Использование компьютеров для представления географических объектов
5.1. Векторная модель данных
Векторная модель данных представляет географические объекты подобно тому, как это делают карты. Точки изображают географические объекты, которые слишком малы, чтобы быть представленными как линия или область. Линии представляют географические объекты, которые слишком узки, чтобы быть представленными как область. Области представляют однородные географические объекты. Декартова система координат отражает реальное расположение объекта.
В векторной модели данных каждое местоположение записывается как пара координат х,у. Точки записываются как простая пара координат. Линии записываются как серии упорядоченных пар координат. Области записываются как серии пар координат, определяющих сегменты линий, которые окружают область. Отсюда термин «полигон», означающий «многосторонняя фигура».
С помощью х,у координат можно представлять точки, линии и полигоны в виде списка координат вместо картинки или графика. Первая и последняя пары координат полигона совпадают; полигон всегда замкнут. Каждому объекту присваивается уникальный идентификационный номер или тэг. Затем список координат для каждого объекта связывается с тэгом объекта (Рис.4).
|
Номер полигона |
Координаты х,у |
|
1 |
1,4 1,5 2,7 5,7 4,4 1,4 |
|
2 |
1,2 2,3 4,3 5,4 7,5 7,3 6,1 3,1 1,2 |
Рис.4 Векторная модель данных
Структура данных дуга-узел
Структура данных дуга-узел хранит данные так, что узлы образуют дуги и дуги образуют полигоны. Узлы определяют две конечные точки дуги; они могут соединять две или более дуги. Дуга – это сегмент линии между двумя узлами. Дуга состоит из ее двух узлов и упорядоченной серии точек, называемых вершинами, которые определяют ее форму. Узлы и вершины представляются координатами х и у.
5.2. Растровая модель данных
В растровой модели данных фокус приходится на расположение. Растровая модель данных больше похожа на фотографию, чем на карту.
В растровой модели данных каждое местоположение представлено ячейкой (Рис.11). Матрица ячеек, организованных в строки и колонки, называется сеткой. Каждая строка содержит группу ячеек со значениями, представляющими географические явления. Значения ячеек являются числами, представляющими номинальные данные, такие как классы землепользования, меры интенсивности света или относительные меры.
Рис.11. Непрерывные объекты представленные сеткой
Как и векторная модель данных, растровая модель может представлять дискретные точечные, линейные и площадные объекты. Точечные объекты представлены как значение в одной ячейке, линейные объекты – как серии связанных ячеек, описывающих длину, площадные объекты – как группу связанных ячеек, описывающих форму (как в примере выше). Точность карты зависит от масштаба карты. В растровой модели разрешение и, следовательно, точность карты зависит от реальной области, представленной каждой ячейкой сетки. Чем больше представленная область, тем меньше разрешение и точность. Чем меньше область, покрываемая ячейкой, тем больше разрешение и более точно представлены объекты.
Как растровая модель данных представляет пространственные взаимоотношения
Так как растровая модель данных является правильной сеткой, пространственные взаимоотношения скрыты. Поэтому явное хранение пространственных взаимоотношений не требуется, как для векторной модели данных.
Растровые данные привязываются к реальной поверхности Земли указанием координатной системы, к которой приведена сетка, расположения в реальном мире точки привязки и размера ячейки в реальном мире. Обычно в качестве точки привязки используется левый верхний или левый нижний угол сетки. Эта точка привязки вместе с размером ячейки может быть использована для определения географического положения любой ячейки в растровом наборе данных. При использовании одной и той же координатной системы растровые наборы данных могут быть логически организованы в объекты для географического анализа.
Как растровая модель данных представляет поверхности
При представлении поверхностей, значение поверхности (например, высота над уровнем моря) хранится для каждой ячейки. Это значение представляет не всю ячейку, а только центральную ее точку. Этот набор центральных точек ячеек в сетке называется решеткой. Решетка поддерживает точные поверхностные вычисления. Типы поверхностных вычислений, используемых для анализа, включают подъем (скорость изменения величины ячейки с расстоянием), сторону (направление, к которому обращен наклон) и интерполяции контуров по решетке.