координатни данни
Геометрично, информацията, съдържаща се на карта, може да се дефинира като колекция от набори от точки, линии, контури и области, които имат метрични стойности, които отразяват триизмерна реалност. Тази информация формираклас координатни данниГИС, който е задължителна характеристика на геообектите. Като част (клас) от общия модел на данни в ГИС, координатните данни дефиниратклас от координатни модели.
Основни видове координатни модели
Класът на координатните модели може да бъде разделен на типове. В същото време трябва да се има предвид, че опитът за включване на широк кръг от групи в описанието води до усложняване на базата данни и процесите на обработка. ГИС използва по-малко атомни модели от CAD.
В ГИС, както и в CAD, се използва набор от основни геометрични типове модели, от които се създават всички останали, по-сложни. Като се има предвид предметната област на картите, те са ограничени само до описанието на такива типове (географски структури от данни), които се отнасят до представянето на топографията и тематичното подреждане.
ГИС включва следните основни типове координатни данни: • точка (възли, върхове) (виж фиг. 2.4);
Ориз. 2.4 Показване на точкови обекти.
• линията не е затворена (виж фиг. 2.5);
Ориз. 2.5 Показване на линейни характеристики
• контур (затворена линия);
• полигон (ареален, районен) - групи от затворени площи, съседни една на друга (фиг. 2.6).
Ориз. 2.6 Показване на многоъгълни обекти.
В някои системи описанието на основните типове модели включва понятиетопространствена мрежа,което е развитие на типа даннирегион.Контурите и линиите често се комбинират с общия термин - "линейни обекти". По този начин в различни ГИС броятосновните типове координатни модели варират от три до пет. Правейки сравнение с CAD технологиите, отбелязваме, че основните типове координатни данни сааналозина атомни модели в CAD, които се наричат примитиви.
Горните понятия имат концептуален характер. На практика се използват по-голям брой съставни координатни модели за конструиране на реални обекти. В различните ГИС те се различават леко, така че нека разгледаме като пример набор от данни в системата GeoGraph:
• точка - двойка координати X, Y;
• сегмент - линия, свързваща две точки;
• връх (върх) - начална или крайна точка на сегмента;
• дъга (линия) - подреден набор от свързани сегменти (или върхове);
• възел - начален или краен връх на дъгата;
• висящ възел - възел, който принадлежи само на една дъга, в която началният и крайният връх не съвпадат;
• Псевдовъзел - възел, който принадлежи само на две дъги или една затворена дъга, чиито начални и крайни върхове съвпадат. Изключение е възел, който принадлежи на две дъги, едната от които е самозатворена в този възел, а другата е съседна на него (такъв възел е нормален);
• нормален възел - възел, принадлежащ на три (или повече) дъги. Нормален възел също е този, който принадлежи на две дъги, едната от които е самозатворена в този възел, а другата е съседна на него;
• висяща дъга - дъга с висящ възел;
• затворена дъга - дъга, която има еднакви начален и краен върх (такава дъга има само един възел);
• полигон - единична област, ограничена (разположена вътре) от затворена дъга или подреден набор от свързани дъги, които образуват затворен контур;
• покритие - набор от файлове,фиксиране под формата на цифрови записи на пространствени обекти (точки, дъги, полигони) и структурата на отношенията между тях;
• празно покритие - покритие без пространствени обекти;
• потребителски идентификатор (вътрешен ключ) на пространствен обект - цяло число, използвано за свързване на обекти на цифрова карта с тематичната база данни (таблици). Присвоява се и се променя само от потребителя.
Точкови характеристики.Най-простият тип характеристика се определя от точкови данни, които включват не само точки, но и всички точкови символи. Изборът на обекти, представени като точки, зависи от мащаба на картата или изследването. Например на карта с голям мащаб точките представляват отделни сгради, а на карта с малък мащаб - градове.
Особеността на точковите характеристики е, че те се съхраняват както като графични файлове, като други пространствени обекти, така и под формата на таблици, като атрибути. Последното се дължи на факта, че координатите на всяка точка се описват като два допълнителни атрибута. Поради това информацията за набор от точки може да бъде представена под формата на разширена таблица или таблица, съдържаща в допълнение към координатите набори от атрибути (идентификационни номера, тематични характеристики и др.). В такива таблици всеки ред съответства на точка - съдържа цялата информация за тази точка. Всяка колона е функция, съдържаща въведени данни: координати или атрибути. Всяка точка е независима от всички други точки, представени с отделни линии.
Линейни обекти.Те се използват широко за описание на мрежи, които, за разлика от точковите обекти, се характеризират с наличието на топологични характеристики.
Всяка мрежа се състои от възли (върхове) - връзки,краища на изолирани линии и връзки (дъги) - вериги в модела на базата данни.
За всеки възел има специална характеристика, нареченавалентност,определена от броя на връзките в него. Краищата на изолираните линии са еднолистни. За уличните мрежи (кръстовища от типа "кръст") четиривалентните възли са най-характерни. В хидрологията най-често се срещат тривалентни възли.
В дървовидна мрежа (E-дърво) всяка двойка възли има само една връзка, цикли и затворени контури не са разрешени, повечето от речните мрежи имат дървовидна структура.
Линейните обекти, подобно на точковите обекти, имат свои собствени атрибути и те са различни за дъги (връзки) и възли. Атрибутите за дъги са:
• посока на движение, интензивност на движение, дължина;
• брой ленти, време за пътуване по връзката;
• диаметър на тръбата, посока на газовия поток;
• напрежение в електропроводите, височина на опорите;
• брой коловози, наклон, ширина на тунела, товароподемност и др. Атрибути на възела:
• наличието на кръстовище, имената на пресичащите се улици;
• наличие на автоматично регулиране на кръстовищата;
• вид (ръчно или автоматично) превключване;
• характеристики на електропроводни трансформатори;
Някои атрибути (например имена на пресичащи се улици) служат за свързване на един тип обекти с други (възли с връзки), други характеризират само участъци от мрежовите връзки.
В много ГИС добавянето на допълнителни атрибути към мрежа изисква прекъсване на съществуващи връзки и създаване на нови възли. Например, улична връзка, част от която се ремонтира, е счупена на мястото на началния и крайния ремонтни участъци, нейните атрибути се присвояват на нов (бивалентен) възел. Друг пример: за минаващ участък от пътямост, се създават нова връзка и два нови възела. Този подход може да доведе до появата на неприемливо голям брой връзки и двувалентни възли, така че има ограничение, определено от ресурсите на дадена ГИС.
Този подход дефинира метод за присвояване на атрибути на отделни секции от връзки. В този случай линейните обекти (сгради, тунели) се съхраняват в отделни таблици и се свързват към мрежата чрез посочване на номера на връзката и разстоянието от нейното начало.
За точкови обекти трябва да посочите една стойност на координатите, за линейни обекти - две (за начална и крайна точка). Това позволява, ако е необходимо, да се изчислят координатитеX, Yна тези обекти и елиминира необходимостта от разделяне на връзки и въвеждане на двувалентни възли.
За ареалните обекти границите могат да се определят от свойство или явление, а също и независимо от явлението (тогава са изброени стойностите на атрибутите). В допълнение, границите могат да бъдат определени изкуствено, например за микрорайони.