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

Вид материала

Документы

Содержание 4.7. Оверлейные структуры 4.5. Трехмерные модели Топологическая сложность Точность измерения Остается нерешенной проблема автоматизированного преобразо­вания растровых моделей в векторные.

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.

4.7. Оверлейные структуры

Цифровая карта может быть организована как множество слоев (по­крытий или карт-подложек). Концепция послойного представления гра­фической информации заимствована из систем CAD, однако в ГИС она получила качественно новое развитие.

Принципиальное отличие состоит в том, что слои в ГИС могут быть как векторными, так и растровыми, причем векторные слои обязатель­но должны иметь одну из трех характеристик векторных данных, т.е. векторный слой должен быть определен как точечный, линейный или полигональный дополнительно к его тематической направленности.

Другое важное отличие послойного представления геоинформаци­онных векторных данных заключается в том, что они являются объект­ными, т.е. несут информацию об объектах, а не об отдельных элементах объекта, как в САПР.

Слои в ГИС являются типом цифровых картографических моделей, которые построены на основе объединения (типизации) пространствен­ных объектов (или набора данных), имеющих общие свойства или фун­кциональные признаки. Такими свойствами могут быть: принадлежность к одному типу координатных объектов ( точечные, линейные полиго­нальные); принадлежность к одному типу пространственных объектов (жилые здания, подземные коммуникации, административные границы и т.д.); отображение на карте одним цветом.

В качестве отдельных слоев можно объединять данные, получен­ные в результате сбора первичной информации.

Совокупность слоев образует интегрированную основу графической части ГИС (рис. 4.11). Принадлежность объекта или части объекта к слою позволяет использовать и добавлять групповые свойства объектам данного слоя. А как известно из теории обработки данных, именно их групповая обработка является основой повышения производительнос­ти автоматизированных систем [11].



Рис. 4.11. Пример слоев интегрированной ГИС

Слои могут иметь как векторные, так и растровые форматы. Однако многие ГИС допускают возможность работы со слоями только вектор­ного типа, а растр используется в качестве подложки. В связи с этим следует отметить возможности системы ER Mapper трансформировать растровое изображение снимка в заданную картографическую проек­цию.

Данные, размещенные на слоях, могут обрабатываться как в интер­активном, так и в автоматическом режиме. С помощью системы фильтров или заданных параметров объекты, принадлежащие слою, могут быть одновременно масштабированы, пе­ремещены, скопированы, записаны в базу данных. В других случаях (при установке других режимов) можно наложить запрет на редактирование объектов слоя, запретить их просмотр или сделать невидимыми.

Многослойная организация электронной карты при наличии гибко­го механизма управления слоями позволяет объединить и отобразить не только большее количество информации, чем на обычной карте, но су­щественно упростить анализ картографических данных с помощью се­лекции данных, необходимых для визуализации и механизма "прозрач­ности" цифровой карты.

Таким образом, разбиение на слои позволяет решать задачи типиза­ции и разбиения данных на типы, повышать эффективность интерак­тивной обработки и групповой автоматизированной обработки, упро­щать процесс хранения информации в базах данных, включать автома­тизированные методы пространственного анализа на стадии сбора дан­ных и при моделировании, упрощать решение экспертных задач.

4.5. Трехмерные модели

Большинство ГИС хранят информацию о точках местности в виде трехмерных координат. Однако для многих приложений ГИС, таких, как построение карт, трехмерные координаты преобразуют в двухмерное представление, т.е. строят двухмерные (2D) модели.

Со второй половины 90-х гг. заметна тенденция к построению трех­мерных (3D) моделей. С одной стороны, это продиктовано решением практических задач, с другой - увеличением мощности вычислительных ресурсов, что необходимо для трехмерного моделирования. Такая мо­дель должна соответствовать отображению трехмерной реальности, по возможности близкой к той, что видит человеческий глаз на местности.

В настоящее время существуют два основных способа представле­ния трехмерных моделей в ГИС.

