Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ особенностей объектов большой протяженности 10
1.1. Транспортные сети и их исследование методами геоинформатики 10
1.2 Особенности выбора систем координат для объектов большой протяженности 16
1.3. Картографические проекции и их влияние на модели ОБП 20
1.4. Влияние зон на картографическое отображение объектов большой протяженности 30
1.5. Цифровые модели объектов большой протяженности выводы 34 выводы по первой главе 46
2. Особенности хранения и использования геоданных 49
2.1. Данные и геоданные 49
2.2. Особенности хранения данных в геоинформатике 56
2.3. БД как основа хранения геоданных 63
3. Методы обработки геоданных 68
3.1. ГИС как человеко-машинная система 68
3.2. Применение ИС на разных этапах проектирования. 74
3.3. ГИС железнодорожного транспорта 78
3.4. Принятие решений с использованием БД 81
4. Классификация объектов базы данных ГИС 84
4.1 Классификации в геоинформатике 84
4.2. Построение дерева классификации номенклатуры топографических карт 86
4.3. Особенности создания цифровых моделей и карт 102
4.4. Классификация цифровых моделей 111
5. Особенности проектирования железных дорог с применением распределенной геоинформационной базы данных 116
5.1. Концептуальные решения проектирования геоинформационной базы данных 116
5.2. Технология работы геоинформационной базы данных. 117
5.3. Денормализация данных 120
5.4. Методы применения ГР БД при проектировании транспортных объектов 122
5.4.1. Применение теории графов для описания пространственных сетей 122
5.4.2. Анализа топологии транспортных объектов с использованием теории графов 128
5.4.3 Решение задачи минимизации стоимости перевозок методом кратчайшего пути в графе 131
5.4.4 Идентификация объектов ГР БД с применение теории графов 136
5.4.5. Применение ГР БД на разных этапах проектных работ 142
5.5. Технология организации распределенного доступа к ГР БД 152
Заключение 158
Литература
- Картографические проекции и их влияние на модели ОБП
- Особенности хранения данных в геоинформатике
- Применение ИС на разных этапах проектирования.
- Особенности создания цифровых моделей и карт
Введение к работе
Вторая половина XX столетия, как этап развития, характеризуется появлением в разных странах информационного общества, в котором информационные продукты и услуги и сфера их производства и применения становятся одним из основных экономических ресурсов и фактором, меняющим формы экономической деятельности, виды организаций и социальные взаимоотношения [1, 3, 7, 17, 42, 64, 69, 97].
Самыми преуспевающими в деловом мире являются фирмы и корпорации, использующие современные информационные технологии для удовлетворения потребностей конечного потребителя в знаниях, информационных продуктах и услугах.
Огромные объемы современной информации в сочетании с требованием быстро собрать информацию, качественно обработать ее, проанализировать и на основе этого принять решение неизбежно приводят к необходимости использования баз данных.
Можно выделить две качественные группы технологий, которые человек использует в своей деятельности: технологии приспособления к окружающей среде, технологии преобразования среды в соответствии со своими потребностями. Оба типа вышеназванных технологий в настоящее время в большой степени реализуются с использованием методов геоинформатики.
Геоданные все чаще рассматриваются в качестве национального информационного ресурса многоцелевого использования, а геоинформационные технологии обеспечивают их пространственную унификацию, комплексное и сопряженное использование, современные ГИС признаны одним из универсальных интегрированных информационно-технологических средств, способствующих эффективному решению территориальных проблем управления и планирования [96, 99, 102].
Современное общество характеризуется широким внедрением методов информатизации во все сферы деятельности [47, 64, 97]. С одной стороны это
5 привело к информационных технологий и систем в разные сферы деятельности, такие как транспорт [43-46, 91, 101], экономика [69, 87, 94, 97], науки о земле [47, 71, 99, 102] и т.д. С другой стороны современное развитие характеризуется существенным возрастанием информационных объемов, которые необходимо обрабатывать и хранить. Это неизбежно приводит к необходимости использования баз данных как неотъемлемой части исследований как ранее проводимых, так и новых.
