Кузнецов О.Л., Никитин А.А., Черемисина Е.Н. Геоинформатика и геоинформационные системы

Подождите немного. Документ загружается.

Ячейки достаточно малы, чтобы пренебречь изменчивостью свойств

по территории. Для каждой ячейки указывается принадлежность к опреде-

ленному классу объектов или значение характеристики территории в цен-

тральной точке ячейки. Слои подразделяются на блоки элементарных ячеек,

каждый из которых содержит 64 строки матрицы по 64 элемента в каждой.

Начало координат в блоках – верхний левый угол.

Матричные данные различаются по типам шкал описания на количе-

ственные (номинальные и порядковые шкалы). Количественные шкалы

представляют данные типа «поверхность», качественные – точечные, ли-

нейные и площадные объекты.

Структура и классификация матричных слоев приведены на рис. 7.5.

Шкалы представления данных

Матричный слой Блок Ячейка Значение

Количественный Качественный

шкала отношений Циклическая шкала

номинальная шкала порядковая шкала

4 байта/ячейку

1 байт/ячейку

2 байта/ячейку

1 бит/ячейку (маска)

Рис.7.5. Структура и классификация матричных слоев.

Матричные слои создаются путем преобразования данных из вектор-

ной формы представления, в результате обработки других матричных слоев,

при вводе в БД аэро- и космоснимков.

При матричной форме площадные объекты представляются как сово-

ку7пности одноименных элементарных ячеек.

Текстовые слои содержат надписи, размещаемые как в поле карты,

так и за ее пределами. Надписи представляют названия на карте, индексы,

цифровые данные (подписи горизонталей, координатных сеток), условные

обозначения точечных объектов, площадной крап.

Структура текстового слоя проиллюстрирована на рис. 7.6

Слой надписей

Надпись

Элемент надписи

Имя набора, координаты, высота, угол

поворота, масштабный тип, цвет

Размеры по горизонтали и вертикали,

расположение, ориентировка

Рис.7.6. Структура слоя надписей.

Выходная карта – это совокупность выходных векторных, матричных

и текстовых слоев, структура которых приведена на рис. 7.7.

Векторные слои

выходной карты

Матричные слои

выходной карты

Текстовые слои

выходной карты

Выходная карта

Файл состояния карты:

слои, фрагмент, привязка,

гипертекст, палитра

Рис.7.7. Структура выходной карты.

Выходная карта имеет название и автоматически присваиваемый но-

мер, содержание и вид карты определяется файлом ее состояния.

7.1.3. Представление легенд

Обычно легенды карт геологического содержания могут быть полу-

чены в виде DBF-таблиц, имеющих стандартную структуру, предусмотрен-

ную требованиями по представлению Госгеолкарты-200.

Различают формализованное и текстово-графическое представление

легенд.

В формализованном виде легенды карт представляют списки исполь-

зуемых оснований классификации объектов карты (списки матричных сло-

ев) и списки возможных значений атрибутов линий (линейных и точечных

объектов) – списки кодов, семантических и графических типов и цветов ли-

ний. Под типом имеется в виду атрибут, в котором фиксируются геометри-

ческий тип (точка, линия, площадь, поверхность), шкала описания свойств,

происхождение карты (первичная или производная). Списки атрибутов ли-

ний и точек используются для описания линейных и точечных объектов.

Список кодов. Код описывает свойства линий и точек по одному или

нескольким основаниям классификации одновременно. Код образуется со-

вокупностью шифров, каждый из которых соответствует одному основанию

классификации.

Легенда выходной карты – тип данных, используемый для текстово-

графического отображения и объяснения условных обозначений на карте.

Структура такой легенды приведена на рис. 7.8.

Легенда выходной карты

Номер, имя, ширина

Подразделение

Знак

Текст

Шрифт, размер,

цвет, начало

строки

Рамка

Заливка

Нагрузка

Цвет,

Графический тип,

длина штриха

Закраска/штрих,

цвет, направление

и шаг штриховки

Шрифт, размер

координаты,

цвет, поворот

Крап

Линия

Графический

тип, длина

штриха, цвет

Рис.7.8. Структура легенды выходной карты.