Первый способ, назовем его псевдотрехмерным, основан на том, что создается структура данных, в которых значение третьей коор­динаты Z (обычно высота) каждой точки (X, Y) записывается в качестве атрибута. При этом значение Z может быть использовано в перспектив­ных построениях для создания изображений трехмерных представле­ний. Поскольку это не истинное трехмерное представление, его часто именуют 2,5-мерным (два-с-половиной-мерным).

Такие 2,5-мерные модели дают возможность эффективного реше­ния ряда задач:

• представление рельефа и других непрерывных поверхностей на базе ЦМР или TIN;

• расчет перспективной модели для любой задаваемой точки обзора;

• "натяжение" дополнительных слоев на поверхность с использова­нием цвета и световых эффектов;

• визуальное преобразование одних классов данных в другие (на­пример, объемный слой промышленных выбросов преобразовать в изоб­ражение экологической карты и результирующей карты действия на ок­ружающую растительность);

• создание динамической модели "полета" над территорией. Второй способ - создание истинных трехмерных представле­ний - структур данных, в которых местоположение фиксируется в трех измерениях (X, У, Z). В этом случае Z- не атрибут, а элемент местополо­жения точки. Такой подход позволяет регистрировать данные в не­скольких точках с одинаковыми координатами Х и У, например, при зон­дировании атмосферы или при определении объемов горных вырабо­ток.

Истинные трехмерные представления позволяют:

• наглядно изображать (визуализировать) объемы;

• решать задачи, связанные с моделированием объемов;

• решать новый класс задач - разработка трехмерных ГИС;

• производить синтез трехмерных структур. Оба способа трехмерных представлений пространственной инфор­мации имеют несколько важных приложений:

• проектирование инженерных и промышленных сооружений (шах­ты, карьеры, плотины, водохранилища);

• моделирование геологических процессов;

• моделирование трехмерных потоков в газообразных и жидкостных средах.

В ГИС наряду с цифровыми моделями местности, которые, как пра­вило, отражают статические свойства, широко используются динами­ческие модели, например модель явления.

Трехмерные явления характеризуются несколькими свойствами: распределение, геометрическая сложность, топологическая сложность, точность измерения, точность представления.

Распределение может быть непрерывное (например, поле поверх­ности) и дискретное (например, рудные тела).

Топологическая сложность обусловливается связями внутри объек­та. Например, составной объект состоит из таких же, но более мелких объектов одного класса. Смешанный объект включает несколько клас­сов и состоит из более мелких неоднородных объектов.

Геометрическая сложность зависит от типов кривых и геометри­ческих конструкций.

Точность представления определяет допуски при проектировании, изысканиях, научных исследованиях.

Точность измерения выражается допусками и погрешностью средств измерения.

Применение трехмерных моделей позволяет строить новые модели и расширяет возможности ГИС как системы принятия решений. С ис­пользованием методов трехмерной графики можно по-новому решать задачи проектирования жилой застройки, размещения объектов быто­вого и хозяйственного назначения в муниципальных округах, создавать новые типы трехмерных условных знаков и т.д.

Примером подобной разработки может служить ГИС Star Informatic для решения задач городского планирования и задач урбанизации, разработанная специалистами из Бельгии и Великобритании (фирма Star).

Выводы

Данные в ГИС обладают своей спецификой и не имеют прямых ана­логов в других автоматизированных системах. Они имеют множество форматов (практически каждая ГИС - свой) и разные формы пред­ставления.

Информационная основа ГИС содержит типизированные и нети­пизированные записи, а также графические данные с двумя основными формами представления - векторной и растровой. Растровые и век­торные модели имеют свои преимущества при решении разных задач и дополняют друг друга в системе комплексной обработки данных ГИС. Векторные данные разделяются на три основных типа: точечные, линейные и полигональные. Каждый тип характеризуется своими ме­тодами обработки.

Остается нерешенной проблема автоматизированного преобразо­вания растровых моделей в векторные.

Интеграция данных в ГИС позволяет решать задачи проекцион­ных преобразований и объемного представления трехмерных объектов, включая их динамическую визуализацию.