1. Shape-файл — векторный формат для хранения объектов, описываемых геометрией и сопутствующими атрибутами. В формате отсутствует возможность хранения топологической информации. Формат был представлен для ArcView GIS версии 2 в начале 90-х. На сегодняшний день существует большое количество платных и бесплатных программ для работы с shape-файлами. Из-за своей распространённости формат стал де-факто стандартом для обмена данными между геоинформационными системами.

Преимущества- более быстрая отрисовка и возможность редактирования. Работают с объектами, которые могут перекрываться или совсем не соприкасаться. Требуют меньше дисковой и более просты при чтении и записи. Фунуционал шейпфайла и покрытий идентичен. Работают с объектами в форме точек линий и полигонов (полигоны должны быть замкнуты). Атрибутивные данные содержатся в формате dBase и находятся в связи «один к одному» с соответствующей записью объекта. Шейпфайл состоит из трех файлов разного разрешения SHX- индексный файл,, SHP- главный файл,DBF- таблица атрибутов.

Главный файл- файл прямого доступа, содержащий записи переменной длины, каждая из кот. Описывает объект при помощи списка вершин. В индексном каждая запись содержит смещение соответствующей записи а главном файле относительно начала главного файла. Таблица- содержит атрибуты, при этом только одна строка табл. Соответствует одному объекта. Главный файл содержит заголовок файла фиксированной длины 100 байт след.стру-ры. 0-3 байт- код файла; 24-27- длина файла; 28-31- версия; 32-35- тип объекта; 36-43- Х min; 44-51- Y min; 52-59- Xmax; 60-67- Ymax. Все объекты в шейпфайле должны быть одного типа. Величины типов должна быть: 1(величина)-точка(тип объекта), 2-дуга, 5-полигон, 8-набор точек.

2.Векторизация по растру; гибридные редакторы и векторизаторы

Векторизация виды: двнных-результвты наземной геосъемки, полутоновые (цветные, черн-бел растры), бумажные архивы.

Процесс перевода растровых изоб. В векторное- векторизация по растру. Инструменты перевода- рвекторизаторы. Подсистемы перевода растровых в векторное- гибридные редакторы. Они позволяют, как непосредственно редактировать растровые изображения (улучшать, трпнсформир) так и осущ. векторизациию. Представители «Талка», «Фотомод».

Векторизаторы – это программы, служащие для перевода растрового

изображения (сканированной бумажной карты) в векторный вид. Один из са-

мых распространенных векторизаторов – EasyTrace. Следует разделять

внешние и внутренние векторизаторы. Внешние – это небольшие программы,

предназначенные специально для оцифровки растров, внутренние – это про-

граммные модули соответствующего назначения в составе ГИС.

Вектроизаторы позволяют трансформ растр, исправлять ошибки, сканирования, чистить растр, производ цветоделение по растру получая растровое тематические слои, но не содержит фотограмметрической подсистемы. Обладают инструментами полуавтомат и автомат . Представители: изитрейс, вектот.

Стратегия трассировки. Опции. Макс разрыв- величины возможного разрыва в линиях, либо размер пропуска в пунктире (пикселах); мин отрезок- , мин развилка, точность аппроксимации- макс отклонение прокладываемой трассы от пикселей. Следовательно что ошибка при векториз по растру 1:10000 с разрешением 400 пикселей на дюйм приближается к 50 см что достаточно для векторизации с/х земель, угол поиска- угол полного раскрытия конуса поиска, макс знвчение 90 градусов.

3 Векторные изобр их достоинства и недостатки.

Векторное изображение - это тип изображения, которое состоит из объектов, описанных математически. Свойства этой фигуры не будут изменяться при увеличении, поскольку фигура состоит из кривых. Каждая точка этой фигуры имеет свои координаты, на этом фигура и основана, то есть заданы координаты точек, а между ними могут быть расположены различные кривые. Их "искривленность" зависит от свойств точек. Кривые могут иметь только цвет и толщину.  Плюсы векторных изображений:  - гибкая масштабируемость, можно изменять размеры изображений без потери его визуальных качеств;  - максимальная точность построенного изображения (координаты точек, между которыми могут быть проведены кривые, могут иметь точность до сотых доль микрона);  - файл с векторным изображением имеет гораздо меньший размер по сравнению с растровым изображением;  - рисунок имеет высокое качество при печати, особенно это хорошо заметно на хороших принтерах при качественной печати;  - возможность редактирования всех частей векторного изображения;  - простой экспорт векторного рисунка в растровый.  Минусы векторных изображений:  - отсутствие реалистичности у векторных рисунков. Реалистичность достигается путем применения различных сложных цветовых схем;  - невозможность использования эффектов, которые можно применять в растровой графике;  - практически полная невозможность экспорта растрового рисунка в векторный;

4. Виды допусков. Висячие дуги

Допуски, выраженные в единицах измерения покрытия, используются для автоматизации покрытий и обновления. В приведенном ниже списке показаны 8 допусков, которые следует знать при очистке и редактировании покрытий.

