ArcGIS9 Начало работы

ВЭТОЙ ГЛАВЕ

•Модели географических данных

•Форматы векторных данных

В Главе 2, ‘Изучение ArcCatalog и ArcMap’, вы работали с картой и слоями. Слои на карте базируются на данных ГИС. Когда вы добавляли к карте линии водопровода, вы добавляли данные из класса объектов, хранящегося в базе геоданных. Существуют другие форматы данных ГИС – шейп%фай% лы, покрытия и растры. Независимо от формата, данные ГИС всегда состо% ят из пространственной и атрибутивной информации

Многие данные содержат пространственный компонент, который не сразу виден. Например, пользовательские базы данных часто включают адреса. Если есть соответствующий набор данных улиц, адресные данные можно отобразить в виде точек или с помощью геокодирования. Аналогично, таб% лицы данных по продажам можно с помощью запроса связать с классом объектов районов продаж и отобразить на карте.

Когда вы выполняете аналитический проект, полезно разбираться в раз% личных типах данных ГИС и моделей баз данных. В этой главе вы найдете краткую информацию о типах данных ГИС и моделях баз данных.

Модели географических данных

ArcGIS может хранить и использовать географические дан% ные в нескольких форматах. Три основных модели данных в ArcGIS % это векторная, растровая и TIN. Вы можете также импортировать в ГИС табличные данные.

Векторные модели

Один из способов представления географической инфор% мации % в виде точек, линий и полигонов. Такое представле% ние обычно называется векторной моделью данных. Вектор% ные модели особенно удобны для представления и хранения дискретных объектов, таких как здания, трубопроводы или границы участков.

Точки % это пары координат x,y. Линии % наборы координат, определяющих форму. Полигоны % наборы координат, опре% деляющих границы замкнутых областей.

Координаты % это чаще всего пары (x,y) или тройки (x,y,z, где z % например, высота).

Значения координат зависят от географической системы координат, в которой хранятся данные. Системы координат подробно рассмотрены в Главе 6, ‘Подготовка данных для анализа’.

ArcGIS хранит векторные данные в классах пространствен% ных объектов и наборах топологически% связанных классов объектов. Атрибуты, связанные с объектами, хранятся в таб% лицах данных.

Для представления пространственных данных ArcGIS ис% пользует три различных реализации векторной модели: по% крытия, шейп%файлы и базы геоданных.

Растровые модели

В растровой модели реальный мир представлен в виде по% верхности, равномерно поделенной на ячейки.

Известны координаты x,y как минимум одного угла растра, следовательно, определено его положение в географическом пространстве.

Растровые модели удобны для хранения и анализа данных, распределенных непрерывно на определенной площади. Каж% дая ячейка содержит значение, определяющее принадлеж% ность к классу или категории, это может быть измерение или результат интерпретации.

Растровые данные включают изображения и гриды. Изоб% ражения, например, данные аэро% или спутниковой съемки или сканированные карты, часто используются для созда% ния данных ГИС.

Гриды содержат расчетные данные и часто используются для анализа и моделирования. Такие данные могут быть получе% ны из точек замеров, например, грид химического состава почв, или основаны на классификации изображения, напри% мер грид землепользования. Гриды также создают из век% торных данных.

В гридах могут храниться непрерывные данные, например, высота рельефа.

В них также могут храниться категории, например, тип рас% тительности.

В гридах, хранящих данные категорий, могут храниться так% же дополнительные атрибуты категорий. Например, в гриде типов растительности для каждой категории может хранить% ся код, название типа, пригодность для обитания определен% ных видов животных и код обобщенного типа. В этом отли% чие от векторных данных, где атрибуты соответствуют от% дельным объектам.

Чем меньше размер ячейки растрового слоя, тем больше раз% решение и подробнее данные. Однако, поскольку ячейки рав% номерного грида покрывают всю поверхность, уменьшение размера ячейки может существенно увеличить объем хра% нимых данных.

ArcGIS распознает и может использовать растры из файлов изображений многих типов и из гридов, хранящихся в ра% бочих областях. Вы можете добавлять растровые наборы дан% ных к карте так же, как векторные объекты, просматривать и организовывать их в ArcCatalog.

