Координатні дані

Геометрично інформація, що міститься на карті, може бути визначена як сукупність наборів точок, ліній, контурів та площ, що мають метричні значення, що відображають тривимірну реальність. Ця інформація утворюєклас координатних данихГІС, що є обов'язковою характеристикою геооб'єктів. Будучи частиною (класом) загальної моделі даних у ГІС, координатні дані визначаютьклас координатних моделей.

Основні типи координатних моделей

Клас координатних моделей можна розбити на типи. При цьому слід врахувати, що спроба включити до опису широкий набір груп призводить до ускладнення бази даних та процесів обробки. У ГІС використовують менше атомарних моделей порівняно з САПР.

У ГІС, як і САПР, застосовують набір базових геометричних типів моделей, у тому числі створюють й інші, складніші. З урахуванням предметної області карток обмежуються лише описом таких типів (структур географічних даних), які належать до подання топографії та до тематичного впорядкування.

ГІС включають такі основні типи координатних даних: • точка (вузли, вершини) (див. рис. 2.4);

даних

Мал. 2.4 Відображення точкових об'єктів.

• лінія незамкнута (див. мал. 2.5);

Мал. 2.5 Відображення лінійних об'єктів

• контур (замкнута лінія);

• полігон (ареал, район) - групи замкнених ділянок, що примикають одна до одної (Рис. 2.6).

єктів

Мал. 2.6 Відображення полігональних об'єктів.

У деяких системах опис основних типів моделей включають поняттяпросторова мережа,яка є розвитком типу данихрайон.Контури і лінії часто об'єднують загальним терміном - "лінійні об'єкти". Таким чином, у різних ГІС числоОсновні типи координатних моделей змінюються від трьох до п'яти. Проводячи порівняння з технологіями САПР, зазначимо, що основні типи координатних даних єаналогамиатомарних моделей у САПР, які називаютьпримітивами.

Наведені вище поняття мають концептуальний характер. На практиці для побудови реальних об'єктів використовують більшу кількість складених координатних моделей. У різних ГІС вони трохи відрізняються, тому розглянемо як приклад набір даних у системі ГеоГраф:

• точка – пара координат X, Y;

• відрізок – лінія, що з'єднує дві точки;

• вершина (вертекс) – початкова або кінцева точка відрізка;

• дуга (лінія) – упорядкований набір зв'язкових відрізків (або вершин);

• вузол – початкова або кінцева вершина дуги;

• висячий вузол - вузол, що належить лише одній дузі, у якої початкова та кінцева вершини не збігаються;

• псевдовузол - вузол, що належить лише двом дугам чи однієї замкнутої дузі, яка має початкова і кінцева вершини збігаються. Винятком є ​​вузол, що належить двом дугам, одна з яких самозамкнена в цьому вузлі, а інша примикає до неї (такий вузол є нормальним);

• нормальний вузол – вузол, що належить трьом (і більше) дугам. Нормальним також є вузол, що належить двом дугам, одна з яких самозамкнена в цьому вузлі, а інша примикає до неї;

• висяча дуга – дуга, що має висячий вузол;

• замкнута дуга - дуга, у якої збігаються початкова та кінцева вершини (у такої дуги є лише один вузол);

• полігон - одинична область, обмежена (що знаходиться всередині) замкнутою дугою або впорядкованим набором зв'язкових дуг, які утворюють замкнутий контур;

• покриття - набір файлів,що фіксує у вигляді цифрових записів просторові об'єкти (крапки, дуги, полігони) та структуру відносин між ними;

• порожнє покриття – покриття, в якому відсутні просторові об'єкти;

• ідентифікатор користувача (внутрішній ключ) просторового об'єкта - ціле число, що служить для зв'язку об'єктів цифрової карти з базою (таблицями) тематичних даних. Призначається та змінюється лише користувачем.

