Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2 курс / 1 семестр / Картография / Картавцева Е.Н - Картография - Томск, ТГАСУ - 2010.pdf
Скачиваний:
688
Добавлен:
21.07.2018
Размер:
74.56 Mб
Скачать

в

г

Рис. 8.7. Схема деления данных в ГИС на отдельные слои: в – слой рельефа; г – базовый слой

Слой – совокупность объектов одного тематического содержания, например насе-

ленные пункты, растительный покров, границы и др. Объекты одного слоя имеют одинако-

вую структуру семантических (атрибутивных) данных.

Семантическая (атрибутивная) информация – числовая и текстовая информация об объектах (например, у административного района имеется название, название центра района, число жителей, площадь и т. д.).

Пространственная информация описывает положение и плановые очертания объ-

ектов (в координатах). Каждый объект задается набором координат, которые описывают его местоположение и пространственную привязку.

8.4. Картографические базы и банки данных

Как уже говорилось, вся цифровая информация в информационных системах поступает в базу данных.

Картографическая база данных (КБД) – это совокупность взаимосвязанных картографических данных по какой-либо теме, представленных в цифровой форме, например, ба-

зы данных о рельефе, гидрографии, дорогах. Основной составной частью КБД являются цифровые карты.

КБД бывают двух типов: графические и тематические. В графических базах данных хранится топографическая основа. В тематических базах данных содержится информация, составляющая тематическую нагрузку карты (различные описания территорий, данные отчетов и исследований и др.).

Формирование баз данных, доступ и работу с ними обеспечивает система управления базами данных (СУБД), которая позволяет быстро находить требуемую информацию и проводить ее дальнейшую обработку. Если базы данных размещены на нескольких компьютерах (например, в разных кабинетах, учреждениях или даже в разных городах), то их называют распределенными базами данных.

Совокупность КБД по одной или нескольким тематическим областям, а также системы управления базами данных (СУБД) и пакет прикладных программ образуют карто-

графический банк данных. Распределенные базы и банки данных соединяют компьютерны-

128

ми сетями, и доступ к ним (запросы, поиск, чтение, обновление) осуществляется под единым управлением [2].

8.4.1.Организация базы данных в ГИС MapInfo

ВMapInfo базы данных обычно называют таблицами. При создании базы данных

вMapInfo мы сталкиваемся с понятиями: запись, поле и индекс. Рассмотрим базу данных, приведенную в виде таблицы, сформированную для железных дорог.

 

 

 

Таблица 7

 

 

База данных для железных дорог

 

 

 

 

 

Индекс

Число путей

Состояние полотна

Вид тяги

1

однопутная

Действующая (1)

Неэлектрифицированная (2)

 

2

двухпутная

Действующая (1)

Электрифицированная (1)

 

3

трехпутная

Действующая (1)

Электрифицированная (1)

 

4

однопутная

Разобранная (3)

Неэлектрифицированная (0)

 

Каждая строка в базе данных называется записью. Каждая запись содержит несколько типов сведений о железной дороге. Разные виды сведений называют полями. Поля соответствуют колонкам (код, число путей, состояние полотна, вид тяги). Записи вносятся в базу данных не в алфавитном порядке, а в той последовательности, в которой их заносили. Для быстрой обработки запросов (поиска по базе) база данных использует специальные индексы. С ними гораздо быстрее можно найти что-либо в базе данных. Индекс представляет собой набор ссылок, которые остаются скрытыми от пользователя. Необходимо, чтобы были проиндексированы те поля, к которым применяется команда «Найти по запросу».

ВMapInfo имеется два типа таблиц:

1.Обычные таблицы (таблицы данных):

таблицы с графическими объектами (объектами на карте);

таблицы без графических объектов (электронные таблицы и внешние базы данных). 2. Растровые таблицы (не имеют записей, полей, индексов).

MapInfo может показать информацию в виде диаграмм и графиков. Таблицы могут

быть показаны в виде карт. Доступ к данным можно оформлять как запросы.

МаpInfo может отображать информацию из базы данных графически в окнах Карт, а не только в стандартной табличной форме (рис. 8.8).

а

Рис. 8.8. Представление информации в МаpInfo: а – окно Списка

129

б

в

Рис. 8.8. Представление информации в МаpInfo:

б– окно Карты; в – окно Графика

8.5.Способы представления графических изображений. Растровые изображения

Существует два основных способа хранения и представления графической картографической информации в цифровом виде: растровый (точечный) и векторный.

Растровые файлы создаются при сканировании графического материала, представленного на бумаге, пластике, и т. д. (это могут быть ранее изданные карты, расчлененные оригиналы, негативы, диапозитивы и т. д.)

Растровое изображение это электронное изображение графического материала в виде набора точек (строк и столбцов), которые называются пикселями.

Пиксель это минимальная единица представления растрового изображения.

Каждый пиксель имеет одинаковую ширину и высоту, свое местоположение в изображении. Кроме того, у каждого пикселя может быть свой цвет и яркость (рис. 8.9).

