Transcript GIS pagrindai

GIS pagrindai (II)
duomenų modelis
Albertas Šermokas
[email protected]
Erdvinės informacijos modelis
Erdvinės informacijos modelis apibrėžia tai, ką mes sutinkame
žemėje, tai - žemynai, landšafto elementai ir kintančios aplinkos
savybės, kaip oro kokybė, temperatūra.Taigi geografinę
informaciją galime suskaidyti į dvi plačias kategorijas: esybės ir
reiškiniai


Esybės yra atpažįstami, diskretūs objektai, kurie turi
palyginti aiškias ribas arba sudaro atskirą erdvės elementą.
Reiškiniai, erdvėje daugiau mažiau kinta tolygiai ir neturi
kažkokios specifinės formos. Pavyzdžiui temperatūra,
dirvožemio sudėtis, ir topografija.
Žemėlapis
Žemėlapis – tai sudėtingas objektas, kurį galima
įsivaizduoti kaip įvairių geografinės informacijos
sluoksnių rinkinį su specifinėmis, tik visam rinkiniui
būdingomis savybėmis. Jo pagrindiniai atributai:
pavadinimas, tipas (topografinis, bendrasis geografinis,
teminis ir pan.), sudėtingumo klasė (schema, apžvalginis
žemėlapis, detalus žemėlapis), vaizduojamas teritorinis
vienetas (jie kategorizuojami ir indeksuojami įvairiais
metodais – kodais, geografinėmis koordinatėmis ir kt.),
mastelis.
Žemėlapio duomenų modelis
Žemėlapio objektai yra išreiškiami šiais grafiniais
objektais:
 taškai
 linijos
 sritys
 Paviršius (reljefas)
 tekstai
 specialūs simboliai
 spalvos
GIS duomenų modeliai
Remiasi tuo, kad GIS`e informacija apie esybę išskaidoma į dvi
dalis: padėties ir savybių (svarbesnė GIS`e yra padėties), todėl
duomenų modelį sudaro:
1. Grafiniai duomenys
1. rastriniai;
2. vektoriniai;
3. paviršiaus – TIN.
2. Savybių (atributų) duomenys
Rastrinis (apibrėžimas)
Rastriniame duomenų modelyje kiekvienas realaus pasaulio
objektas suprantamas kaip taškas (pikselis, langelis) arba taškų
rinkinys su tam tikra savybe (dažniausiai spalva).

Taškų (langelių) matrica, sudaryta iš eilučių ir stulpelių, formuoja
tinklą, kuris dengia visą nagrinėjamą teritoriją, nepriklausomai nuo
to ar nusakomas prasminis objektas ar tik tam tikra teritorijos vieta,
kurioje nėra prasminio objekto.
Rastrinė informacija – tai kosminės ar kitais distanciniais metodais gautos
nuotraukos, popieriniai žemėlapiai ar brėžiniai, skaidrės, fotogrametrinė
informacija.
Rastrinis (sąvokos)
• Rastriniame modelyje taškas atvaizduojamas, kaip viena
langelis, linija kaip greta viena kitos tam tikra kryptimi
išdėstyti langeliai, o poligonas, kaip gretimų langelių
susikaupimas plokštumoje;
• Kiekvienas langelis turi koordinatę (x,y), kuri nustatoma
pagal atskaitos taško (paprastai kairysis apatinis kampas)
koordinates ir posūkio kampą.
• Rastro matricos langelių dydis vadinamas erdvine
skiriamąja geba (Pvz. ląstelės 10m x 10m – skiriamoji geba
10m, Landsat palidovinės nuotraukos skiriamoji geba,
30m, ortofoto nuotraukos iki 15cm).
Rastrinis (schema)
Posūkis 340
laipsnių
Atskaitos taškas
(X,Y)
Rastrinis (pavyzdys)







taškai
linijos
sritys
paviršius (reljefas)
tekstai
specialūs simboliai
spalvos
Rastrinis (reljefas)







