1.18. Просторова інформація в гіс може бути представлена в растровому і векторному видах.

Растрові дані виходять, як фотографія, у вигляді окремих точок, якими маніпулюють комп’ютерні програми, як по одній, так і групами. Растр застосовується в основному там, де користувачів не цікавлять окремі просторові об’єкти, а цікавить точка простору, як така з її характеристиками (висотна відмітка чи глибина, вологість чи тип ґрунтів, точка належить дорозі чи поза нею і т.п.).

Векторні дані історично використовуються в більшості ГІС і CAD системах для представлення інформації, яка має об’єктну природу і потребує аналізу і маніпулювання. Як показує назва, вони зберігаються у вигляді точок, ліній, які пов’язані геометрично і математично. Ці зв’язки означають, що інформація може тлумачитися як серія індивідуальних точок, а може утворювати нові складні структури даних, наявність атрибутів дозволяє інтерпретувати інформацію, наприклад, як тип ґрунтів, гідрологічну мережу чи будівлі. Така інформація, як правило, зберігається в супутніх базах даних.

В загальному випадку растрові дані займають багато місця, погано стискаються і займають в системі місця не менше, ніж векторні з відповідною інформацією. Часто для стиснення растрової інформації використовується метод “кодування кольору”. Другим методом є “стиснення по стовпчиках”. Вибирається базовий стовпчик пікселів, в сусідньому стовпчику кодуються точки, які відрізняють його від базового, при значній різниці він приймається за нову базу і т.д. Обидва ці способи добрі для чорно-білих зображень, але малоефективні для сірих і кольорових.

Як в групі растрових, так і в групі векторних цифрових моделей форма запису інформації у файл в кожній конкретній системі неоднакова. Історично склалося так, що фірми, які спеціалізуються в області комп’ютерної графіки, створювали кожна свої, які здавалися їм найбільш вдалими, формати графічних даних. Форматом файлу називається шаблон, по якому він створюється. Шаблон описує, які саме дані (рядки, одиночні символи, цілі і т.д.) і в якому порядку повинні бути занесені в файл. Слід розрізняти внутрішні формати системи і обмінні формати, тобто ті, які використовуються для обміну інформацією між різними користувачами, які працюють в тому числі в різних системах.

Форматів існує безліч, деякі з них настільки популярні, що стали практично стандартними, що пов’язано з поширеністю пакетів, в яких вони використовуються, і характеристиками самого формату. До останніх можна віднести швидкість читання/запису, величину можливого стиснення файлу (дуже важлива характеристика, так як графічні файли, особливо растрового формату, займають багато місця), повноту опису інформації.

Як правило, ГІС працюють у своєму власному внутрішньому форматі даних, найбільш зручному для конкретної системи, але підтримка імпорту/експорту можливо більшої кількості стандартних обмінних форматів дуже важлива, так як об’єми вже введених графічних зображень великі, і немає змісту знову робити трудомісткі роботи по вводу інформації, простіше її купити (для чого необхідно “розуміти” формат збереження цієї інформації).

Можна вводити дані в своєму форматі і обмінюватись ними, здійснюючи перевід в потрібний формат. При цьому існує тільки одне “але”: формат збереження повинен бути досить повним, адже на відміну від координат, які можуть бути легко переведені з цілих чисел в дробові, відсутні атрибути і описи перевести в той формат, де вони необхідні, неможливо.

1.19. Цифрова карта (digital map) — цифрова модель місцевості, створена шляхом цифрування картографічних джерел, фотограме-тричної обробки даних дистанційного зондування, цифрової реєстрації даних польових зйомок або іншим способом. Цифрова карта є основою для виготовлення звичайних паперових, комп'ютерних, електронних карт, вона входить до складу картографічних баз даних, є одним із найважливіших елементів інформаційного забезпечення ГІС і може бути результатом функціонування ГІС.

Основними складовими цифрової карти є координатна система і набір елементарних графічних об'єктів, що відображають місце розміщення просторових обрисів відповідних реальних об'єктів чи явищ. У більшості ГІС-пакетів цифрові карти подаються окремим картографічним шаром і містять тільки однотипні об'єкти, а також є основною одиницею збереження даних (файлом або групою зв'язаних файлів). Велика частина інформації про навколишнє середовище сприймається людиною візуально, через зір. Саме на зорове сприйняття розраховані різні картографічні зображення. Карта, паперова або цифрова, повинна дотримуватись наступних принципів, тобто мати:

- просторово-часову подібність відображуваних об'єктів і явищ;

- змістовну відповідність властивостей і характеристик явищ, їх типових особливостей, генезису, ієрархії і внутрішньої структури;

- метричність, що передбачає вимірювання координат, довжин і обсягів (геометрична метричність), а також вимірювання змістовних характеристик карти (атрибутивна метричність);

- однозначність — передбачає, що кожен знак на карті має лише єдиний зафіксований у легенді зміст, будь-яка точка на поверхні з координатами Х, У має тільки одне значення Z;

- наочність й оглядовість, які забезпечують різні картографічні масштаби і відповідні цим масштабам набори відображуваних об'єктів. Об'єкти відображаються за допомогою картографічних символів, логічна структура й описи яких подані в легендах.

