Взаимное преобразование

Современные ГИС способны хранить информацию как в векторном, так и в растровом виде, требуя их взаимного преобразования:[Studfile]

●​ Векторный → Растровый: Растеризация (пикселизация) ●​ Растровый → Векторный: Векторизация

При переводе из векторного в растровое представление может возникать потеря геометрической точности, так как геометрия дискретизируется до размера ячейки растра.[Studfile]

24. Растровые модели данных. Метод группового кодирования. Регулярно-ячеистое представление данных. Квадротомическая модель данных

1. Растровые модели данных

Дискретное представление пространства в виде регулярной сетки ячеек (пикселей). Каждой ячейке присваивается одно значение, усредняющее характеристику участка поверхности. Отвечает на вопрос «ЧТО находится в точке территории». Предназначены для моделирования непрерывных явлений (рельеф, температура, давление).

2. Регулярно-ячеистое представление данных

Способ организации растровых данных путём разбиения территории на ячейки правильной геометрической формы (квадратные или прямоугольные, одинакового размера). Размер определяется пространственным разрешением. Пикселизация — присвоение каждому пикселю значения, усреднённой характеристики участка. Координаты пикселя определяются номером строки и столбца в матрице.

3. Метод группового кодирования (RLE)

Run-Length Encoding — алгоритм сжатия растровых данных без потерь, заменяющий последовательности одинаковых значений на пару:

значение(количество повторов).

Пример:

text

Оригинал: 1 1 1 2 2 3 4 4 4

Эффективность: Хорошо работает на однородных участках (чертежи, факсы) с 4-5× сжатием. Неэффективен на фотографиях и смешанных

данных (может увеличить размер).

4. Квадротомическая модель данных

Иерархическая модель на основе квадродерева (quadtree) — рекурсивном разбиении пространства на квадранты:

1.​ Исходный квадрат делится на 4 вложенных квадранта 2.​ Однородные квадранты становятся листьями дерева (не дробятся)

3.​ Неоднородные квадранты рекурсивно дробятся на 4 части

4.​ Процесс продолжается до требуемого разрешения

Преимущества: компактность (однородная область = 1 квадрат вместо множества ячеек), быстрый доступ, адаптивность разрешения. На 23-м уровне достигается метровое разрешение. 3D расширение: октотомическая модель (8 октантов).

25. Векторные модели данных. Векторные нетопологические модели. Векторные топологические модели. Линейно-узловая

топологическая модель

1. Векторные модели данных

Непрерывное представление пространства через геометрические примитивы: точки (0D), линии (1D), полигоны (2D). Существуют два основных типа: нетопологические и топологические модели.

2. Векторные нетопологические модели (Спагетти-модель)

Суть: Простое представление, переводящее «один в один» графическое изображение карты.

Характеристики:

●​ Элементы не связаны топологически — нет информации о соседстве и смежности

●​ Смежные области имеют разные цепочки для общих сторон (дублирование границ)

●​ Нет контроля целостности — топологические отношения вычисляются, а не хранятся

●​ Неэффективна по памяти, не поддерживает продвинутый пространственный анализ

Преимущества: простота создания и реализации, дешевые программные средства.

Недостатки: избыточное хранение данных, сложность анализа смежности и связности.

Форматы: Shapefile и др.

3. Векторные топологические модели

Суть: Явное хранение топологических отношений между элементами в структуре данных.

Основные топологические отношения:

●​ Связность — какие дуги соединяются в узлах ●​ Соседство (смежность) — какие полигоны имеют общие границы

●​ Вложенность — какие объекты внутри других Преимущества:

●​ Контроль целостности данных ●​ Экономия памяти (границы хранятся один раз)

●​ Поддержка продвинутого пространственного анализа ●​ Быстрый поиск соседних объектов

Применение: ArcInfo, GeoDraw, GeoGraph

4. Линейно-узловая топологическая модель

Определение: Наиболее распространённая топологическая модель, описывающая геометрию объектов и топологические отношения через три элемента.

Основные элементы:

Пример из вопроса:

●​ Узлы: A, B, C, D, E (вершины)

●​ Дуги: 1(A-B), 2(B-C), 3(C-D), 4(D-E), 5(E-A), 6(A-D) ●​ Топология: дуга 2 и дуга 6 соприкасаются в узле

Типы узлов: