Описание пространственных объектов в ГИС

Пространственные объекты описываются в виде пространственных моделей. Под пространственной моделью следует понимать мысленно представленную и материально реализуемую систему, которая отображает и воспроизводит трехмерное пространство.

Фундаментальной частью пространственных информационных систем является структура модели и хранения данных. Структура данных должна обеспечивать быстрый доступ к ним и их компактное хранение.

Трехмерное пространство может моде лироваться в виде трехмерных и двумерных моделей. Поскольку в геодезии применяются топографические карты как двумерная модель пространства, то в данном случае будет рассматриваться именно эта модель.

При построении двумерной модели трехмерного пространства используются следующие особенности этих моделей:

1. Структурность. Это значит, что можно всегда задать упорядоченную последовательность точек, чисел или их совокупности.

2. Дискретность представляемой информации. При съемках на местности измерения выполняются в отдельных точках, расположенных друг от друга дискретно, т.е. на определенном расстоянии.

3. Однозначность и адекватность модели. Это означает, что модель точно и объективно отражает свойства местности.

4. Алгоритмичность модели. Это значит, что она строится по определенному алгоритму.

5. Содержание пространственной модели определяется позиционной частью описания и непозиционной.

Описание пространственных объектов предполагает наличие позиционной части описания и непозиционной.

Позиционная часть описания включает геометрическую информацию, метрическую, синтаксическую или тополого-геометрическую.

Геометрическая информация определяется ортогональным проектированием объектов земной поверхности на горизонтальную плоскость. Полученные проекции образуют геометрическую фигуру, обладающую такими геометрическими свойствами как длиной, формой, площадью, кривизной и др.

Метрическая информация представляет совокупность данных о пространственном положении отдельных точек. К этой информации относятся координаты точек, высоты, измеренные углы, линии, превышения.

Тополого-геометрическая или синтаксическая информация характеризует геометрическую структуру и форму объектов пространства. Примером носителя синтаксической информации является абрис съемки.

Непозиционная часть информации определяет содержательные свойства пространства. Ею выражаются технические, биологические, социальные и другие свойства объектов пространства или предметной области.

Рассмотренные виды информации составляют содержание модели пространства.

Пространственная модель состоит из следующих отдельных элементов: точек, линий, контуров, поверхностей. Это вызвано тем, что в предметной области топографических объектов существуют следующие типы объектов:

а) точечные (рис. 10.1), положение которых определяется точкой центра тяжести их контуров;

б) линейные, положение которых определено линией симметрии их контуров;

в) площадные, положение которых определяется линией их контуров.

Кроме названных могут иметь место и полосные объекты (рис. 10.1г), положение которых определяется противоположными линиями контуров.

Каждый однородный слой информации содержит точечные, линейные, площадные и полосные объекты. Под слоем понимается множество объектов, характеризуемых определенной общностью. Отдельными слоями могут быть населенные пункты, гидрография, растительный покров и др.

В зависимости от форм адекватности различают меры информации: синтаксическую, семантическую и прагматическую.

Синтаксическая мера информации определяется объемом данных, количеством информации и коэффициентом информативности.

Объем данных – это количество символов в сообщении. Оно измеряется в битах и дитах. Бит – двоичный разряд, дит – десятичный. Например, в электронном тахеометре запись, состоящая из ряда чисел составляет объем данных V=34 дит, то есть в этой записи насчитывается 34 десятичных цифры. Если запись перевести в двоичную систему счисления, то число двоичных знаков определит количество информации в битах. Пример этой записи такой:

11.0300 – расстояние от станции до пикета в метрах,

Количество информации – это разность между неопределенностью (неполной) знаний до получения сообщения об объекте и после его получения.

Неопределенность (неполнота) знаний выражается энтропией, которая вычисляется так:

Где

вероятность исхода события, о котором принимается сообщение.

Если через

обозначить энтропию события до полученного сообщения, а через

его энтропию после получения сообщения, то количество информации будет:

Пример. На абрисе тахеометрической съемки точки рельефа, между которыми возможна интерполяция горизонталей соединяются стрелками, которые указывают направление ската. До проведения эксперимента допустимо предположение соединения некоторой точки n с остальными n – 1 точками. При этом вероятность

каждого соединения равна

Однако в результате эксперимента было установлено (получено экспериментально), что точка n соединилась лишь с одной точкой. Вероятность этого события

а вероятность соединения с остальными точками равна нулю.