Еще одной особенностью современного развития общества является интеграция [47, 48] и возникновение новых научных направлений на этой основе. Следствием интеграции является возникновение новых научных направлений, к числу которых относится и геоинформатика.
Геоинформатика (нем. Geoinformatik англ.: Spatial Informatics, Geolnformatics) имеет три аспекта развития и интерпретации.
1.- Научное направление, основанное на интеграции математики, информатики и наук о Земле, изучающее пространственно временные явления (структуру, связи, элементы, динамику) на Земле и применимое для аналогичных исследований других объектов космического происхождения.
2. Прикладное направление, связанное с разработкой технологий и
систем для изучения и управления процессами и явлениями окружающего
мира.
3. Производство (в первую очередь картографическое) информационных
продуктов специального и коммерческого назначения, используемых в
картографическом производстве и в других сферах как инструмент анализа и
поддержки принятия решений. Центральным элементом геоинформатики
является исследование и использование пространственных отношений.
Согласно международному стандарту ISO OSI/TC 211: Geographic Information/
Geomatics, International Draft Standart [100] геоинформатика направлена на
развитие и приложение методов и концепций информатики для исследования
пространственных объектов и явлений. Связующим элементом в
геоинформатике являются пространственные отношения [99].
Геоинформатика ближе к информатике, чем, например, к географии. Подобно биоинформатике, информатике окружающей среды, экономической информатике [94] геоинформатика оперирует с современными концепциями информатики и переносит их в прикладные области.
Геоинформатика основывается на знаниях и функциях геоинформации, с ее представлением в форме геоданных и последующими разнообразными приложениями [26, 27, 51]. При этом полученные знания используются и реализуются в геоинформационных технологиях и геоинформационных системах. Существенное развитие и взаимный перенос знаний геоинформатики инициируется не только за счет методов информатики, но и за счет научных дисциплин таких как геодезия, фотограмметрия, картография, география..
Среди множества объектов, которые изучает геоинформатика особое место занимают объекты большой протяженности (ОБП).
Объекты большой протяженности - это объекты линейные размеры которых таковы, что при их исследовании и проектировании необходим учет кривизны земной поверхности. Кроме того, картографическое представление ОБП, лежащих более чем в одной координатной зоне, характеризуется большими искажениями.
К таким объектам относятся транспортные сети, нефте- и газопроводы, реперные сети, линии электропередач, телекоммуникационные сети, зоны распространения выбросов от многих крупных промышленных предприятий (до 2.5 тыс. км) и многие другие
Это определяет актуальность исследования таких объектов и решения проблем, связанных с ними.
Одна из первых проблем связана с необходимостью эффективного проектирования ОБП, в частности в проектировании железных дорог.
Большой вклад в развитие вопросов принятия решений в проектировании железных дорог внесли: Г.Л. Аккерман, Е.П. Алексеев, В.А. Анисимов, Вл.А. Анисимов, В.В. Анисимов, Р.А. Аукуционек, В.А. Бучкин, Н.С. Бушуев, Ю.А. Быков, Б.Н. Веденисов, В.В. Виноградов, Б.А. Волков, А.В. Гавриленков, А.Е.
7 Гибшман, СМ. Гончарук, А.В. Горинов, Б.И. Гороховцев, В.П. Житкевич, Г.Г. Иванов, А.И. Иоаннисян, Э.П. Исаенко, В.В. Каменцев, И.И. Кантор, Л.В. Канторович, Б.С. Козин, В.Ю. Козлов, А.П. Кондратченко, Г.Г. Коншин, В.А. Копыленко, И.П. Корженевич, В.В. Космин, Н.Б. Курган, А.Д. Ларионов, В.Н. Лившиц, П.А. Луговой, С.Я. Луцкий, Е.А. Макушкина, Б.С. Малышев, B.C. Миронов, А.О. Нейман, В.И. Новакович, Г.С. Переселенков, И.Г. Переселенкова, В.А. Подвербный, Э.И. Позамантир, А.С. Понарин, И.В. Прокудин, А.Л. Ревзон, Е.С. Свинцов, Э.С. Спиридонов, В.И. Струченков, К.К. Таль, И.В. Турбин, А.А. Цернант, B.C. Шварцфельд, В.А. Шемонаев, Е.А. Шиварева, А.Д. Шишков, В.Я. Шульга, Т.Г. Яковлева и др.
В современных условиях решение многих задач требует сбора информации и построения информационных моделей об объекте исследования. Информационные модели ОБП не только имеют большой информационный объем, но характеризуются сложной совокупностью связей, а также имеют топологические характеристики, которые должны учитываться при их анализе. Это делает актуальным разработку технологий работы с такими моделями, снижающими нагрузку на пользователя.
Большие информационные объемы требуют организации эффективного хранения данных об ОБП. Это делает актуальным исследование баз данных, которые хранят такие объемы информации и специфические связи между информационными моделями пространственных объектов.
Важным является не только хранение информации об ОБП, но и эффективное ее использование для анализа и принятия решений.
Значительный вклад в изучение вопросов теории принятия решений, теории полезности и теории нечетких множеств внесли российские и зарубежные ученые: М.А. Айзерман, Р. Беллман, А.Н. Борисов, А. Вальд, Э.Й. Вилкас, Л.А. Заде, Р.Л. Кини, А.Я. Кирута, А. Кофман, О.А. Крумберг, О.И. Ларичев, И.М. Макаров, Е.З. Майминас, Н.Н. Моисеев, Л. Мозес, О. Моргенштерн, Е.М. Мошкович, Дж. фон Нейман, С.А. Орлровский, В.В. Подиновский, В.А. Попов, Д.А. Поспелов, X. Райфа, Б. Руа, A.M. Рубинов, В.Б.
8 Соколов, В.Б. Тарасов, А.Н. Тихонов, П.К. Фишберн, Е.М. Фуремс, В.Я. Цветков, В.Н. Цыгичко, Г. Чернов, Д.И. Шапиро, К.Д. Эрроу, Р. Ягер, А.В. Язенин, и другие.
В современных условиях исследование ОБП наиболее эффективно возможно методами геоинформатики.
Большой в клад в развитие теории геоинформатики внесли ученые A.M. Берлянд, СИ. Матвеев, В.П. Савиных, В.Я Цветков, B.C. Тикунов, А. В. Мартыненко, Малинников В.А.. Александров В.Н. и др.
Применительно к решению задач, связанных с развитием железнодорожного транспорта необходимо использовать методы геоинформатики транспорта. Существенный вклад в развитие геоинформатики на железнодорожном транспорте внесли Бородко А.В., А.Б. Левин, Г.С. Бронштейн, В.А. Коугия, СИ. Матвеев, У.Д. Ниязгулов, М.Н. Садакова, В. Я. Цветков, В.П. Кулагин, А.Д. Иванников, А. Н. Тихонов и др.
Во введении дается актуальность и краткие особенности исследования. В первой главе дается анализ особенностей объектов большой протяженности исследуется геоинформатика как метод изучения транспортных сетей, исследуется аспект влияния кривизны Земли на точность определения высот ОБП. На основе анализа ставятся основные проблемы и задачи исследований.
Во второй главе раскрываются особенности хранения данных с использованием ГИС в аспекте разработки распределенной базы данных, исследуется специфика геоданных. Исследуются особенности и методы применения информационных моделей, в том числе информационных моделей БД ГИС. исследуется специфика автоматизированной обработки информации в ГИС как человеко-машинной системе. Дается ретроспективный анализ принципов автоматизации, разработанных В.М. Глушковым, и соответствие этим принципам методам автоматизации проектирования с использованием ГИС
В третьей главе дается классификационный анализ существующих номенклатур карт и цифровых моделей. Дается разработка классификации карт, применимая для основы классификации цифровых моделей.
