28.Грид-модели представления поверхностей. Их преимущества и недостатки.

Структура GRID – моделей полностью соответствует структуре растровых данных. Грид состоит из массива регулярно распределенных прямоугольных, чаще квадратных, ячеек со значениями z. Размер ячейки определяет разрешение грида: чем меньше размер ячейки, тем точнее модель грида. Точно также как и в растровых наборах данных, значение ячейки грида может быть целочисленным или с плавающей запятой. Для гридов как и для растров можно строить пирамидные слои и применять те же методы отображения, что и для растров. Регистрация гридов в географическом пространстве выполняется теми же методами, что и регистрация растров.

Преимущества и недостатки GRID. Модель грид достаточно простая, ее обработка обычно более эффективна, чем других моделей. Хорошо разработанные алгоритмы обработки гридов в массе своей проистекают из методов обработки растровых изображений. Данных по высотам рельефа в формате грида достаточно много и они относительно дешевы. С другой стороны, регулярная структура данных не в полной мере подходит для описания изменчивой поверхности (потеря информации в промежутках между точками регулярной сетки, или ее избыточность в случае плавно изменяющихся поверхностей). Кроме того, базовая структура грида не позволяет адекватно показать линейные объекты в приложениях, где требуются крупные масштабы. Гриды обычно используются в приложениях, где применяются региональные и мелкомасштабные представления, в то время как TINы - для более детального крупномасштабного моделирования. Отличие гридов от растровых наборов данных состоит в том, что значения ячеек гридов- это величины, рассчитанные с помощью различных методов интерполяции (высота, величина и направление уклона, уровень шума от аэропорта, величина pH почвы, объем осадков, величина гравитационного поля и т.д.), в то время как растровые данные могут содержать непосредственно измеренные величины: в растрах, представляющих изображения, значения могут указывать цвет или спектральную отражающую способность. Другое отличие от растров состоит в том, что растровые наборы данных в общем случае могут иметь много каналов, грид- это всегда одноканальный набор данных. Термин «грид» заимствован (транслитерация) от англоязычного grid, что в переводе означает решетка, сетка, сеть. Существует некоторая путаница в использовании этого термина, и многими он пока признается термином научного жаргона. Гридами также называют и растры, и цифровые модели рельефа. В общем случае гридом можно назвать любую структуру (растровое изображение, матрицу значений), являющуюся результатом пересчета нерегулярно распределенных данных в регулярные узлы. Этот пересчет выполняется путем интерполяции, аппроксимации, сглаживания и иных трансформаций исходных данных.

Алгоритмы создания и обработки гридов в настоящее время очень хорошо разработаны и используются многими программными продуктами (не только ГИС) для представления поверхностей. Исходные данные, как правило, распределены случайным образом, и переход к регулярной сетки осуществляется методами интерполяции входных значений. В ArcGIS алгоритмы интерполяции реализуются в дополнительных модулях Spatial Analyst и 3D Analyst.

29.TIN-модели представления поверхностей. Их преимущества и недостатки.

Структура данных TIN позволяет вам точно воссоздать любой тип поверхности. В TIN можно не только интерполировать высоты для любого местоположения, но и хранить такие естественные перегибы в уклоне поверхности, как гребни и тальвеги.

Термин нерегулярная триангуляционная сеть (triangulated irregular network) точно описывает свойства TIN.

"Нерегулярная" определяет ключевое преимущество TINs в моделировании поверхности — точки могут быть взяты с переменной плотностью для моделирования поверхности: для описания ровных или плавно меняющихся участков поверхности достаточно небольшого числа точек, для описания резко изменяющего рельефа поверхности выбирается большее число точек.

"Триангуляционная" указывает на способ построения оптимизированного набора треугольников по набору точек. Треугольники дают хорошее представление о локальной части поверхности, так как три точки со значениями z однозначно определяют плоскость в трехмерном пространстве.

TIN строятся по 3D точкам, то есть точкам, имеющим 3 координаты (X,Y,Z). По этим исходным точкам выполняется триангуляция по набору точек. В TIN треугольники называют гранями (faces), точки становятся узлами (nodes) граней, а линии граней называют ребрами (edges). Каждая грань TIN является частью плоскости в трехмерном пространстве. Все грани в TIN точно смыкаются с соседними в каждом узле и вдоль каждой грани. Грани не могут пересекать друг друга.

"Сеть" отражает топологическую структуру, которая присуща TIN. Такая структура делает возможным сложный анализ поверхности и, кроме того, компактное представление поверхности.