67 Модели пространственных данных

Способы организации цифровых описаний пространственных данных принято называть моделями данных. В ГИС используют различные модели, среди которых базовые – векторные и растровые.

Векторная модель – это представление пространственных объектов в виде набора координатных пар (векторов), описывающих геометрию объектов.

Обобщенный класс векторных моделей включает два их типа: векторные нетопологические и векторные топологические. Существует несколько способов объединения векторных данных в векторную модель данных, позволяющую исследовать взаимосвязи между объектами одного слоя или между объектами разных слоев. В векторной нетопологической модели не содержится описание отношений между объектами, каждый геометрический объект хранится отдельно и не связан с другими. Все отношения между объектами должны вычисляться независимо, что затрудняет анализ данных и увеличивает объем хранимой информации.

Топологические модели (рис.3) содержат топологическую информацию, т.е. описания вложенности, соседства, близости и другие, характеристики взаимного расположения векторных объектов. Топологическая информация описывается набором узлов и дуг.

Растровая модель предполагает представление пространственных объектов в виде совокупности элементов регулярной сетки (пикселей) с присвоенными им значениями класса объекта. Растровые модели не обеспечивают точной информации о местоположении, поскольку пространство поделено на дискретные ячейки конечного размера. В тоже время они являются удобным средством анализа и визуализации разного рода информации.

Растровая модель применяется также для обработки материалов различных видов съемок. Для преобразования фотографических изображений в цифровую форму используют специальные устройства – сканеры.

В разных ГИС применяют различные модификации моделей данных. Кроме того, для представления моделей поверхностей разработаны специальные векторные модели.

68. Базы данных и СУБД База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется система управления базами данных (СУБД). СУБД используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации.

СУБД организует хранение информации таким образом, чтобы ее было удобно: просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки, осуществлять сортировку в любом порядке.

Классификация баз данных:

1. По характеру хранимой информации:  — Фактографические (картотеки), — Документальные (архивы)

2. По способу хранения данных: — Централизованные (хранятся на одном компьютере), — Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).

3. По структуре организации данных: — Табличные (реляционные), — Иерархические,

Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.

В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.

Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу.  Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и топом данных. Поле БД – это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.

В реляционной БД используются четыре основных типов полей: 1. Числовой 2. Символьный (слова, тексты, коды и т.д.), 3. Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»), 4.Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).

Строки таблицы являются записями об объекте. Запись БД – это строка таблицы, содержащая набор значения определенного свойства, размещенный в полях базы данных.

Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п.

 Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы. Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним. Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции: хранение большого объема информации; быстрый поиск требуемой информации добавление, удаление и изменение хранимой информации; вывод ее в удобном для человека виде.

69. Краткая характеристика ГИС, используемых в России. В России используются ГИС, как профессионального уровня, так и специализированные. Программные продукты формируются на основе модульного принципа: базовый модуль и модули расширения или приложения. В базовом модуле содержатся функции, реализующие основные операции ГИС, в том числе программная поддержка устройств ввода-вывода, экспорт и импорт данных и т.д.. Следует отметить, что программные продукты разных фирм имеют много общего, так как производители вынуждены заимствовать друг у друга те или иные технологические разработки. В настоящее время на рынке представлено около 20 хорошо известных ГИС-пакетов. Все они имеют общие черты в частности все работают а платформе Windows и только некот из них имеют версии, к-ые работают на др платформах. Имеют одинак возмож по работе с атрибутивной инфор-ей большинство из них поддерживают работу с осн СУБД. Почти все ГИС позвол расширять свои возможности, для этого испол-ся встроен язык програмиров MapBasic. Наибольшее распрост получили: ArcGIS, M.I., Панорама. Системы западного производства (МарInfo Professional, WinGis, ArcInfo, ArcView, Microstation), отечественные разработки (GeoGraph, GeoLink, ГрафИн, ПАРК). Сущ-ют спец ГИС, к-ые ориентированы на обработку дан дистанционного зондирования ENVI, Erdas, Emagine. Северные Гис: настольные, мобильные. Настольные ГИС: ArcView(предназнач для визуализ данных), ArcEditor (для редактиров дан), ArcInfo (имеются много доп модулей)

Одна из самых распространенных в России ГИС - МарInfo Professional, обладает следующими возможностями: Работа с векторными данными и связанной с ними тематической информацией; Возможность редактирования картографической информации, в том числе по снимкам, используя их в качестве растровой подложки; Поддержка 27 картографических проекций, Составление запросов разной сложности: от простых выборок из отдельных файлов до сложных SQL - запросов по нескольким файлам; Построение буферных зон вокруг любого объекта или группы объектов; Разнообразные средства визуализации информации с помощью создания тематических карт: методами картодиаграмм; значков, точечным методом, методами изолиний, отмывки рельефа и др. Модуль деловой графики, позволяющий создавать графики различных типов. Панорама состоит из нескольких модулей. Основ из к-ых карта 2008. Ф-ии панорамы: 1)создание эл карт, 2)издател раб, 3)геодезич задачи, 4)обработка снимков, 5)тематич картограф, 5)обработка снимков, 7)монитринг. ENVI основ ф-ии: 1)отображение дан, 2)дешиф-ие и классиф, 3)широкий спектр фильтров, 4)спектр анализ, 5)топограф и простран анализ, 6)отображ и анализ вектор данных. Erdas Imagine этот программ пакет разработан для обработки дан дистан зондирования и предостав рез-ов в различной форме (от карт до 3Dмоделей) Построен по модулярному принципу. Модули: 1)модуль геометрич коррекции (трансфор и ортотрансформир изображ) 2)дешифрир снимка, т е выделение объектов на снимках с каким-либо признаками, 3)обработка стереопар, 4)спектральный анализ изоб-ий. Основ спутники: Landsat-7, QickBird, Eros, Iconos