18. Операции с данными в векторном формате.

1. Представление пространственных объектов и взаимосвязей

Пространственные объекты — точки, линии и полигоны — кодируются с помощью пар координат:

• точка: (х, у);

• линия: (x₁, у₁), (х₂, у₂), ... (х_n, у_n);

• полигон: (x₁, у₁), (x₂, у₂), ... (х_n, у_n).

Для построения линии или полигона нужно соединить последовательно каждую пару точек отрезком прямой или плавной линией. Для точечных объектов координаты могут выступать и в роли атрибутов. Для других объектов атрибуты хранятся в таблицах, а координаты — в отдельных файлах; группа координат, определяющая один объект, сопровождается индивидуальным идентификатором (ID).

Возможности представления взаимосвязей в базе данных ГИС определяют разделение БД на топологические и картографические. В топологических базах данных взаимосвязи кодируют и представляют как дополнительные атрибуты. Рассмотрим способы кодирования двух типов объектов: линейных — связи в сетях, и полигональных — связи между полигонами.

2. Алгоритмы определения пересечения линий

Основной вопрос, который решает эти алгоритмы: пересекает ли линия, соединяющая точки с координатами (x₁, x₂) и (х₂, у₂) одной оцифрованной кривой (линейного объекта или границы полигона), с линией, соединяющей точки (u₁, v₁) и (u₂, v₂) — другой, и если да, то где.

3. Способы вычисления длин линий, периметров и площадей полигонов

Они позволяют получать количественные характеристики линейных и полигональных объектов, помимо тех, которые представлены атрибутами в БД.

4. Алгоритм «точка в полигоне»

Общий подход к решению этого типа задач состоит из двух процедур: 1) провести вертикальную линию от исследуемой точки вверх («до бесконечности»); 2) подсчитать, сколько раз эта линия пересечет границу полигона: • если число пересечений нечетное, точка находится внутри полигона; • если четное — вне.

5. ГИС-технологии пространственного анализа

Технологии пространственного анализа данных в ГИС включают четыре типа базовых операций. 1. Объединение смежных объектов, относящихся к одному классу. 2. Вырезание подмножества объектов для создания нового слоя. 3. Построение буферных зон. 4. Операции наложения слоев (оверлей).

Процедура объединения смежных объектов, принадлежащих одному классу (слияние, или Dissolve), применяется, как правило, для упрощения больших наборов данных, содержащих полигональные или линейные объекты с одинаковыми значениями атрибутов. Такая операция позволяет уменьшить число объектов (например, оцифрованные отрезки одной улицы), исключая лишние записи в таблицах атрибутов и сохраняя поля других атрибутивных значений.

Вырезание объектов (Clip) используется в случаях, когда необходимо выбрать (вырезать) часть одного слоя, используя один или больше полигонов другого слоя как резак, и тем самым создать новый слой, который содержит географическое подмножество объектов большего слоя. В результате один класс объектов определяет границы другого.

Например, задача состоит в изучении транспортных сетей некоторой области, а исходные данные о дорогах в базе данных представлены картой государственной дорожной сети. Для выполнения анализа удобнее создать рабочий слой, который содержит только дороги (или части дорог), попадающие в границы области. Для этого можно применить операцию вырезания к слою государственной дорожной сети, используя полигон области как резак для создания нового слоя. Подобным способом можно вырезать объекты других типов — точечные, линейные или полигональные.

Операция построения буферных зон позволяет создавать полигональные области (соответственно новые полигональные объекты) вокруг некоторого географического объекта или набора объектов. Буферная зона - это площадной (полигональный объект), границы которого находятся на равном удалении на заданную величину от выбранного объекта. Буферные зоны строятся автоматически средствами ГИС, причем они могут создаваться вокруг объектов любых типов — точек, полилиний, площадей и т. д. (рис. 4.11); в результате создается новый полигон, включающий исходный объект. Обычно построение буферных зон выполняют для определения различных охранных зон, зоны видимости, дальности действия или расположения и т. д.

Ширина буферной зоны определяется заданным расстоянием, которое для каждого выбранного объекта в слое может быть одинаковым или различным, задаваемым числовым атрибутом. Числовые значения в поле атрибутивной таблицы можно использовать также для создания множества концентрических буферных зон заданной ширины. Если нет необходимости в создании буферов вокруг отдельных объектов, можно обобщить границы между смежными областями; при этом все буферные полигоны будут сгруппированы в один объект, определяемый одной записью в таблице атрибутов.