Регулярно-ячеистое представление данных

Метод группового кодирования

Самый простой способ ввода растровых моделей – прямой ввод одной ячейки за другой. Недостатками данного подхода являются требования большого объема памяти компьютера и значительного времени для организации процедур ввода-вывода данных. Например, снимок искусственного спутника Земли Landsat имеет 74 000 000 элементов растра и это требует огромных ресурсов для хранения данных.

При растровом вводе информации в ГИС возникает проблема ее сжатия, так как наряду с полезной может попадать и избыточная (в том числе и бесполезная) информация. Для сжатия информации, полученной со снимка или карты, применяются методы группового кодирования, учитывающие, что довольно часто в нескольких ячейках значения элемента растра повторяются.

Суть простейшего метода группового кодирования состоит в том, что данные вводятся парой чисел, первое обозначает длину группы, второе – значение. Изображение просматривается построчно, и как только определенный тип элемента (ячейки) встречается впервые, он помечается признаком начала. Если за данной ячейкой следует цепочка ячеек того же типа, то их число подсчитывается, а последняя ячейка помечается признаком конца. В этом случае в памяти хранятся только позиции помеченных ячеек и значения соответствующих счетчиков.

Применение такого метода значительно упрощает хранение и воспроизведение изображений (карт) в том случае, когда однородные участки превосходят размеры одной ячейки.

Обычно ввод данных осуществляют слева направо, сверху вниз. Рассмотрим, например, бинарный массив матрицы (5х6):

При использовании метода группового кодирования он будет вводиться как: 30312031303120511051.

Вместо 30 необходимо только 20 элементов данных. В рассмотренном примере экономия составляет 30%, однако, на практике при работе с большими массивами бинарных данных она бывает гораздо больше.

Этот метод группового кодирования имеет ограничения и может использоваться далеко не во всех ГИС.

Регулярно-ячеистое представление пространственных объектов путем соотнесения объектов с территориальными регулярными ячейками некоторых сетей – это модель, используемая в первых геоинформационных проектах (например, система CGIS, Канада). Этот подход включает разбиение территории на ячейки правильной геометрической формы (прямоугольной, квадратной, треугольной и т.п.) в некоторой системе координат. На рис. 3.13 изображен фрагмент городской территории, покрытый прямоугольной сеткой – в качестве ячеек выступают прямоугольные ячейки. Размер ячеек зависит от того, с какой детальностью мы хотим описать территорию. Сеть может строиться, разумеется мысленно, на плоскости или поверхности эллипсоида, в последнем случае регулярными ячейками являются сферические трапеции заданного углового размера. Размеры ячеек могут быть различными и определяются требуемым пространственным разрешением.

Рис. 3.13. Разбиение фрагмента городской территории
на сеть прямоугольников

Наиболее часто употребляемыми регулярными плоскими моделями являются квадрат (рис. 3.14а) и треугольник (рис. 3.14б). Треугольники служат также хорошей основой для создания выпуклых (сферических) покрытий.

Рис. 3.14. Типы регулярных моделей

В общем случае кроме регулярных ячеистых структур бывают нерегулярные и вложенные. Последние делятся на рекурсивные и иерархические. Следует отметить, что в случае необходимости оперировать данными для описания объектов с различным пространственным разрешением применяются системы вложенных друг в друга, обычно иерархических, территориальных ячеек.