Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии - файл n1.doc

приобрести
Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии
скачать (3238.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3239kb.08.07.2012 20:10скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14
Векторно-растровое преобразование. Его можно использовать для генерализации изображения. При этом существенное значение имеет разрешающая способность создаваемой (электронной ) карты. Преоб­разование типа вектор-растр - более простая задача. Оно осуществля­ется при выводе векторных данных на устройства печати, при визуали­зации графики на растровых видемониторах, построении электронных карт или карт-подложек.

К этой же группе операций относят сжатие или развертку растро­вых данных, основанных на алгоритмах кодирования и компрессии, раз­биения на слои, фрагментации или дефрагментации слоев.

Примером системы, осуществляющей преобразование в растровый формат, может служить продукт фирмы ESRI ArcPress. Это програм­мный растеризатор, преобразующий векторную, растровую или смешан­ную векторно-растровую графику в формат растрового устройства вы-

122
вода, растр заданного разрешения и размера. Он обеспечивает быструю распечатку карт и изображений на растровых устройствах вывода, та­ких, как струйные и электростатические плоттеры.

В качестве входных данных он может использовать как графичес­кие метафайлы в стандартах ESRI, так и файлы других систем в форма­тах COM, PostScript (Level I, Level 2). На выходе ArcPress могут быть получены растровые форматы для направления на устройство вывода и для экспорта в другие форматы, использующиеся для обмена (TIFF, PBM, PCX BW, BMP, BIT).

ArcPress выполняет программную растеризацию непосредственно на рабочей станции, используя ее ресурсы памяти. Это позволяет обой­тись без добавления памяти в плоттер стандартной конфигурации (осо­бенно при выводе на большие форматы), одновременно распечатывать один файл и растеризовать другие, исключить ограничения на размер файла для устройства вывода.

Проекции и проекционные преобразования

Координаты точек пространственных объектов используют для ука­зания местоположения объектов на земной поверхности. Поверхность Земли имеет сложную форму. При составлении карт пространственное положение точек отображается в плоском (двухмерном) представлении. Для отображения положения точек поверхности на плоскости применя­ют различные математические модели поверхности, задающие различ­ные картографические проекции.

Группа математических процедур ГИС, осуществляющая переход от одной картографической проекции к другой или от пространствен­ной системы к картографической проекции, носит название проекци­онных преобразований. Эта группа реализуется методами моделиро­вания, образуя единый блок. В этот блок входят и различные процедуры обработки пространственных данных для получения новых проекций на основе исходных. Эти процедуры включают и простые операции пе­ресчета координат пространственных объектов (поворота, смещения, масштабирования и т. п.), более сложные (связанные, например, с "ук­ладкой" объектов в систему опорных точек) и самую сложную подгруп­пу операций (трансформация картографических проекций).

Число проекционных преобразований в блоках моделирования ГИС различно: в системе ER Mapper их свыше 700, в ГеоГраф - около трех десятков, а в некоторых настольных системах (DeskTop GIS) их нет вообще.

123

Рассмотрим наиболее общие классы проекционных преобразований [2] для решения задач в ГИС.

Преобразования картографических проекций применяют для перехода от исходной (хранимой в базе данных) картографической композиции к за­даваемой пользователем. В частности, когда цифровая карта (слой), выпол­ненная в известной проекции и соответствующая ее теоретическим коор­динатам, должна быть преобразована в географические координаты либо в другую картографическую проекцию.

Достоинством моделирования в ГИС является возможность трансформирования космического (или аэро-) снимка непосредственно в картографическую проекцию, минуя построение фотограмметрической модели или традиционное фотограмметрическое трансформирование сним­ков. Эта возможность предоставляется в пакетах ГИС, в первую очередь связанных с обработкой данных дистанционного зондирования.

Выделение подгруппы преобразования проекций связано с необхо­димостью интефации данных из различных картофафических источ­ников с разнородной математической основой. Карты могут отличаться моделью Земли, примененной при создании карты; картографической проекцией; системой координат, привязанной к используемой модели Земли.

