5.3.8. Трехмерные модели

Большинство ГИС хранят информацию о точках местности в виде трехмерных координат. Однако для многих приложений ГИС, таких, как построение карт, трехмерные координаты преобразуют в двухмерное представление, т.е. строят двухмерные (2D) модели.

Со второй половины 90-х гг. заметна тенденция к построению трех­мерных (3D) моделей. С одной стороны, это продиктовано решением практических задач, с другой - увеличением мощности вычислительных ресурсов, что необходимо для трехмерного моделирования. Такая мо­дель должна соответствовать отображению трехмерной реальности, по возможности близкой к той, что видит человеческий глаз на местности.

В настоящее время существуют два основных способа представле­ния трехмерных моделей в ГИС.

Первый способ, назовем его псевдотрехмерным, основан на том, что создается структура данных, в которых значение третьей коор­динаты Z (обычно высота) каждой точки (X, Y) записывается в качестве атрибута. При этом значение Z может быть использовано в перспектив­ных построениях для создания изображений трехмерных представле­ний. Поскольку это не истинное трехмерное представление, его часто именуют 2,5-мерным (два-с-половиной-мерным).

Такие 2,5-мерные модели дают возможность эффективного реше­ния ряда задач:

• представление рельефа и других непрерывных поверхностей на базе ЦМР или TIN;

• расчет перспективной модели для любой задаваемой точки обзора;

• "натяжение" дополнительных слоев на поверхность с использова­нием цвета и световых эффектов;

• визуальное преобразование одних классов данных в другие (на­пример, объемный слой промышленных выбросов преобразовать в изоб­ражение экологической карты и результирующей карты действия на ок­ружающую растительность);

• создание динамической модели "полета" над территорией.

Второй способ - создание истинных трехмерных представле­ний - структур данных, в которых местоположение фиксируется в трех измерениях (X, Y, Z). В этом случае Z- не атрибут, а элемент местополо­жения точки. Такой подход позволяет регистрировать данные в не­скольких точках с одинаковыми координатами X и Y, например, при зон­дировании атмосферы или при определении объемов горных вырабо­ток.

Истинные трехмерные представления позволяют:

• наглядно изображать (визуализировать) объемы;

• решать задачи, связанные с моделированием объемов;

• решать новый класс задач - разработка трехмерных ГИС;

• производить синтез трехмерных структур. Оба способа трехмерных представлений пространственной инфор­мации имеют несколько важных приложений:

• проектирование инженерных и промышленных сооружений (шах­ты, карьеры, плотины, водохранилища);

• моделирование геологических процессов;

• моделирование трехмерных потоков в газообразных и жидкостных средах.

5.4. Организация пространственной информации в гис

Первым шагом к проекту ГИС является создание пространственной базы данных. Для переведения карты в цифровую форму, необходимо организовать структуры для хранения данных и их использования. В ГИС эти структуры специфичны и сильно отличаются от принятых в CAD и Mapping-системах. Вся мощь ГИС лежит в объединении, хранении и управлении связями между объектами.

Двумя основными типами информации для ГИС являются пространственные и тематические базы данных.

Пространственная информация описывает расположение и очертания географических объектов.

Тематическая информация содержит описания связей между объектами, их количественных и качественных характеристик.