Векторные данные
Матричные данные
Матричные данные получают путем преобразования данных из векторной формы представления по одному из тематических свойств или в результате обработки других матричных слоев. В случае преобразования в матричную форму количественных данных (карт изолиний или результатов измерений в отдельных точках) выполняется интерполяция в регулярную сеть центральных точек элементарных ячеек; для качественных данных выполняется кодирование по списку возможных значений в каждом основании классификации. Цифровые аэро- и космоснимки также являются матричными слоями. В отличие от растровых данных, полученных путем сканирования, когда каждой ячейке растра соответствует определенный цвет, в матричных данных каждой ячейке указывается принадлежность к определенному объекту (классу объектов) или значение характеристики территории. Таким образом, атрибутивная информация к матричным данным содержится непосредственно в коде ячейки. Шаг дискретизации данных - размер элементарной ячейки - задается пользователем и одинаков для всех матричных слоев одной БД. По типам шкал описания матричные слои разделяются на количественные в шкалах отношений и качественные в шкалах порядковых и номинальных. В зависимости от вида данных матричный слой может храниться с различной детальностью: 4 байта на точку; 2 байта/точку; 1 байт/точку; 1 бит/точку.
Матричные данные могут быть произвольным образом квантованы (разбиты на градации) и совмещены с векторными. Кроме того, многие функции, особенно связанные с операциями с поверхностями и наложением (overlay) легко выполняются на этом типе структур данных.
Второй метод представления пространственных данных, называемый векторным, позволяет задавать точные пространственные координаты явным образом. Здесь подразумевается, что географическое пространство является непрерывным, а не квантованным на дискретные ячейки. Данные, встречающиеся на карте, представляют собой связанные объекты. Каждый объект может быть описан одним или несколькими геометрическими примитивами и атрибутами. К геометрическим примитивам относятся, прежде всего, точки, линии и площади. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y. Местоположение точки (точечного объекта), например, буровой скважины, описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания, хранятся в виде замкнутого набора координат.
Таким образом, мы приходим к необходимости оперирования на низшем уровне основными объектами пространства:
- точка (узлы, вершины),
- линия незамкнутая,
- контур (замкнутая линия),
- полигон (ареал, район) - группы примыкающих друг к другу замкнутых участков.
Контуры и линии часто объединяют общим термином - линейные объекты.
Основные типы координатных данных для векторной модели определяются через базовый элемент - линию (дугу). Понятие дуги является фундаментальным для векторной модели. В векторной модели точка - это линия нулевой длины, линия – дуга конечной длины. Площадь (полигон) - это единичная область, ограниченная (находящаяся внутри) замкнутой дугой или упорядоченным набором связных дуг, которые образуют замкнутый контур. В геоинформационных системах выделяются три класса представления объектов: точечные, линейные и полигональные (площадные).
Точечные объекты. Простейший тип пространственного объекта задают точечные данные, к которым относятся на только точки, но и все точечные условные знаки. Выбор объектов, представляемых в виде точек, зависит от масштаба карты или исследования. Например, на крупномасштабной карте точками показываются отдельные строения, а на мелкомасштабной - города.
Особенность точечных объектов состоит в том, что они хранятся и в виде графических файлов, как другие пространственные объекты, и в виде таблиц, как атрибуты. Последнее обусловлено тем, что координаты каждой точки описывают как дополнительных атрибута. В силу этого информацию о наборе точек можно представить в виде развернутой таблицы, содержащей помимо координат наборы атрибутов (идентификационные номера, тематические характеристики). В такой таблице каждая строка соответствует точке - в ней собрана вся информация о данной точке. Примером может служить каталог скважин, когда в одной таблице описано пространственное расположение устьев скважин и их свойства.
Линейные объекты.Объект, локализованный в виде линии, чья ширина не выражается в масштабе карты-источника (дорога, река, дайка линейная). Может представлять некий условный объект - границу. Линейные объекты как и точечные имеют свои атрибуты
Полигональные объекты Объект, имеющий площадь, выраженную в масштабе карты-источника. Определяется замкнутым контуром и его внутренней областью.
Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как типы почв или доступность объектов.
В реальных ГИС имеют дело не с абстрактными линиями и точками, а с объектами, содержащими линии и площади, занимающие пространственное положение, а также со сложными взаимосвязями между ними. Геометрические данные составляют основу векторной модели, кроме того, в ее состав входят атрибуты и связи. Остановимся на связях векторных моделей.