5. Гис (основные понятия).

ГИС-информ-е системы, обеспечивающие сбор, обработку, хранение, отображение и распространение данных, а также получение на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных явлениях. Первые ГИС начали появляться в 70^хгг. из-за потребности переписи населения в США. Важное св-во ИС-это данные+организация структуры данных. Структура д-х описывается в рамках модели данных. Реальный мир (Выделяется предметная область то, что собирается, используется, описывается в ИС. В ней выделяют объекты и отношения м/у ними.)→модель данных (Язык на α описывается предметная обл. и их отнош-я. Н-р: ИС студенты. Объекты – студент, гр. Отнош-я –ФИО, успеваемость. Представление – в виде табл.)→реализация (м.б. огранич. кол-во, для 1 и той же модели). 2 модели д-х: растровая (ОТЕ – ячейка) и векторная (ОТЕ-сам объект).

Источники пространственной инф-ции:

• Существующие карты (бумажные и электронные)

• Данные дистанционного зондирования Земли (аэрокосмической, самолетной съемки, мат-лы гидроакустических съемок и т.д.

• Полевые данные(GPS→векторное изоб-е, геодезия)

• Текстовые материалы, литер.источники, статистич. мат-лы, Интернет.

Любая ИС м. б. представлена в виде следующей схемы:

СУБД – сис-ма управления БД (FoxPro).

ЯОД - язык описания данных.

ЯМД – язык манипулирования данными.

БД – база данных - это базовая модель i для организации данных. Существует банк данных (нет структуры, просто таблица с данными) и БД.

БД имеет опред. стр-ру, описываемую в рамках модели данных. Наиболее распростр– реляционная модель.

Это модель вида объект – отношения (модель семантических сетей) – подход структурирования, средство описания структуры. 2 вида вещей: описываются объекты и отн-я м/у ними (это общая схема другие схемы не прижились). Отнош-я подмножество декартовых произведении – каждый с каждым. Отнош-я м. быть 1:1(супруги), 1:∞ (отнош-е быть отцом), многие к 1 (отнош-е быть сыном), ∞:∞ (родственники). Также они м. быть симметрические (друг-друг), несимметрические (муж-жена), транзитивные (все со всеми)

Источники ввода картографической информации в компьютер:

Существует сис-ма координат карты и проекции. При вводе карты в ПК происходит пересчет координат и векторизация. В рез-те получаем карту в сис-ме координат проекции карты.

Перевод исходных картографич-х материалов на твердой основе(бумага, лавсан, пластик и т.д.) в цифровую форму-это цифрование. Такой перевод 2^мяпутями:1)сканирование карты→получение растрового изобр-я→векторизация растра(замена совокупности растр-х точек на векторные примитивы-точки, узлы, дуги 2)цифрование с помощью дигитайзера→векторное изобр-е.

Аппаратное обеспечение осущ-ся на следующих уровнях:

-информационном (карты, снимки)

-техническом (сканеры, фотоаппараты, дигитайзер)

-технологическом (программное обеспечение)

Пространственная i- i о местоположениях и форме географических объектов и отношениях м/у ними, обычно хранящаяся в виде координат и топологии.

Атрибутивная i

1. i о геогр. объекте, обычно хранящаяся в табл и связанная с этим объектом по уникальному ID.

2. В наборах растровых данных -i, связанная с каждым уникальным значением ячеек растра.

3 сис-мы координат с точки зрения технологии:

-сис-ма координат проекции (проекция Гаусса-Крюгера);

-сис-ма координат оригиналов (см на бумажной карте);

-сис-ма координат прибора (сканера).

Последовательность ввода пространственной i в ПК:

1.Выявление объектов реального мира;

2.Выявление и ID конкретных объектов (экземпляров, нр квартал раифского лесничества). Каждому нужно присвоить уникальный номер (ID);

3.ОТЕ – операционно-территориальная единица – это min геометрический объект, с α работает ГИС, внутренне структурированный и абсолютно однородный с т. зр. ИС. Для растровой модели ОТЕ –ячеек. Такая сетка называется слоем.

4.Экстент – границы мира. За ними пространственных объектов не существует.

1.Слой – max максимальная единица с α работает ГИС. Это набор ячеек, в каждой ячейке одно значение.

Выбор размера ячеек.

Растр – палетка, кот. накладывается на реальные объекты. Слой ID - слой ID соответствующих ячеек. Need подобрать такой размер ячеек, что бы он соответствовал детальности объекта

Топологич. представление пространственной i : как внутреннее представление осущ-ся с помощью дуг и узлов. Определяет соседство в векторной модели данных

Масштаб работ. Предполагает под собой нагрузку. В нелинейный масштаб. Любое изображение м. увеличить или уменьшить. Он определяет детальность карты Сущ. локальный, глобальный масштаб.

Внутренне представление – это модель данных.

Внешнее представление информации – это то, что мы можем сделать, например раскрасить, представить в виде тематической карты и т. д.

6. Св-ва пространственных данных. Сис-мы координат, проекции, масштаб, непрерывность, дискретность, т.д. геометрич и атрибутивн i.

