1.2. Обменные форматы для взаимодействия различных программных компонентов в технологии Госгеолкарты-200

Для компьютерного представления информации задействованы следующие структуры данных:

• матрица «объект-свойство»;

• данные в равномерной сети;

• изображение в растровом представлении;

• данные в векторной картографической модели (ВК-модель);

• ADK-описание данных;

• ADK-описание семантики;

• структура базы условных знаков Госгеолкарты-200;

• специализированные структуры описания зональных легенд и стратиграфических колонок.

1.2.1. Матрицы «объект-свойство». Этот тип данных отражает простейшую табличную модель, включающую описание множества объектов реального мира. Каждый объект определяется характеристиками и/или свойствами (значениями) признаков. Набор характеризующих объекты признаков фиксирован для всего множества описываемых объектов.

Физическое представление данных типа матрицы «объект-свойство» различно в разных программных комплексах. Для обменного формата предложено данные записывать тремя файлами;

• паспортом данных,

• телом данных,

• файлом координатной привязки.

Паспорт данных содержит:

• комментирующую информацию ко всей коллекции данных и к каждому признаку отдельно;

• дополнительную содержательную информацию о признаках (шкала, погрешность измерения и т. п.);

• информацию о способе координатной привязки объектов.

Паспорт представляется в виде ASCII-файла.

Тело данных содержит матрицу значений признаков для всех описываемых объектов. Тело данных представляется в виде файла в формате DBF (каждая запись этого файла - описание одного объекта, поля-признаки). Отсутствующие значения признаков обозначаются пробельными полями.

Файл координатной привязки содержит данные, необходимые для преобразования внутренних координат в координаты Гаусса-Крюгера, и представляется в виде DBF-файла.

Внутренние координаты объектов передаются значениями пары признаков. Эти признаки специфицируются в паспорте данных. Если в нас порте данных указано, что в качестве внутренней системы используете система координат Гаусса-Крюгера или передаваемые объекты вообше не сопровождаются координатами, то файл координатной привязки не и пользуется.

1.2.2. Данные в равномерной сети. Этот тип предназначен для хранения результатов измерений (или вычислений) в узлах (точках) равномерной прямоугольной сети наблюдений.

Равномерная прямоугольная сеть наблюдений на плоскости (XOY) представляет собой систему из Кх равно отстоящих друг от друга профилей, параллельных оси OY. Наблюдения проводятся в точках пересечения профилей системой из Ку равно отстоящих друг от друга прямых, параллельных оси ОХ(рис. 1.1).

Координаты (X, Y) любой точки сети определяются следующими равенствами:

X=(I-1)  Dx+X₀,

Y=(J-1)  Dy+Y₀,

где I - номер профиля, содержащего точку; J - номер точки в профиле; Dх - шаг между соседними профилями - абсолютная величина Dx определяет расстояние между соседними профилями, знак Dx задает способ нумерации профилей (при Dx > 0 профили сети нумеруются натуральными числами от 1 до Кх в порядке возрастания координаты X, при Dx < 0 – в порядке убывания X); Dy - шаг по профилю - абсолютная величина Dy определяет расстояние между соседними точками профиля, знак Dy задает способ нумерации точек в профиле (при Dy > 0 точки в профиле нумеруются натуральными числами от 1 до Ку в порядке возрастания координаты Y, при Dy < 0 - в порядке убывания У); (Х₀, Y₀) - координаты начала сети точки #1 на профиле #1) в системе координат XOY.

В каждой точке регистрируются значения фиксированного набора признаков. Этот тип данных в случае необходимости легко преобразуется в традиционные матрицы «объект-свойство».

Данные представляются также тремя файлами:

• паспортом данных,

• телом данных,

• файлом координатной привязки.

Паспорт данных содержит:

• комментирующую информацию ко всей коллекции данных и к каждому признаку отдельно;

• дополнительную содержательную информацию о признаках (шкала, погрешность измерения и т, п.);

• параметры равномерной сети наблюдений.

Паспорт представляется в виде ASCII-файла.

Тело данных содержит матрицу значений признаков для всех точек сети. Тело данных представляется и виде файла в формате DBF. Каждая запись этого файла - описание одной точки сети, поля-признаки. Отсутствующие значения признаков обозначаются пробельными полями.

Общее число записей в файле равно Кх  Ку (рис. 1.1.). Порядок следования записей в файле строго фиксирован. Данные заносятся в файл «по профилям» - первые Ку записей соответствуют первому профилю следующие Ку записей - второму и так далее, то есть:

N = J + (1-1)  Ку,

где N - порядковый номер записи в файле; I - номер профиля, содержащего соответствующую точку сети; J - номер точки в профиле.

Файл координатной привязки содержит данные, необходимые для преобразования внутренних координат XOY данных в координаты Гаусса-Крюгера, и представляется в виде DBF-файла.

1.2.3. Изображение в растровом представлении. Рассматриваемый тип данных предназначен для хранения результатов обработки в виде растровых изображений, привязанных к координатной системе Гаусса-Крюгера.

По сути он очень близок к данным, представленным в равномерной сети наблюдений, и всегда может быть преобразован в последний. Отличие между этими типами заключается в том, что структуры данных в равномерной сети и структуры растрового представления данных ориентированы на различные классы процедур обработки. Равномерная сеть естественна для передачи данных, предназначенных для расчетов различных трансформаций геофизических и геохимических полей, построения карт в изолиниях и т. п., а растровое представление содержит данные, подготовленные к непосредственной визуализации (как на экране компьютера, так и на принтерах и струйных плоттерах). Перед визуализацией дачные в растровом виде могут быть подвергнуты процедурам преобразования изображения (например, цифровым фильтрациям). Ниже приводится описание обменного формата для данных этого типа.