Технологически для проекционных преобразований в ГИС необхо­димо создать файл описания картографической проекции и выбрать ис­ходный файл. Из набора типов преобразований выбирают необходимое, задают требуемые параметры, и проекционное преобразование осуще­ствляется автоматически путем создания новой картографической про­екции в заданном слое и соответствующем файле.

Проекционные преобразования требуют рассмотрения различных классов проекций, применяемых для создания карт[2]. Картографичес­кие проекции классифицируют по различным признакам, например в зависимости от характера и размера искажений.

Равноугольные проекции (conformal projection) сохраняют без иска­жений углы и формы малых объектов, но в них резко деформируются длины и площади объектов. В математике такие преобразования назы­вают конформными.

Равновеликие проекции (equivalente projection) не искажают пло­щадей, но в них искажены углы и формы объектов. Первый вид проек­ций приемлем для прокладки маршрутов транспортных средств, второй -для определения площадей и землепользования.

Произвольные проекции (arbitrary projection) имеют искажения углов, площадей и длин, но эти искажения распределены по карте, например, так,

124
что минимальные искажения имеются в центральной части и возрастают к краям. Среди произвольных проекций выделяют равнопрамежуточные (equidistant projection), в которых искажения длин отсутствуют по одному из направлений: вдоль меридиана или вдоль параллели.

Конические проекции (konical projection). По характеру искажений конические проекции могут быть различными. Наибольшее распростране­ние получили равноугольные и равнопромежуточные проекции.

Образование конических проекций можно представить как проек­тирование земной поверхности на боковую поверхность конуса, опре­деленным образом ориентированного относительно земного шара (эл­липсоида) (рис. 5.1, а). В прямых конических проекциях оси земного шара и конуса совпадают. При этом конус берется или касательный, или

секущий.

После проектирования боковая поверхность конуса разрезается по одной из образующих и развертывается в плоскость (рис. 5.1, б). При проектировании по методу линейной перспективы получаются перспек­тивные конические проекции, обладающие только промежуточными свойствами по характеру искажений.

Другой метод образования конических проекций - аналитический. В его основу положены уравнения проекций, вытекающие из их опреде­ления и формулы общей теории искажений. В конических проекциях имеются две постоянные проекции а и с. Постоянная а равняется синусу широты стандартной параллели или, что то же самое, синусу угла при вершине конуса.

В зависимости от размеров изображаемой территории в конических проекциях принимаются одна или две параллели, вдоль которых сохра­няются длины без искажений. Одна параллель (касательная) принима­ется при небольшом протяжении по сироте; две параллели (секущие) -при большом протяжении для уменьшения уклонений масштабов от еди­ницы. В литературе их называют стандартными параллелями.

Коническая проекция данной группы вполне определяется, если за­даны постоянные проекции или любые величины, с ними связанные. Это могут быть широты стандартных или крайних параллелей. В после­днем случае, например, может быть дополнено условие, чтобы масшта­бы на крайних параллелях и на параллели с наименьшим масштабом были равны по абсолютной величине.

Азимутальные проекции (azimuthal projection). В них параллели (альмукантараты) изображаются концентрическими окружностями, а меридианы (вертикалы) - пучком прямых, исходящих из центра (рис. 5.2, а).

125










а











Рис. 5.1. Коническая проекция:

а - принцип построения проекции;

б - вид проекции

Рис. 5.2. Азимутальная проекция:

а - принцип построения проекции;

б - вид проекции





а

Углы между меридианами проекции равны соответствующим па, ностям долго, Промежутки между параллелями определяются при­нятым характером изображения (равноугольным или другими спо­собом проектирования точек земной поверхности на картинную плоскость.

Нормальная сетка азимутальных проекций ортогональна. Их мож-но рассматривать как частный случай конических проекций, в которых а=1. Применяются прямые, косые и поперечные азимутальные проекции, что определяется широтой центральной точки проекции, выбор которой зависит от расположения

территорий. Меридианы и параллели в косых и поперечных проекциях изображаются кривыми линиями,

за исключением среднего мередиана, на котором находится центральная точка проекции. В поперечных проекциях

прямо изображается также экватор: он является второй осью семетрии.