Растровые изображения, полученные в результате сканирования, могут иметь различные форматы. У каждого формата свои характеристики, т. к. предназначен каждый формат для определенных целей. Основными характеристиками растрового изображения являются:

130

разрешение;

глубина цвета изображения;

размер;

формат файла.

Разрешение растрового изображения это количество пикселей на единицу длины изображения. Характеризуется единицей измерения dpi (dot per inch) – количество пикселей на дюйм (1 дюйм = 2,54 см). Это очень важная характеристика, так как от нее зависит качество полученного изображения.

От установленного разрешения зависит размер пикселя. Разрешение оригинала устанавливается, в первую очередь, с учетом требований к качеству изображения (но влияет также и на размер файла). Чем больше разрешение, тем меньше размер пикселя и изображение имеет четкий, хороший рисунок. Наоборот, чем меньше разрешение, тем больше размер пикселя и изображение получается нечетким и размытым. Но необходимо помнить, что с увеличением разрешения возрастает количество пикселей и поэтому изображение занимает больше компьютерной памяти.

Если растровое изображение используется в качестве подложки для векторизации, то сканировать изображение следует с разным разрешением. Если будет выполняться ручная векторизация, то сканировать изображение можно с разрешением 150–300 dpi. Для автоматической векторизации следует установить более высокое разрешение, но, как правило, не более 400 dpi.

а б

Рис. 8.9. Растровое изображение, полученное при сканировании карты с разрешением 300 dpi: а – растровое изображение с выделенным фрагментом; б – увеличенный фрагмент растра

Глубина цвета изображения. Каждый пиксель растрового изображения может иметь только один цвет. Цвет каждого пикселя хранится в компьютере как комбинация битов. Бит (двоичный разряд) является наименьшей единицей информации, которая может принимать лишь одно из двух значений (черное/белое). Чем больше битов используется для пикселя, тем больше оттенков цветов можно получить. Но чем больше глубина цвета, тем больше времени требуется на обработку графической информации.

В зависимости от различной глубины цвета выделяют следующие типы растровых изображений:

черно-белые (монохромные);

полутоновые (в оттенках серого);

полноцветные.

Черно-белое изображение самое экономичное. Для хранения пикселя используется только один бит информации. Бит может принимать только два значения: 0 и 1. Это значит, что каждый пиксель может иметь всего два цвета: либо черный, либо белый (рис. 8.10). Такое изображение можно использовать, если не требуется высокого качества изображения и при ограниченном объеме памяти компьютера.

Полутоновое – имеет глубину цвета 8 bit (1 байт), т. е. каждый пиксель может принимать до 256 (28) оттенков черного (базового) цвета (чем выше код цвета, тем он ярче). Любое полноцветное изображение можно превратить в полутоновое (в оттенках серого цвета).

131

а

б

в

Рис. 8.10. Растровые изображения с различной глубиной цвета: а – черно-белое штриховое (монохромное) изображение;

б – полутоновое изображение; в – полноцветное изображение

Цветное в формате RGB. RGB это система представления цвета. Она имеет три ба-

зовых цвета: Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий). Остальные цвета получаются путем смешения основных цветов. Количество получаемых цветов (цветовой охват) составляет 16 млн цветов. Эта система цвета используется для отображения на экране монитора. Глубина цвета у такого изображения 24 bit т. е. по 8 bit на красный, зеленый и синий каналы

(рис. 8.11).

Рис. 8.11. Выбор цветовых оттенков в ГИС MapInfo (цветовая модель RGB)

От разрешения и глубины цвета зависит размер файла растрового изображения. Чем выше разрешение и больше глубина цвета, тем больший объем компьютерной памяти требуется для хранения изображения. Самый большой размер файла имеют полноцветные 32битные и 48-битные изображения, а самый маленький – черно-белые. Если изменить глубину цвета растрового изображения с 32 до 8 бит, то размер файла изображения уменьшится в 4 раза.

132

Хранение изображения в растровом формате имеет ряд недостатков: хранение изображения может занимать большой объем памяти, масштабирование изображения приводит к ухудшению качества, т. к. при увеличении изображение распадается на пиксели, изображение плохо поддается трансформации (поворот, искривление и т. д.), т. к. вертикальные и горизонтальные линии при повороте приобретают «ступенчатый» вид. Кроме того, неудобно связывать изображения с описаниями объектов.

8.5.1. Форматы растровых файлов

Так как существует два разных способа представления информации в компьютере (растровый и векторный), то и форматы графических файлов делятся на два типа: растровые

и векторные.

Растровый файл может быть записан в различных форматах. Наиболее распространены такие растровые форматы, как BMP, TIFF, PCX, GIF, JPEG. Графический формат, в первую очередь, оказывает влияние на объем занимаемой памяти. Одни форматы файлов дают хорошее качество картинки, но имеют большой размер – BMP, другие, наоборот, имеют меньший размер, но за счет потери качества изображения, за счет сжатия информации – JPEG. Существуют форматы со сжатием и без потери качества – TIFF. Любой формат имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Формат TIFF является одним из самых распространенных и используется для хранения растровых изображений высокого качества. Его поддерживают практически все графические программы. Формат имеет очень хорошую передачу цвета и эффективный механизм сжатия. Поэтому его применяют в программах графического дизайна и издательских системах для обмена растровыми изображениями, а также для хранения сканированных аэро- и космических снимков.

