госы_1 / 13-14
.docФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Челябинский государственный педагогический университет»
Естественно – технологический факультет
Контрольная работа по геоинформационным системам на тему:
«Комплексное представление данных в геоинформационных системах. Объекты в ГИС и их свойства»
Выполнил: Кувшинова Людмила
студентка 5 курса ОЗО
специальность «Природопользование»
Проверил: Дерягин В.В.
Челябинск
2010
Вопрос 13. Комплексное представление данных в геоинформационных системах.
Геоинформационная система — информационная система, предназначенная для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Термин также используется в более узком смысле — ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.
Под данными в среде ГИС понимаются «вещи, известные об объектах реального мира; результаты наблюдений и измерений этих объектов. Элемент данных содержит три главные компоненты: атрибутивные сведения, которые описывают сущность, характеристики, переменные, значения и т.п. его квалификации; географические сведения, описывающие его положение в пространстве относительно других данных; временные сведения, опиcывающие момент или период времени, репрезентирующие элемент данных». Данные выступают как сырье, которое путем обработки можно превратить в информацию, т.е. данные – это как бы строительный элемент в процессе создания информации. Они рассматриваются как объект обработки и основа для получения информации.
Важно подчеркнуть способность геоинформационных систем хранить и обрабатывать пространственные, или географические, данные, что и отличает ГИС от иных информационных систем. Распространен взгляд, утверждающий тождественность понятий «географические информационные системы» и «пространственные информационные системы», т.е. слово «географические» в данном контексте имеет смысл не обозначения науки, а характеристики пространственности. При таком подходе нельзя поставить в один ряд с географическими системами геологические, геофизические и другие системы, что также встречается в литературе. Они все являются пространственными, а следовательно, географическими. Естественно и то, что ГИС объединяет в единую систему пространственную информацию других типов для решения пространственных задач.
ГИС нацелена на совместную обработку информации двух типов:
1. географическая (пространственная, картографическая) информация;
2. атрибутивная (непространственная, семантическая, тематическая, описательная, табличная) информация.
Географическая информация в ГИС представлена данными, описывающими пространственное месторасположение объектов (координаты, элементы графического оформления). Данные находятся в цифровой форме на магнитных лентах, магнитных, оптических и “жестких” дисках и служат для визуализации картины в той или иной модели данных.
Атрибутивная информация в ГИС – это данные, описывающие качественные или количественные параметры пространственно соотнесенных объектов.
Так, например, жилая постройка на дисплее может быть представлена в виде полигона (графическая составляющая), а в атрибутивной базе данных будет содержаться информация об ее площади, почтовом адресе, количестве этажей, материале стен, типе фундамента, годе постройки и т.д. В геоинформационной системе присутствует подсистема управления как географической, так и атрибутивной информацией. Пространственный анализ, который включает в себя проверку взаимного расположения объектов, установление закономерностей их распределения, нахождение смежных объектов, измерение расстояния и площади и т.д., проводят с опорой на географическую информацию. Функции семантической (непространственной) обработки предназначены для анализа и управления атрибутивной информацией.
Современные ГИС позволяют создавать высококачественные карты, по информативности и технологичности не уступающие, а зачастую превосходящие существующие традиционные бумажные карты.
У многих ГИС имеются встроенные средства разработки приложений, которые используются для адаптации стандартного программного обеспечения с целью решения конкретных задач пользователя. Для этих целей применяются не только специальные языки программирования, но и общераспространенные (С, С#, С++, Delphi, Visual Basic и др.).
Вопрос 14. Объекты в ГИС и их свойства.
Информационную основу ГИС образуют цифровые представления (модели) реальности. С появлением компьютера все множество данных разделилось на два типа: цифровые и аналоговые. Последними стали именовать данные на традиционных «бумажных» носителях, используя этот термин как антоним цифровым данным. В отличие от аналоговой цифровая форма представления, хранения и передачи данных реализуется в виде цифровых кодов или цифровых сигналов.
Рассматривая данные по отношению к описываемым ими объектам, говорят о цифровых моделях объектов, а применительно к пространственным объектам в ГИС – о цифровых моделях пространственных объектов. Термин «цифровая модель»нельзя признать удачным – он отражает внешнюю форму представления, а не его суть как набора логических правил построения системы из слагающих ее элементов – в данном случае элементарных (атомных) пространственных объектов, имеющих аналогии в компьютерной графике и называемых там графическими примитивами.
Цифровые по форме, по своей сути модели пространственных данных относятся к типу информационных моделей, отличных от реальных (например, физических), математических, мысленных или моделей особого типа, например картографических.
Объектом информационного моделирования в ГИС является пространственный объект. Это одно из ключевых понятий геоинформатики. Он может быть определен как цифровое представление (модель) объекта реальности (местности), содержащее его местоуказание и набор свойств (характеристик, атрибутов), или сам этот объект.
Некоторое множество цифровых данных о пространственных объектах образует пространственные данные. Они состоят из двух взаимосвязанных частей: позиционной (тополого-геометрической) и непозиционной (атрибутивной) составляющих, которые образуют описание пространственного положения и тематического содержания данных.
Пространственные объекты как абстрактные представления реальных объектов и предмет информационного моделирования (цифрового описания) в ГИC разнообразны и традиционно классифицируются соответственно характеру пространственной локализации отображаемых ими объектов реальности, мерности пространства, которое они образуют, модели данных, используемой для их описания, и по другим основаниям.
Пространственные (географические) данные в ГИС включают в себя следующие типы объектов:
Безразмерные объекты:
• Точка – объект, характеризуемый плановыми координатами, указывает геометрическое местоположение, совокупность точечных объектов образует точечный слой.
• Узел – представляет собой топологический переход или конечную точку, которая также может определять местоположение.
Одномерные объекты:
• Линия – одномерный объект, образованный последовательностью не менее двух точек с известными плановыми координатами (линейными сегментами или дугами).
• Линейный сегмент – прямая линия, соединяющая две точки (отрезок).
• Строка – это последовательность прямолинейных сегментов.
• Дуга – последовательность сегментов, имеющая начало и конец в узлах.
• Связь – осуществляет соединение между двумя узлами.
• Направленная связь – связь, возникающая в одном определенном направлении.
• Цепочка – это направленная последовательность непересекающихся линейных сегментов или дуг с узлами на своих концах.
• Кольцо – представляет собой последовательность непересекающихся цепочек, строк, связей или замкнутых дуг.
Двумерные объекты
• Область – определяется как ограниченный непрерывный объект, который может иметь либо нет собственную границу; несколько замкнутых линий с центроидом.
• Внутренняя область – это область, которая не имеет собственную границу.
• Ячейка - элемент разбиения земной поверхности линиями регулярной сети.
• Поверхность – двумерный объект, определяемы не только планоовыми координатами, но и аппликатой Z, которая входит в число атрибутов образующих ее объектов; оболочка тела.
• Полигон (многоугольник, полигональный объект, контур, контурный объект, область) – двумерный (площадной) объект, у которого внутренняя область образованна замкнутой последовательностью дуг в векторно-топологических представлениях. Совокупность полигонов образует полигональный слой.
• Пиксел – это самый малый неделимый элемент цифрового изображения, наименьшая из его составляющих, получаемая в результате дискретизации изображения (разбиения на далее неделимые элементы растра).
Трехмерные объекты
• Объемная фигура (тело) – геометрическое тело (куб, параллелепипед, сфера), имеющее три измерения (длину, ширину, высоту).
Каждому индивидуальному объекту сопоставляется свой уникальный указатель, называемый идентификатором (ID). Обычно, идентификатор – это формальный номер, приписываемый пространственному объекту слоя. ID может присваиваться автоматически или назначаться пользователем и служит для связи позиционной и непозиционной части пространственных данных.
В реальном мире точки представляют собой населенные пункты, небольшие водоёмы и горные вершины, здания или несколько объектов, расположение которых описывается единственной точкой.
Линиями или дугами являются те реально существующие объекты, которые можно рассматривать как линии. Это может быть дорога, река, линия электропередач или подземные коммуникации, например, водопроводная или канализационная система.
Полигонами обычно обозначают регионы (области, районы, штаты), типы почв, избирательные округа, земельные участки или контуры зданий.
Объемные фигуры задействованы при обозначении каких либо количественных мер объектов (объем водоема, объем добываемого газа, собранный урожай) либо представляют собой объекты (здания) на трехмерных картах (3d-карты).