● Узлы (Node) — точки пересечения дуг или начало/конец дуги ● Дуги (Arc) — линии между узлами с направлением (from-node,
to-node)
● Полигоны — области, ограниченные дугами, с соседством (Lpoly, Rpoly)
Преимущества:
● Сохранение структурных линий рельефа (водоразделы, тальвеги) ● Эффективнее по памяти (границы не дублируются)
● Возможен продвинутый пространственный анализ ● Определение смежности и соседства полигонов
Пример: модель Покрытие (Coverage) в ArcInfo[Studfile]
Объектно-ориентированный принцип [Вопрос 7 (из предыдущих ответов)]
Фокусирует внимание на логических взаимосвязях объектов, а не на их типах:
● Иерархические отношения (регион — район — город)
● Генетические связи (река впадает в озеро)
● Функциональные отношения (дорога соединяет города)
23. Понятие о моделях пространственных данных. Представление пространственных данных. Модель пространственных данных
Определение и назначение
Модели пространственных данных пространственной информации в ГИС, кодирования и хранения реальных компьютере.[Studfile; OZLib]
— |
способы |
представления |
то |
есть методы цифрового |
|
географических |
объектов в |
|
Модель определяет, как пространственные объекты организуются, хранятся и обрабатываются в ГИС.
Основные типы моделей пространственных данных
Существуют две фундаментально различные модели: растровая и
векторная.[Studfile; OZLib]
Растровая модель (дискретная)
Определение:
Растровая модель данных — цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек растра (пикселей) с присвоенными им
значениями класса объекта.[OZLib; GIS-Laris]
Основные характеристики:
1. Структура: Пространство представлено регулярной сеткой ячеек (пикселей), организованных в матрицу строк и столбцов.[Studfile;
OZLib]
2. Разрешение — минимальный линейный размер наименьшего участка
пространства (поверхности), отображаемый одним пикселем.[OZLib;
GIS-Laris]
● Чем меньше размер ячейки, тем выше разрешение
● Высокое разрешение = много деталей, много ячеек, минимальный размер ячеек
3. Позиционирование: Местоположение пиксела определяется номерами строки и столбца в матрице.[OZLib; GIS-Laris]
4. Значение элемента: Каждая ячейка содержит одно значение (числовое или буквенное), которое характеризует эту область.[OZLib]
● Целые числа (часто коды класса)
● Действительные числа (десятичные значения, например высота) ● Буквенные значения (редко)
5. Пикселизация: Процесс преобразования непрерывного явления в дискретные ячейки растра, где каждой ячейке присваивается значение, усредняющее характеристику участка поверхности.[OZLib]
Пример: высотная матрица[Вопрос]
text
Строка \ Столбец 1 2 3 4
1 10 12 15 18
2 11 14 17 20
313 16 19 22
Каждая ячейка содержит высоту (Z) для соответствующего участка
местности.
Информационное назначение:
Векторная модель дает информацию о том где расположен объект, а
растровая — информацию о том что расположено в той или иной точке
территории. Это определяет основное назначение растровых моделей — непрерывное отображение поверхности объектов.[OZLib]
Достоинства растровой модели:[Studfile]
● Простота модели и её создания ● Лёгкое выполнение аналитических операций
● Простота интерпретации результатов ● Возможность прямого ввода изображений и данных дистанционного
зондирования ● Возможность выполнения операций, невозможных в векторной
модели
Недостатки растровой модели:[Studfile]
● Большой объём данных (зависит от разрешения, а не от сложности информации)
● Трудность представления объектов и топологических отношений между ними
● Сложность преобразований геометрии (например, изменение проекции)
● Потеря точности при переводе из векторного формата
Векторная модель (непрерывная)
Определение:
Векторная модель данных — представление пространства набором геометрических примитивов: точек, линий и полигонов, описываемых координатами.[Studfile; QGIS]
Основные элементы:
1. Точка (Point) — нулевая размерность (0D)
● Определяется координатами (X, Y)
● Примеры: скважина, столб, город в мелком масштабе
2. Линия (Line/Polyline) — одномерные элементы (1D)
● Последовательность узлов, соединённых отрезками
● Определяется списком координат точек: (X ,Y ), (X ,Y ), ..., (X ,Y )
● Примеры: дорога, река, линия электропередач 3. Полигон (Polygon) — двумерные элементы (2D)
● Замкнутая область, ограниченная линией ● Первая и последняя точка совпадают (замыкание контура)
● Примеры: здание, озеро, участок земли
Пример: полигон дома[Вопрос]
text
Точки: (1,1), (5,1), (5,4), (1,4), (1,1)
Визуализация:
(1,4) -------- |
(5,4) |
| |
| ДОМ |
| |
(1,1) -------- |
(5,1) |
Координаты образуют замкнутый контур дома.
Структура векторной модели:
Полная векторная модель данных ГИС отображает пространственные данные как совокупность:[Studfile]
● Геометрические (метрические) объекты — точки, линии и полигоны (X, Y координаты)
● Атрибуты — признаки, свойства, связанные с объектами ● Топологические отношения (опционально) — связи между
элементами (соседство, пересечение)
Информационная целостность:
В отличие от растра, векторная модель слияния позиционной и атрибутивной информации в единой структуре достигает через отдельные таблицы атрибутов, связанные с геометрическими объектами.
Достоинства векторной модели:[Studfile]
● Хорошее качество представления объектов сложной геометрии ● Компактное представление объектов (меньше данных)
● Возможность генерализации геометрии при выводе в разных масштабах
● Простота изменения картографической проекции ● Возможность работы с топологией
Недостатки векторной модели:[Studfile]
● Сложность самой модели (особенно при использовании топологии) ● Трудности при создании и интерпретации данных ● Сложность выполнения аналитических операций
● Не все операции, возможные в растре, можно выполнить в векторе
Сравнительная таблица
Аспект |
Растровая модель |
Векторная модель |
|
|
|
|
|
Структура |
Регулярная сетка пикселей |
Точки, линии, полигоны |
|
|
|
|
|
Дискретность |
Дискретная |
Непрерывная |
|
|
|
|
|
Информация |
Что находится в точке |
Где находится объект |
|
|
|
|
|
Пиксель/коорд |
Матрица (i, j) |
Точные координаты (X, Y) |
|
инаты |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Объём данных |
Большой (зависит от разрешения) |
Компактный (зависит от |
|
сложности) |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Топология |
Сложно |
Легко |
|
|
|
|
|
Анализ |
Алгебра растров, математические |
Пространственные запросы, |
|
операции |
наложение |
||
|
|||
|
|
|