В зависимости от искажений азимутальные проекции подразделяются на

равноугольные, равновеликие и с промежуточными свойствами.

В проекции масштаб длин может сохранятся в точке или в одной их параллелей (вдоль альмукантарата).

В первом случае предполагается касательная картинная плоскость, во втором - секущая. В прямых проекциях формулы даются для поверхности эллипсоида или шара
(в зависимости от масштаба карт), в косых и поперечных - только для
поверхности шара (рис.5.2, 6).

Цилиндрические проекции (cylindrical projection). В прямых цилиндрических проекциях параллели и меридианы изображаются двумя

семействами параллельных прямых линий, перпендикулярных друг другу. Таким образом задается прямоугольная сетка цилиндрических проекций (рис.5.3,а). Промежутки между параллелями пропорциональны разностям дол­гот. Промежутки между меридианами определяются принятым характером изображения или способом проектирования точек земной поверхности на боковую поверхность цилиндра. Из определения проекций

следует, что их сетка меридианов и параллелей ортогональна. Цилиндрические проекции

можно рассматривать как частный случай конических при а=0 (вершина конуса в бесконечности) .

По свойствам изображения проекции могут быть равноугольными,

равновеликими и произвольными. Применяются прямые, косые и поперечные

цилиндрические проекции в зависимости от расположения изображаемой области. В косых и поперечных проекциях

меридианы и па-


б

Рис. 5.3. Цилиндрическая проекция:

а - принцип построения проекции;

б - вид проекции

раллели изображаются различными кривыми, но средний меридиан проекции, на котором располагается полюс косой системы, всегда прямой.

. Существуют разные способы образования цилиндрических проек­ций. Наглядным представляется проектирование земной поверхности на боковую поверхность цилиндра (рис. S.3, а), которая затем разверты­вается на плоскости [2] (рис.5.3, б). Цилиндр может быть касательным к земному шару или секущим его. В первом случае длины сохраняются по экватору, во втором - по двум стандартным параллелям, симметрич­ным относительно экватора.

Цилиндрические проекции применяются при составлении карт мелких и крупных масштабов - от общегеографических до специаль­ных. Так, например, аэронавигационные маршрутные полетные карты чаще всего составляются в косых и поперечных цилиндрических равно­угольных проекциях (на шаре).

В прямых цилиндрических проекциях одинаково изображаются одни и те же участки земной поверхности вдоль линии разреза - по восточ­ной и западной рамкам карты (дублируемые участки карты) и обеспечи­вается удобство чтения по широтным поясам (например, на картах рас­тительности, осадков) или по меридианальным зонам (например, на кар­тах часовых поясов).

Косые цилиндрические проекции при широте полюса косой сис­темы, близкой к полярным широтам, имеют географическую сетку, дающую представление о сферичности земного шара. С уменьшени­ем широты полюса кривизна параллелей увеличивается, а их протя­жение уменьшается, поэтому уменьшаются и искажения (эффект сфе­ричности).

В прямых проекциях полюс показывается прямой линией, по дли­не, равной экватору, но в некоторых из них (проекции Меркатора, Уэтча) полюс изобразить невозможно. Полюс представляется точкой в косых и поперечных проекциях. При ширине полосы до 4,5° можно использовать касательный цилиндр, при увеличении ширины поло­сы следует применять секущий цилиндр, т.е. вводить редукционный коэффициент.

Поликонические проекции (policonic projection). В них паралле­ли изображаются дугами эксцентрических окружностей с центрами на среднем (прямолинейном) меридиане или его продолжении, а меридиа­ны - кривыми, симметричными относительно среднего меридиана (рис. 5.4).



Рис. 5.4. Поликоническая проекция

Частным случаем поликонических проекций являются собственно поликонические проекции, для которых принимаются дополнительные условия, и круговые проекции с меридианами в виде дуг эксцентричес­ких окружностей.

К поликоническим проекциям в широком понимании относятся про­екция Таича (определялась аналитически) и проекции Гинзбурга (полу­чены численными методами).

Видоизмененная простая поликоническая проекция. Она при­меняется как многогранная. Земная поверхность, принимаемая за по­верхность эллипсоида вращения, делится линиями меридианов и парал­лелей на трапеции.