Точкові об'єкти.Найпростіший тип просторового об'єкта задають точкові дані, до яких належать як точки, а й усі точкові умовні знаки. Вибір об'єктів, що подаються у вигляді точок, залежить від масштабу карти чи дослідження. Наприклад, на великомасштабній карті точками показуються окремі будівлі, а дрібномаштабної карті - міста.

Особливість точкових об'єктів у тому, що вони зберігаються у вигляді графічних файлів, як інші просторові об'єкти, і вигляді таблиць, як атрибути. Останнє зумовлено тим, що координати кожної точки описують як два додаткові атрибути. З огляду на це інформацію про набір точок можна подати у вигляді розгорнутої таблиці або таблиці, що містить крім координат набори атрибутів (ідентифікаційні номери, тематичні характеристики тощо). У таких таблицях кожен рядок відповідає точці - у ній зібрана вся інформація про цю точку. Кожен стовпець – це ознака, що містить типізовані дані: координати чи атрибути. Кожна точка є незалежною від усіх інших точок, представлених окремими рядками.

Лінійні об'єкти.Вони широко застосовуються для опису мереж, для яких на відміну від точкових об'єктів характерна присутність топологічних ознак.

Будь-яка мережа складається з вузлів (вершин) - з'єднань,кінців подібних ліній і ланок (дуг) - ланцюгів у моделі бази даних.

Для кожного вузла існує спеціальна характеристика, яка називаєтьсявалентністю,визначається кількістю ланок у ньому. Кінці відокремлених ліній одновалентні. Для вуличних мереж (перетину типу "хрест") найбільш характерні чотиривалентні вузли. У гідрології найчастіше зустрічаються тривалентні вузли.

У деревоподібній мережі (Е-дерево) кожна пара вузлів має лише одне з'єднання, не допускаються петлі та замкнуті контури, більшість річкових мереж має деревоподібну структуру.

Лінійні об'єкти, як і точкові, мають свої атрибути, причому різні для дуг (ланок) та вузлів. Атрибутами для дуг є:

• напрямок руху, інтенсивність руху, протяжність;

• кількість смуг, час шляху вздовж ланки;

• діаметр труби, напрямок руху газу;

• напруга у ЛЕП, висота опор;

• кількість шляхів, ухил, ширина тунелю, вантажопідйомність та ін. Атрибути для вузла:

• наявність переходу, назви вулиць, що перетинаються;

• наявність автоматичного регулювання перехресть;

• тип (ручний або автоматичний) переведення стрілок;

• характеристики трансформаторів ЛЕП;

Деякі атрибути (наприклад, назви вулиць, що перетинаються) служать для зв'язку одного типу об'єктів з іншими (вузли зі ланками), інші характеризують тільки ділянки ланок мережі.

У багатьох ГІС для включення додаткових атрибутів у мережу необхідно розбиття існуючих ланок та створення нових вузлів. Наприклад, ланка вулиці, частина якої ремонтується, розривається на місці початкової та кінцевої ділянки ремонту, її атрибути присвоюються новому (двохвалентному) вузлу. Інший приклад: для відрізка дороги, що проходить черезміст, створюються нова ланка та два нові вузли. Такий підхід може призвести до появи неприпустимо великого числа ланок та двовалентних вузлів, тому він має обмеження, що визначається ресурсами конкретної ГІС.

Цей підхід визначає метод присвоєння атрибутів окремим ділянкам ланок. При цьому лінійні об'єкти (будівлі, тунелі) зберігаються в окремих таблицях, а з мережею вони пов'язані шляхом вказівки номера ланки та відстані від її початку.

Для точкових об'єктів необхідно вказати одне значення координат, для лінійних — два (для початкової та кінцевої точок). Це дозволяє за необхідності розрахуватиX, Yкоординати цих об'єктів і виключає необхідність дробити ланки та вводити двовалентні вузли.

Для ареальних об'єктів кордону можуть визначатися властивістю або явищем, а також незалежно від явища (потім перераховуються значення атрибутів). Крім того, межі можуть встановлюватися штучно, наприклад, для мікрорайонів.