2015-04-20
4492
1)Векторно-растровое преобразование (растеризация) – преобразование векторного представления пространственных объектов в
растровое путем присваивания элементам растра значений, соответствующих принад-лежности или непринадлежности к ним элементов
векторных объектов.
При растеризации
- задается размер ячейки растра (шаг растеризации);
- определяются минимальные и максимальные значения координат (пространственный охват);
- пространство покрывается сеткой ячеек;
- для каждой ячейки определяется ее значение.
2)Растрово-векторное преобразование (векторизация) – это преобразование растрового представления пространственных объектов
в векторное.
Векторизация необходима, чтобы “извлечь” объекты со сканированного изображения. При этом применяют следующие операции:
- отслеживание (трассировка) линий,
- утоньшение линий;
- разрядка (устранение избыточных точек в цифровой записи линий),
- сглаживание,
- устранение разрывов и т.д.
25. Вывод пространственной информации в ГИС: устройства вывода, формы вывода и их характетистика; цветовые модели, используемые графическими устройствами вывода.
Устройства вывода:
- дисплеи - для визуализации и анализа изображения на экране;
- принтеры - для вывода информации на бумагу;
- плоттеры (графопостроители) - для вывода чертежей, карт на бумагу.
Формы вывода:
- текстовый (таблицы, ответ на запрос в цифровом или текстовом виде);
- графический (карты, изображения на экране, графики);
- цифровой (данные, записываемые на диск или передаваемые по сети);
- мультимедийный (звук, 3-мерные изображения, анимация).
Цветовые модели, используемые графическими устройствами вывода
В дисплейных системах и печатающих устройствах используются две различные модели построения цветного изображения:
1) RGB (Red-Green-Blue) модель – цвет в модели определяется смешением красного, зеленого и синего; используется для визуализации цветных изображений на дисплее.
2) CMYK модель - использует 4 цвета: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) и BlacK (черный); применяется для воспроизведения цветных изображений в полиграфии, при выводе на принтер, графопостроитель.
RGB модель имеет более насыщенные цвета, чем CMYK, поэтому эти модели цветов не очень хорошо преобразуются между собой. В результате возникают существенные различия между цветами на экране и распечатке - изображения, ярко выглядящие в RGB, в CMYK могут значительно потускнеть.
26. Функциональные возможности ГИС, классификация ГИС по функциональным возможностям, ВЕБ-ГИС.
Функциональные возможности ГИС включают:
•ввод данных в компьютер (путем их импорта или цифрования);
•преобразование данных:
-конвертирование данных из одного формата в другой,
-трансформация картографических проекций, изменение систем координат;
•хранение и управление данными в БД:
-функции работы с полями;
-запросы к таблице (для выборки записей по значениям их атрибутов);
-соединение таблиц по общему полю;
•картометрические операции:
вычисление
-координат;
-расстояний, длин кривых линий;
-периметров и площадей полигональных объектов;
-площадей поверхностей и объемов, заключенных между ними;
•пространственный анализ - группа функций для анализа размещения и связей пространственных объектов:
-выбор объектов;
-пространственные запросы;
-операции наложения;
-буферизация; слияние;
-анализ сетей;
-анализ близости и расстояния;
-анализ видимости;
-создание и обработка цифровых моделей рельефа и др.;
•операции "картографической алгебры" (для логико-арифметической обработки растровых слоев как единого целого);
•визуализацию данных.
Кроме того, в число функциональных возможностей ГИС могут входить:
•цифровая обработка изображений (ДДЗ);
•встроенный язык программирования, позволяющий расширить возможности ГИС, настроить ее на требования пользователя.
Классификация ГИС по функциональным возможностям:
1)Профессиональные ГИС - это мощные системы, ориентированные
– на рабочие станции или мощные ПК и сетевую эксплуатацию,
– обрабатывающие огромные объемы информации,
– имеющие разнообразные средства ввода и вывода, что позволяет создавать карты, практически не уступающие традиционным.
Имеют универсальный характер. К ним относятся ARC/INFO, ArcGIS (фирма ESRI), GeoMedia (INTEGRAPH) - эти системы поддерживают топологические и нетопологические модели векторных данных, работают с растром, позволяют работать с коммерческими БД.