При рассмотрении данной проекции учтем особенности ее приме­нения при создании карты масштаба 1:1 000 000.

Трапеции изображаются на отдельных листах в одной и той же про­екции (для карты масштаба 1:1 000 000 - в видоизмененной простой поликонической).

Листы международной карты мира масштаба 1:1 000 000 имеют определенные размеры сторон трапеций: по меридианам - 4°, по парал­лелям - 6°; на широте от 60 до 76° листы сдваивают, они имеют размеры по параллелям 12°; выше 76° листы счетверяют, их протяжение по па­раллелям - 24°.

Применение проекции как многогранной определяет необходимость введения номенклатура - системы обозначения отдельных листов.

Для карты масштаба 1:1 000 000 установлено обозначение трапеций по широтным поясам в направлении от экватора к полюсам буквами латинского алфавита (А, В, С, D и т.д.) и по колоннам - арабскими циф­рами (1, 2, 3, 4 и т.д.), которые считают от меридиана с долготой 180° (по Гринвичу) против часовой стрелки.

Номенклатура сдвоенных и счетверенных листов карты складыва­ется из обозначений широтного пояса и соответственно двух или четы­рех колонн.

Отметим особенности видоизмененной простой поликонической проекции и распределение искажений в пределах отдельных листов карты масштаба 1:1 000000.

Меридианы изображаются прямыми линиями. Длина двух мериди­анов, отстоящих от среднего на ±2° по долготе (на ±4° на сдвоенных листах и на ±8° на счетверенных), искажений не имеет.

Крайние параллели каждого листа (северная и южная) являются ду­гами окружностей, центры этих параллелей находятся на среднем мери­диане, длина их не искажается.

Для построения внутренних параллелей используют способ Хинкса, т. е. проводят эти параллели через точки, полученные путем деления всех меридианов на четыре равные части.

Картографическая сетка строится через 1° по широте и по долготе, на сдвоенных листах - по долготе через 2°, на счетверенных - через 4°. Таким образом, все листы карты масштаба 1:1 000 000 имеют пять па­раллелей и семь меридианов.

Криволинейные меридианы простой поликонической проекции заменяются в видоизмененной поликонической проекции прямыми, соединяющими соответствующие точки крайних параллелей, поэто­му масштабы на внутренних параллелях будут меньше единицы.

Минимальный масштаб получают на средней параллели каждого листа карты. Для карты масштаба 1 : 1 000 000 искажение длины сред­ней параллели каждого листа Vn-0,06%.

Масштабы по меридианам и параллелям для этой карты могут быть приняты за экстремальные и b), так как сетка проекции практически ортогональна. На каждом листе имеются четыре точки, в которых от­сутствуют искажения всех видов; эти точки находятся на пересечении крайних параллелей листа с меридианами, удаленными от среднего на 2° к западу и востоку.

Максимальное искажение площади Vр находится в середине листа, оно имеет знак минус и может достигать -0,14 %. Изоколы нулевых искажений

132

площади имеют вид кривых, проходящих через точки, в которых отсутствуют искажения, и вытянутых вдоль крайних меридианов.

Достоинством видоизмененной простой поликонической проекции, применяемой как многогранная, является небольшая величи­на искажений. Анализ в пределах листа карты показал, что искажения длин не превышают 0,10 %, площади -0,15 %, углов - 5' и являются практически неощутимыми. Недостаток этой проекции - появле­ние разрывов при соединении листов по меридианам и параллелям.

Псевдоцилиндрические проекции. В прямых псевдоцилиндричес­ких проекциях параллели изображаются в виде прямых параллельных линий, меридианы - в виде кривых (дуг, синусоид, гипербол, парабол, эллипсов и т.д.) , симметричных относительно среднего прямолиней­ного меридиана (рис.5.5).



Рис. 5.5. Псевдоцилиндрическая проекция

Промежутки между параллелями определяются принятым законом изображения земной поверхности на плоскости. Промежутки между меридианами в равновеликих проекциях пропорциональны разностям долгот, в других проекциях они могут убывать или, значительно реже, воз­растать от среднего меридиана к востоку и западу.