Подразделение легенды имеет собственное начало координат (верх-

ний левый угол), относительно которого задается расположение знака и тек-

ста. Все размеры и координаты в легенде задаются в условных единицах,

которые преобразуются в миллиметры перед выводом на печать.

Рамка знака имеет цвет и графический тип. Заливка знака представ-

лена сплошной закраской или штриховкой.

Нагрузка знака представлена линией или значками из базового набо-

ра шрифтов и знаков из библиотеки образцов.

Текст подразделения легенды состоит из автоматически формати-

руемых строк; шрифт, размер и цвет текста одинаковы для всех строк одно-

го подразделения.

7.1.4. Представление сопутствующей информации

Описательные и справочные данные, относящиеся к отдельным объ-

ектам выходной карты или к карте в целом, определяет термин «сопутст-

вующая информация», которая в системе ПАРК представлена объектно-

привязанными гипертекстовыми описаниями, текстовыми файлами, DBF

таблицами и растровыми изображениями.

Гипертекстовое описание – объяснительная запись, паспорт и т.д.,

которые связаны с объектами выходной карты через реляционные таблицы

внешних атрибутов.

DFB таблицы предназначены для хранения внешних атрибутов кар-

тографических объектов, включая ссылки на описания этих объектов в дру-

гих файлах. Строки таблицы соответствуют объектам, столбцы, названные в

системе ПАРК «полями» соответствуют характеристикам объектов. Каждо-

му объекту может соответствовать одна или несколько строк таблицы.

Основная работа с таблицами выполняется при подготовке выходных

карт, где каждому векторному слою соответствует одна DBF таблица или

таблица «Атрибуты слоя». Разным выходным слоям соответствуют таблицы

с разным набором полей. В каждой таблице имеется неудаляемая колонка

ID NUMBER – внешний номер объекта, где хранится идентификатор, по ко-

торому осуществляется связь между объектами карты и соответствующей

ему строкой таблицы (см. рис. 7.9).

Через таблицу «Атрибуты слоя» осуществляется связь объектов вы-

ходного слоя с другими таблицами, текстами, растровыми иллюстрациями.

Гипертекст – это произвольный текст с перекрестными ссылками и

графическими иллюстрациями, для которых основной единицей является

СПРАВКА.

СПРАВКА имеет внутреннее имя, по которому осуществляется ее

связь с объектом описания и другими справками вставляемых растровых

изображений. С объектами карты гипертекстовые справки связаны через

DBF таблицу «Атрибуты слоя».

Библиотеки растровых изображений содержат растровые иллюстра-

ции для их включения в гипертекстовые справки или непосредственно свя-

зываются с объектами карты.

Эти библиотеки создаются средствами ПАРК и хранятся в файлах с

расширением .dbl. Одна библиотека содержит до 64 изображений с собст-

венными именами. Имена библиотек и изображений используются лишь в

качестве вспомогательной справочной информации для удобства работы.

Профили и гистограммы используются для отображения распределе-

ний количественных и качественных характеристик, первые – вдоль лома-

ной произвольной линии, вторые – для площади или для класса объектов.

Служебные и вспомогательные данные в системе ПАРК хранятся в

служебных и временных файлах, основные их типы представлены наборами

шрифтов и знаков, библиотекой образцов надписей, набором графических

типов, линий, списком возможных атрибутов линий и точек, таблицами

масштабов объектов карты, описаний классов объектов, преобразований

матричных слоев, палитрами экранной визуализации и т.д.

7.1.5. Выходной лист и его структура

Выходной лист – это электронный макет физического выходного

листа для его вывода на печать. Он имеет имя, номер, размеры, внутреннюю

систему координат в миллиметрах.