• Допуск расстояние неразличимости узлов: расстояние, на которое будет продлена новая дуга, чтобы покрыть "недолет". Точность позицирования- мин расстояние между точками, кот можно отловить при вектоизации.

Допуск висячих дуг: висячие дуги, длина которых меньше, чем заданная длина висячей дуги, будут удалены во время операции очистки. Это дуга, имеющая один и тот же полигон, как с левой, так и с правой стороны. Это определяется по внутреннему идентификатору полигон. Допустимая длина висячей дуги определяет наименьшую длину в покрытии. Эта длина используется аргументом в командах редактора топологии. Все висячие дуги, имеющие длину меньше указанной, удаляются.

• Допуск неразличимости: максимальное расстояние, на которое могут смещаться координаты при операциях очистки, буфера и наложения. Это расстояние, используемое для удаления вершин дуг и обнаружения пересечений.

• Допуск дискретности дуги: расстояние на кот прореживаются координаты точек, в процессе работы системы цифрования. Каждая новая вершина текущей дуги будет отставать от предыдущей на расстояние, превышающее заданную дискретность. Или они уничтожатся.

• Среднеквадратичная ошибка: мера точности регистрации меток во время оцифровки и трансформации покрытия. Наилучшая точность 0,003 дюйма. Качество источника влияет.

• Допуск соответствия метки: максимально допустимая ошибка регистрации при регистрации карты на дигитайзере. Этот допуск используется для обеспечения точной регистрации карт (то есть для уменьшения среднеквадратичной ошибки).

• Допуск прореживания: минимальное расстояние между точками дуги, используемое при оцифровке и для генерализации существующих дуг.

5 Виды допусков. Картографическое разрешение. Допуски, выраженные в единицах измерения покрытия, используются для автоматизации покрытий и обновления. В приведенном ниже списке показаны 8 допусков, которые следует знать при очистке и редактировании покрытий.

-Допуск расстояние неразличимости узлов: расстояние, на которое будет продлена новая дуга, чтобы покрыть "недолет". Точность позицирования- мин расстояние между точками, кот можно отловить при вектоизации.

-Допуск висячих дуг: висячие дуги, длина которых меньше, чем заданная длина висячей дуги, будут удалены во время операции очистки. Это дуга, имеющая один и тот же полигон, как с левой, так и с правой стороны. Это определяется по внутреннему идентификатору полигон. Допустимая длина висячей дуги определяет наименьшую длину в покрытии. Эта длина используется аргументом в командах редактора топологии. Все висячие дуги, имеющие длину меньше указанной, удаляются.

• Допуск неразличимости: максимальное расстояние, на которое могут смещаться координаты при операциях очистки, буфера и наложения. Это расстояние, используемое для удаления вершин дуг и обнаружения пересечений.

• Допуск дискретности дуги: расстояние на кот прореживаются координаты точек, в процессе работы системы цифрования. Каждая новая вершина текущей дуги будет отставать от предыдущей на расстояние, превышающее заданную дискретность. Или они уничтожатся.

• Среднеквадратичная ошибка: мера точности регистрации меток во время оцифровки и трансформации покрытия. Наилучшая точность 0,003 дюйма. Качество источника влияет.

• Допуск соответствия метки: максимально допустимая ошибка регистрации при регистрации карты на дигитайзере. Этот допуск используется для обеспечения точной регистрации карт (то есть для уменьшения среднеквадратичной ошибки).

• Допуск прореживания: минимальное расстояние между точками дуги, используемое при оцифровке и для генерализации существующих дуг.

6. Внутриобъектные топологические отношения.Справка: топология (от греч. topos – место) – раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т.е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеивания (точнее, при взаимно обнозначных и непрерывных отображениях)Мысли в слух. В ГИС мы имеем дело с моделями пространства.

Топологическое пространство– математическое понятие, обобщающее понятие метрического пространства. Другими словами, топологическое пространство – множество элементов любой природы, в котором тем или иным способом определены предельные соотношения; Метрическое пространство- множество точек (элементов) на котором задана метрика; Метрика- математический термин,обозначающий формулу или правило для определения расстояния между любыми двумя точками (элементами) данного пространства.;

Топологические отношения бывают Внутриобъектные топологические отношения и межобъектные топологические отношения. При внутриобъектном топоотношении список координат узлов хранится вместе со списком объектов в результате чего при редактировании вершин могут возникать нарушения межобъектных топологических отношений.

