Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS)
Подождите немного. Документ загружается.
Площадные условные знаки задают такими способами, как (рис. 5.9):
1.Одноцветная закраска. Отображаемая область закрашивается одним
цветом. Этот способ имеется во всех ГИС.
2.Градиентная закраска. В этом способе отображаемая область заполняется
плавным переходом цветов в соответствии с некоторым цветовым шаблоном.
Этот способ реализован, например, в ArcGIS.
3.Закраска по шаблону. В этом способе задается некоторая матрица
размером 8х8, каждый элемент которой имеет значения 0 или 1. При
отрисовке вся область заполняется такими шаблонами попиксельно,
используя два цвета для отрисовки значений 0 и 1 в матрице. В этом способе
нельзя масштабировать рисунок закраски, а это приемлемо только для
изображения пространственных данных на экране компьютера, т.к. на
принтере пиксели настолько малы, что рисунок на печати будет выглядеть
как обычная одноцветная закраска. Недостатком является также то, что
можно использовать только 2 цвета. Этот способ во многом устарел, но по-
прежнему имеется во многих ГИС.
4.Текстурная закраска. Этот способ является логическим развитием
предыдущего, позволяя задать текстуру – произвольное растровое
изображение, которым будет заполнена отображаемая область на карте. В
отличие от предыдущего способа текстуры могут масштабироваться.
Недостатком данного способа является то, что при определенном увеличении
становятся видны отдельные пиксели текстуры. Этот способ сейчас
используется во многих ГИС.
5.Заполнение точечным условным знаком. В этом способе заданный
произвольный точечный условный знак размножается внутри отображаемой
области. Если точечный условный знак попадает на границу рисуемой
области, то, в зависимости от настроек, он может либо не рисоваться совсем,
либо отсекаться вдоль границы рисуемой области. Этот способ сейчас
реализован во многих ГИС.
6.Заполнение параллельными линиями. В этом способе отображаемая область
заполняется параллельными линиями под некоторым углом и на некотором
расстоянии друг от друга. Каждая из параллельных линий определяется как
некоторый линейный условный знак. Этот способ реализован, например, в
ArcGIS.
7. Многослойные условные знаки, состоящие из знаков, заданных разными
вышеприведенными способами. Этот способ используется, например, в
ArcGIS, а также в ряде других ГИС.
В заключение отметим, что все условные знаки бывают масштабируемыми и
немасштабируемыми. Для первых размер задается в единицах системы
координат карты, а потому при увеличении изображения размер знака на
экране пропорционально увеличивается. В немасштабируемых знаках размер
задается в некоторых единицах (например, в миллиметрах; это удобно, если
карта готовится для печати) или в системе координат экрана (в пикселях), а
потому знак на экране изображается всегда одного размера вне зависимости
от текущего масштаба отображения.
В большинстве ГИС (например, в ArcGIS) все условные знаки являются
немасштабируемыми. В некоторых ГИС (например, в IndorGIS) условные
знаки могут быть также масштабируемыми.
5.3.Визуализация векторных данных
Большинство визуализаторов векторных данных, как и условные знаки,
бывают масштабируемыми и нет. Если они масштабируются, то при
увеличении размера карты на экране будут пропорционально увеличиваться
и отображаемые размеры условных знаков. Если они не масштабируются, то
их размер на экране будет всегда одинаковым вне зависимости от текущего
масштаба изображения.
Рассмотрим самые распространенные виды визуализаторов векторных
данных.
1.Визуализаторы одинаковым условным знаком. Эти визуализаторы
являются самыми простыми. Здесь все пространственные объекты
отображаются одинаково – одним и тем же условным знаком (рис. 5.10).
2. Визуализаторы по категориям. Для использования этого визуализатора
необходимо указать некоторый атрибут, имеющийся у всех отображаемых
объектов. После этого ГИС анализирует весь набор пространственных
данных и для каждого возможного значения указанного атрибута задает
некоторый условный знак. Затем пользователь может изменить условные
знаки, которыми будут отображаться пространственные объекты, имеющие
определенные значения атрибута.
Рис. 5.10. Пример отрисовки карты мира одинаковыми
условными знаками (все страны, города и линии градусной
сетки отображаются одинаковыми условными знаками)
В качестве демонстрации возможностей визуализации по категориям на рис.
5.11 показан пример отрисовки карты мира. Там был взят набор
пространственных данных со странами мира, для которых указан атрибут с
именами стран.
3.Визуализатор по диапазонам. В этом визуализаторе, так как и в
предыдущем, пользователем задается некоторый атрибут. При этом, однако,
не каждому возможному значению этого атрибута ставится в соответствие
отдельный условный знак, а только некоторым диапазонам значений этого
атрибута.
Например, на рис. 5.11 города на карте мира отображаются визуализатором
по диапазонам. В качестве классифицирующего атрибута взят атрибут
населения городов. Все города были разделены на две группы: 1) города с
населением в диапазоне от 0 до 999999 чел. и 2) города с населением в
диапазоне от 1000000 до 25000000 чел. Этим двух диапазонам были
сопоставлены два разных условных знака в виде большого и малого кругов.
4.Визуализатор по условным выражениям. Данный способ является
логическим развитием предыдущего метода. В этом способе можно указать
логические выражения над атрибутами пространственных объектов, и какие
условные знаки будут соответствовать этим атрибутам.
Рис. 5.11. Пример отрисовки карты мира разными условными знаками
(страны, города и линии градусной сетки рисуются разными знаками)
Например, на рис. 5.11 линии градусной сетки, кратные 30°, отображаются
более толстой линией, чем все остальные. Для этого должно быть задано
примерно следующее выражение: (DEGREE mod 30 = 0), где DEGREE – это
атрибут с широтой/долготой горизонтальных/вертикальных отрезков
градусной сетки.