taškai
linijos
sritys
paviršius (reljefas)
tekstai
specialūs simboliai
spalvos
Rastrinis (privalumai)
• Naudojant rastrinį metodą paprasčiau ir pigiau dirbti
nuotolinio skaitymo metodu, t.y. vietovę fotografuoti iš
lėktuvo ar dirbtinio Žemės palydovo
• Paprasta duomenų struktūra: kiekviename langelyje viena
reikšmė
• Paprasta tam tikros vietos analizė: ji susiveda į skaičių
palyginimą
• Patogu modeliuoti, nes rastriniai duomenys lengvai
transformuojami
Rastrinis (trūkumai)
• Nepasižymi dideliu grafiniu tikslumu: siekiant tikslumo
reikia didinti grebą ir naudoti daug langelių, o tai didina
duomenų apimtis
• Dėl netikslumų apibendrinant gauti rezultatai kartais
skiriasi nuo realiųjų
• Kiekvienas langelis turi turėti reikšmę, nors atitinkamoje
vietoje ir nėra prasminio objekto: tai padidina įvedamų į
kompiuterio atmintį duomenų kiekį
Vektorinis (apibrėžimas)
Vektorinis duomenų modelis – realaus pasaulio objektai yra
įvedami ir saugomi duomenų bazėse kaip koordinačių porų (x, y)
rinkinys (z koordinatė - kai kaupiami duomenys trimatėje erdvėje),
geometrinių elementų (taškas, linija, sritis) pavidalu.
Vektorinė informacija – tai egzistuojantys vektorinės grafikos
projektai, geografinės informacijos sluoksniai, kuriuose
vaizduojami diskretūs objektai.
Vektorinis (taškai)
Objektų, kurie yra per maži
pavaizduoti juos kaip linijas ar
sritis (gręžinių vietos, elektros
stulpai, medžiai) , vieta nusakoma
taškais. Taškais vaizduojami ir tie
objektai, kurie neturi ploto (kalvų
viršūnės). Taško vietą nusako
viena koordinačių pora (x, y) arba
(x, y, z).
X=38564949
Y=54564943
Vektorinis (linijos)
Mazgai
Linijos vaizduoja tokius objektus,
kurie tam tikrame mastelyje yra per
siauri, vaizduoti juos kaip plotus
(gatvės, elektros linijos, upės), arba
objektus, kurie turi ilgį, bet neturi
ploto (izolinijos, gatvių ašinės
linijos). Linijos padėtį aprašo
sutvarkyta koordinačių porų (x, y)
aibė.
Viršūnės
Briaunos
Vektorinis (sritys)
Viršūnės
Sritys
yra
uždaros
figūros
(poligonai),
vaizduojančios
vienarūšių objektų forma padėtį
vietovėje (ežerai, dirvožemio tipai,
miškų masyvai). Poligoną aprašo
sutvarkyta linijų aibė, kurios
pirmosios pradžios taškas sutampa
su paskutinės pabaigos tašku.
Centroidas
Mazgas
Briaunos
Vektorinis (reljefas)
Reljefas – tai izolinijų rinkinys vaizduojantis reljefą (kalvas,
daubas), kurį aprašo linijos aibė.
Vektorinis (kiti)
taškai
linijos
sritys
paviršius (reljefas)
tekstai
specialūs simboliai
Spalvos

Kiti dažniausiai vertinami kaip ne duomenų modelio dalis, o
kaip duomenų pateikimo būdai
Vektorinis (privalumai)




Idealiai tinka diskretiniams erdviniams objektams išreikšti
(vaizduoti)
Būdingas didelis grafinis tikslumas, kurio dažnai
neperteikia vaizdavimas kompiuterio ekrane ar
spausdinimas popieriuje (skaitmeninė forma tikslesnė nei
vaizduojamoji);
Didelė skiriamoji geba, todėl tinkamiausias žemėlapiams
sudaryti ir labiau priimtinas žmogaus akiai
Reikalauja mažiau kompiuterio atminties duomenis
apdorojant ir saugant, palyginti su rastriniu, nes mazgai ir
lūžio taškai (viršūnės) nusakomi koordinatėmis, tuo tarpu
rastriniam vaizdavimui reikia saugoti kiekvieną langelį
Vektorinis (trūkumai)
• Vektorinių duomenų pertvarkymas sudėtingesnis, palyginti
su rastriniais jie saugomi ilguose mazgų ir sankirtos taškų
koordinačių sąrašuose, kompiuteris juos nesunkiai atpažįsta,
tačiau naudotojui sunku juos redaguoti (keisti);
• Reikalauja tobulesnės kompiuterio įrangos, kartu tobulesnio
valdymo, o tai reikalauja aukštesnės kvalifikacijos
darbuotojų – šis metodas brangesnis;
• Vaizduoja ne plotus, o tik jų ribas, todėl sudėtingesnė
analizė
Paviršiaus (apibrėžimas)
Paviršiaus informacija – tai žemės paviršiaus ar kitų savybių
aprašymas santykine reikšme (aukščiu), siekiant nusakyti žemės
paviršiaus ir jo savybių pokyčius keičiantis padėties vietai.
Paviršiaus duomenų modelis TIN (Triangular Irregular Network)
– tai toks modelis, kuris paviršių apibūdina, kaip sujungtų
trikampių viršūnių grupę. Paviršiaus modelis sukuria trikampių
tinklą, saugodamas informaciją apie trikampių tarpusavio ryšius.
Paviršiaus (pavyzdys)







taškai
linijos
sritys
paviršius (reljefas)
tekstai
specialūs simboliai
spalvos
Savybių (atributų) duomenys


lentelės
Išorinės DBVS
Erdvinių ir atributinių
duomenų sąsaja
Atributiniai duomenys
Erdviniai, geometriniai duomenys
Taškas
x,y
ID
ID
Linija(Arc)
x,y
x,y
y
1
ID
x,y
x
ID
x
Tipas
Vardas
1
Gyvenvietė
Babtai
ID
Tipas
Vardas
2
Upė
Minija
ID
Tipas
Vardas
3
Ežeras
Balsys
y
2
2
x,y
ID
2
2
Poligonas
x,y
ID
3
x,y
x,y
3
x,y
x,y
x,y
ID
3
3
3
x
y
Vektoriniai (sudėtiniai)


Maršrutai
Regionai
GIS duomenų organizavimas
Informacijos sluoksniai:
 tematiniai
gyvenvietės, upės, keliai,
reljefas, ežerai, miškai,
miestai, hidrografija ir kt.

pagal objekto tipą
taškų (gyvenvietės,
viršukalnės), linijų (upės,
keliai), poligonų (ežerai,
pelkės, miškų, miestų), TIN
(reljefas, temperatūros)