GIS

Две категории растровых данных

Многоканальные растры

Канал 1 (красный)

Канал 2 (зеленый)

Канал 3 (синий)

Видимые

участки Красный (0.4-0.8 мкм)

спектра электромагнитных волн

Зеленый

Синий

•Используются для хранения космоснимков и фотографий.

•Каждый канал - это зафиксированный сенсором определенный участок спектра электромагнитных волн.

•В обычных цветных снимках каналы соответствуют красному, зеленому и синему участкам спектра. Значения ячеек для каждого канала лежат в пределах от 0 до 255, их комбинация образует более 16 млн. цветов (2563).

•Для обнаружения нефти, газа, горячих источников к красному, зеленому, синему каналам добавляется инфракрасный.

(v-)	32 /56

Две категории растровых данных

Рельеф

Тематические непрерывные растровые

данные - значением каждой ячейки в таком растре является

измеренная (либо вычисленная) величина или категория:

• измеренная величина

(высота, концентрация загрязнения) - число с плавающей точкой, меняется постепенно, все вместе значения моделируют некоторую поверхность;

• категория, класс

(тип землепользования, растительности) - целое число, при переходе от одной ячейки к другой

постоянно или меняется скачком.

Данные этого типа образуют сплошные области с общим значением ячеек.

Рельеф

Типы почв

33 /56

Способы отображения поверхностей

а) карта рельефа, показанная отмывкой

(тенями имитируется освещенность в зависимости от положения солнца и локального уклона)

б) карта высот, показанная

цветовыми оттенками

в) карта высот, показанная

цветовыми оттенками

+

отмывка рельефа

г) карта уклона рельефа,

показанная цветовыми оттенками.

34 /56

Растровый анализ в ГИС:

•

Пространственные преобразования - растр можно

перемещать, растягивать, поворачивать, чтобы

подстроить его к истинному местоположению или

перепроецировать в другую систему координат,

используя полиномиальные преобразования.

•

Анализ близости - нахождение объектов,

ближайших к объектам другого слоя.

• Анализ расстояния - нахождение объектов в

Высота

Уклон

Отмывка

пределах определенных расстояний от других

объектов.

•

Анализ поверхности - нахождение характеристик

непрерывных поверхностей: высоты, уклона,

направления уклона (экспозиции), отмывки.

•

Поиск

маршрута наименьшей

«стоимости»

низкое

сопротивление

(базируется на оценке перемещения от одной ячейки

высокое

к другой в «стоимостных»

единицах: времени,

материальных затратах, предпочтительности).

сопротивление

•

Анализ

распространения

-

моделирование

5 день

динамики явлений (распространение пожара,

4 день

3 день

прогнозирование движения нефтяного пятна).

2 день

35 /56

1 день

Растровый анализ в ГИС

Анализ пригодности – это наложение растров с разными

характеристиками для моделирования пригодности местности к некоторому виду освоения по комплексу показателей.

Примеры использования: определение наиболее подходящего места для выращивания

сельскохозкультуры, бурения нефтяной скважины, строительства детского садика, магазина и т.д.

Каждая ячейка растра представляет определенное		Наложение (сложение) растров
местоположение и имеет определенное значение.
При анализе пригодности ячейки для разных		+	=
растровых слоев накладываются друг на друга,
описывая каждое местоположение (ячейку)		Землеполь- +	Водные	= Среда
различными атрибутами.		зование	объекты	обитания
Для решения задачи пригодности создается	модель пригодности.			Для этого

значения ячеек накладываемых растров сначала оцениваются по их степени пригодности: им присваиваются значения пригодности (например по 10-балльной системе).

Затем	растры	с присвоенными им значениями пригодности комбинируются
(складываются)		для создания комплексной карты пригодности для каждого

местоположения, учитывающей все переменные величины.

36 /56

Географическая привязка растра

Растр представляет собой строки и столбцы ячеек. Чтобы использовать его вместе с другими данными, растр должен находиться в той же системе координат, что и эти данные.

Географическая привязка (трансформация) растра - это установление соотношения между системой координат растра (номера строк и столбцов ячеек) и системой координат реального мира (Х, У).

Выполнение географической привязки растра:

•задается необходимое количество опорных точек, координаты которых известны в обеих системах координат (например, хорошо опознаваемые

места - перекрѐстки, мосты и т.п.): сначала устанавливается положение

точек на карте, а затем вводятся их новые координаты;

•по координатам (старым и новым) заданных опорных точек рассчитывается полиномиальное преобразование, определяющее масштабирование, поворот и сдвиг между двумя системами координат.

Информация о привязке сохраняется или внутри растровых форматов (GeoTiff),

или в отдельных файлах привязки, благодаря чему растр может преобразовываться и отображаться вместе с другими данными.

37 /56

Географическая привязка растра

Аффинное (линейное) преобразование –

6 параметров определяют преобразование номеров строк и столбцов растра в координаты карты:

х' = Ах + By + С у' = Dx + Еу + F,

	где:
	x, у - номер столбца и номер строки,	Растр
	х', у' - координаты в единицах карты,
		Пространство карты

А- ширина ячейки в единицах карты,

Е- отрицательная высота ячейки в единицах карты

(знак "-", т.к. номер строки увеличивается по направлению вниз, а значение координаты Y карты - по направлению вверх),

(A, E - коэффициенты, определяющие масштабирование растра) В, D - коэффициенты вращения (задают поворот растра),

С, F - координаты карты х'0,у'0 для центра левой верхней ячейки

(определяют сдвиг растра).

Для расчета аффинного преобразования требуется не менее 3 опорных точек.

38 /56

Географическая привязка растра

	Заданные
	положения
Опорные	Рассчитанные
	положения
точки	Отклонение

Для каждого преобразования вычисляется среднеквадратическая ошибка, измеряющая отклонение между рассчитанными и заданными положениями опорных точек в новой системе координат.

Высокая ошибка говорит о том, что растр трансформирован

некорректно!

Среднеквадрати- = ческая ошибка

39 /56

Примеры файлов, хранящих информацию о географической привязке растра отдельно от самого растра:

•world-файлы (мировые файлы) для форматов JPEG, ВМР, TIF

•файлы заголовков для других форматов.

A

B

D

E

C

F

Мировой (world) файл привязки со значениями параметров, задающими пространственное преобразование

растра:		A
•	масштабирование (A,E),	B
•	вращение (B,D) и	D
		E
•	сдвиг (C,F)	C
		F

Имеет то же имя, что и растр, а его расширение состоит из 1-й и

последней буквы расширения растра

+ “w” на конце. Например, растру в формате JPEG соответствует мировой

файл с расширением JGW. (v-)

Файл заголовка с

блоком информации о географической

привязке:

•количество строк, столбцов растра,

•координаты левого верхнего угла растра,

•размер ячейки,

40 /56

TIN

(нерегулярная триангуляционная сеть/

Triangulated Irregular Network) -

способ моделирования непрерывных поверхностей точками и значениями в этих точках, выбранными с переменной плотностью.

TIN-модель, как и растровая, предназначена для моделирования

непрерывных поверхностей, но с более неоднородным характером изменений.

Источники данных TIN:

 дешифрование снимков  GPS-измерения;

 импорт точек с высотами;  преобразование из

векторных изолиний.

41 /56