Цифрові карти застосовуються як у глобальних системах прогнозування погоди й геоморфології, так і в дуже примітивних портативних індикаторах положення на місцевості в межах якого-небудь промислового об'єкта. Цифрова карта є одним із видів інформаційної системи, і тому має власну структуру. Створення структури починається з вироблення визначень і відносин. У цифровій карті ці визначення і відносини виражаються через класифікатор, інакше – класифікаційну структуру. Визначення, які застосовуються для позначення об'єктів, відповідають термінам галузі, в якій буде використовуватися цифрова карта, а також лінгвістичним правилам словотворення, тобто вони повинні бути зрозумілі фахівцям, які працюють у даній галузі.

Залежно від сфери використання цифрових карт до них висуваються різні вимоги. Ці вимоги (просторова точність, склад об'єктів, точність опису об'єктів) мають бути сформульовані ще на етапі проектування цифрової карти. Залежно від вимог просторової і семантичної точності підбираються вихідні картографічні матеріали, плануються додаткові польові зйомки або використання ДДЗЗ, складаються номенклатура і класифікація об'єктів, вибирається програмне забезпечення, периферійні пристрої введення даних та ін.

Застосування сучасних методів проведення розрахунків та візуалізації у комп'ютерних системах приводить до нових нетрадиційних прийомів складання цифрових карт. Це тримірне відображення просторових об'єктів, за якими можна проводити аналіз, розрахунки та моделювання реальних фізичних та технологічних процесів.

1.20. Положення точок земної поверхні зазвичай визначають щодо обший фігури Землі. Під загальною фігурою Землі в геодезії розуміють фігуру, обмежену подумки продовженій поверхнею океанів, що знаходяться в спокійному стані. Така замкнута поверхня в кожній своїй точці перпендикулярна до прямовисної лінії, тобто до напрямку дії сили тяжіння і, отже, всюди горизонтальна. Її називають уровенной поверхнею Землі або поверхнею геоїда. Геоїд - тіло, що не має правильної геометричної форми. Однак поверхня геоїда найближче підходить до поверхні еліпсоїда обертання, що виходить від обертання еліпса навколо малої осі.

Тому практично при геодезичних і картографічних розрахунках поверхню геоїда замінюють математичної поверхнею еліпсоїда обертання, званого також сфероїдом. Лінії перетину поверхні сфероїда площинами, що проходять через вісь обертання, називаються меридіанами і представляються на сфероїді еліпсами, а лінії перетину площинами, перпендикулярними до осі обертання, називаються паралелями і є колами. Паралель, площина якої проходить через центр сфероїда, називається екватором. Лінії OQ = а і ОР = b називаються великої і малої півосями сфероїда; а - радіус екватора, b - піввісь обертання Землі. Розміри земного сфероїда визначаються довжинами цих піввісь.

Кінцевими даними геодезичних вимірів являються координати опорних точок Землі. При цьому важливим є вибір поверхні віднесення. Всі безпосередні

геодезичні виміри зв'язані з лінією виска – прямовисною лінією, яка фіксує

точку. Рівневу поверхню можем прийняти за поверхню віднесення-це поверхня

геоїда . Вона досить складна. Молоденський М.С. встановив, що фігуру геоїда

без знання густини мас, її розподіл ми ще не знаємо. Молоденський

запропонував 1945р. замість геоіда брати фігуру квазігеоїда, для якої не беруть

до уваги густину і розподіл мас. На океанах і морях поверхня квазігеоїда

співпадає з фігурою геоїда, а в горах неспівпадання по висоті досягає до двох

метрів. Тоді, поверхня, яка зв'язана з напрямком виска відпадає.

В геодезії за поверхнею віднесення приймається еліпсоїд. При цьому

потрібно, щоб еліпсоїд обертання був найбільш близьким до фігури Землі. Його

називають загальним земним еліпсоїдом. Необхідно, щоб центр ваги геоїда і

сума квадратів відхилень по висоті між загальним земним еліпсоїдом і фігурою

геоїда була мінімальною. Для обробки геодезичних вимірів приймається поверхня референц-еліпсоїда, який визначається на основі результатів вимірів певноі країни. До 1942р. в бувшому Союзі був прийнятий еліпсоід Беселя, а з 1946р.

декретом уряду був прийнятий референц-еліпсоїд Ф.Н. Красовського з

параметрами: великою піввіссю а=6378245.м. і полярним стисненням

 =(а-в)/а=1:298,3 , де в-мала піввісь еліпсоїда.