Полюс в псевдоцилиндрических проекциях изображается точкой или полярной линией, длина которой устанавливается или получается из зада­ния. Поэтому сетка меридианов и параллелей не ортогональна, в силу чего эти проекции не могут быть равноугольными.

133

При рассмотрении цилиндрических проекций как частного случая псевдоцилиндрических проекций, когда меридианы изображаются пря­мыми параллельными линиями, ортогональными к параллелям, цилин­дрическую равноугольную проекцию Меркатора можно считать равно­угольной псевдоцилиндрической проекцией.

Из-за неортогональности сетки экстремальные масштабы не совпа­дают с направлением меридианов и параллелей, за исключением сред­него меридиана и экватора.

Псевдоцилиндрические проекции в основном применяются для изображения всей земной поверхности или значительных ее частей в мелких масштабах, поэтому земная поверхность принимается за по­верхность шара с радиусом R. Эти проекции имеют две оси симмет­рии - экватор и средний меридиан нормальной сетки. Косые и попе­речные псевдоцилиндрические проекции используются крайне редко.

Проекция Гаусса-Крюгера. К.Ф. Гаусс в 1820 - 1830 гг. разра­ботал "двойную" равноугольную проекцию, сохраняющую длины на среднем меридиане. Л.Крюгер в 1912 и 1919 гг. предложил способ непосредственного отображения эллипсоида взамен определения, указанного двойной проекцией, и эту проекцию стали называть про­екцией Гаусса-Крюгера (Gauss - Kruger projection). Она была приня­та в СССР ( на эллипсоиде Бесселя) в 1928 г. для всех геодезических и топографических работ. В ней создавали топографические карты масштабов крупнее 1:500 000, а с 1939 г. проекция Гаусса-Крюгера стала применяться и для карты масштаба 1:500 000.

В апреле 1946 г. постановлением правительства были утверждены размеры референц-эллипсоида Красовского и новые исходные даты, характеризующие систему координат 1942 г.

Проекция Гаусса-Крюгера не является строго равноугольной, так как при ее получении использовано разложение в такой ряд, для которо­го выполняется только одно из условий Коши-Римана.

При введении в уравнение проекции еще одного дополнительного члена ряда начинает выполняться второе условие, а первое, которое со­хранялось ранее, не выполняется.

Проекция при сохранении в ее формулах достаточного количества (7-8) членов является практически равноугольной, поэтому можно счи­тать, что в ней соблюдаются условия ортогональности сетки и равен­ства масштабов.

В проекции Гаусса-Крюгера поверхность эллипсоида на плоскости отображается по меридианным зонам, ширина которых равна 6° (для

карт масштабов 1:300 000 -1:10 000) и 3° (для карт масштабов 1:5 000 -1:2 000) (рис. 5.6,а).

Меридианы и параллели изображаются кривыми, симметричными относительно осевого меридиана зоны и экватора, однако их кривизна настолько мала, что западная и восточная рамки карты показаны пря­мыми линиями.

Параллели, совпадающие с северной и южной рамками карт, изоб­ражаются прямыми на картах крупных масштабов (1:2 000 -1:50 000), на картах мелких масштабов - кривыми. Начало прямоугольных коор­динат каждой зоны находится в точке пересечения осевого меридиана зоны с экватором (рис. 5.6, 6).

В России принята нумерация зон, отличающаяся от нумерации колонн карты масштаба 1:1000 000 на тридцать единиц, т. е. крайняя западная зона с долготой осевого меридиана L=21° имеет номер 4, к востоку номера зон возрастают. Номер зоны N и долгота осевого меридиана L° в градусах свя­заны между собой равенством L° = 6N-3.

