- •Оглавление
- •Введение
- •1.1. Определения и задачи геоинформатики
- •1.2.1. Определение и толкование базовых понятий геоинформатики
- •1.3. Общее представление о ГИС
- •1.4. Основные этапы развития ГИС
- •1.5. География и ГИС
- •2.1. Типы и источники пространственных данных
- •2.2. Проектирование географических баз данных
- •2.2.1. Требования к базе данных
- •2.2.2. Этапы проектирования базы данных
- •2.3. Представление пространственных объектов в БД
- •2.3.1. Выбор модели пространственной информации
- •2.3.2. Особенности представления пространственных объектов в БД
- •2.3.3. Позиционная и семантическая составляющие данных
- •2.4. Системы управления базами данных в ГИС
- •2.4.1. Функции СУБД
- •2.4.2. Задачи и функции СУБД в ГИС
- •2.4.3. Базовые понятия реляционных баз данных
- •2.4.4. Язык реляционных баз данных SQL — функции и основные возможности
- •2.4.5. Объектно-ориентированные и реляционные структуры БД
- •2.4.6. СУБД в архитектуре «клиент-сервер»
- •2.5. Организация и форматы данных
- •2.6. Качество данных и контроль ошибок
- •2.6.1. Типы ошибок в данных и их источники
- •2.6.2. Позиционная точность данных
- •3.1. Требования к техническому и программному обеспечению ГИС
- •3.3. Характеристика технических средств ГИС
- •3.4. Технологии ввода графической информации
- •3.5. Преобразования форматов данных
- •3.7. Общая характеристика программных коммерческих ГИС-пакетов
- •4.1.1. Пространственная привязка данных и преобразование проекций
- •4.1.2. Алгоритмы трансформирования геоизображений
- •4.1.3. Определение координат контрольных точек
- •4.1.4. Оценка ошибок трансформирования
- •4.2. Дискретная географическая привязка данных
- •4.3. Операции с данными в векторном формате
- •4.3.1. Представление пространственных объектов и взаимосвязей
- •4.3.2. Алгоритмы определения пересечения линий
- •4.3.3. Способы вычисления длин линий, периметров и площадей полигонов
- •4.3.4. Алгоритм «точка в полигоне»
- •4.3.5. ГИС-технологии пространственного анализа
- •4.3.6. Операции оверлея полигонов
- •4.4. Хранение и преобразование растровых данных
- •4.4.1. Кодирование и сжатие информации
- •4.4.2. Иерархические структуры данных. Дерево квадрантов
- •4.4.3. Операции с растровыми слоями БД
- •4.4.4. Технологии анализа данных, основанные на ячейках растра
- •4.5. ГИС-технологии совмещения и оценки пригодности данных
- •5.1. Методы пространственного анализа
- •5.1.1. Классификация объектов путем группировки значений их признака
- •5.1.2. Методы интеграции признаков для исследования взаимосвязей и классификации объектов
- •5.1.3. Исследование взаимосвязей объектов с использованием операций оверлея слоев
- •5.1.4. Выбор объектов по пространственным критериям. Построение запросов
- •5.1.5. Анализ сетей
- •5.1.6. Тематическое согласование слоев
- •5.2. Методы пространственного моделирования
- •5.2.2. Подготовка исходных данных для создания модели
- •5.2.3. Интерполяция по дискретно расположенным точкам
- •5.2.4. Построение статистических поверхностей
- •5.2.5. Определение местоположения и оптимального размещения объектов
- •5.2.6. Моделирование пространственных распределений
- •5.2.7. Интерполяция по ареалам
- •5.3. Применение пространственных моделей
- •5.4. Обеспечение принятия пространственных решений
- •5.4.1. Методы обеспечения поддержки принятия решений
- •5.4.2. Понятия нечетких географических объектов и нечетких множеств
- •5.4.3. Экспертные подсистемы ГИС
- •6.1. Разработка ГИС-проекта
- •6.2. Общие вопросы проектирования базы данных ГИС
- •6.3. Учет особенностей моделей данных и функциональных средств ГИС
- •Глава 7. Задачи и методы геоинформационного картографирования
- •7.1. Определения, особенности и задачи геоинформационного картографирования
- •7.2. Основные этапы развития методов и средств автоматизации в картографии
- •7.3. Географические основы ГК
- •7.4. Структура системы геоинформационного картографирования
- •7.5.1. Задачи проектирования картографических БД
- •7.5.2. Качество цифровых карт
- •7.6.1. Электронные и компьютерные карты
- •7.6.2. Графические стандарты
- •7.6.3. Спецификация цвета и цветовые палитры
- •7.6.4. Компоновка электронных и компьютерных карт
- •7.7. Методы геоинформационного картографирования
- •7.7.2. Создание тематических карт на основе методов пространственного моделирования в ГИС
- •7.8. Автоматизированная генерализация тематических карт
- •7.8.1. Семантическая и геометрическая генерализация
- •7.8.2. Элементы генерализации линий
- •7.8.3. Использование теории фракталов
- •7.9. Формализация и алгоритмизация процесса картографирования
- •7.9.1. Картометрические функции
- •7.9.2. Определение положения центральной точки полигона и скелетизация
- •7.9.3. Построение системы картографических знаков и размещение надписей
- •7.10. Новые направления и технологии геоинформационного картографирования
- •7.10.1. Оперативное картографирование и картографические анимации
- •7.10.2. Картография и Интернет
- •Глава 8. Цифровая обработка изображений для создания баз данных ГИС и тематических карт
- •8.1. Применение данных дистанционного зондирования в ГИС и тематическом картографировании
- •8.2. Методы цифровой обработки космических снимков
