данных, 17.8kb.
• Методика определения актуальных угроз безопасности персональных данных при их обработке, 175.98kb.
• Понятия о базах данных и системах управления ими. Классификация баз данных. Основные, 222.31kb.
• Анализ и оценка дисциплин обслуживания требований (запросов) с учетом их приоритетов, 20.53kb.
• Программа дисциплины «Методы обработки экспериментальных данных», 318.77kb.
• «Прикладная информатика (по областям)», 1362.72kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Базы данных" Составитель:, 602.97kb.
• Концепция баз данных уже давно стала определяющим фактором при создании эффективных, 293.58kb.
• Доклад Тема: «Информационные технологии», 58.36kb.
• Рабочей программы дисциплины Структуры и алгоритмы обработки данных по направлению, 21.62kb.

4 Особенности организации данных в ГИС

ГИС как системы обработки пространственно-временной информа­ции относятся к классу информационных систем. Они имеют общие, присущие всему классу, и индивидуальные, присущие только ГИС, свой­ства. К особенностям ГИС следует отнести наличие больших объемов хранимой в них информации. Кроме того, они отличаются специфично­стью организации и структурирования моделей данных.

ГИС характеризуются разнообразием графических данных со спе­цифическими их частями и связями. В частности, карта может быть рас­смотрена как двухмерная аналоговая модель, отображающая трехмер­ную поверхность.

Используя процедуры абстракции, определим более общую модель геоинформационных данных как абстракцию данных, которые содер­жатся на земной поверхности. Такой подход требует выделения основ­ных типов данных и их многочисленных связей.

В разд. 3 в качестве основного критерия анализа взаимосвязи частей и построения базовых моделей данных использовалась структура. Этот же подход приемлем для построения моделей геоинформационных данных.

Напомним, что одной из основных моделей в первых ГИС был на­бор имен и характеристик в сочетании со множеством именованных данных, местонахождение которых задается координатами. Эта простая модель не содержала каких-либо семантических данных, помогающих пользователю при работе с базами данных. Дальнейшие исследования привели к необходимости развития и усложнения такой модели. Други­ми словами, возникла потребность создания общей модели данных ГИС и ее основных частей для оптимальной обработки в базах данных и эф­фективного описания объектов.

Данные реального мира, отображаемые в ГИС, можно рассматри­вать с учетом трех аспектов: пространственного, временного и темати­ческого.

Пространственный аспект связан с определением местоположе­ния, временной - с изменениями объекта или процесса с течением вре­мени, в частности от одного временного среза до другого. Примером временных данных служат результаты переписи населения. Тематичес­кий аспект обусловлен выделением одних признаков объекта и исклю­чением из рассмотрения других.

Все измеримые параметры моделей геоинформационных данных подпадают под одну из этих характеристик: место, время, предмет. Затруднительно исчерпывающим образом описать сразу все три эти ха­рактеристики. Поэтому при построении моделей данных на основе на­блюдений явлений реального мира один параметр считают "неизмен­ным", изменения другого "задаются" и при этом "измеряют" изменения третьего параметра.

Зафиксировав географическое положение и изменяя время, можно получить временные ряды данных. Зафиксировав время и изменяя гео­графическое положение, получаем данные по профилям.

В большинстве технологий ГИС для определения места используют один класс данных - координаты, для определения параметров времени и тематической направленности - другой класс данных -атрибут ы.

Однако прежде чем рассмотреть два основных класса данных в ГИС, необходимо рассмотреть методы определения местоположения точек объектов на поверхности Земли.

4.1. Определение положения точек на поверхности Земли

Координатные данные, составляющие один из основных классов гео­информационных данных, используют для указания местоположения на земной поверхности.

Поверхность Земли имеет сложную форму. При общей площади ее поверхности 510 млн. км2 71 % приходится на дно морей и океанов и 29 % - на сушу. Это дает основание считать, что земная поверхность состоит из двух резко отличающихся морфологических элементов - ма­териков и океанов.

