Модели данных и алгоритмы векторных гис.

В векторной модели пространственных данных графические данные представлены в виде объектов – точек, линий и регионов – с которыми связа- ны атрибутные данные. Координатами точек являются декартовы координа- ты в некоторой прямоугольной системе координат (например, в системе координат Гаусса-Крюгера) или географические координаты – широта и долгота. Линии или дуги представляются последовательностью точек. Структуры данных, основанные на векторном представлении, используются для кодиро- вания сущностей, которые могут быть выделены как объект. В этих структурах объекты представлены в виде множества векторных примитивов, покрывающих лишь часть исследуемой территории.

Основным преимуществом "векторного" представления геоинформа- ции является возможность описания топологических отношений между объектами. Это позволяет компактно представлять в памяти ЭВМ контурные объекты, сети, эффективно анализировать эти данные. Линейно-узловое топологическое представление основано на описании объектов в виде узлов, соединяющих их дуг и полигонов, образуемых дугами. Между элементами существуют топологические отношения, описываемые в виде таблиц смежности узлов и дуг, дуг и полигонов, смежности полигонов и т.п.

 

Представим, что несколько слоев имеют построенную топологию (тре- буемую во многих ГИС, хотя и не во всех). Когда два слоя комбинируются (совмещаются), результат также должен удовлетворять условиям планарных правил. Для этого находятся все пересечения линий, и на каждом пересече- нии создается новый узел. Например, прямая, пересекающая выпуклый пло- щадной объект, делит его на два полигона. Топологическое наложение – об- щее название для комбинирования слоев с использованием построенной то- пологической модели. Для получившейся в результате комбинирования сло- ев карты топологические связи обновляются.

При наложении полигонов их границы разбиваются на каждом пересече- нии объектов. Наложение линейных объектов на площадные также использует отношение “содержится в”. Линии разрываются на каждом их пересечении с границей полигона. Количество линий в результате этой операции становится больше. Содержащий линию полигон становится новым атрибутом каждой ли- нии. Например, по карте на рисунке 2.8 можно определить ландшафт, по кото- рому проходит каждый сегмент слоя дорог. Для наложения слоя точечных объ- ектов на слой площадных объектов используется отношение «содержится в»., а результатом такой операции является новый атрибут для каждой точки. На ри- сунке 2.9 показаны две карты – точечный слой избушек и площадной слой ви- дов ландшафта. В результате комбинирования этих слоев для каждого объекта в слое избушек получим вид ландшафта, на котором она расположена.

 

Операция переклассификации объектов применяется в работе с площадными объектами. В них объекты собираются вместе на основе атрибутов. Например, карта почв содержит объекты, имеющие атрибуты «тип почвы» (A, B, C) и «потенциал роста» (d и f). Чтобы получить карту по какому-то одному признаку, нужно объединить соседние объекты, имеющие одинаковые значения признака (рисунок 2.10), т.е. удалить границы между полигонами одного типа.

В векторных ГИС для передачи кодирование объектов используется модель данных “дуга–узел”, в которой полилинии и полигоны представляются в виде ориентированных графов. При этом фиксируются отношения инцидентности узлов и дуг, принадлежности дуги границе полигона, смежности полигонов. При векторизации карт векторные объекты представляют собой т.н. “спагетти”. Процесс преобразования спагетти в модель “дуга–узел” на- зывается planar enforcement.