В четвертой главе дается анализ объектов большой протяженности в аспекте их картографического отображения и проектирования с учетом искажений на границах зон. Дается подход сопоставления высокоточной крупномасштабной информации и мелкомасштабной обзорной. Дается подход использования теории графов для переноса топологических свойств на цифровые модели объектов проектирования.
В пятой главе дается технология работы геоинформационной распределенной базы данных. Исследуются условия, при которых она может быть распределенной и анализируются варианты технологий распределенной работы для различных случаев и применительно к решению проектных задач. В главе дается технологический подход переноса топологических свойств пространственных объектов в модели базы данных.
В заключении приводятся основные выводы работы.
Картографические проекции и их влияние на модели ОБП
На картах не устанавливается непосредственная связь точек реальной поверхности Земли и точек карты. Поверхность Земли вначале отображается на поверхность референц-эллипсоида. При создании карт устанавливается связь между точками криволинейной поверхности эллипсоида и точками карты, как плоской модели [7].
Для отображения криволинейной объемной поверхности в плоскость используют аппарат математической картографии. Но принципиально ясно, что такое отображение заведомо ведет к ошибкам, которые содержатся на картографической модели.
Таким образом, необходимо четко представлять, что карта как геометрическая плоская модель, отображающая объемную криволинейную поверхность, всегда содержит те или иные искажения (distortions, alterations). Чем крупнее масштаб карты, тем менее значительны эти искажения.
Поэтому при проектировании и строительстве используют карты крупных масштабов, в которых эти искажения незначительны. Карты составляются в картографических проекциях. Картографические проекции (map projection, projection) можно рассматривать как аналитический способ отображения эллипсоида (модели поверхности Земного шара или другой планеты) на плоскости.
Уравнения картографических проекций связывают геодезические координаты: широту (В) и долготу ( L ) с прямоугольными координатами х и у на плоскости: х =fj(B,L); у =f2(B,L), где/; и/j - независимые, однозначные и конечные функции. В зависимости от аспекта рассмотрения тех или иных особенностей можно дать разные классификационные деления картографическим проекциям.
Аспект искажений. Поскольку искажения, обусловленные потерей информации о третьей координате, всегда неизбежны, то проекции по этому критерию (характеру искажений) подразделяют на следующие типы.
1. Равноугольные проекции (conformal projections, orthomor phic projections), не имеющие искажений углов и направлений,
2. Равновеликие проекции (equivalent projections, equal-area projectins, authalic projections), не содержащие искажений площадей,
3. Равнопромежуточные проекции (equidistant projections), сохраняющие без искажений какое-либо одно направление {меридианы или параллели) и
4. Произвольные проекции (arbitraty projections, aphylactic projections, compromise map projections), в которых в той или иной степени содержатся искажения углов и площадей.
Аспект выбора координат. При геометрических преобразованиях точек эллипсоида на плоскость имеет значение ориентация системы координат. Поэтому в зависимости от положения сферических координат картографические проекции подразделяют на следующие категории:
1. Нормальные проекции (normal projections, normal aspect (or case) of a map projection), в которых ось сферических координат совпадает с осью вращения Земли;
2. Поперечные проекции (transverse projection, transverse aspect (or case) of a map projection), в которых ось сферических координат лежит в плоскости экватора
3. Косые проекции (oblique aspect (or case) of a map projection), в которых ось сферических координат расположена под углом к земной оси.
Аспект выбора вспомогательной геометрической поверхности. Построение проекций осуществляют проектированием точек поверхности эллипсоида либо непосредственно на плоскость, либо на некую фигуру (конус, цилиндр), поверхность которой (развертку) в дальнейшем преобразуют в плоскость. Особенностью такого подхода является то, что географическая сетка широт и долгот (меридианы и параллели) на поверхности Земного эллипсоида по разному отображается в сетку на этих проекциях.
