1. Определения из госТа.

В ГОСТе о геоинформационных системах приведен ряд определений, касающихся основных типов операций над пространственными объектами.

Пространственный запрос "объект в полигоне": Запрос на поиск пространственных объектов внутри или вне области, образованной кругом, прямоугольником или фигурой произвольной формы.

Пространственный поиск "объект в базе": Поиск объектов в базе пространственных данных по их координатам или функциям от них.

Операция "точка в полигоне": Алгоритм определения принадлежности точечного пространственного объекта полигональному объекту.

Операция "линия в полигоне": Алгоритм определения принадлежности линейного пространственного объекта полигональному объекту.

Построение буферной зоны: Порождение полигонального объекта, граница которого образована линией, равноудаленной от точечного, линейного или полигонального объекта.

(Топологический) оверлей: Наложение двух или более полигональных объектов, в результате которого образуется новый слой, состоящий из фрагментов исходных полигональных объектов и наследующий их координатные, атрибутивные данные и топологические отношения.

Графический оверлей: Графическая композиция, получаемая наложением двух или более слоев.

2. Элементарный пространственный анализ

1. Введение в пространственный анализ

Большинство геоинформационных пакетов в значительной степени ориентированы на возможность наложения двух или более покрытий для взаимного их анализа или на работу с ДДЗ. В то время как эти две задачи представляют лишь малую часть потенциала ГИС, они хорошо иллюстрируют влияние тенденций рынка на развитие аналитических возможностей ГИС. Но даже и эти системы расширяют свои способности. Системы, ориентированные главным образом на выполнение картографических наложений, чаще всего имеют дополнительные возможности работы с данными поверхностей, для анализа данных в пределах одного покрытия, для работы с сетевыми данными и т.п. Разработчики систем обработки изображений дистанционного зондирования теперь включают в них возможности растровых ГИС и согласовывают структуры данных с другими поставщиками ГИС для обеспечения обмена данными между различными системами.

В конце концов, ГИС должны быть способны автоматизировать как можно больше видов географического анализа, которые были придуманы за два с половиной века современной географической мысли.

2. Первая задача исследования: наблюдение

1. Как гис находят объекты

В каждой цифровой БД обычно имеются многие различные покрытия, каждое из которых содержит отдельную тему. В пределах каждой темы, как в рамках каждого направленного полевого исследования, вы, скорее всего, будете отбирать для изучения многие объекты. Часто вас будет интересовать, какие из выбранных объектов встречаются наиболее часто, как часто они встречаются, и где они находятся. Допустим, что вы должны определить число отдельных деревьев, расположенных в пределах покрытия. Растровые ГИС предлагают несколько способов для поиска таковых, но простейшим является создание нового покрытия, в котором удалены все ненужные данные. Для реализации этого вы проводите простой процесс переклассификации, относя все деревья заданного вида к группе целевых (искомых) точек, а все остальное в покрытии – к фону. Большинство растровых ГИС позволяют вывести результаты в таблицу, в которой вы подсчитаете количество целевых ячеек растра и ячеек растра фона. Вообще, это позволит вам также напрямую вывести процентные соотношения, позволяющие определить долю покрытия, занятую выбранным видом деревьев. Конечно, деревья только расположены в ячейках растра, а не занимают их целиком, поэтому процент покрытия, занимаемый этими целевыми ячейками, будет несколько искажен.

Определение точных координат точечных объектов в растровых ГИС – бесполезное занятие, поскольку растр квантует пространство на ячейки. Тем не менее, вы легко можете определить положение любой ячейки растра, просто используя курсор на экране, позволяющий указывать на каждую ячейку в отдельности. Это обычно приводит к считыванию номеров ряда и колонки, а также атрибутов указанной ячейки. Знание положений индивидуальных точек важно даже в растре. Например, вы могли бы сравнивать положения деревьев с положениями ячеек растра на изображении дистанционного зондирования в качестве проверки способности сенсора распознавать присутствие деревьев в данном месте на основе характеристик электромагнитного излучения, получаемого сенсором с участка местности, соответствующего этой ячейке.

В растре линии – это всего лишь наборы ячеек растра, смежных по стороне или диагонально в декартовой системе координат. Полигоны – это группы ячеек растра, которые соединены таким же образом, как и линии, но имеют при этом значительную ширину. Часто наряду с отдельными полигонами рассматриваются регионы – группы несмежных полигонов, имеющих одинаковые атрибуты. Из-за способа связи атрибутов в простейших растровых ГИС представление полигонов как объектов требует идентификации их по атрибуту, точно также как и при отборе точечных данных. Можно использовать курсор для получения номеров ряда и колонки и атрибутов для каждого местоположения. Сведение результатов в таблицу опять покажет численность и процент каждой категории. В случае областей их точность определяется главным образом методом, использованным для образования категорий ячеек растра.

Если вам нужно найти в векторной системе точки определенного типа (например, точки, атрибуты которых указывают на то, что это телефонные столбы, места гнездовий птиц и т.д.), то потребуется получить доступ к атрибутивной БД и ее таблицам. Чаще всего выполняется поиск, который приводит к отбору строк таблицы, имеющих код соответствующих объектов, которые вы желаете увидеть. И так как эти строки связаны с объектами, вы можете выделить точечные объекты только этого типа. Поскольку векторные структуры данных содержат явную пространственную информацию, вы легко можете получить точные координаты. Они могут быть выданы в табличном виде или просмотрены прямо на экране с помощью операции указания. В одних случаях вы сможете указать на отдельные элементы, в других – окружить несколько элементов рамкой, что даст вам нужную информацию для всех объектов внутри нее. Как и в растровых системах, здесь вы тоже можете получить атрибутивную и координатную информацию.

Поскольку в векторных структурах данных координаты хранятся в явном виде, вы также можете получить информацию о линейных и площадных объектах, выбирая их по отдельности. Например, вы можете отобрать все точки покрытия, просто отобразив только точки, или получить список, обратившись к таблицам атрибутов, относящимся к точкам. Это верно также и для линий всех видов и полигонов. Чтобы узнать точные координаты для одномерных и двухмерных объектов (т.е. линий и областей), вам понадобятся пары координат каждой из точек, используемых для определения всех отрезков, с помощью которых эти объекты заданы. Опять же, это может быть сделано указанием на отдельные объекты или выборкой их рамкой, в зависимости от программы. И, как и с точечными данными, любой линейный или полигональный объект может быть также выбран на основе запроса к таблицам атрибутов БД.