интернетИтак, внутриобъектная топология. Уже из названия следует, что главным понятием в такой ГИС является некий ОБЪЕКТ. Практически сразу разработчик определяет, что они должны быть

а) точечными (символы);

б) линейными (отрезок). Часто этот тип не реализуют как самостоятельный, т.к.легче сразу реализовать следующий - и более общий;

в) полилиния (связанная последовательность отрезков прямой). - Вот она связность частей, на чём базируется внутриобъектная топология! Её сразу закладывают в понятие объекта и в его создаваемую структуру.

г) полигональный объект (замкнутая полилиния - как змея, кусающая себя за хвост). Здесь тоже сразу же реализуют операции создания и редактирования полигонального объекта таким образом, что последний всегда остаётся замкнутым. 

В принципе, других объектов в простейшей объектной ГИС и нет. Таким образом, в объектной ГИС первичен объект, который по определению сам по себе является целостным и топологичным. Объект НЕ РАССЫПАЕТСЯ, поскольку каждый тип объекта создаётся своей специфической операцией, не допускающей, чтобы оператор коварно обманул ГИС (или ошибся); например, заставляет систему начать создавать полигон, а затем, - неожиданно передумав на полпути, - решает сделать его незамкнутым, - т.е. незамкнутой полилинией. Так вот, полилинию система ему уже не даст создать, НАСИЛЬНО ЗАМЫКАЯ голову и хвост линии, образующей границы полигона. Аналогично, если вы просите систему нарисовать линию, то ГИС принципиально её не замкнёт (точнее - не свяжет хвост и голову в одной общей точке).

Таким образом, в объектной ГИС, поддерживающей только внутриобъектную топологию, объект - это автономная топологическая конструкция, которую рассыпать невозможно при всём желании (ГИС не даёт вам "в руки" таких операций, а раз операций нет - то ничего сделать нельзя с упрямой системой). С объектом можно будет выполнять только целостные операции:

а) создать объект (такими, например, способами, как описано выше);

б) уничтожить объект (это совсем просто; нужно его указать системе и попросить сделать с ним DEL);

в) переместить объект в другое место (не меняя формы);

г) скопировать объект в другое место (не меняя формы).

7. Гис-технологии создания цифровых тематических карт

Планы и карты в большинстве случаев создают двумя методами: по результатам наземных геодезических съемок и с использованием материалов дистанционного зондирования местности. К таким материалам относят полутоновые как цветные, так и черно-белые космические или аэрофотоснимки, полученные с помощью различных аэрофотосъемочных систем, устанавливаемых на борту искусственных спутников Земли, космических станций, самолетов, вертолетов, дельтапланов и пр.

Комплекс работ по созданию земельно-ресурсных (в том числе и земельно-кадастровых) карт осуществляют по определенной технологической схеме. Основные крупные блоки:

фотограмметрическая подсистема, при помощи которой осуществляются ввод и преобразование полутоновых цветных или черно-белых снимков, обработка или выдача конечной продукции в виде ортофотопланов (полутоновые изображения участка местности в ортогональной проекции) или штриховых кадастровых планов; подсистема цифрования ортофотопланов и карт, при помощи которой преобразуются в цифровой вид имеющиеся планы и карты;

подсистема цифровой обработки, хранения и отображения картографической информации, которая служит для создания цифровой модели местности (ЦММ) путем преобразования растровых изображений в векторную форму, формирования тематических слоев, создания специальных хранилищ информации (баз данных) и электронных карт, выдачи готовой продукции в виде цветных земельно-кадастровых и других тематических карт.

Центральным ядром технологической схемы является подсистема цифровой обработки, хранения и отображения графической информации.Цифровая карта - это цифровое выражение векторного или растрового представления общегеографической или тематической карты, записанное в определенном формате, обеспечивающем ее хранение, редактирование и воспроизведение.

Электронная карта (англ. electronic mар) - это картографическое изображение, визуализированное на дисплее (мониторе) компьютера на основе данных цифровых карт или баз данных ГИС, или картографическое произведение в электронной (безбумажной) форме, представляющее собой цифровые данные вместе с программными средствами их визуализации.

Полная цифровая модель объекта цифровой карты, отображающая в определенной системе координат пространственное положение и геометрическое описание объектов карты, включает:

геометрическую (метрическую) информацию;

атрибуты-признаки, связанные с объектом и характеризующие его;

неметрические (топологические) характеристики, которые объясняют связи между объектами (ориентация одного объекта по отношению к другому, наличие общей границы и точек, сложность контуров, наложение одного объекта на другой).

Информация об объекте, содержащаяся в базе данных ГИС, должна состоять из обязательных и необязательных компонентов.

Не обязательно хранить все атрибутивные данные слоя в одной таблице - информацию из разных источников можно держать в разных таблицах и связывать их логически в одну большую таблицy.