Данные представляются тремя файлами:

• паспортом данных,

• телом данных,

• файлом координатной привязки.

Паспорт данных содержит:

• комментирующую информацию ко всей коллекции данных,

• параметры растра и вид изображения.

Паспорт представляется в виде ASCII-файла. Тело данных содержит растровое изображение в виде файла в форматах TIFF или PCX.

Файл координатной привязки содержит данные, необходимые для преобразования внутренних координат данных в координаты Гаусса-Крюгера, и представляется в виде DBF-файла. В качестве внутренних координат растрового изображения (X, У) используются номер строки растра (X) и номер пикселя в строке растра (У). Нумерация строк растра ведется сверху вниз, начиная с 1. Нумерация пикселей в строке растра слева направо, начиная с 1.

1.2.4. Данные в ВК-модели. Данные в ВК-модели представляют собой множество картографических объектов. Каждый объект определяется его метрикой - векторным описанием геометрии объекта и атрибутикой - набором значений признаков объекта.

Метрика объектов задается в единой для всего множества внутренней прямоугольной системе координат XOY. Эта система координат должна быть приводима к системе координат Гаусса-Крюгера применением аффинного преобразования. Параметры преобразования вычисляются по сведениям, приведенным в паспорте данных и файле координатной привязки.

По типу объекты подразделяются на точечные, линейные и площадные. Метрика точечного объекта задается точкой в XOY, метрика линейного объекта - ломаной линией (последовательностью координат точек, образующих линию), метрика площадного объекта - многосвязной областью в XOY, ограниченной ломаными линиями.

Картографические объекты объединяются в покрытия. Покрытия могут быть точечными (объединяют только точечные объекты), линейными только линейные объекты) и площадными (площадные объекты и линейныe, являющиеся их границами).

Если объекты одного класса характеризуются одинаковыми значениями атрибутов, эти значения выносятся в отдельный файл, называемый легендой. При этом в атрибут необходимо внести ссылку на легенду, т. е. числовой код класса, соответствующий таковому в файле легенды. В атрибутике объекта может присутствовать более одной ссылки на легенды.

В ЦМ карт геологического содержания ссылки на легенды используются также для связи с формализованным описанием легенд карт в ADK (см. раздел 5).

В формате ГИС представляются все картографические материалы, материалы дешифрирования, а также карты в изолиниях, карты линеаментов и прочие интерпретационные промежуточные данные, которые используются в качестве активных или пассивных слоев при комплексировании разнородной информации в процессе построения цифровых моделей карт комплекта.

Данные в ВК-модели представляются следующими файлами:

• паспортом ВК-модели,

• файлом координатной привязки,

• файлами легенд,

• файлами, задающими ГИС-покрытия.

Паспорт ВК-модели описывает данные и содержит:

• комментирующую информацию ко всей коллекции данных,

• описания файлов легенд,

• список ГИС-покрытий.

Паспорт представляется в виде ASCII-файла.

Файл координатной привязки содержит данные, необходимые преобразования внутренней системы координат данных в координаты Гаусса-Крюгера.

Файл легенды содержит матрицу значений атрибутов классов объектов и представляется в виде DBF-файла. Каждая запись этого файла характеризует одни класс. Отсутствующие значения признаков обозначаются пробельными полями. Одно из полей назначается для занесения в него числовою кода класса. Описание всех признаков каждого файла легенды должно содержаться в паспорте ВК-модели.

Каждое ГИС-покрытие, входящее в состав набора, сопровождается:

• паспортом покрытия.

• файлами метрики,

• атрибутивными файлами.

Паспорт покрытия содержит:

• комментирующую информацию о покрытии,

• тип покрытия,

• описание атрибутивных файлов покрытия.

Паспорт составляется в виде ASCII-файла.

В зависимости от типа покрытие представляется одним или двумя файлами метрики, содержащими описание геометрии объектов покрытия. Файлы метрики задаются в GENERATE (GEN-формат). Различаются два типа файлов GEN-формата: описания точек - точечные файлы и описания линий - линейные файлы. Файлы в GEN-формате содержат метрику каждого объекта и числовой код - пользовательский идентификатор объекта.

Площадные покрытия представляются двумя метрическими файлами: линейным, содержащим описания границ объектов, и точечным, содержащим метки одной точки внутри одного площадного объекта. Метки идентифицируют площадные объекты покрытия.

В зависимости от типа покрытие содержит один или два атрибутивных файла. Каждый атрибутивный файл включает матрицу значений атрибутов объектов одного из метрических файлов покрытия и представляется в виде DBF-файла. Каждая запись этого файла - описание одного объекта, поля-признаки. Отсутствующие значения признаков обозначаются пробельными полями. Одно из полей назначается для занесения в него пользовательского идентификатора объекта для взаимоувязки информации метрических и атрибутивных файлов. Описание всех признаков атрибутивного файла должно содержаться в паспорте покрытия.

ADK-описания данных, ADK-описания семантики и структура базы условных знаков Госгеолкарты-200 подробно рассматриваются в пунктах 1.3, 1.5 и разделах 2, 4, 5.

Специализированные структуры описания зональных легенд и стратиграфических колонок находятся в стадии разработки, которые будут завершены в СпецИКЦ РГ в конце 1999 года.