2)Настольные ГИС – это системы, обладающие меньшими возможностями по сравнению с профессиональными ГИС (в них ограничены средства ввода и вывода информации, меньше объем обрабатываемой информации, слабее возможности анализа данных).
- Предназначены для научных, учебных и справочных целей.
- К ним относятся ГИС ArcView, MapInfo, отечественные Geograph/Geodraw и др.
3)Системы для информационно-справочного использования - это системы с очень ограниченным набором функций; наиболее закрытые, т.к. или вообще не допускают изменений в информации или разрешают незначительное ее изменение.
Интернет-ГИС:
Интеграция ГИС и сетевых технологий привела к созданию Интернет-ГИС, позволяющих составлять, размещать и отыскивать электронные карты в сети, работать с ними в интерактивном режиме.
•воспроизводит функции обычных ГИС, но при этом пользователь получает возможность работать с программным обеспечением, которое необязательно инсталлировано на его ПК;
•обеспечивает распределенность пространственных данных, средств анализа и динамическую связь с источниками данных;
•осуществляет поиск пространственных данных и запросы к ним;
•обеспечивает оперативное обновление информации;
•реализует две технологии картографирования:
-карты создаются на удаленном сервере по запросу пользователя и затем передаются ему,
-к пользователю поступают лишь файлы исходных данных, и он самостоятельно выполняет их обработку и составление карт.
Примеры WEB-ГИС:
•ArcGIS Server (ESRI) – коммерческое программное обеспечение, позволяющее:
–публиковать электронные карты в Интернет;
–разрабатывать полнофункциональные серверные корпоративные ГИС-приложения и создавать распределенные ГИС в глобальной сети;
–разрабатывать ГИС-порталы.
•MapServer – свободная (некоммерческая) среда разработки для создания WEB-приложений с доступом к пространственным данным.
Популярные картографические ВЕБ-сервисы:
•Google Maps,
•Google Планета Земля,
•Microsoft Live Search Maps (Virtual Earth):
•Яндекс.Карты
•Yahoo! Maps
27. ГИС-технологии: преобразование проекций в ГИС; операции с таблицами БД, запрос к таблице, соединение таблиц, геокодирование.
Два метода трансформации:
- проектирование;
- полиномиальные преобразования
1)Проектирование (если известны параметры исходной и новой проекции):
вариант1(x1,y1) -> (j,l) -> (x2,y2):
•сначала прямоугольные координаты исходной проекции (x1,y1) преобразуются в географические (j,l) (широта, долгота) - обратная задача математической картографии;
•затем по географическим координатам (j,l) вычисляются прямоугольные координаты новой проекции (x2,y2) с использованием формул математической картографии - прямая задача математической картографии.
вариант2(x1,y1) -> (x2,y2):
непосредственный пересчет данных из одной проекции в другую, минуя приведение к системе географических координат.
2)Полиномиальные преобразования (при неопределенных проекциях).
Пересчет прямоугольных координат исходной карты в новые (x,y)->(x',y') осуществляется:
•посредством задания набора опорных точек, координаты которых известны в обеих системах координат,
•затем по координатам опорных точек рассчитывается полином, который используется для перехода их исходной системы координат в новую.
Линейные (аффинные) преобразования:
•включают параллельный перенос, масштабирование, поворот,
•сохраняют параллельность линий,
•определяются полиномами 1-ой степени с 6 коэффициентами:
x' = а0 + а1х + а2у;
y' = b0 +b1х + b2у,
где (х,у) - положение объекта до преобразования;
(x',y') - после преобразования;
а0, b0 - коэффициенты переноса;
а1, b2 - коэффициенты масштабирования;
а2, b1 - коэффициенты вращения.
Нелинейные преобразования:
•описываются уравнениями со степенями >1.
•дают эффект "резинового листа", при котором точки преобразуются неодинаково и параллельные линии становятся непараллельными, возможно кривыми.
В общем случае число опорных точек для полиномиальных преобразований должно удовлетворять соотношению
n? (m + 1)(m + 2)/2,
где m - степень полинома.