- •8.3. Методы дешифрирования, основанные на преобразовании спектральных яркостей
- •8.3.1. Спектральное пространство и дешифровочные признаки
- •8.3.2. Синтез изображений и анализ главных компонент
- •8.3.3. Производные дешифровочные признаки
- •8.4. Алгоритмы классификации
- •8.4.1. Правила и типы автоматизированной классификации
- •8.4.2. Алгоритмы контролируемой классификации
- •8.4.3. Алгоритмы неконтролируемой классификации
- •8.4.4. Оценка результатов классификации
- •8.5. Алгоритмы выполнения географического анализа по космическим снимкам
- •8.5.1. Изучение динамики явлений (объектов) по картам и снимкам
- •8.5.2. Изучение географических объектов с использованием методов нечеткой и экспертной классификации
- •Литература
- •Учебники и учебные пособия
- •Монографии
- •Справочники и руководства
- •Предметный указатель
5.1. Методы пространственного анализа |
195 |
5.1.6. Тематическое согласование слоев
Успех применения ГИС для выделения и изучения геосистем разных рангов в большой степени зависит также от качества информационной взаимоувязки слоев базы данных. Разнотипные цифровые данные — их позиционная и семантическая составляющие — должны быть согласованы на основе учета взаимосвязей объектов и явлений. Разработанная в классической картографии методика и технология согласования карт опирается на несколько базовых принципов: применение единой математической основы, типовых общегеографических основ и компоновок, единых принципов построения классификаций и типологий отображаемых явлений и процессов, содержательное согласование легенд, контурную увязку взаимосвязанных и идентичных объектов, способов отображения, оформления и т. п. [Заруцкая, Гусева, 1971].
Обеспечение единства географической основы и тематического содержания карт — один из главных принципов комплексного картографирования, а соответственно и ГИС. Географическое согласование слоев в ГИС предусматривает взаимную увязку отдельных элементов географической основы, основы и тематического содержания, элементов тематического содержания друг с другом, тематических слоев между собой и т. д.
Базовые и производные карты при традиционных методах составления, как правило, согласуются жестко. Поэтому, если они, будучи оцифрованы, служат источниками создания новой цифровой карты (см. раздел 7.4), то выполнение совмещения контуров и семантического согласования легенд с использованием ГИС-технологий оверлея не составляет большого труда.
Однако независимые карты графически и содержательно не связаны с другими картами. В ГИС и при геоинформационном картографировании обычно работают в режиме слоев, в которых объекты — это точки, линии, полигоны или ячейки сетки, и обработка данных ведется в соответствии с таким представлением пространственных объектов в БД. В большинстве случаев только стандартных ГИС-технологий недостаточно, а процедур для реализации правил согласования в современных ГИС-пакетах пока не предусмотрено. Основными путями согласования информации остаются решение этих вопросов до ввода данных, на этапе определения состава, выбора и подготовки к вводу информации в базу данных, а в перспективе —
1 9 6 |
Глава 5. Географический анализ и пространственное моделирование |
создание и использование баз географических и картографических знаний.
Как уже обсуждалось, пространственные данные могут иметь самые разнообразные взаимосвязи, многие из которых важны для анализа данных. Например, связь типа «содержится в» между точкой и полигоном (точечным и площадным объектами) используется для соотнесения объектов с их окружением. Взаимосвязи могут существовать между объектами одного типа или разных типов. Особо следует подчеркнуть различие между взаимосвязями пространственных и содержательных характеристик объектов, их атрибутов. Разработка содержания ГИС должна основываться на методах, общих для создания ГИС разного назначения. Они предусматривают:
•географическую локализацию явлений не только по координатам, сетке и контурам, но также по географическим границам и четким рубежам, выявленным связям (индикационную локализацию), по расчетным связям, по методу научной аналогии;
•географическую интерполяцию количественных показателей, также основанную на изучении явления и его территориальных и количественных изменений под влиянием географических факторов;
•географическое обоснование процесса генерализации.
Первый этап генерализации определяет выбор отображаемых в слое БД явлений и показателей, установление их таксономичес-
кого ранга и количественных ограничений |
и находит отражение |
в разработке легенды (таблицы атрибутов |
этого слоя). Единый |
подход состоит в том, что степень генерализации должна меняться в зависимости от детальности природных контуров, отображения естественных или условных границ.
Согласование контуров объектов для слоев БД разного содержания — наиболее трудная проблема (как, впрочем, и для карт). Такое согласование может выполняться по ведущему фактору с помощью орографической схемы, гипсометрической карты на основе увязки с резкими природными рубежами, природными контурами Одна из распространенных ошибок — обязательное совмещение границ явлений, происходит из-за упрощенного понимания их взаимообусловленности. Несовпадение границ не всегда означает