34. Квадротомическое представление (квадродерево) данных.

Квадротомическое представление (квадродерево) – это способ представления пространственных объектов в виде иерархической древовидной структуры, основанной на декомпозиции пространства на квадратные участки, каждый из которых делится на четыре вложенных до достижения некоторого уровня (обычно до размера точки растра).

Технология построения квадратомического дерева основана на рекурсивном разделении квадрата на квадранты и подквадранты до тех пор, пока не будет достигнут предопределенный заранее наименьший уровень разрешения.

Преимущество такой структуры состоит в том, что регулярное разделение обеспечивает накопление, восстановление и обработку данных простым и эффективным способом.

Достоинства квадратомического представления пространств.данных: 1. Простота проистекает из геометрической регулярности разбиения. 2. Эффективность, которая достигается за счет хранения только узлов с данными, которые представляют интерес. 3. Значительная экономия объемов памяти, требуемых для хранения растровых данных. 4. Сокращается время доступа к элементам описания пространственных данных.

Поскольку квадратомическое дерево известно как пространственно-рациональный способ представления сгруппированных однородных изображений, их преимущество над векторной репрезентацией многих (но не всех) пространственных алгоритмов относительно затрат машинного времени весьма существенно.

35. Модели представления поверхностей (tin и grid)

Модель TIN предназначена для представления поверхности. Это нерегулярная сеть связанных, соединенных особым образом прямых отрезков, при этом эти отрезки (называемые часто ребрами - edges) образуют множество треугольников, как бы грани (фасеты). Наличие таких связок между точками дает некоторое представление (линейное приближение) о поведении поля (или форме поверхности) на данном участке в промежутке между точками. Каждый треугольник можно пронумеровать, точки – тоже. Модель данных типа TIN часто позволяет получать более качественное и более экономное представление поверхностей (полей). В особенности удачным оказывается применение этой модели данных для ситуации, когда изменчивость поля (например, рельефа местности) очень разная в разных частях территории, например, если район изучения захватывает и горный район, и плоскую предгорную равнину. Представление поверхности набором треугольников называется триангуляцией.

В отличие от модели TIN модель GRID (переводится как "сеть", "решетка") сложена не треугольниками, а  квадратиками (или прямоугольниками) и является регулярной. Например, рассмотрим рельеф, где у каждой ячейки есть высота. Чем меньше ячейка, тем детальней описан рельеф. Такой способ представления информации о рельефе позволяет, используя высоты соседствующих ячеек производить несложные расчеты для определения крутизны склона, его экспозиции или направления стока поверхностных вод.

36.Топологические свойства. Топологические правила. Построение топологии.

Топология – раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т.е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, проводимых без разрыва и склеивания.

Топологические свойства. Это качественные свойства, как объектов, так и их взаиморасположения (в противоположность метрическим, которые изучает геометрия). Топологические свойства устанавливаются без измерения длин и величин углов. К топологическим свойствам можно отнести следующие: 1 размерность фигуры (точечный, линейный или площадной объект); 2 замкнутость фигуры (для линейных объектов); 3 связность; 4 простота (для линейных объектов – отсутствие самопересечений, для площадных – без внутренних дыр); 5 является ли данный точечный объект конечным для некоторой линии; 6 нахождение точки на границе, вне или внутри полигона. Топологические свойства могут быть как внутри объектные, так и межобъектные.

Топологические правила. Топологические правила, применяемые к географическим объектам или объектным классам в базе геоданных, позволяют пользователям ГИС моделировать такие пространственные отношения, как связность и смежность. Топология полезна также для контроля целостности совпадающих геометрических данных у различных классов объектов Топологические правила могут быть заданы для объектов внутри объектного класса или для объектов, принадлежащих двум или более объектным классам. Примерами правил могут служить следующие условия: 1) полигоны не могут перекрываться; 2) линии не должны иметь висячих узлов; 3) точки должны лежать в пределах границ полигона; 4) между полигонами не должно быть промежутков; 5) линии не должны пересекаться; 6) точки должны быть расположены на концах линий.

Построение топологии. Чтобы создать пространственные связи между объектами покрытия, необходимо построить топологию. Построение топологии включает в себя вычисление и кодирование взаимосвязей между точками, линиями и площадными объектами. Для этого каждому объекту присваивается номер, и затем эти номера используются для определения связанности дуг и смежности полигонов. Значения эти хранятся в таблице атрибутов.

37.Организации совместной работы с пространственной и атрибутивной информацией.

К организации совместной работы с пространственной и атрибутивной информацией существует три подхода, три модели такого взаимодействия. Иногда этот аспект именуют принципами взаимодействия ГИС с базой данных.

Геореляционная модель. Это наиболее распространенная модель, в которой пространственная и атрибутивная компоненты организованы отдельно друг от друга. Связь между ними устанавливается и поддерживается через идентификатор объекта. Атрибутивная информация организована в таблицы, которые управляются с помощью реляционной СУБД, которая может быть встроенной в программное обеспечение ГИС как его функциональная подсистема или может быть внешней по отношению к ГИС. Интегрированная модель. Здесь предусматривается использование средств реляционных СУБД для хранения как графической, так и атрибутивной компоненты. В этом случае ГИС выступает как бы в качестве некоторой надстройки над СУБД. Этот подход обладает преимуществом для крупных хранилищ информации, работающих в режиме активного многопользовательского использования, когда существенной проблемой становится обеспечение целостности данных.

Объектный подход. Этот подход отличается широкими возможностями при описании очень сложных структур данных, взаимоотношений между объектами и возможностями решать многочисленные задачи моделирования. Однако в чистом виде для общего вида пространственных задач применим с трудом. Гораздо более интересен появляющийся сегодня союз реляционных СУБД и объектного подхода в виде объектно-реляционной модели данных.