Формат BMP используется всеми Windows-совместимыми программами. Обладает очень хорошей цветопередачей, но имеет слабые возможности сжатия. Файлы BMP занимают намного больше места на диске, чем файлы других форматов. В издательской деятельности не применяется.

Формат JPEG появился как формат сжатия файлов. При каждом сохранении в формате JPEG происходит потеря качества изображения. Но, используя этот формат, можно получить файлы, иногда в несколько сотен раз меньшие по объему, чем в формате BMP. Использование в полиграфии нежелательно. В формате JPEG следует сохранять только конечный вариант работы, т. к. каждое новое сохранение приводит к дополнительным искажениям данных. Для векторизации по растровой подложке желательно сохранять отсканированное изображение в этом формате.

Формат GIF разработан для передачи растров по сетям, отличается эффективным механизмом сжатия. В издательской деятельности не применяется.

8.5.2.Векторное изображение. Форматы векторных файлов

Вкартографии растровые данные чаще всего используются для векторизации. Поверх растрового изображения создается аналогичное ему векторное.

Ввекторном формате пространственные объекты представлены точками, линиями

иполигонами (графическими примитивами).

Ввекторных изображениях каждый объект задается набором координат, которые описывают его местоположение и пространственную привязку. Это позволяет компьютерным программам вычислять и помещать объекты в нужном месте (координировать).

Вотличие от растровых форматов, векторные графические программы имеют свои собственные форматы, поэтому изображение, созданное в одной программе, как правило, переносится в формат другой программы с различными искажениями.

133

Но для решения различных задач в области картографии, геодезии и землеустройства очень часто требуется перенос файлов из одной программы в другую. Для этой цели разрабо-

таны различные обменные форматы данных.

Графические обменные форматы также делятся на векторные (например, DXF формат пакета AutoCad и данных САПР или MIF / MID – обменный формат пакета MapInfo) и растровые (например, BMP, TIFF, JPEG ). Изображения в этих форматах могут просматриваться любыми приложениями, а также через Интернет.

Формат WMF является внутренним форматом операционной системы Windows. Был предназначен для обмена векторными данными между приложениями через буфер обмена. Но данный формат искажает цвета, не сохраняет ряд параметров векторных объектов. В картографии с помощью формата WMF осуществляется экспорт векторных картографических изображений из ГИС в офисные приложения Windows: Microsoft Word, Excel и др.

Формат PDF был создан фирмой Adobe в качестве формата электронного документооборота. Данный формат отличается очень компактным хранением информации. Просматривать документы в формате PDF и распечатывать их на принтере можно с помощью программы Adobe Acrobat Reader. Но эта программа не дает возможности изменять PDF- файлы. Такие программы как CorelDraw, Adobe PageMaker, FreeHand имеют функции экспорта документов в PDF.

Формат Adobe PostScript разработан фирмой Adobe для лазерных устройств вывода, которые выводят графику и текст любой сложности с очень высоким качеством. Файл PostScript включает в себя сам документ, все связанные растровые и векторные файлы, использованные шрифты, информацию о цветовой модели, параметрах цветоделения, линиатуре растра, форме растровой точки и другие данные, необходимые устройству вывода. Используется графическими программами и издательскими системами.

Формат EPS является форматом, поддерживающим упрощенную версию PostScript. В отличие от PostScript, формат EPS не поддерживает многостраничные документы, не содержит ряд команд управления параметрами устройства вывода. Но в нем сохраняются все необходимые данные о свойствах самого изображения: цветовая модель, канал прозрачности, треппинг (перекрытие цветов на границах), шрифты, параметры растровой картинки. Применяется как обменный формат в полиграфии.

Формат CDR является форматом графического пакета CorelDraw. Формат позволяет записывать векторную, растровую графику и текст. Файлы CDR имеют большое рабочее поле, что очень важно при создании больших картографических изображений.

Формат DXF является форматом обмена чертежными данными в системах автоматизированного проектирования. Этот формат поддерживает большинство CAD-приложений, а также многие графические программы, в том числе CorelDraw, FreeHand. В картоиздании используется в качестве обменного формата между ГИС и издательскими системами.

С векторным изображением очень удобно работать. Можно осуществлять произвольное масштабирование изображения, не искажая внешний вид и качество изображения, объекты векторной графики легко трансформируются, что не оказывает никакого влияния на качество изображения, удобно связывать изображения объектов с записями в базах данных, легко редактировать положение объектов, задавая их новые значения. Кроме того, векторная графика дает прекрасное качество печати.

8.5.3.Формат графических данных в ГИС MapInfo

Вгеоинформационных системах используются и векторные, и растровые способы представления данных. Как уже говорилось, структуру данных в ГИС обычно представляют как набор информационных слоев. Каждый слой содержит пространственную и семантическую информацию об объектах. Поэтому в ГИС информация задается несколькими файлами: файлом с графикой, с базой данных, индексным файлом и т. д.

134

Соседние файлы в папке Картография