Модели TIN

В модели триангуляционнной нерегулярной сети реальный мир представлен в виде сети связанных треугольников, на% черченных между неравномерно распределенными точками, заданными координатами x, y и z. TIN % эффективный спо% соб хранения и анализа поверхностей.

При заданном объеме хранимых данных триангуляционная

поверхность позволяет более точно, чем растр, моделиро% вать неоднородные поверхности, которые могут резко ме% нять форму на одних участках и незначительно % на других. Это связано с тем, что можно поместить больше точек там, где значения меняются резко, и меньше точек там, где по%

верхность меняется плавно. ArcGIS хранит триангуляцион%

ные поверхности в виде наборов данных TIN. TIN, как и растры, можно добавлять к карте ArcMap и работать с ними в ArcCatalog.

Подробную информацию о моделях TIN и растрах вы най% дете в руководстве Моделирование нашего мира: Руководст# во ESRI по построению баз данных.

Табличные данные

Можно назвать ГИС базой данных, воспринимающей гео% метрическую информацию. Как и другие базы данных, ArcGIS позволяет связывать вместе таблицы и пространст% венные данные. Любую таблицу можно связать с существу% ющим классом объектов или растром, если у них есть общий атрибут. Например, есть шейп%файл участков переписи на% селения, включающий поле номера участка, и таблица до% полнительных данных переписи населения, также включаю% щая такое поле. Вы можете связать таблицу дополнитель% ных данных с таблицей атрибутов шейп%файла и отобразить дополнительные данные на карте.

Геокодирование % это другой способ отображения таблич% ных данных на карте. Простейший пример геокодирования % отображение на карте точек, соответствующих координа% там, содержащимся в таблице. Например, можно отобразить точки проб почвы, для которых известны значения широты% долготы, полученные с помощью приемника системы гло% бального позиционирования (GPS). Можно также отобра% жать точки геокодированием таблиц адресов на базе суще% ствующей сети улиц. Это часто называется адресным геоко% дированием.

Форматы векторных данных

ArcGIS поддерживает как файловые модели объектов, так и модели объектов систем управления базами данных (СУБД).

Файловыми моделями являются покрытия и шейп%файлы. В них используется геореляционная модель данных. Вектор% ные данные объектов хранятся в двоичных файлах, а для связи объектов с атрибутами, хранящимися в таблицах ат% рибутов в других файлах, используются уникальные иден% тификаторы.

Модель данных СУБД, поддерживаемая ArcGIS % это мо% дель данных базы геоданных. В этой модели объекты хранят% ся в виде строк в таблице реляционной базы данных. Строки таблицы содержат и координатную и атрибутивную инфор% мацию об объектах.

Покрытия

Покрытия % это традиционный формат для обработки слож%

ных географических данных, позволяющий строить наборы географических данных высокого качества и проводить слож% ный пространственный анализ.

Покрытия содержат объекты первичных, сложных и вторич% ных типов. Первичные объекты покрытия % это точки меток, дуги и полигоны. Составные объекты % это маршруты/сек% ции и регионы—они строятся из объектов первичных типов.

Покрытия могут также содержать вторичные объекты: реги% страционные точки, связи и аннотации. Регистрационные точки и связи не представляют объекты покрытия, но ис% пользуются для управления покрытиями. Аннотации позво% ляют поместить на карту текст.

Первичные объекты покрытий

Точки меток могут представлять отдельные объекты, напри% мер, скважины. На рисунке внизу точка в левой верхней части представляет скважину номер 57.

57

59

58

Точки меток также связывают полигоны с атрибутами. У каждого полигона в покрытии есть одна точка метки с соот% ветствующим номером%идентификатором объекта, обычно она находится около центра полигона. На рисунке внизу показаны точки меток полигонов 102 и 103.

Дуги % это наборы соединенных сегментов линий, на концах их располагаются узлы. Отдельная дуга может представлять объект, например, разрез на геологической карте; несколько дуг могут представлять сети линейных объектов, например, рек или коммуникаций.

Дуги могут быть организованы в полигоны, представляю% щие площадные объекты, например, типы почв.