Для этого можно использовать одинаковое во всех таблицах и в то же время уникальное в пределах отдельно взятой таблицы поле (номер объекта или его идентификатор), т. е. каждая таблица должна иметь так называемый первичный ключ (индекс) - поле или набор полей, содержимое которых однозначно определяет запись в таблице и отличает ее от других. Связь между таблицами обычно образуется при добавлении в первую таблицу поля, содержащего значения индекса второй таблицы. Благодаря этому становится возможным объединять какие угодно большие объемы данных и при помощи специальных программных средств осуществлять отбор записей, производить группировки, объединения и сортировки, а также поиск в базе данных по запросу пользователя, что не только актуально, но и создает большие удобства пользователю, поскольку не требует перестройки всей БД, достаточно лишь обновить только одну из исходных таблиц.

8. Дистанционное зондирование земли

В 1858 году француз фотограф Gaspaed Tournachon был первым кто прлучил аэрофотоснимкм с привязанного к аэростату аппарата. Несколько лет спустя с 1861 аэрофотосъемки стали инструментом для военной разведки. Во время гражданской войны Аэрофотосъемки получали с камер, установленных на воздушных змеях. В 1909 уилбер Райт пролетел на самолете, что бы предпринять попытку получить фото во время полета. Первые аэрофотоснимкм используемые в процессе создания карт были представлены в документе 1913 капитаном Тардиво на заседании Международного общества фотограмметрии. В начале ВМВ была получена цветная ИК пленка для армии США 1942 год. Эти изобр были использованы для обнаружения вражеских сил и средств, кот были замаскированы. Первый военный разведовательный спутник, Корона был запущен в 1960 году. С короны сфотографировали территорию СССР и его союзников с использованием фотопленки. Отснятые пленки на Эвакуационной машине вернули с арбиты на Землю на парашюте. Первые серии метеоролических спутников (ТИРОС) начали запускать в 1960. НАСА и сейчас продолжает собирать из космоса образы земли.

В толковом словаре основных терминов под ДЗ понимается неконтактное изучение Земли её поверхности и недр, отдельных объектов и явлений путем регистрации и анализа их собственного или отраженного ими элмаг излучения. Регистрация выполняется с помощью технич средств, установленных на аэро либо космо летательных аппаратах, а так же на земной пов-ти. Изобр м.б. представлено в виде двумерной аналоговой записи, напр, фотографической, или цифровой записи на магнитных запоминающих устройствах. Яркость почти всх природных образований определяется св-ом этих образований отражать и рассеивать элмаг радиацию. Кроме того, все природные образования обладают своим тепловым излучением. При этом спектр излучения пов-ти Земли имеет днём два максимума- один обусловленный отраженной солнечной радиацией, второй-собственным тепловым излучением. Ночью спектр излучения земной пов-ти изменяется, сох-ся только максимум в области собственного излучения, а в области отражения исчезает.

интернетКачество данных, получаемых в результате дистанционного зондирования, зависит от их пространственного, спектрального, радиометрического и временного разрешения.

Пространственное разрешение

Характеризуется размером пикселя (на поверхности Земли), записываемого в растровую картинку — может варьироваться от 1 до 1000 метров.

Спектральное разрешение

Данные Landsat включают семь полос, в том числе инфракрасного спектра, в пределах от 0.07 до 2.1 мкм. Сенсор Hyperion аппарата Earth Observing-1 способен регистрировать 220 спектральных полос от 0.4 до 2.5 мкм, со спектральным разрешением от 0.1 до 0.11 мкм.

Радиометрическое разрешение

Число уровней сигнала, которые сенсор может регистрировать. Обычно варьируется от 8 до 14 бит, что дает от 256 до 16 384 уровней. Эта характеристика также зависит от уровня шума в инструменте.

Временное разрешение

Частота пролёта спутника над интересующей областью поверхности. Имеет значение при исследовании серий изображений, например при изучении динамики лесов. Первоначально анализ серий проводился для нужд военной разведки, в частности для отслеживания изменений в инфраструктуре, передвижений противника.

Для создания точных карт на основе данных дистанционного зондирования,необходима трансформация, устраняющая геометрические искажения. Снимок поверхности Земли аппаратом, направленным точно вниз, содержит неискаженную картинку только в центре снимка. При смещении к краям расстояния между точками на снимке и соответствующие расстояния на Земле все более различаются. Коррекция таких искажений производится в процессе фотограмметрии. С начала 1990-х большинство коммерческих спутниковых изображений продается уже скорректированными.

Кроме того, может требоваться радиометрическая или атмосферная коррекция. Радиометрическая коррекция преобразует дискретные уровни сигнала, например от 0 до 255, в их истинные физические значения. Атмосферная коррекция устраняет спектральные искажения, внесенные наличием атмосферы.

В рамках программы NASA Earth Observing System были сформулированы уровни обработки данных дистанционного зондирования: