Общие принципы создания картографической основы ГИС

К настоящему времени сформулированы общие принципы создания картографической основы ГИС.

1. Для приведения географической информации в единую систему необходима единая картографическая проекция и система координат.

2. Для эффективного накопления и хранения географической информации принимается иерархическая структура данных и система пространственного индексирования.

3. Географическая информация представляется в двух основных формах: растровой и векторной. В случае представления информации в векторной форме происходит ее группировка по слоям (оверлеям). К таким слоям можно отнести следующие группы картографической информации: геодезические пункты, дороги, гидрографию, населенные пункты, границы и др.

Единая система координат необходима для координатной привязки всех элементов географической информации. Это особенно актуально при создании глобальных геоинформационных систем. Система координат в свою очередь тесно связана с картографической проекцией, принятой в ГИС.

Картографическая проекция определяется структурой хранения пространственных данных.

Эффективными являются иерархическая структура хранения данных и система пространственного индексирования.

118. Административный и планшетный принцип организации ГИС.

Иерархическая структура данных осуществляется по принципу “от общего к частному”. Она реализуется по административному и планшетному принципу. При этом каждому уровню иерархии соответствует свой масштаб, который принято называть базовым.

Административный принцип заключается в том, что картографирование производится по территориальным единицам. При этом территория страны разделяется на области, области на районы, районы на сельские советы, города - на городские районы, городские районы на кварталы. В соответствии с таким делением осуществляется и организация ГИС. В данной иерархии корневой уровень - территория всей страны. Этот уровень имеет столько ветвей, сколько имеется областей - т.е. территорий нижней иерархии. Число ветвей для области соответствует числу включаемых в нее районов и т.д. Для каждого уровня иерархии определяются базы данных, масштаб картографического изображения и другие параметры, необходимые для ведения ГИС на данном уровне.

Первым недостатком административного принципа является необходимость наличия единого корневого уровня в условиях национальных различий, а также дробность административного деления.

Вторым недостатком является зависимость структуры хранения данных от изменения сети административного деления территорий.

Планшетный принцип иерархической структуры данных заключается в размещении всей поверхности Земли или некоторой ее территории в квадроанатомическом дереве. При этом вся территория разделяется на одинаковые по площади участки. Каждому участку соответствует один планшет.

Размещение в квадроанатомическом дереве осуществляется следующим образом:

1. Корневой уровень глобального квадроанатомического дерева - вся Земля. Этот уровень имеет четыре ветви. Две из них соответствуют восточному и западному полушариям, а две другие - нулевые.

2. Каждое полушарие делится на четыре подобласти, а они рекуррентно (так же) делятся на четыре равновеликие площади до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое разрешение.

3. Каждый узел представляет собой сферический прямоугольник с четырьмя граничными линиями, образованными мередианами и параллелями, пересекающимися под прямым углом. Каждому узлу соответствует определенный планшет.

4. Каждый узел имеет такую же площадь на поверхности Земли что и другие узлы того же иерархического уровня. Каждый узел имеет площадь вчетверо большую, чем площадь узла следующего, более низкого уровня иерархии.

5. Число уровней иерархии зависит от разрешения, необходимого для хранения данных в соответствии с решаемыми в данный момент задачами.

Система пространственного индексирования имеет вид регулярной сетки. Каждый квадрат содержит список приуроченных к нему объектов. Размер квадрата выбирается таким, чтобы избежать больших затрат времени для поиска информации об объектах в базе данных. В этой связи имеется возможность размер квадрата выбирать в зависимости от плотности объектов. Чем больше их плотность, тем меньше должен быть квадрат. Каждому квадрату соответствует один картографический планшет.

Размеры планшета для всех рассмотренных структур хранения данных на картах среднего и крупного масштабов может составлять: 20х20 км, 6х6 км, 5х5 км, 3х3 км, 2,5х2,5 км, 2х2 км, 1х1 км. Его размеры могут согласовываться с размерами экрана компьютера.

Размеры квадратов в системе географических координат могут составлять 5х5, 2х2, 1х1 градус 10х10, 2,5х2,5, 5х5 минут.

В административном принципе иерархии ГИС ограничивается административными границами. При этом основой для развития ГИС высшей иерархии является территориальная ГИС нижней.

Для генерации ГИС более высокого иерархического уровня информации территориальных ГИС более низкого уровня суммируется и обобщается. Точность исходной информации определяется различными факторами. При этом на каждом уровне иерархии может задаваться своя точность представления информации. Например, для целей городского кадастра важное значение имеет точность определения площадей и границ участков, городских зон градостроительной ценности и города в целом. В таком случае для обеспечения необходимой точности учета площадей в городе его граница должна быть определена с обоснованной точностью. Эта точность определит точность вычисления площади всего города. Далее в зависимости от конкретных требований назначается такая точность определения площади города, чтобы ее средняя квадратическая ошибка не превосходила или не была на порядок меньше точности площади города, определяемой как сумма площадей зон градостроительной ценности. Требования к точности определяют точность геодезической опоры и всей ГИС в целом. Такой подход может быть справедлив и для геодезического обеспечения земельного кадастра целой страны.

В планшетном принципе иерархии точность границ может определяться также на основе такого подхода. В этом случае планшеты более высокого уровня покрывают территорию соответствующего уровня иерархии. Точность положения пространственных объектов на этих планшетах должна соответствовать данному территориальному уровню.