Модуль для анализа и трехмерного отображения данных в программе Maplnfo

В модуле для анализа и трехмерного отображения данных

«Поверхность» в Maplnfo, предназначенного для работы с моделями типа «поверхность», реализованы следующие функции:

• построение поверхности (матрицы высот) по триангуляционной сети методом Делоне;

• построение двойственной к триангуляции системы планарного разбиения - на базе многоугольников Вороного;

• построение изолиний по поверхностям (изолинии строятся как в виде линий, так и в виде полигонов);

• визуализация данных о значении в узлах поверхности;

• отсечение части поверхности (позволяет отсечь объектом типа «полигон» ненужную часть поверхности);

• построение профилей по поверхности;

• построение профилей по таблице изолиний и точно по точкам пересечения профиля с изолиниями; эта функция позволяет построить профили сразу по нескольким поверхностям;

• вычисление углов наклона к поверхности относимости для каждой точки поверхности;

• расчет зон прямой видимости методами «Из точки наблюдения» и «В точку наблюдения»;

• трехмерная визуализация поверхности, а также по значениям вертикальной компоненты картографических объектов (точек, линий, полилиний и полигонов). Функции настройки вида поверхности: выбор угла наклона, масштаба, способа отрисовки - отмывка, в виде «сеточной модели», рендеринг, настройка цвета и палитры, свойств отображения - коэффициентов рассеивания, отражения и прозрачности, определение точки фокуса, точки наблюдения и угла для отображения поверхности в перспективе;

• арифметические операции с поверхностями. Эта функция позволяет выполнить простейшие операции над таблицами типа «поверхность».

Модуль Spatial Analyst из ArcGis

Аналогичный модуль для работы с полями (грид-темами) в системе ArcView GIS называется Spatial Analyst. Прежде всего он позволяет преобразовывать любую из векторных тем ArcView GIS (включая темы в формате CAD) в растровый формат грид-темы, а затем использовать все доступные аналитические возможности грид-анализа:

• создание поверхностей по этим темам,

• буферизация пространственных объектов,

• расчет близости точек пространства к тем или иным объектам и др.

Грид-темы могут быть также созданы из растровых изображений стандартных форматов.

Функции расстояний включают расчет как расстояния в метрике географического пространства, так и мер близости в других метриках (расстояние по дорогам, время движения, стоимость перевозок). По значениям мер близости пространство разделяется на отдельные зоны тяготения к тому или иному центру, например, зоны обслуживания населения поликлиниками.

Расчет расстояний от одной точки до другой можно осуществить с учетом стоимости передвижения в пространстве. Например, свое влияние в оценку расстояний могут вносить характеристики фунтов, почв, рельефа, что позволяет оценить затраты на прокладку дороги или других линейных сооружений.

Поверхности «стоимостей» по отдельным показателям могут быть объединены в суммарную поверхность оценки стоимости выполнения работ для выбора оптимальной (наиболее дешевой) стратегии.

Модуль позволяет моделировать поверхность по отдельным точечным данным, интерполировать изолинии, рассчитывая уклоны наклона и экспозиции склонов полученной поверхности. Функции построения изолиний позволяют интерполировать поверхность и строить изолинии по значениям в отдельных точках с использованием одного из четырех предлагаемых в ArcView GIS методов интерполяции:

• ОВР - обратно взвешенных расстояний (средневзвешенных значений соседних точек по заданному числу соседей или в пределах указанного радиуса);

• сплайн - создание поверхности с минимальной кривизной;

• тренд - подбор наилучшей в смысле некоторого критерия функции с использованием всех входных точек из заданного класса функций, например полиномов заданного порядка. Обычно в качестве критерия выбора используется минимизация суммы квадратов отклонений построенной функции от исходных значений;

• кригинг - многоступенчатый подбор математической функции для заданного числа точек или для точек в пределах заданного радиуса для распространения зависимостей на все точки.

В модуль включены разнообразные функции вычислений и анализа по грид-поверхностям. Функции этой группы позволяют проводить вычисления: уклонов, экспозиции склона, освещенности рельефа при регулируемых азимуте и высоте взгляда (отмывки), кривизны поверхности, а также определять зоны видимости из одной или нескольких точек наблюдения.

Любая из грид-тем может быть представлена в более удобном виде с помощью возможности классификации и переклассификации гридтем. Для растровых слоев существует два типа классификации: равноинтервальная или по стандартному отклонению от среднего. Количество классов задается пользователем. Можно провести переклассификацию в грид-теме или присвоение новых значений.

Любая из грид-тем может визуально получить объем за счет использования значений другой грид-темы (например, рельефа), в качестве показателя, который определяет высоту ячейки. Это полезно для наглядного отображения зависимостей между данными двух тем.

Особую группу представляют функции статистического анализа грид-тем. Например, можно получить сведения о максимальном и минимальном значениях, а также о стандартном отклонении, что весьма полезно при выборе типа классификации и количества классов.

Для сравнения нескольких грид-тем имеются функции:

• поэлементных арифметических,

• логических операций,

• операций отношения, которые позволяют определить минимум, максимум, среднее, преобладающее значения.

Функции картографической алгебры позволяют производить расчеты значений ячеек по одной или нескольким грид-темам.

Математические операторы включают четыре группы:

• арифметические (сложение, вычитание, умножение, деление значений грид-тем),

• логические (проверка значений на соответствие ИСТИНА или ЛОЖЬ),

• сравнительные (соответствие условию сравнения),

• бинарные (вычисления бинарных значений) действия.

Кроме того, доступны логарифмические, специальные математические (абсолютное значение, целочисленная часть и т.п.), тригонометрические (синус, косинус, тангенс и т.д.) и степенные функции.

С помощью этих функций можно, например, определять наиболее подходящие местоположения для различных объектов по сумме факторов, производить прогноз развития процессов, изменяющихся по установленным закономерностям

Имеются функции пространственного анализа грид-тем, например, можно построить гистограммы распределения значений по ячейкам как по всей теме, так и в пределах произвольно обозначенного на карте района или по определенным зонам другого покрытия.

Например, можно подсчитать количество ячеек зоны затопления (или их общую площадь), попадающих в различные виды землепользования (селитебная зона, сельскохозяйственные угодья, транспортные магистрали и т.д.), или проанализировать распределение ячеек разной загрязненности в селитебной или производственной зоне.

В модуле реализованы функции, позволяющие выполнять простые гидрологические расчеты, например, определение направления потока воды, попадающей в ячейку, выделение водосборов и построение дренажной сети разного порядка. Эти функции полезны, например, при оценке распространения загрязнения с поверхностными водами, оценке запасов воды и опасности наводнений.

В этом же модуле реализованы функции геометрической трансформации, предоставляющие возможности как простого смещения и поворота снимка, так и устранения некоторых погрешностей снимка путем полиномиальной трансформации. С помощью этих функций соседние снимки, например, могут быть подогнаны друг к другу и объединены в единый снимок с учетом зон перекрытия.