С учетом того что поверхность вод Мирового океана занимает по­чти 3/4 поверхности Земли, за общую фигуру земли принимают тело, ограниченное поверхностью воды океанов. Такая поверхность называ­ется уровненной. Потенциал силы тяжести на ней имеет одно и то же значение. Другими словами, эта поверхность везде перпендикулярна от­весной линии, т.е. везде горизонтальна.

Можно построить семейство горизонтальных поверхностей. Повер­хность, которая совпадает с поверхностью Мирового океана в состоя­нии покоя и равновесия и продолжена под материками, образует фигу­ру, принятую в геодезии за общую фигуру Земли, называемую геоид.

С помощью методов дистанционного зондирования удалось уста­новить, что Земля имеет грушевидную форму. В качестве математичес­кой модели Земли применяют эллипсоид, который в геодезии принято называть референц-эллипсоидом. В СССР до 1946 г. использовался эл­липсоид, полученный Ф. Бесселем. В 1946 г. для обязательного исполь­зования был введен эллипсоид, вычисленный в ЦНИИГАиК в 1940 г. под руководством Ф.Н. Красовского при участии А. А. Изотова.

Для отображения положения точек поверхности на плоскости ис­пользуют различные математические модели поверхности и различные системы координат. На практике применяют два основных типа коорди­нат: плоские и сферические Реже применяют криволинейные или по­лярные.

Выбор системы координат зависит от размеров исследуемых участ­ков поверхности, как следствие, от влияния кривизны Земли. При изоб­ражении небольших участков Земли часть уровненной поверхности мож­но принять за плоскость. Такими участками будут участки до 20 км дли­ной и площадью до 400 км2.

В этих случаях применимы плоские координаты. Плоские декартовы координаты определяются заданием двух осей. При этом обыч­но координата Х указывает на восток, Y - на север. Задают масштабные отрезки. Упорядоченная пара (X, Y) определит положение точки в за­данной системе.

Плоские полярные координаты используют расстояние от начала координат (r) и угол () от фиксированного направления. Направление обычно фиксируется на север, а угол отсчитывается по часовой стрелке от него. Полярные координаты удобны при проведении измерений от какой-либо заданной точки, например когда используются данные та­ких источников, как радарные съемки.

При необходимости учета кривизны Земли применяют простран­ственные системы координат.

Для определения географической системы координат (разновидно­сти сферической системы) введем следующие понятия:

• плоскость земного экватора - проходит через центр Земли пер­пендикулярно к оси вращения;

• плоскость географического (астрономического) меридиана - про­ходит через ось вращения Земли и отвесную линию в точке земной по­верхности;

• меридиан — линия пересечения плоскостей географических мери­дианов с земной поверхностью;

• параллель - линия, образованная пересечением плоскости, парал­лельной плоскости земного экватора, с поверхностью Земли. Положение точки определяется широтой ( (р) и долготой ( X). Широта - это угол между точкой и экватором вдоль меридиана '. Она изменяется от -90 ° (южный полюс) до +90 ° (северный полюс).

Долгота - это угол в плоскости экватора между меридианом точки и главным (нулевым) меридианом, проходящим через Гринвич (Англия). Она изменяется от-180° (западная долгота) до+180° (восточная дол­гота).

Основными понятиями этой системы координат являются: меридиан - линия постоянной долготы; параллель - линия постоянной широты;

большой круг - воображаемый круг на земной поверхности, обра­зованный плоскостью, проходящей через центр земного шара;

малый круг - воображаемый круг на земной поверхности, образо­ванный плоскостью, не проходящей через центр земного шара.

Рассмотренные системы координат носят в большей степени теоре­тический характер. На практике используют более широкий набор сис­тем координат [2]: геоцентрические, топоцентрические, полярные гео­дезические, эллиптические и др.