Узлы % это точки окончания или соединения дуг.

Сложные объекты покрытий

Маршруты и секции % это линейные объекты, составленные из дуг и частей дуг. Маршруты определяют пути по сущест% вующей линейной сети, например, путь от дома до аэропор% та по сети улиц.

Поскольку значимые точки сети не всегда находятся в уз% лах, секции представляют собой части дуг. Они определяют, где на заданной дуге начинается и оканчивается маршрут.

Регионы % это площадные объекты, составленные из полиго% нов. В отличие от полигонов они могут и не быть непрерыв%

ными. Например, материк и остров % разные полигоны, но они могут относиться к одному региону.

На рисунке выше полигоны А и D относятся к региону R1.

Регионы одного покрытия могут также налагаться. Напри% мер, в покрытии полигонов лесов регионы двух лесных по% жаров могут налагаться, если выгоревший в одном году уча% сток повторно выгорел в другом году.

На рисунке сверху полигон С принадлежит и региону R2 и региону R3.

Вторичные объекты покрытий

Объекты аннотаций % это текстовые строки, описывающие объект при отображении или печати карты. Аннотации мо% гут быть размещены в одной точке, между двумя точками или вдоль набора точек. Аннотации используются для уве% личения наглядности и информативности карт.

Для хранения аннотации используются географические ко% ординаты, что позволяет поддерживать ее расположение и масштаб относительно других объектов покрытия при его отображении.

“Тики” % это географические регистрационные точки. Они соответствуют известным позициям на земной поверхности и используются для регистрации и преобразования коорди% нат покрытия.

Тики позволяют точно преобразовывать координаты оциф% рованных объектов из сантиметров или дюймов бумажной карты в координаты реального мира, мили или километры. При оцифровке наборов объектов карты в разные покрытия полезно использовать одни и те же тики, чтобы покрытия правильно налагались.

Связи % это векторы смещения, используемые, чтобы уточ% нить форму покрытия, например, чтобы оно соответствова% ло границам соседних покрытий. Связи состоят из точки% от и точки%до.

D

Топология покрытия

Топология % это процедура точного определения и использо% вания пространственных отношений, присущих геометрии объектов. В покрытиях поддерживаются три основных то% пологических отношения: связность, задание областей и смежность.

Покрытия определяют топологию, и эти пространственные отношения точно записываются в специальные файлы. Хра% нение данных о связности важно для моделирования и трас% сировки потоков в линейных сетях. Хранение данных о за% дании областей и смежности позволяет находить и объеди% нять смежные полигоны и комбинировать географические объекты из разных покрытий при операциях наложения.

В покрытиях данные о связности хранятся путем записи информации об узлах на концах дуг. Дуги, имеющие общий узел, соединены. Это называется линейно%узловой тополо% гией. Каждая дуга представляет собой набор соединенных вершин от начального до конечного узла.

На рисунке ниже показаны три дуги: 1, 2 и 3. Дуга 1 начина% ется в узле 10 и кончается в узле 20. Ее форма определяется вершинами a, b, c и d. Дуга 2 соединена с дугой 1 в узлах 10 и 20.

Покрытия задают области путем хранения списка соединен% ных дуг, составляющих границу полигона. Это называется полигональной топологией.

На рисунке полигон А определен дугами 1 и 2.

Покрытия содержат данные о смежности путем хранения списков полигонов, расположенных справа и слева от каж% дой дуги. Это называется линейно%полигональной тополо% гией. Смежными будут полигоны, имеющие общую дугу. На рисунке полигоны А и В являются смежными, т.к. A % это левый полигон дуги 2, а B % ее правый полигон.

Покрытия хранятся в рабочих областях. Рабочая область % это папка в файловой системе. Папка рабочей области со% держит папку info и папки с именами покрытий для каждого покрытия в рабочей области.

Рабочее пространство в файловой системе

Здесь рабочая область называется a_workspace, покрытия % a_coverage и b_coverage.

Папка покрытия содержит набор файлов, в которых хранит% ся информация об объектах покрытия (координаты, топо% логия и т.д.). Атрибуты объектов покрытия хранятся в таб% лицах атрибутов объектов, управляемых базой данных