Коорд.: 1) 3-хмерная с началом в ценре Земли (GPS), 2) Декартова, 3) Полярная (2 угла и радиус).

Использ-ся 2 проекции:Гаусса-Крюгера и UТМ. Карт.проекция исп-ся для перевода положения объекта на поверх-ти Земли(к-я имеет сферич. форму) на плоскую поверх-ть карты. Гаусса-Крюгера: Земной эллипсоид делится на 60 зон(нумер. с зап. на восток, начиная с 0^гомеридиана)по 6⁰каждая. Проекция строится для каждой зоны. Представим цилиндр, к-й натягивается на эллипсоид и касается центр.меридиана→это по Гауссу-К.,у UТМ не касается центр-го мер-на. Спроецировав на плоскость далее необх-мо ввести декартову сист. координат на плоскость. Начало координат задается на пересечение его с экватором. Вертик. линии сетки б. параллельны центр. меридиану.

UТМ-универсальная поперечная проекция Г.Меркатора. Используется для топографич-х карт, космич-х снимков и введения плоских прямоугольных координат, к-е именуют сев. и вост. положениеми. Применяют шестиградусные зоны. Зоны нумеруют с запада на восток числами от 1 до 60, начиная с меридиана180⁰з.д.

Пересчет коорд-т в растр. и вектор. моделях различаются. Для векторной-простой пересчет, для растра-любое изменение корд-т ведет к необх-ти пересчета всех атрибутивных значений.

Модельные объекты(точки, линии, полигоны) имеют четкие границы. Для представления пространственно-непрерывных объектов использ-ся растровая модель, а для дискретных-векторная.

Генерализация- процессы отбора и обобщения содержания при составлении карт. Имеет целью сохранить и выделить на карте основные, типические черты и характерные особенности изображаемых явлений в соответствии с назначением данной карты, её тематикой и возможностями масштаба. Изобразить местность в разных масштабах с одинаковой подробностью и насыщенностью невозможно. Неизбежно исключение деталей и менее значимых объектов, возрастающее по мере уменьшения масштаба.

Масштабом называется отношение длины линии на плане или карте к соответствующей проекции этой линии на местности.Масштабы на картах и планах могут быть представлены численно или графически.

Размерность исп-ся в векторной модели, для предст-я реального объекта(0-точка, 1-линия, 2-площади,3-тела).

Пространственные данные подразделяются на 2 взаимосвязанные составляющие-позиционные и непозиционные. Позиц-я сост-я характеризует положение географ-х объектов(или пространственную форму) в координатах 2-х и 3-хмерного пространства-декартовых(x,y,z) или географич-х(φ,λ). К непозиц-ной отн-ся качеств-я характеристика простр-ных объектов(семантика) и статистика; эта инф-ция наз-ся атрибутивной и представляется в виде текстовых или числовых параметров. Она соответствует тематической форме данных или кодированному представлению взаимосвязей объектов(топологии).Почти всегда тип объекта макируется и опознается по его атрибутивным параметрам(дорога имеет название и идентиф-ся по ее классу-грунтовая, шоссе и т.д).Обычно атрибут. инф-ция не имеет простран-го харак-ра, хотя некоторая ее часть м.иметь связь с пространственной природой изучаемого объекта, н-р площадь, периметр. Количественные атрибуты создаются в соответствии с номинальными(=качественные-здесь числа служат для замены названий и имен), порядковыми(=ординальные-числа имеют упорядоченные категории, т.е могут сравниваться м/у собой), интервальными или скалярными(можно выполнять ариф.действия,м.б непрерывными и дискретными, в отл. от др-х, к-е м.б тока дискретными) шкалами измерений. Идентификатор (ID)-уникальный номер, приписываемый пространственному объекту слоя; может присваиваться автоматически или назначаться пользователем; служит для связи позиционной и непозиционной части пространственных явлений данных.

Непрерывность и дискретность. Точечные объекты - это такие объекты, каждый из которых расположен только в одной точке пространства. Примером таких объектов м. быть деревья, дома, перекрестки дорог, и многие другие. О таких объектах говорят, что они дискретные, в том смысле, что каждый из них м. занимать в любой момент t только определенную точку пр-ва.

Линейные объекты представляются как одномерные в нашем координатном пространстве. Такими "одномерными" объектами м. быть дороги, реки, границы, любые др объекты, у α один из геометрических параметров существенно больше другого. Масштаб, при α мы наблюдаем эти объекты, опять же, обусловливает порог, при пересечении которого мы можем считать эти объекты не имеющими ширины. Для линейных объектов, в отличие от точечных, мы можем указать пространственный размер простым определением их длины.

Площадными объектами. Примеры областей, или "двухмерных" объектов, включают территории, занимаемые двором, городом или целым континентом. Граница является линией, α начинается и кончается в одной и той же точке.

Некоторые сущности непрерывно изменяются в пространстве. Поэтому есть объекты, которые наилучшим образом представляются непрерывными поверхностями. Н-р: рельеф, t⁰, давление, плотность населения.