Параметрами листа являются начало координат, размер, размер поля,

где размещается нагрузка листа, палитра, статус масштабного типа, опреде-

ляющего учет (или неучет) масштабных типов объектов, параметры печати,

т.е. тип устройства вывода, тип вывода (векторный, растровый), разрешение

и масштаб печати, количество цветов, стиль вывода (толщина линий, яр-

кость, контрастность). Структура выходного листа приведена на рис. 7.10.

Карта

Легенда

Профиль

Гистограмма

Таблица

Изображение

Текст

Надпись

Граф. Объект

Пустой эл-т

Масштаб\размер, фрагмент, пов орот

Выходной

лист

Номер, имя, начало

координат, ра змер,

статус масштабных

типов, параметры

вывода

Ширина, высота, фра

мент

Масштабы вертикальный и

горизонтальный, параметры

подписей

Масштаб, параметры подписей, цвет

осей, тип заливки (закраска\штриховка)

Перечень показываемых колонок и

диапазон строк, режим заголовков, цвет

рамки; раздельно для имен колонок и

строк: шрифт, высота строки и

символов. Расположение, цвет, статус.

Масштаб\ширина\высота, фрагмент.

Диапазон номеров выводимых строк,

шрифт, высота строки, высота

символов, выравнивание, цвет.

Шрифт, размер, цвет, расположение

относительно рамки элемента, угол

поворта

Размер, ориентировка, цвет, тип л

инии

Рис.7.10. Структура выходного листа.

Выходной лист состоит из: а) готовых элементов включаемых в лист,

к которым относятся: карта, содержащая векторные, матричные, текстовые

слои; легенда выходной карты; профили и гистограммы таблицы DBF-

таблицы, растровые изображения и текст; и б) элементов, создаваемых в

листе, которые представлены надписями, графическими объектами (эллип-

сы, стрелы и т.д.) и третьим элементом, состоящим из рамки и/или фонового

цветового или штрихового заполнения.

7.1.6. Схема преобразования данных в системе ПАРК

В системе ПАРК, как и в других подобных системах, не предусмот-

рена определенная последовательность обработки исходных данных.

Последовательность или граф обработки данных определяется поль-

зователем и зависит от поставленной геологической задачи. Однако общие

технологические этапы преобразования данных остаются инвариантными к

конкретным приложениям. К таким этапам относятся: создание БД, ввод и

редактирование карт и сопутствующей информации, векторно-растровые и

растрово-векторные преобразования, тематическая обработка и построение

производных карт, компоновка и оформление выходных документов.

Для ввода карт используются две технологии:

– сканирование карт, их геодезическая привязка, занесение в БД и

оцифровка на дисплее;

– ввод с дигитайзера или указанием координат с клавиатуры.

Возможен ввод карты частями листов при превышении их размеров

рабочего поля дигитайзера.

Атрибуты вводятся с клавиатуры или указанием списков возможных

значений атрибутов.

Одновременно с вводом контурной нагрузки возможна установка

предоставляющих точек с индификатором площадных объектов, связывание

объектов со строками DBF таблицы.

Функции редактирования предусматривают изменение местоположе-

ния и формы линий переносом, добавлением удалением точек, сглаживани-

ем и т.д.

Подготовка объектно-привязанных данных выполняется как собст-

венными, так и сторонними программными средствами.

Возможность ввода и редактирования информации приведены в таб-

лице 12.

