Географические информационные системы

В древовидной сети (Е-дерево) каждая пара узлов имеет лишь одно соединение, не допускаются петли и замкнутые контуры, большая часть речных сетей имеет древовидную структуру.

Линейные объекты, как и точечные, имеют свои атрибуты, причем разные для дуг (звеньев) и узлов. Атрибутами для дуг являются:

• направление движения, интенсивность движения, протяженность;
• количество полос, время пути вдоль звена;
• диаметр трубы, направление движения газа;
• напряжение в ЛЭП, высота опор;
• количество путей, уклон, ширина тоннеля, грузоподъемность и др. Атрибуты для узла:
• наличие перехода, названия пересекающихся улиц;
• наличие автоматического регулирования перекрестков;
• тип (ручной или автоматический) перевода стрелок;
• характеристики трансформаторов ЛЭП;
• мощность компрессора.

Некоторые атрибуты (например, названия пересекающихся улиц) служат для связи  одного типа объектов с другими (узлы со звеньями), другие характеризуют только участки звеньев сети.

Во многих ГИС для включения дополнительных атрибутов в сеть необходимо разбиение  существующих звеньев и создание новых узлов. Например, звено улицы, часть которой ремонтируется, разрывается на месте начального и конечного участка ремонта, его атрибуты присваиваются новому (двухвалентному) узлу. Другой пример: для отрезка дороги, проходящей через мост, создаются новое звено и два новых узла. Такой подход может привести к появлению недопустимо большого числа звеньев и двухвалентных узлов, поэтому он имеет ограничение, определяемое ресурсами конкретной ГИС.

Сети часто используют как системы линейной адресации. В этих случаях точки размещают  в сети по данным о номере звена  и о расстоянии от его начала. Это более удобно, чем использовать X, Y координаты точки из таблицы, поскольку такие данные непосредственно указывают положение точки в сети.

Данный подход определяет метод присвоения атрибутов отдельным  участкам звеньев. При этом линейные объекты (здания, тоннели) хранятся в отдельных таблицах, а с сетью они увязаны путем указания номера звена и расстояния от его начала.

Для точечных объектов необходимо указать одно значение координат, для линейных - два (для начальной и конечной точек). Это позволяет при необходимости рассчитать X, Y координаты этих объектов и исключает необходимость дробить звенья и вводить двухвалентные узлы.

Ареалы. В настоящее время в ГИС может быть представлено несколько типов ареалов: зоны в приложении к окружающей среде или природным ресурсам, социально-экономические зоны, данные об угодьях и др.

Для ареальных объектов границы  могут определяться свойством или  явлением, а также независимо от явления (затем перечисляются значения атрибутов). Кроме того, границы могут устанавливаться искусственно, например для микрорайонов.

Взаимосвязи между координатными  моделями

В общем случае пространственные данные могут иметь большое число  разнообразных связей. Эти связи  играют важную роль для пространственного анализа данных. Например, связь типа "содержится в" позволяет соотносить объекты с их окружением, связь "пересекает" между двумя линиями важна для анализа маршрутов в сетях.

Взаимосвязи могут существовать между объектами  одного типа или разных типов.

Исходя  из критерия построения моделей можно выделить три основных типа взаимосвязей между координатными объектами.

Первый  тип - взаимосвязи для построения сложных объектов из простых элементов, например, взаимосвязи между дугой и упорядоченным набором определяющих ее вершин, взаимосвязи между полигоном и упорядоченным набором определяющих его линий. При этом используют процедуры агрегации и обобщения (см. разд. 3).

Второй  тип - взаимосвязи, которые можно вычислить по координатам объектов. Например, координаты точки пересечения двух линий определяют взаимосвязь типа "скрещивается" и наличие четырехвалентного узла. Табличные координаты отдельной точки и данные о границах полигонов позволяют найти полигон, включающий данную точку. Этим определяется взаимосвязь типа "содержится в". Используя данные о границах полигонов, можно выяснить, перекрываются ли полигоны, и тем самым установить взаимосвязь типа "перекрывает". Другими словами, второй тип связи содержится в атрибутивных данных в неявном виде.

Третий  тип - "интеллектуальный". Эти взаимосвязи нельзя вычислить по координатам, они должны получать специальное описание и семантику при вводе данных. Например, можно вычислить пересечение двух линий, но, если этими линиями являются автодороги, нельзя сказать, пересекаются они или в этом месте находится развязка автодорог. Следовательно, для решения дополнительных задач необходима информация о связях. Учет связей происходит при кодировании данных, т.е. в подсистемах семантического моделирования.

4.3. Номенклатура и разграфка топографических карт

Поскольку основой интеграции данных в ГИС является географическая информация, необходимо рассмотреть понятия разграфка и номенклатура топографических карт.

Разграфкой называется разделение топографических карт на листы. Номенклатура - это система обозначений отдельных листов топографических карт. Общегеографические карты делятся на три вида:

• обзорные (масштаб 1 : 1 000 000 и мельче);

• обзорно-топографические (масштаб 1: 100 000 - 1 : 1 000 000);

• топографические (масштаб 1: 100 000 и крупнее),

Обзорно-топографические карты  составляются по картам более крупных  масштабов.

Топографические карты составляются по результатам съемок территорий и отличаются детальностью изображения местности. Это многолистные карты, т.е. на каждом листе отображается часть территории, а в совокупности на всех листах содержится полное отображение. Строго говоря, криволинейная часть поверхности отображаемой на листе карты соответствует некоей криволинейной трапеции. Поэтому для обозначения определенных листов карты используют термин трапеция.

В основу разграфки топографических  карт положен лист карты масштаба 1 : 1 000 000. Для составления карты такого масштаба изображение земной поверхности разбивается на 60 колонн (двухугольников) начиная от Гринвичского меридиана через 6° (рис.4.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двуугольники нумеруются арабскими  цифрами от 1 до 60 на восток от 180°. Возможна нумерация от 0°. В этом случае двуугольники называют не колоннами, а зонами. Нумерация зон от колонн отличается на 30 единиц. Например, колонна с номером 40 соответствует зоне с номером 10.

Таким образом колонны и зоны делят земной шар по меридианам. Параллелями через 4° по широте изображение земной поверхности делится на ряды, обозначаемые буквами латинского алфавита к северу и югу от экватора (см. рис. 4.3) . Таким делением по меридианам и параллелям определяется номенклатура листа карты масштаба 1 : 1 000 000 (миллионной).

Номенклатура каждого листа  включает букву ряда и номер колонны. Так, лист, на котором показывается г. Москва, имеет номенклатуру N-37, что соответствуют 52 - 56° широты и 36- 42° долготы. Номенклатура сдвоенных или счетверенных листов карты складывается из обозначений широтного пояса и соответственно двух или четырех колонн. Номенклатура листов карт более крупных масштабов связана с номенклатурой листов миллионной карты. Так, лист карты масштаба 1 : 500 000 (рис. 4.4) составляет 1/4 листа миллионной карты и обозначается добавлением прописной буквы А, Б, В, Г к номенклатуре листа миллионной карты, например М-37-Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист карты масштаба 1 : 300 000 составляет 1/9 листа миллионной карты и обозначается римскими цифрами от 1 до IX, расположенными перед номенклатурой миллионного листа, например 1-N-37 (см. рис. 4.4). Лист карты масштаба 1 : 200 000 (рис. 4.5) составляет 1/36 листа миллионной карты и обозначается римскими цифрами от 1 до XXXVI, расположенными после номенклатуры миллионного листа, например N-37-1.

N-37

1	11	III	IV	V	VI
VII					XII
XIII					XVIII
XIX					XXIV
XXV					XXX
XXXI	XXXII	XXXIII	XXXIV	XXXV	XXXVI

О - N-37-1

Рис. 4.5. Номенклатура листов карты масштаба 1: 200 000

Лист карты масштаба 1 : 100 000 (рис. 4.6) составляет 1/144 листа миллионной карты и обозначается арабскими цифрами от 1 до 144, расположенными после номенклатуры миллионного листа, например N-37-143.

Номенклатура  листов карт более крупных масштабов  строится на основе листа карты масштаба 1 : 100 000, подобно тому, как строились номенклатуры рассмотренных выше карт на основе листа миллионной карты.

Так, лист карты  масштаба 1 : 50 000 составляет 1/4 листа карты масштаба 1: 100 000 и обозначается добавлением прописной буквы А, Б, В, Г к номенклатуре листа карты стотысячного масштаба ( рис. 4.7, а), например N-37-144-А.

 

 

 

 

 

N-37

1											12
13											24
25											36
37											48
49											60
61											72
73											84
85											96
97											108
109											120
121											132
133										0	144

0 - N-37-143

Рис. 4.6. Номенклатура листов карты масштаба 1: 100 000

Лист карты масштаба I : 50 000 содержит 4 листа карты масштаба 1: 25 000, которые обозначаются добавлением строчных букв а, б, в, г к номенклатуре листа карты пятидесятитысячного масштаба (см. рис. 4.7, a), например N-37-144-B-6.

Лист карты масштаба 1 : 25 000 содержит 4 листа карты масштаба 1: 10 000, которые обозначаются добавлением арабских цифр 1, 2, 3, 4 к номенклатуре листа карты двадцатипятитысячного масштаба (см. рис. 4.7, а), например N-37-144-B-a-l.

Лист карты масштаба 1 : 100 000 содержит 256 листов карты масштаба 1: 5 000, которые обозначаются добавлением арабских цифр от 1 до 256 к номенклатуре листа карты стотысячного масштаба (см. рис. 4.7, a), например N-37-144-(255).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номенклатура листа карты масштаба 1:2 000 образуется на основе деления листа карты 1: 5 000 на 9 частей. Каждый лист обозначается путем добавления строчных букв русского алфавита а, б. в, г, д. е, ж, з, и к номенклатуре пятитысячного масштаба (рис. 4.7, б), например N-37-144-(256-а).

 

4.4. Атрибутивное описание

Одних координатных данных недостаточно для описания картографической или сложной графической информации. Картографические объекты кроме метрической обладают некоторой присвоенной им описательной информацией (названия политических единиц, городов и рек). Характеристики объектов, входящие в состав этой информации, называют атрибутами. Совокупность возможных атрибутов определяет класс атрибутивных моделей ГИС.

Выше отмечалось, что атрибутивные данные описывают тематические и временные характеристики. Таблица, содержащая атрибуты объектов, называется таблицей атрибутов.

Атрибуты, соответствующие тематической форме данных и определяющие различные признаки объектов, также хранятся в таблицах. Каждому объекту соответствует строка таблицы, каждому тематическому признаку - столбец таблицы. Каждая клетка таблицы отражает значение определенного признака для определенного объекта.

Временная характеристика может отражаться несколькими способами:

• путем указания временного периода существования объектов;

• путем соотнесения информации с определенными моментами времени;

• путем указания скорости движения объектов. В зависимости от способа отражения временной характеристики она может размещаться в одной таблице или в нескольких таблицах атрибутов данного объекта для различных временных этапов.

Применение атрибутов позволяет  осуществлять анализ объектов базы данных с использованием стандартных форм запросов и разного рода фильтров, а также выражений математической логики. Последнее эффективно при тематическом картографировании.