Способы ввода графической информации в ГИС
Министерство образования и науки Украины
Запорожский национальный университет
Щепилов В.Н.
Введение
в
геоинформационные
системы
Конспект лекций
Тема 5
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС
Запорожье
2005
СОДЕРЖАНИЕ
5. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС......................................... 3
5.1. ВВОД ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС................................... 3
5.1.1. Растровый и векторный форматы.......................................................... 3
5.1.2. Стандартные форматы............................................................................. 3
5.1.3. Способы ввода графической информации в ГИС............................. 5
5.1.4. Выбор способа ввода графической информации.............................. 8
5.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОБРАБОТКИ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ 9
5.3. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ДАННЫХ В ГИС...................... 11
5.3.1. Определение положения точек на поверхности Земли................. 12
5.3.2. Координатные данные........................................................................... 14
5.3.3. Номенклатура и разграфка топографических карт....................... 19
5.3.4. Атрибутивное описание......................................................................... 26
5.3.5. Векторные и растровые модели........................................................... 28
5.3.7. Оверлейные структуры........................................................................... 35
5.3.8. Трехмерные модели................................................................................. 38
5.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС 40
5.4.1. Понятие обьекта....................................................................................... 40
|
|
|
5.4.2. Понятие слоя.............................................................................................. 50
5.4.3. Системы координат................................................................................. 58
5.5. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС......... 59
5.5.1. Системы управления базами данных................................................. 59
5.5.2. Реляционные СУБД............................................................................... 60
5.5.3. СУБД, применяемые в ГИС.................................................................. 62
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС
ВВОД ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГИС
Растровый и векторный форматы
Пространственная информация в ГИС может быть представлена в растровом и векторном форматах. Растровые данные получаются, подобно фотографии, в виде отдельных точек, которыми манипулируют компьютерные программы как по одной, так и группами. Растр применяется в основном там, где графическая информация должна быть просмотрена, но не нуждается в модификации или анализе. Настольные издательские системы являются прекрасным примером работы с растровыми изображениями.
Векторные данные исторически используются в ГИС и CAD системах для представления информации, которая нуждается в анализе и манипулировании. Как показывает название, они хранятся в виде точек и линий, связанных геометрически и математически. Эти связи означают, что информация может толковаться как серия индивидуальных точек, а может образовывать новые сложные структуры данных. Наличие атрибутов позволяет интерпретировать информацию, например, о типе почв, гидрологической сети или жилых строениях. Такая информация обычно хранится в сопутствующих базах данных.
|
|
|
Большинству ГИСовских программ требуется, чтобы данные были представлены в векторном формате, хотя в ряде систем допускается использование растровых картинок в качестве "подложки" или иллюстраций, например, изображение примечательного здания.
Стандартные форматы
Как в группе растровых, так и в группе векторных изображений, форма записи в файл в каждой конкретной системе неодинакова. Исторически сложилось так, что фирмы, специализирующиеся в области компьютерной графики, создавали каждая свои, казавшиеся им наиболее удачными, форматы графических данных. Форматом файла называется шаблон, по которому он создается. Шаблон описывает, какие именно данные (строки, одиночные символы, целые, дробные числа, символы-разделители) и в каком порядке должны быть занесены в файл. Если ГИС "знакома" с форматом, она может прочитать данные из файла этого формата и правильно их интерпретировать, и наоборот, записать свои данные в этом формате и быть понятой другой системой.
|
|
|
Форматов существует огромное множество, некоторые из них настолько популярны, что стали практически стандартами, что связано с распространенностью пакетов, в которых они используются, и характеристиками самого формата, к которым можно отнести быстроту чтения/записи, величину, на которую удается сжать файл (очень важная характеристика, поскольку графические файлы, особенно растрового формата, занимают много места), полноту описания информации. Некоторые форматы были приняты в качестве стандартных на основании решений комиссий по стандартам. Так, формат IGES, имеющий статус национального стандарта США, был принят международной организацией стандартизации ISO.
Как правило, ГИС работают в своем собственном внутреннем формате данных, наиболее удобном для конкретной системы, но поддержка возможно большего количества стандартных форматов необычайно важна, поскольку объемы уже введенных графических изображений велики и не имеет смысла вновь производить трудоемкие работы по вводу информации, гораздо проще ее купить (для чего необходимо "понимать" формат хранения этой информации). Кроме того, возможно также, что пространственные данные вводятся в самостоятельной системе ввода, имеющей собственный формат, отличный от применяемого формата ГИС; нецелесообразно отказываться от работающей и привычной системы, легче переводить полученные данные в ГИС-формат и обратно. Можно вводить данные в своем формате и обмениваться ими, осуществляя перевод в нужный формат. При этом существует только одно "но": формат хранения должен быть достаточно полным, ведь в отличие от координат, которые могут быть легко переведены из целых чисел в дробные, отсутствующие атрибуты и описания перевести в тот формат, где они необходимы, невозможно.
|
|
|
Стандартные форматы существуют как для растровой, так и для векторной информации. К растровым форматам относятся, например, PCX, TIFF, GIF.
Формат PCX использует простейший способ сжатия изображений, позволяющий выполнять быструю перепись из файла в видеопамять и обратно. Его используют при работе многие графические редакторы.
Формат GIF при достаточно простой структуре файла и наличии небольшого числа атрибутов изображения, использует более эффективный, чем PCX, алгоритм сжатия.
Формат TIFF имеет множество атрибутов, позволяющих описывать сложные изображения. Помимо графических редакторов, он используется в программах, поставляемых вместе со сканерами. Предполагается, что файлы формата TIFF будут созданы при помощи сканеров, либо графическими редакторами ГИС. При создании этого формата была разработана такая структура файла, которая минимизирует изменения в структуре при последующих добавлениях новых возможностей.
К векторным форматам относятся форматы DXF, DX90, PIC, DWG, IGES, DGN, HPGL и многие другие. Векторные форматы, в отличие от растровых, содержат по существу команды управления положением "пера" и задания его атрибутов. Распространенный формат DXF появился из пакета AutoCAD и стал стандартом в связи с его популярностью. В настоящее время он используется как обменный для переброски данных между CAD приложениями. DXF хорошо документирован.
Способы ввода графической информации в ГИС
Существует несколько способов ввода информации в ГИС методом цифрования: по точкам, потоком, по "подложке", автоматическое и интерактивное.
Цифрование по точкам
Этот способ является самым старым из всех перечисленных. Оператор обводит курсором дигитайзера контур, нажимая при этом необходимые клавиши. При каждом нажатии в компьютер посылается код клавиши и/или координаты точки пересечения нитей курсора. Изображения обведенных линий и объектов появляются на экране монитора. Этот метод не требует специализированной аппаратуры (кроме дигитайзера) и сложного программного обеспечения, однако является чрезвычайно трудоемким процессом, подверженным к тому же ошибкам со стороны оператора.
Цифрование потоком
Этот метод практически ничем не отличается от предыдущего, это скорее просто другой режим работы дигитайзера, при котором с планшета дигитайзера, по сути представляющего собой проволочную сетку, сигнал будет подаваться не при нажатии на клавишу, а при пересечении курсором линий сетки, что избавляет оператора от необходимости постоянно нажимать на клавишу. С этим методом связано неудобство хранения большого количества лишних координат, получающихся при пересечении линий сетки. Таким режимом работы обладает большинство распространенных дигитайзеров, таких, как Altek, CalComp, Mutoh, Numonics, Summagraphics.
Цифрование по «подложке»
Этот метод также называют цифрованием на экране. Он требует специализированного, сложного программного обеспечения и мощной аппаратуры, так как связан с большим быстродействием и использованием значительных объемов памяти. Отсканированное изображение из файла выводится на экран монитора, и само цифрование осуществляется по этой "подложке", обычно при помощи "мыши". Здесь каждый объект, как и в традиционном цифровании, оператор должен "обвести", только не на планшете, а на экране. В основе метода лежит "умение" машины распознать направление "обхода" объекта в его поточечном изображении. Эта задача прямо связана с качеством исходного материала и сложностью карты. Несмотря на трудоемкость, этот способ позволяет добиться гораздо большей точности, чем при обычном цифровании, поскольку линии проводятся прямо по линиям, полученным со сканера.
Автоматическое цифрование
Когда об этом методе было заявлено впервые, он расценивался многими как панацея от всех бед. Автоматическое цифрование подразумевает очень небольшое по сравнению со всеми остальными способами вмешательство оператора в работу системы. Карта вначале сканируется, а затем автоматически переводится в векторный формат. Этот тип ввода информации состоит из этапов предварительного редактирования, непосредственного перевода из растрового формата в векторный и окончательного редактирования. Некоторые программные продукты корректируют всевозможные помехи (пятна, грязь и др.) с использованием специальных программ. Эти системы по заложенным в них образцам распознают символы, линии, окружности и т. п. могут работать в пакетном режиме, что еще более ускоряет процесс.
Окончательное редактирование обязательно проводится после перевода форматов. Оно необходимо, поскольку даже самая изощренная программа может неверно распознать объект, принять, например, символ за группу точек, определить площадь как набор линий и т. п. Каждый программный продукт обладает различными возможностями корректирования таких ошибок. Время заключительного редактирования на этом этапе занимает 63-75% общего времени в зависимости от того, на рабочей станции или персональном компьютере проводится работа.
Автоматический перевод из растрового формата в векторный наиболее удобен в том случае, если обрабатывается большое количество однотипных простых чертежей или карт.
Интерактивное цифрование
Оно соединяет в себе черты автоматического цифрования и цифрования на экране. Термин "интерактивный" применяется, поскольку распознавание непонятного для машины объекта производится оператором непосредственно в процессе работы, а не в отдельном сеансе. Этот подход позволяет различить такие объекты ГИС, которые не являются явно определимыми, а "выводятся" из картографических изображений, например, оси дорог, центральные точки символов, расплывчатые границы болотистых участков. Интерактивное цифрование лучше всего справляется с картами средней сложности и исходным материалом хорошего качества, оно дает очень неплохие временные результаты. Однако на сложных картах запросы к оператору могут стать настолько частыми, что время процесса станет сравнимо с временем традиционного цифрования и может даже превзойти его.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1177; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!