Работа с полями таблиц:
-поиск в таблице текстового значения;
-создание, редактирование и удаление поля;
-вычисление нового значения поля;
-расчет статистик по полю;
-группировка - генерирование по группам нового значения (суммы, среднего, мин., мах. значения), основанного на значениях существующего поля, и запись расчетов в новую таблицу.
Например, подсчет суммарной площади для каждого типа земельных участков.
Создание запросов к таблице. Запросы к таблице выбирают записи по значениям их атрибутов.
Запрос создается посредством составления логического выражения, основанного на полях этой таблицы, с использованием:
-арифметических операторов (*, /, -, +),
-операторов сравнения (<, <=, <>, =, >, >=),
-логических операторов (And, Or, Xor, Not).
Логические операторы And, Or, Xor служат для сравнения логических значений двух выражений (истина или ложь):
(выражение A) логический оператор (выражение B).
AND - возвращает TRUE (истина), когда A и B являются одновременно истинными, в ином случае - FALSE (ложь).
OR - возвращает FALSE, когда A и B являются одновременно ложными, в ином случае - TRUE.
XOR - возвращает TRUE, когда одно и только одно из выражений есть истина.
Логический оператор NOT - отрицает логическое значение выражения, т.е. возвращает истину, если выражение ложно, и наоборот:NOT (выражение).
Соединение таблиц - применяется для присоединения данных из одной таблицы (таблица источника) к другой (таблица назначения) и осуществляется по значениям общего поля, имеющегося в обеих таблицах.
При этом
-между таблицей назначения и таблицей источника устанавливаются связи типа одна-к-одной (1:1) или многие-к-одной (М:1);
-после соединения можно задавать символы, создавать надписи и запросы, используя данные из присоединенной таблицы;
-соединение таблиц может быть разорвано в любой момент;
-имя поля, по которому происходит соединение таблиц, может не быть одинаковым в обеих таблицах, но тип данных должен обязательно совпадать.
Методы создания тематических карт в ГИС:
1)Отдельный символ - все объекты темы изображаются одним цветом и символом. Метод полезен, когда необходимо показать только расположение объектов в теме, а не их атрибуты.
2)Уникальное значение - в этом методе каждое уникальное значение выбранного для отображения на карте атрибута представляется уникальным символом. Наиболее эффективен при изображении качественных данных (типов почв, типов землепользования, типов дорог).
3)Цветовая шкала - объекты изображаются символами, цвет которых представляет диапазоны изменения выбранного атрибута. Метод полезен для отображения количественных данных, имеющих непрерывную последовательность значений.
4)Масштабируемый символ - объекты изображаются символами, размер которых представляет диапазоны изменения значений атрибута. Используется только для точечных и линейных данных.
5)Плотность точек - объекты полигональной темы изображаются точками, число которых, умноженное на вес точки, соответствует значению выбранного для отображения на карте атрибута. Используется для демонстрации распределения какого-либо явления по площади.
6)Локализованная диаграмма - объекты изображаются диаграммами (круговыми или столбчатыми; компоненты диаграмм соответствуют выбранным атрибутам данных). Метод полезен для одновременного изображения значений нескольких атрибутов.
Геокодирование – добавление объектов на карту по табличным записям, содержащим сведения о расположении объектов (их географическую привязку). Ниже перечислены основные виды геокодирования.
1)Добавление на карту точек по их координатам x, y.
Координаты могут быть прямоугольными и географическими (широта, долгота) в десятичных градусах. Значения x и y должны находиться в разных полях таблицы, имя может быть любым. В результате по x, y координатам создается новый слой с точечными объектами, содержащими все атрибуты входной таблицы.
Одними из способов получения координатных данных являются
использование прибора GPS и снятие координат с карт. Например, получение оперативных данных о загрязненности воздуха, когда координаты точек отбора проб считываются с приемников GPS.
2)Добавление на карту точек по их адресам/
3)Добавление на карту объектов (событий), определяемых их положением на маршруте/
-Машрут – это набор линий, которые имеют общий идентификатор и содержат измерения.
-Точечные события задаются их расстояниями от начала маршрута, т.е. записи в таблице должны содержать идентификатор маршрута и одно измерение вдоль него.
Линейные события задаются расстояниями вдоль маршрута до начала и конца события.
28. ГИС-технологии: операции векторного пространственного анализа, методы создания тематических карт в ГИС.
