45

Министерство образования и науки Украины

Запорожский национальный университет

Щепилов В.Н.

Введение

в

геоинформационные

системы

Конспект лекций

Тема 5

5. Информационное обеспечение гис

Запорожье

2005

СОДЕРЖАНИЕ

5. Информационное обеспечение гис 4

5.1. ВВОД ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС 4

5.1.1. Растровый и векторный форматы 4

5.1.2. Стандартные форматы 4

5.1.3. Способы ввода графической информации в ГИС 6

5.1.4. Выбор способа ввода графической информации 9

5.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОБРАБОТКИ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ 10

5.3. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ДАННЫХ В ГИС 12

5.3.1. Определение положения точек на поверхности Земли 13

5.3.2. Координатные данные 15

5.3.3. Номенклатура и разграфка топографических карт 20

5.3.4. Атрибутивное описание 27

5.3.5. Векторные и растровые модели 29

5.3.7. Оверлейные структуры 36

5.3.8. Трехмерные модели 39

5.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС 41

5.4.1. Понятие обьекта 42

Рис. 5.14. Организация информации в ГИС 44

Рис. 5.16. Связь графических и тематических баз данных в ГИС 48

5.4.2. Понятие слоя 49

Рис. 5.18. Табличное представление координат 226

Рис. 5.19.а. Представление точек, линии и площадей 227

Рис. 5.19.б. Представление точек, линии и площадей 228

Рис. 5.19.в. Представление точек, линии и площадей 229

Рис. 5.20. Деление содержания карты на слои 1

Рис. 5.21. Пример хранения слоя и описывающей его информации 1

5.4.3. Системы координат 232

5.5. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС 233

5.5.1. Системы управления базами данных 233

5.5.2. Реляционные СУБД 234

5.5.3. СУБД, применяемые в ГИС 236

5. Информационное обеспечение гис

5.1. Ввод графической информации в гис

5.1.1. Растровый и векторный форматы

Пространственная информация в ГИС может быть представлена в растровом и векторном форматах. Растровые данные получаются, подобно фотографии, в виде отдельных точек, которыми манипулируют компьютерные программы как по одной, так и группами. Растр применяется в основном там, где графическая информация должна быть просмотрена, но не нуждается в модификации или анализе. Настольные издательские системы являются прекрасным примером работы с растровыми изображениями.

Векторные данные исторически используются в ГИС и CAD системах для представления информации, которая нуждается в анализе и манипулировании. Как показывает название, они хранятся в виде точек и линий, связанных геометрически и математически. Эти связи означают, что информация может толковаться как серия индивидуальных точек, а может образовывать новые сложные структуры данных. Наличие атрибутов позволяет интерпретировать информацию, например, о типе почв, гидрологической сети или жилых строениях. Такая информация обычно хранится в сопутствующих базах данных.

Большинству ГИСовских программ требуется, чтобы данные были представлены в векторном формате, хотя в ряде систем допускается использование растровых картинок в качестве "подложки" или иллюстраций, например, изображение примечательного здания.

5.1.2. Стандартные форматы

Как в группе растровых, так и в группе векторных изображений, форма записи в файл в каждой конкретной системе неодинакова. Исторически сложилось так, что фирмы, специализирующиеся в области компьютерной графики, создавали каждая свои, казавшиеся им наиболее удачными, форматы графических данных. Форматом файла называется шаблон, по которому он создается. Шаблон описывает, какие именно данные (строки, одиночные символы, целые, дробные числа, символы-разделители) и в каком порядке должны быть занесены в файл. Если ГИС "знакома" с форматом, она может прочитать данные из файла этого формата и правильно их интерпретировать, и наоборот, записать свои данные в этом формате и быть понятой другой системой.

Форматов существует огромное множество, некоторые из них настолько популярны, что стали практически стандартами, что связано с распространенностью пакетов, в которых они используются, и характеристиками самого формата, к которым можно отнести быстроту чтения/записи, величину, на которую удается сжать файл (очень важная характеристика, поскольку графические файлы, особенно растрового формата, занимают много места), полноту описания информации. Некоторые форматы были приняты в качестве стандартных на основании решений комиссий по стандартам. Так, формат IGES, имеющий статус национального стандарта США, был принят международной организацией стандартизации ISO.

Как правило, ГИС работают в своем собственном внутреннем формате данных, наиболее удобном для конкретной системы, но поддержка возможно большего количества стандартных форматов необычайно важна, поскольку объемы уже введенных графических изображений велики и не имеет смысла вновь производить трудоемкие работы по вводу информации, гораздо проще ее купить (для чего необходимо "понимать" формат хранения этой информации). Кроме того, возможно также, что пространственные данные вводятся в самостоятельной системе ввода, имеющей собственный формат, отличный от применяемого формата ГИС; нецелесообразно отказываться от работающей и привычной системы, легче переводить полученные данные в ГИС-формат и обратно. Можно вводить данные в своем формате и обмениваться ими, осуществляя перевод в нужный формат. При этом существует только одно "но": формат хранения должен быть достаточно полным, ведь в отличие от координат, которые могут быть легко переведены из целых чисел в дробные, отсутствующие атрибуты и описания перевести в тот формат, где они необходимы, невозможно.

Стандартные форматы существуют как для растровой, так и для векторной информации. К растровым форматам относятся, например, PCX, TIFF, GIF.

Формат PCX использует простейший способ сжатия изображений, позволяющий выполнять быструю перепись из файла в видеопамять и обратно. Его используют при работе многие графические редакторы.

Формат GIF при достаточно простой структуре файла и наличии небольшого числа атрибутов изображения, использует более эффективный, чем PCX, алгоритм сжатия.

Формат TIFF имеет множество атрибутов, позволяющих описывать сложные изображения. Помимо графических редакторов, он используется в программах, поставляемых вместе со сканерами. Предполагается, что файлы формата TIFF будут созданы при помощи сканеров, либо графическими редакторами ГИС. При создании этого формата была разработана такая структура файла, которая минимизирует изменения в структуре при последующих добавлениях новых возможностей.

К векторным форматам относятся форматы DXF, DX90, PIC, DWG, IGES, DGN, HPGL и многие другие. Векторные форматы, в отличие от растровых, содержат по существу команды управления положением "пера" и задания его атрибутов. Распространенный формат DXF появился из пакета AutoCAD и стал стандартом в связи с его популярностью. В настоящее время он используется как обменный для переброски данных между CAD приложениями. DXF хорошо документирован.