В геометрии тремя наиболее простыми развертываемыми поверхностями являются конус, плоскость, цилиндр. Это определило их как основу развертки и семейства трех картографических проекций: конических, азимутальных, цилиндрических. В соответствии с этим подходом различают следующие типы проекций рис. 1.3. Конические проекции (conic(al) projections) с прямыми меридианами, исходящими из одной точки, и параллелями, представленными дугами концентрических окружностей рис. 1.3.а; Азимутальные проекции (azimutal projections, zenithal projections), в которых параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы - радиусами, проведенными из общего центра этих окружностей рис. 1.3.6; Цилиндрические проекции (cylindrical projections), в которых меридианы изображены равноотстоящими параллельными прямыми, а параллели -прямыми, перпендикулярными к ним рис. 1.3.в; В настоящее время насчитывают свыше 1000 различных проекций. Кроме отмеченных выше существует целый ряд проекция являющихся модификациями перечисленных.
Особенности хранения данных в геоинформатике
Пространственный аспект (место) связан с определением местоположения. Временной аспект (время) связан с изменениями и фиксацией этих изменений с течением времени. Тематический аспект (тема) обусловлен наличием признаков определенной тематики или предметной области.
Все геоданные подпадают под одну из этих характеристик: место, время, тема. Эти характеристики образуют основные классы геоданных.
В геоданных для определения "места" используют один класс -координаты, для определения параметров времени и тематической направленности - другой класс геоданных - атрибуты
Геоданные составляют результат сбора данных об объектах и процессах на земной поверхности и по существу являются неким описанием. По аспекту происхождения разделяют естественные и искусственные описания геоданных.
Естественные описания геоданных (Naturbeschreibenden) включают описания естественных процессов и явлений на поверхности земли, такие как гидрогеологические, атмосферные, геологические и др.
Искусственные описания геоданных (Artefaktbeschreibende) описания результатов человеческой деятельности на земной поверхности, например такие показатели как демографические, экономические, транспортные, строительные, статистические, землепользование и др.
Пространственные отношения определяют внутренние взаимоотношения между пространственными объектами (например, включение, направление, расстояние и др.) Временные характеристики представляются в виде времени сбора данных и сроков их пригодности или достоверности. Положение или размещение пространственных объектов определяется относительно или абсолютно.
Относительное положение может задаваться в локальной системе координат или с помощью кода, определяющего принадлежность объекта к той или иной группу (подмножеству) объектов. Такая группа объектов может соотносится с неким территориальным образованием, например субъектом федерации или районом.
Абсолютное положение может задаваться в локальной системе координат или с помощью системы координат единой для всех объектов.
Применительно к трем группам характеристик геоданных: время, место, тема - можно ввести характеристики качества информации. При этом следует различать первичную информацию, собираемую для унификации и ввода в ГИС, унифицированную информацию, хранимую и обрабатываемую в ГИС и выходную информацию, которую используют для визуального отображения.
Геоданные эффективно обрабатываются не только с использованием методов геоинформатики [17, 28] но и с использованием методов прикладной информатики [29]. Центральным элементом геоинформатики является исследование и использование пространственных отношений. Именно организация геоданных как специальной системы данных дает возможность исследовать и использовать пространственные отношения на практике.
Информационные ресурсы являются основой для создания информационных продуктов, проектирования и управления. Хранение информационных ресурсов тесно связано с использованием баз данных [19, 39, 70, 79, 86].
Современные информационные системы (ИС), как правило, включают БД. При этом, как правило, эти БД ограничены и по объему и по функциям. Поэтому большинство ИС имеют технологическую возможность подключения к мощной внешней БД.
Другим критерием функционирования ИС или БД является возможность удаленного доступа.
Таким образом? современная технология хранения данных требует возможности обмена с другими БД и организации удаленного доступа. В геоинформатике хранятся не просто данные, а геоданные. Это означает их особую организацию, которая наиболее ярко представлена в ГИС.
В настоящее время средства ГИС становятся неотъемлемой частью современных систем поддержки принятия решений (СППР). Современные СППР должны предоставлять пользователю широкий набор продуктов и информационных услуг. Это также накладывает специфику на технологии хранения данных.
На рис. 2.3 показаны особенности использования систем хранения данных с использованием ГИС. В этой технологии ГИС сама содержит базу данных (БД) которую называют внутренней [7]. Кроме того, имеется возможность выхода на внешнюю БД.
Конечной целью использования ГИС является анализ данных и представление результатов этого анализа в виде, удобном для восприятия и поддержки принятия решений.
С геоинформационной системой работают две категории пользователей локальный пользователь (ЛП), который осуществляет взаимодействие через интерфейс ГИС и удаленный пользователь (УП), который работает через сетевой интерфейс. В такой конструкции модели пользователи могут формировать сложные запросы, генерировать отчеты, получать подмножества данных.
Применение ИС на разных этапах проектирования.
Процесс разработки проектов ОБП - сложная задача, решение которой заключается в выборе лучшего варианта из множества возможных, руководствуясь множеством критериев. Выбор проекта сводится к принятию решения. К настоящему времени разработано много научных методов принятия решений, которые получили широкое применение при проектировании железных дорог [8, 9, 13, 22, 53, 55, 65, 75].
Основной информационной системой в геоинформатике является ГИС. Поскольку она интегрирует в себя технологии САПР [8, 28, 87], то может применяться при решении проектных задач.
При проектировании и эксплуатации объектов большой протяженности (включая объекты транспорта) выделяют следующие этапы использования ГИС: 1. Предпроектные исследования 2. Разработка проектного задания 3. Разработка технического проекта 4. Мониторинг функционирования. 5. Реконструкция и перепроектировка.
Предпроектные исследования включают обоснование инвестиций. На этой стадии требуется очень приближенно доказать заказчику выгодность вложения денег. Для этого оценивается несколько вариантов, собираются вместе все доходы за несколько лет (дисконтированный доход) и оценивается соотношение доходов и расходов. При появляются следующие документы: -бизнес-план; протокол о намерениях; согласующие документы (например, трасса проходит по заповедной зоне). Геоинформационные технологии интенсивно используют на этом этапе разработки проектного задания. Они используются для анализа и для составления части отчета технико-экономического обоснования.
Геоинформационные системы и технологии интенсивно используют на этапе разработки проектного задания. На этом этапе на электронной карте наносится линия предполагаемой трассы. Для этого используют карты масштаба 1:50000 или 1:25000 и выбирают направления.
Затем делается аэрофотосъемка полосы на основе карт 1:2000-1:5000 {Полоса отвода в масштабе рабочей документации} и составляется цифровая модель, которая вводится в БД ГИС. В особых случаях делается съемка в масштабе 1:500 (напр. для прокладки водоотводной трубы). Во всех случаях эта разнородная информация, которая при обычном проектировании представляет совокупность различных документов, в БД ГИС предстает в виде единой согласованной модели, позволяющей оптимально решать задачи проектирования и выдавать большой объем проектной документации.
БД ГИС позволяет при построении плана и профиля использовать единую систему типа цифровой модели местности, в которой можно строить и профиль и план
На втором этапе техническое проектирование ГИС используют меньше, только как информационно аналитический материал.
Проектное задание состоит на основе - планового задания (государственного предприятия), либо технического задания (субподрядные организации) либо коммерческого предприятия (негосударственная организация).
В соответствие с плановым заданием перед составлением проектом задание производится рекогносцировочные работы (их называют -предварительным изысканием). Характер этих работ и их состав, полностью соответствует характеру инженерно изыскательских работ, которые проводят при любых видов строительства. Среди геодезических работ, ходов, нивелирования, используют системы GPS или ГЛОНАСС.
Существенном отличием при использование ГИС и технологий является то, что результаты рекогносцировочных работ представляются не только в виде планов и чертежей (как при обычном техническом строительстве ), а в виде цифровых моделей отображающих поверхность трех измерений.
Такая цифровая модель позволяет получать дополнительные виды информации продуктов, непосредственно используется при составлении проектного задания. Этими продуктами являются: - цифровая модель рельефа (ЦМР) - ЦМ гидрографии - совокупность горизонталей с заданными интервалами между ними. - объемы элементов рельефа местности -профилей разрезов (сечение рельефа) -объемы грунта, которые необходимо определить при строительстве.
На основе материалов, рекогносцировки составляются проектные задания. Оно включает: - основные установки и предварительное проектирование. Основные установки являются нормативным, финансовым документом. Они слабо зависят и используют ГИС и технологии.
Особенности создания цифровых моделей и карт
Очевидно, что карты даже средних масштабов дают погрешности недопустимые при проведении проектных работ. При этом они дают только плановые координаты. Следовательно, основное свойство картографической информации, которое можно эффективно использовать при проектировании -это обзорность.
Кроме того, карты содержат погрешности, вносимые человеком при их составлении [49]. Напомним, что карта имеет индикационные функции и метрические. Индикационные функции направлены на показ объектов. Метрические функции показывают размеры или точное местоположение. При большой плотности объектов их искусственно разносят, что приводит нарушению метрических свойств отдельных объектов и к дополнительным погрешностям. Так, например, набережную искусственно сдвигают от берега. Стоящие рядом сооружения раздвигают и т.д. Поэтому при цифровании таких карт необходимо их дополнительное редактирование.
Механизм слоев в ГИС позволяет избежать подобной необходимости и насыщенности объектов. Именно поэтому после цифрования карт осуществляется декомпозиция на слои, которая в теории баз данных является аналогом разбиения универсального отношения на таблицы отношений или просто таблицы.
Однако эта аналогия является не полной, поскольку в отличие от классических баз данных в ГИС и БД ГИС таблицы данных имеют ассоциативную связь с графическими характеристиками пространственных объектов, показывающими расположение процесса, объекта или явления на земной поверхности. Поэтому в технологии построения ЦМ осуществляется не просто декомпозиция универсальной информационной модели, а формирование информационных ресурсов БД ГИС в виде избыточной совокупности слоев. Именно наборы слоев (связанная совокупность графики и таблиц отношений) являются содержимым БД ГИС (рис.4.9.).
Получение цифровой модели или карты осуществляется на основе процедур синтеза, широко применяемой в автоматизированном проектировании. Поэтому довольно часто результату запроса и формирования его в виде законченного информационного продукта дают название «проект карты» или просто «проект». Этим подчеркивается близость технологий ГИС и САПР.
Таким образом, цифровую карту можно определить как частный случай цифровой модели, представленную в виде плоской двухмерной модели-композиции из нескольких слоев с введением картографических проекционных преобразований позволяющих осуществлять визуализацию информации в картографическом виде. На цифровой карте фиксируются пространственные объекты, связи и отношения между ними, а также пользовательские идентификаторы пространственных объектов, обеспечивающие связь с их атрибутивными данными.
Цифровая модель в общем случае трехмерная пространственная модель, которая может быть представлена в виде двухмерной модели как карт или в виде разрезов или в виде трехмерной (3D) модели. Таким образом, цифровая модель более функциональная информационная модель по сравнению с цифровой картой. Кроме того, она свободна от искажений и погрешностей, которые вносят картографические проекционные преобразования.
Цифровая карта может быть представлена в бумажном виде с помощью средств компьютерной полиграфии.[8, 22, 26, 53, 67]. Она составляет один из важных элементов информационного обеспечения ГИС и может быть результатом применения ГИС.
Разбиение на слои позволяет решать задачи типизации и разбиения данных на типы, повышать эффективность интерактивной обработки и групповой автоматизированной обработки, упрощать процесс хранения информации в базах данных, включать автоматизированные методы пространственного анализа на стадии сбора данных и при моделировании, упрощать решение экспертных задач.
Цифровая карта согласно ГОСТу - "цифровая модель земной поверхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот" [22].
Цифровая карта наиболее удобна для простой визуальной обработки информации, так как по существу работает с двухмерными образами.
Похожие диссертации на Геоинформационная база данных транспортных объектов большой протяженности