Таблица 12

Возможности ввода и редактирования объектно-привязанной

нформации

Возможности

Автоном-

ные моду-

ли

Ввод ком-

плексных

векторных

слоев

Работа с

тополо-

гическим

покрыти-

ем

Подго-

товка

слоев вы-

ходной

карты

Работа

с вы-

ходной

картой

Сто-

ронние

про-

грамм

ные

сред-

ства

Гипертекстовые описания

Создание биб-

лиотеки иллю-

страций

gbl_edit.ex

– – – – –

Подготовка ги-

пертекстовых

иллюстраций

prep_hlp.e

– – – – –

Создание ин-

дексных файлов

для наборов

справок

make_hlp.e

– – – – –

Связывание

справок с объ-

ектами карты

– –

Площад-

ные объ-

екты

–

Все ти-

пы

объек-

тов

–

DBF-таблицы

Создание и ре-

дактирование

структуры и

полей таблиц

– + + + – +

Связывание

таблиц с объек-

тами карты

–

Точечные и

линейные

Площад-

ные объ-

екты

Все типы

объектов

Все ти-

пы

объек-

тов

–

Растровые изображения

Связывание

изображений с

объектами кар-

ты

– – – – + –

Текстовые файлы в формате ASCII

Подготовка

текста

– – – – – +

Связывание

текстов с объ-

ектами карты

– – – – + –

Ввод аэро- и космоснимков в БД ПАРК выполняется одновременно с

привязкой изображений к геодезическим координатам по опарным точкам.

Для визуализации используется либо векторный, либо матричный слои.

Исходные данные в штатных ситуациях представлены комплексными

векторными слоями, далее выполняется автоматическое расслоение ком-

плексных слоев на тематические покрытия. Тематические покрытия преоб-

разуются в матричную форму представления для последующей обработки,

классификации, построения производных карт и других операций содержа-

тельной обработки данных.

При преобразовании в матричную форму качественных данных вы-

полняется их кодировка по атрибутам, для количественных – интерполяция

в регулярную сеть.

Тематическая обработка выполняется для матричных данных и

включает их редакцию, построение производных карт, пространственный

анализ.

Анализ данных включает широкий спектр расчетов статистических

признаков и классификационных процедур, выполняемых по матричным

слоям.

Аналитические преобразования геофизических полей сгруппированы

в подсистеме «Анализ данных». Расчеты гистограмм, линейные фильтры,

анализ поверхностей, вычисления расстояний и потенциалов для классифи-

кационных процедур включены в подсистему «Преобразование и построе-

ние карт».

Построение прогнозных карт и моделирование выполняется метода-

ми распознавания и автоматического картографирования с решением задачи

прогноза искомых объектов и явлений. Входная информация – это разно-

типные (разнометодные) качественные и количественные данные. Решение

задачи ведется для двух вариантов: двуальтернативного (поиски) – есть объ-

ект/нет объекта и многоальтернативного (геокартирование), когда много-

классовая постановка соответствует задаче прогнозирования ситуаций. По-

следняя решается лишь в режиме обучения с использованием эталонных

объектов.

Растрово-векторные преобразования сводятся к векторизации карт,

полученных в результате операций над матричными слоями. Результатом

векторизации является построение карты площадных объектов или карты

изолиний.

Контурные карты, получаемые при векторизации, преобразуются в

топологические покрытия.

Формирование выходных карт реализуется путем преобразования

картографических данных, полученных путем ввода, анализа, преобразова-

ния и моделирования, в слои выходной карты. Из выходных векторных,

матричных и текстовых слоев может быть оформлена как отдельная база

данных и использоваться как автономная информационная справочная сис-

тема.

Компоновка и вывод выходного листа обеспечивает получение элек-

тронного макета физического выходного листа, готового для вывода на

плоттер, принтер или в файл.

Общая схема преобразования данных в системе ПАРК представлена

на рис. 7.11.

Исходные данные в обычных ситуациях представляются векторными

слоями, а далее выполняется автоматическое расслоение этих комплексных

слоев на тематические покрытия.

Тематические покрытия в свою очередь преобразуются в матричную

форму для последующей обработки, построения производных карт и ком-

плексного анализа. При преобразовании геоданных в матричную форму для

качественных характеристик выполняется их кодировка, а для количествен-

ных данных реализуется интерполяция в регулярную сеть.

Тематическая обработка выполнятся для матричных данных, и вклю-

чает их редакцию, построение производных карт, пространственный и ком-

плексный анализ.