5.Визуализатор подписями позволяет размещает текстовые надписи около
объектов. Для этого должен быть указан некоторый атрибут или выражение
над атрибутами, значения которого должны быть выведены около
соответствующих векторных объектов; также должны быть указаны
параметры шрифта (имя, размер, стиль и цвет). Кроме того, обычно можно
указать, чтобы повторяющиеся надписи не выводились на экране, а надписи
не перекрывались друг с другом (рис. 5.12).
6.Визуализатор диаграммами позволяет визуально анализировать распределение по карте
выбранных параметров пространственных объектов. При этом необходимо указать
несколько атрибутов объектов, которые будут использоваться для построения диаграмм
(рис. 5.13).
7.Визуализатор точками плотности. Разбросанные случайным образом по полигону с
какой-то плотностью некоторые точечные условные знаки (обычно это маленькие
кружочки) позволяют в ряде случаев наглядно представить некоторые характеристики
объектов, например плотность населения стран (рис. 5.14).
Рис. 5.12. Пример визуализации подписями
(подписи городов на карте мира)
Рис. 5.13. Пример отрисовки диаграммами
(площадь диаграмм показывает население субъектов Российской Федерации,
а сегменты диаграмм – соотношение мужского и женского населения)
8.Визуализатор сплайнами. Визуализация полилиний и полигонов стандартным способом
в виде ломаных не всегда позволяет получить адекватные визуальные результаты, когда
этими геометрическими фигурами представляются объектами, имеющими гладкую
природу. В этом случае фигуры можно сгладить сплайнами (рис. 5.15).
Рис. 5.14. Пример отрисовки точками плотности
(плотность населения в разных странах мира)
Рис. 5.15. Пример отрисовки сплайнами рек и дорог
(слева линии рисуются прямыми, справа – сглаженными линиями)
Кроме вышеприведенных визуализаторов, некоторые ГИС имеют ещё
другие, как правило, предназначенные только для визуального оформления
карт. Например, в IndorGIS имеются визуализаторы для псевдо-объемной
визуализации (рис. 5.16).
В заключение отметим, что во всех визуализаторах имеются различные
параметры, значения которых должен заранее указать пользователь
(например, в визуализаторе фиксированным условным знаком нужно указать
размер условного знака). Некоторые же ГИС позволяют такие значения не
фиксировать, а брать из указанного атрибута или вычислять на основе
некоторых атрибутов.
Рис. 5.16. Пример псевдо-объемной визуализации
5.4.Визуализация растровых данных
Растровые пространственные данные представляются в виде матрицы, в
каждой ячейке (пикселе) которой хранится одно или несколько чисел.
Количество хранящихся в каждом пикселе чисел определяется количеством
каналов (англ. band), из которых состоит растр. На практике наиболее часто
используется 1 или 3 канала (однако каналов может быть 2, 4 и даже
больше). Обычно 3 канала представляют отдельные RGB-составляющие
видимого человеческим глазом света – красную (R), зеленую (G) и синюю
(B). В случае использования только одного канала в каждом пикселе
хранится некоторый код, интерпретация которого зависит от предметной
области (очень часто этому код с помощью палитры растра сопоставляется
некоторый цвет). Ниже мы рассмотрим самые основные виды визуализаторов
растровых данных.
1.Композитный визуализатор. Этот визуализатор используется для
отображения растров, имеющих несколько каналов. При этом пользователь
должен указать, какие из каналов растра будут соответствовать красному,
зеленому и синему цвету при формировании цвета выводимого пикселя.
Данный вид визуализатора является наиболее очевидным в случае, если
растр содержит 3 канала с RGB-составляющими цвета. Однако он может
применяться и для других каналов. Например, данные дистанционного
зондирования, поступающие со спутников, зачастую содержат множество
каналов с данными как в видимом, так и в ультрафиолетовом, инфракрасном
или радиодиапазоне волн. Такие данные отображают с помощью
композитного визуализатора, выбирая для отображения те или иные каналы.
Про изображение, полученное этим способом, говорят, что оно «показано в
условных цветах», т.к. цвета изображения не имеют прямого отношения к
воспринимаемым человеческим глазом цветам (рис. 5.17).
Рис. 5.17. Пример композитной визуализации ДДЗ в условных цветах
2.Визуализатор по уникальным значениям. Этот визуализатор позволяет
отображать данные только одного канала растра. В нём всем возможным
значениям в пикселях растра ставится в соответствие некоторый цвет,
которым и отображается соответствующий пиксель (рис. 5.18). Таблица
такого соответствия называется палитрой.
Рис. 5.18. Пример визуализации растра с помощью палитры
3.Визуализатор по диапазонам значений. Этот визуализатор, также как и
предыдущий, позволяет отображать данные только одного канала растра.
При этом все возможные значения в пикселях растра разбиваются на
некоторые диапазоны, которым ставится в соответствие некоторый цвет. При
отображении растра для каждого его пикселя определяется диапазон, в
который попадает значение пикселя, а следовательно, определяется и
соответствующий ему цвет для отображения на карте.
4.Визуализатор с растяжением значений вдоль цветового ряда. В нём
каждое значение в пикселях растра масштабируется и приводится к
вещественному значению в диапазоне от 0 до 1. Полученная величина
определяет значение цвета вдоль некоторого непрерывного цветового ряда.
На рис. 5.22,а приведен пример визуализации растра, представляющего
модель рельефа, в каждом пикселе которого записана высота
соответствующей точки на поверхности Земли в некоторой системе высот.
5.5.Визуализация транспортных сетей