19. Картометрических операции

Картометрических операции, т.е. измерения по картам и др геоизображениям с использованием программных средств, является одним из самых распространенных типов аналитических операций в ГИС. Возможность и точность выполнения измерений во многом определяется моделью данных (векторная или растровая), методами измерений и точностью оцифровки данных (пространственная погрешность для векторных объектов, размер ячейки растра и др.). Наиболее часто измерительные операции в ГИС-пакетах реализованы в виде специальных функций и представлены в виде отдельного пункта меню. К таким функциям относятся:

- Измерение (определение) координат точки;

- Измерение расстояний между двумя указанными координатами (с учетом или без учета системы трехмерных координат);

- Измерение длины прямой или ломаной линии;. ЖО »- измерение длины периметра полигона;

- Измерение площади полигона;

- Измерение объемов с использованием поверхности и секущей плоскости.

Измерения координат. Технология и точность измерения координат точки (что существует в виде объекта на цифровой карте или курсора в плоскости карты) определяются моделью данных и используемой системой координат. При создании цифровых карт, как правило, используются такие системы координат.

1. Двумерная декартова система координат - начало отсчета в нулевой точке в нижнем (или верхнем) левом углу плоскости карты, координаты Х и У могут иметь только положительные значения. Эта система координат, как правило, используется в растровых цифровых или отсканированные картах. В большинстве случаев такие системы координат создаются пользователем для локальных проектов.

2. Двумерная картезианская система координат - начало отсчета в нулевой точке, координаты X и Y могут иметь как положительные, так и отрицательные значения. Значительное распространение получили две глобальные системы координат, построенные по этому принципу, - Географическая с нулевой точкой в месте пересечения экватора и Гринвичского меридиана; единицы измерения - угловые градусы-минуты-секунды, и топографическая система координат с нулевой точкой также в месте пересечения экватора и Гринвичского меридиана; единицы измерения - метры.

Трехмерная сферическая система координат - начало отсчета X и Y с нулевой точки в месте пересечения экватора и Гринвичского меридиана, координаты X и Y могут иметь как положительные, так и отрицательные значения, для координаты Z отсчет ведется от геометрического центра эллипсоида вращения.

Координаты точек в векторном представлении измеряются и подаются пользователю в определенном формате – шестидесятеричные градусы, десятичные градусы, метры с заданным количеством знаков после запятой. Для полигональных объектов определяются крайние значения координат X и У, координаты геометрического центра (центроида) полигона. При растровом представлении пространственных данных определяются координаты центральной точки ячейки растра.

Измерение расстояний. Измерение расстояний может проводиться:

- По кратчайшей прямой с учетом или без учета сферичности земной поверхности («по воздуху»);

- По заданному маршруту с использованием точек поворота;

- По заданному маршруту с учетом неровностей рельефа («по земле»).

В состав большинства ГИС-пакетов входит специальный инструмент «Линейка» или «Рулетка», позволяющий проводить измерения кратчайшей прямой или по сложному маршруту,

В составе растровых ГИС-пакетов измерения расстояний реализованы в виде аналитической функции Distance, Которая позволяет строить карты полей равной удаленности ячеек растра отношении одного или нескольких объектов. Измерение расстояний с учетом неровностей рельефа может быть реализовано при совместном использовании карты поля равных расстояний и цифровой модели рельефа.

Измерения длин линий и периметров полигонов. Измерение длины линии или периметра полигона во многом подобно к измерению расстояний между двумя и более точками. Процедура измерения длины линии или периметра обычно реализована в виде отдельной функции (Object Lenght, Perimeter), доступной при построении пространственных запросов Или при выполнении расчетных операций в картографических базах данних. С помощью этой функции возможен поиск линейных объектов определенной длины, а также автоматическое определение длины или периметра в заданных единицах измерения и помещения результата в указанное поле базы данных. Определения длин линий и периметров может выполняться как с учетом, так и без учета сферичности поверхности Земли.

Измерения длин линий в растровом представлении выполняется через центры ячеек, содержащих соответствующие идентификаторы. Измерение производится по вертикали, горизонтали и диагонали ячейки; вертикальная и горизонтальная расстояние равняется размеру стороны ячейки растра, диагональная расстояние увеличивается на коэффициент 1,44, полученные длины суммируются. Периметры растровых полигонов подсчитываются по сумме вертикальных и горизонтальных сторон смежных ячеек растра с одинаковыми числовыми значениями.

Измерение площадей. Измерение площади векторных и растровых полигонов выполняется с использованием специальной функции Area. Измерение площади может выполняться как с учетом, так и без учета сферичности поверхности Земли. С помощью этой функции возможен поиск полигонов заданной площади, а также автоматическое определение площади в заданных единицах измерения ¬ ния и помещения результата в указанное поле базы данных.

Площади растровых полигонов подсчитываются по сумме ячеек растра с одинаковыми числовыми значениями. При известной длины стороны ячейки растра сумма ячеек пересчитывается в плоскостные единицы измерения.

Измерение объемов. Измерение объемов выполняется с использованием цифровых моделей рельефа (как GRID, так и TIN-версий,). Пользователь должен задать уровень горизонтальной плоскости, рассекает, в единицах измерения цифровой модели рельефа. Простейшие процедуры измерения объемов определяют объемы, ограниченные земной поверхностью снизу или сверху, размещенные ниже или выше плоскости, рассекающий. Обычно этот способ используется для определения объемов воды в водохранилищах при различных уровнях заполнения. Так же довольно распространены методы расчета объемов путем сравнения уровней двух поверхностей, характеризующие геологические, грунтовые слои.