Следовательно, количество информации, доставляемой такой линией абриса равно

Коэффициент информативности определяется величиной

Семантическая мера информации – измеряется совокупностью сведений, которыми располагает пользователь о предметной области, называемой тезаурусом пользователя. В данном случае количество информации определяется компетентностью пользователя. Для некомпетентного пользователя (тезаурус равен нулю) при любых соотношениях количество семантической информации будет нулевым.

Пример. Определим число классов геодезической сети равным четырем. И пусть некомпетентный пользователь знает, что геодезические сети строятся только одного класса точности. Пусть сообщение о классе точности пункта сети равно 3. Определить количество информации, получившееся для компетентного и некомпетентного пользователей.

Зная, что существует лишь один класс точности некомпетентный пользователь определит:

То есть данное сообщение для этого пользователя приносит 0 семантической информации.

Здесь знание вероятности принадлежности пункта к третьему классу равно 1 после получения сообщения.

то количество информации, полученное компетентным пользователем равно

коэффициент содержательности семантической информации определяется формулой:

Прагматическая мера информации определяется ее полезностью для достижения определенных целей. Она может измеряться количеством информации также как синтаксическая и семантическая, но здесь пользователь должен быть компетентным в целесообразности информации.

По форме представления данные подразделяются на графические и текстовые. Текстовые бывают буквенные, цифровые и буквенно-цифровые.

По степени предварительной обработки данные подразделяются на первичные и вторичные. Первичные данные это такие, которые хранятся в таком виде, в каком они были получены. Это результаты непосредственных измерений и наблюдений. Вторичные – это данные, прошедшие предварительную обработку. Это карты, планы, фотоплан и др. К текстовым следует отнести следующие данные.

1. Идентификационные, которые однозначно определяют местоположение объектов или территориальных единиц. К ним относятся координаты точек, результаты измерений, съемок. Эти данные относятся к разряду основных данных ГИС. Они представляются в основном в цифровой форме. Их источник – каталог координат пунктов созданной геодезической сети, журналы измерений и съемок.

2. Описательные, которые относятся к тематическим данным, связанным определенной территориальной единицей. Это в основном буквенно-цифровые данные. Примером таких данных может быть административное описание положения геодезического опорного пункта, тип его центра, наружного оформления, данные привязки к местным предметам. Источником таких данных являются результаты описей и измерений по привязке геодезических пунктов, журналы выполнения геодезических измерений и съемок.

3. Нормативные данные – это данные планирования, полученные из нормативной документации, инструкций, положений.

4. Статистические данные – это такие, которые являются отражением деятельности определенной отрасти народного хозяйства. Их источником являются данные государственной статистики, статистической отчетности по различным отраслям хозяйственной деятельности. К таким данным относятся результаты наблюдений за различными природными явлениями – гидрологическими, метеорологическими, геоботаническими, океанографическими и др.

Источником графических данных являются картографические и аэрокосмические материалы.

К картографическим материалам следует отнести следующие:

1. Общегеографические карты. Это топографические карты – масштаба 1:200000 и крупнее, обзорно-топографические – масштаб менее 1:200000 до 1:1000000 и обзорные – масштаба 1:1000000.

2. Тематические карты. К ним относятся природные карты и социально-экономические. Природные карты делятся на геологические, геодезические, метеорологические и климатические, океанографические, почвенные, геоботанические, охранно-природные, земельно-ресурсные.

Социально-экономические карты подразделяются на карты промышленности, сельского хозяйства. и др

Аэрокосмические материалы называются еще материалами дистанционного зондирования. Они получаются на основе аэрофотосъемок и космических съемок. В разряд дистанционных методов зондирования можно отнести съемки и методы наземного зондирования. К ним относятся фототеодолитная съемка, сейсмо-, электро-, и магниторазведка, гидроакустические съемки морского дня с кораблей.

Космические съемки выполняются как с фотографических, так и со сканерных систем. Системы съемки могут быть как пассивные, так и активные.

Пассивные системы воспринимают отражение от объектов и фиксируют его на фотопленке или электромагнитных накопителях.

Активные излучают электромагнитные сигналы по направлению к объекту и фиксируют отражение этих сигналов на электромагнитных носителях.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: