Файл: Ципилева Т.А_Геоинформационные системы_Учебное пособие_Томск_ТМЦДО_2004.pdf

67

1.Точка – геометрический объект, заданный парой координат Х и Υ.

2.Отрезок – линия, соединяющая две точки.

3.Вершина(вертекс) – начальнаяиликонечнаяточкаотрезка.

4.Дуга (полилиния) – упорядоченный набор связных от-

резков.

5.Узел – начальная или конечная вершина дуги.

6.Висячий узел – узел, принадлежащий только одной дуге, у которой начальная и конечная вершины не совпадают.

7.Псевдоузел – узел, принадлежащий двум дугам или одной замкнутой дуге, у которой начальная и конечная вершины совпадают (узел, при прохождении которого нет альтернативы выбора дальнейшего пути).

8.Нормальный узел – узел, принадлежащий трем или более дугам, или узел, принадлежащий двум дугам, одна из которых самозамкнута на этом узле, а вторая примыкает к нему (узел, при прохождении которого есть возможность выбора дальнейшего пути).

9.Замкнутая дуга – дуга, у которой совпадают начальная и конечная вершины (дуга, у которой имеется только один узел).

10.Полигон – область, ограниченная замкнутой дугой или упорядоченным набором связанных дуг, которые образуют замкнутый контур.

11.Покрытие – набор файлов, фиксирующих в виде цифровых записей пространственные объекты и структуру отношений между ними.

12.Пустое покрытие – покрытие, на котором отсутствуют пространственные объекты.

13.Слой – покрытие, рассматриваемое в контексте его содержательной определенности (рельеф, растительность и др.).

14.Внутренний идентификатор пространственного объек-

та – целое число, являющееся служебным идентификатором объекта (уникальное имя для каждого объекта данного покрытия, назначаемое автоматически в процессе работы редактора).

15.Пользовательский идентификатор пространственного объекта – целое число, служащее для связи объектов цифровой карты с таблицами тематических данных.

68

Рассмотрим особенности, присущие основным элементам векторных данных ГИС.

Точечные объекты. К простейшим типам точечных объектов относятся не только собственно точки, но и условные точечные знаки. Например, знаком «Нефтяная вышка» может быть обозначено месторождение. Это точечный объект. Выбор объектов, обозначаемых точками, зависит от масштаба карты. На крупномасштабных картах точками обозначаются отдельные строения, а на мелкомасштабных – города и даже страны. Особенностью точечных объектов является то, что они хранятся как в виде графических файлов, так и в виде таблиц, как атрибуты, потому что координаты точек рассматриваются как две дополнительные характеристики. Таким образом, информацию о наборе точек можно представить в виде развернутой таблицы, в которой кроме координат могут находиться и другие атрибуты каждой из точек-объектов. В таких таблицах каждой строке соответствует объект-точка, каждому столбцу – признак, соответствующий типизированному данному (или координата, или атрибут).

Линейные объекты. Они используются для описания сетей (например, дорожная, транспортная, телефонная, гидрологическая сеть). Любая сеть состоит из узлов (вершин) и обособленных линий и дуг (звеньев). Для каждого узла у линейных объектов существует характеристика – валентность.

Валентность узла – это количество смежных узлу дуг. Концы обособленных линий одновалентны. Для уличных сетей (пересечение улиц) валентность чаще всего равна четырем. В гидрографии чаще встречаются трехвалентные узлы (основное русло реки и приток).

Линейные объекты, как и точечные, имеют свои атрибуты, причем разные для дуг и для принадлежащих им узлов. Примеры атрибутов, применяемых для описания дуг:

-дорога: атрибуты – направление движения, интенсивность движения, протяженность;

-транспортная магистраль: количество полос для движения; время в пути;

-газопровод: диаметр трубы, направление движения газа;

69

-линия ЛЭП: напряжение ЛЭП. Примерные атрибуты для узла:

-перекресток: наличие подземного перехода, названия пересекающих улиц;

-подстанция ЛЭП: характеристика трансформатора ЛЭП;

-пешеходный переход: наличие светофора, ширина перехода, наличие островка безопасности и др.

Некоторые атрибуты могут служить для связи с другими объектами (например, названия пересекающих улиц). Часто для включения дополнительных атрибутов требуется разбивать линейные объекты и создавать новые узлы: например, часть русла реки загрязнена, ее разбивают на чистую часть реки и загрязненную и описывают их по-разному.

Ареалы или полигоны. В одной ГИС может быть представлено несколько типов ареалов: например, экономические зоны, данные о сельскохозяйственных угодьях и др. Часто границы ареалов определить по карте или фотоснимку нельзя – их устанавливают искусственно, например, зоны на территории города, загрязненные выбросами предприятий, экономические зоны и др.

Взаимосвязи между координатными данными. Между координатными данными могут существовать связи. В общем случае может быть достаточно большое число различных связей. Взаимосвязи могут существовать как между объектами одного типа (например, между точками), так и между объектами разных типов (между точкой и линией). Между координатными объектами выделяют три типа взаимосвязей.

Первый тип – связи, использующиеся для построения сложных объектов из простых элементов, т.е. взаимосвязи типа «состоит из». Например, связь между дугой и ее вершинами или между полигоном и набором формирующих его линий. При этом используют процедуры обобщения и агрегации (начальный узел, конечный узел и отрезок между узлами равны дуге).

Второй тип – взаимосвязи, которые можно вычислить по координатам объектов. Например, координаты точки пересечения двух линий – взаимосвязь типа «скрещивается», полигон и внутренняя точка – тип «содержится в». Этот тип данных со-

70

держится в координатных данных в неявном виде, его, как правило, надо вычислять.

Третий тип – «интеллектуальная связь». Это взаимосвязи, которые нельзя вычислить, их нужно заложить в базу данных при вводе. Например, на карте видно пересечение двух дорог: оно может быть традиционным, а может быть выполнено как автомобильная развязка. Для решения прикладных задач (встретятся ли два автомобиля) нужна в таких случаях дополнительная информация.

2.4.4 Номенклатура и разграфка топографических карт

Основой любой ГИС (как для представления информации, так и для интеграции данных) является топографическая карта местности, представленная в цифровом виде. Карты служат как топоосновой, так и основой для метрических расчетов, поэтому карты должны быть использованы достаточной точности, т.е. это должны быть топографические карты. Поэтому основные понятия топографии: разграфка и номенклатура – необходимо знать при создании ГИС /2/.

Разграфка – разделение топографических карт на отдельные листы.

Номенклатура – система обозначений отдельных листов топографических карт.

Географические карты бывают следующих типов:

-обзорные (масштаб 1:1 000 000 и мельче) – 1 см карты соответствует 10 км на местности;

-обзорно-топографические(масштаб1:100 000 – 1:1 000 000) –

в1 см от 10 до 1 км;

-топографические ( масштаб 1:100 000 и крупнее) точнее, чем отображение в 1 см карты 1 км территории;

-планы (масштаб 1:2 000 и крупнее).

Обзорные и обзорно-топографические карты служат для качественного описания территории, они недостаточно точны и редко используются как основа ГИС.

Топографические карты служат основным источником информации о местности и используются для ее изучения, определения расстояний и площадей, координат различных объектов

71

и решения многих измерительных задач. Они широко применяются в качестве основы для боевых графических документов и специальных карт.

Топографические карты составляются по результатам съемок территорий и отличаются детальностью изображения местности. Это, как правило, многолистовые карты. На них криволинейная часть земной поверхности отображается в криволинейную часть трапеции, поэтому отдельные листы таких карт называют трапециями (рис. 2.15). Сложив по определенному правилу все трапеции, можно получить карту всего Земного шара.

Таблица 2.1 – Основные нормативы изображения объектов местности

72

трапеция

40

Нулевой

меридиан

60

Рисунок 2.15 − Разграфка карты земной поверхности и пример трапеции

В основу разграфки (разбиения) топографической карты положена карта масштаба 1:1 000 000. Для разбиения карты на отдельные листы изображение земной поверхности делят на 60 (60·6°=360°) двуугольников (колонн), начиная от Гринвичского меридиана через 6 градусов на Восток.

Двуугольники нумеруются арабскими цифрами от 1 до 60 в направлении на Восток от 180 меридиана. Иногда двуугольники нумеруют не от 1 до 60, а от 0 до 59, тогда двуугольники называют не колоннами, а зонами. Отчет зон идет от Гринвичского меридиана с запада на восток. Нумерация зон отличается от нумерации колонн на 30 (т.е. меньше на 30). Колонна с номером 40 соответствует зоне с номером 10. Гринвичский меридиан, например, это граница зон № 0 и 1 или колонн 30 и 31. Таким образом, колонны или зоны делят земной шар по меридианам.

Москва, например, находится в седьмой зоне или в 37 колонне. Территория бывшего СССР располагается в 29 зонах: от 4-й до 32-й включительно. Протяженность каждой зоны с севера на юг порядка 20000 км. Ширина зоны на экваторе около 670 км, на широте 40°– 510 км, на широте 50°–430 км, на широте

60°–340 км (рис. 2.16).

73

Рисунок 2.16 − Схема расположения листов карты масштаба

Параллелями через 4 градуса Земной шар делится на ряды, которые обозначаются латинскими буквами к северу и к югу от экватора. Номенклатура каждого листа включает букву ряда и номер колонны. Москва, например, находится на трапеции Ν–37, т.е. 52–56° широты и 36–42° долготы. Трапеции у Северного и Южного полюсов становятся слишком маленькими, поэтому используют сдвоенные и счетверенные трапеции. Номенклатура сдвоенных и счетверенных листов складывается из обозначений ряда и двух или четырех колонн.

74

Номенклатура листов более крупных масштабов связана тоже с картой миллионного масштаба. Так, лист масштаба 1:500 000 представляют как ¼ часть карты и каждый лист обозначается добавлением прописных русских букв А,Б,В и Г к номеру соответствующей трапеции-миллионки, например, Ν–37-А. Например, на рисунке 2.16 показана трапеция с номенклатурой Ν–37 (на которой находится Москва). Заштрихованный участок показывает, какая часть карты миллионного масштаба увеличивается и представляется в масштабе 1:500 000.

Листы масштаба 1:300 000 формируют также из карты миллионного масштаба. Трапецию делят на 9 частей (показано на рис. 2.17 пунктиром). Каждая 1/9 часть листа карты представляется в масштабе 1: 300 000 и обозначается римскими цифрами 1-1Х, расположенными перед номенклатурой карты миллионного масштаба, например, 1-Ν–37.

Лист масштаба 1:200 000 формируют из листов, составляющих 1/36 часть карты миллионного масштаба. Их обозначают римскими цифрами от 1 до ХХХV1, которые ставят после номенклатуры карты миллионного масштаба.

Например, Ν-37 – ХХХ.

Номенклатуру листов масштаба 1:100 000 получают из листов, сформированных из 1/144 части от карты миллионного масштаба, которые нумеруют арабскими цифрами 1-144 и ставят номер после номенклатуры карты миллионного масштаба.

Например, Ν-37-144.

Номенклатуры листов крупнее 1:100 000 строятся на ее основе, по алгоритму, аналогичному описанному выше.

Лист масштаба 1:50 000 есть ¼ от 1:100 000, следовательно, добавляемпрописнуюбуквуА, Б, ВилиГкΝ-37-144: Ν-37-144 -А.

Лист масштаба 1:25 000 формируется из ¼ листа формата 1:50 000. Добавляем строчные буквы а,б,в или г: Ν-37-144-А-в.

Лист масштаба 1:10 000 формируют из ¼ листа формата 1:25 000, добавляем арабские цифры (1,2,3 или 4) к номенкла-

туре 1: 25 000 : Ν-37-144-А-в-1.

Для получения масштаба 1:5 000 делим карту 1: 100 000 на 256 листов, затем добавляем к номенклатуре карты стотысячного масштаба арабскиецифрывскобках, например, Ν-37-144 - (25).