Территория России находится в северном полушарии, поэтому ко­ординаты X всех точек имеют положительное значение. Координаты Y имеют отрицательные значения левее осевого меридиана и положитель­ные правее его (рис. 5.6, б ). Чтобы исключить из обращения отрица­тельные координаты и облегчить пользование прямоугольными коорди­натами на топографических картах, ко всем координатам Y добавляют постоянное число 500 000 м (см. рис. 5.6, б). Для указания зоны, к кото­рой относятся координаты, к значению У слева приписывают номер зоны. Например, запись координаты Y= 30 786 543 м означает, что точка нахо­дится в 30-й зоне, ее реальная координата равна 786 000 - 500 000 = 286 543 м, т.е она расположена правее осевого меридиана 30-й зоны. Запись координаты У- 8 397 720 м означает, что точка находится в 8-й зоне, ее реальная координата равна 397 720 - 500 000 = 102 280 м, она расположена левее осевого меридиана 8-й зоны.

Изоколы в проекции Гаусса-Крюгера имеют вид овалов, вытянутых вдоль осевого меридиана; в пределах отдельных листов карт они имеют вид прямых. Максимальные искажения в каждой зоне будут при значе­ниях широт 0° и ±3°, в этих точках они достигают Vmzx=0,14 %.

На расстоянии около 200 км по обе стороны от осевого меридиа­на и параллельно ему находятся две изоколы с нулевыми иска­жениями длин. При дальнейшем удалении от осевого меридиана масштаб длин становится больше единицы и достигает максиму­ма на пересечении крайних меридианов зоны с экватором (Vmax = +0,05%).

На практике использование модулей трансформации проекций может быть осложнено отсутствием параметров проекции карты-источника.

При определении проекций исходной карты рекомендуют пользо­ваться атласом для отечественных карт [4] и для зарубежных [17].

Для топографических карт в отличие от мелкомасштабных нет тако­го разнообразия проекций, однако имеется разнообразие моделей Зем­ли и географических систем координат.

Специфика российского рынка геоинформационных технологий определяет проблемы проекционных преобразований в России. Одна из серьезных проблем связана с использованием отечественной картогра­фической информации, имеющей значительные отличия от аналогич­ной иностранной. Как правило, иностранные программные средства не поддерживают напрямую распространенные в нашей стране проекции, а информацию о типе проекции и ее параметрах получить довольно сложно.

Другая проблема состоит в том, что широко распространенные в России разнообразные методы работы с пространственными данными не получили признания или не имеют аналогов за рубежом и нуждаются в анализе и классификации.

Геометрический анализ

Программные средства ГИС позволяют выполнять ряд операций геометрического анализа для векторных и растровых моделей. Для век­торных моделей такими операциями являются: определение расстояний, длин ломаных линий, координат центроидов полигонов, расчет площа­дей векторных объектов, трансформирование точек объекта. Особо сле­дует отметить процедуры поиска точек пересечения линий.

Для растровых моделей технологии ГИС обеспечивают выполнение следующих операций геометрического анализа: идентификацию зон, вы­числение площадей зон, расчет периметров зон, определение рассто­яния от границы зоны, определение формы зоны, трансформирование растрового слоя.

Для векторных моделей, каждая из которых отображает отдельный объект, процедуры геометрического анализа во многом используют тра­диционную геометрию и выполняются без каких-либо предварительных преобразований как алгоритмы прямого счета. Кроме того, например, площадь и периметр элемента могут входить в число обязательных ат­рибутов полигонов.

138

Для растровых моделей, которые создаются не по объектным при­знакам, проведению практически любой геометрической процедуры должны предшествовать анализ и выделение необходимого объекта (рас­познавание образа).

В ГИС эти процедуры упрощаются заданием исчерпывающей ин­формации в атрибутах модели. Но даже при таких условиях простая операция типа вычисления площади для растрового объекта существен­но отличается от аналогичной для векторного. Например, чтобы изме­рить по карте площадь объекта (зоны) признака А, необходимо обойти дерево иерархической структуры модели и сложить все листья, содер­жащие признак А, с учетом веса площади на уровне данного листа.

Более сложные алгоритмы основаны на развитии методов САПР, машинной графики, распознавания и анализа сцен. К таким алгоритмам

принадлежат:

(оверлее).

В связи с возможными погрешностями, локализованными в плано­вых координатах объектов, применяемых для территорий глобального, семиглобального и регионального уровней, целесообразно использовать равновеликие проекции.

При наличии значительных площадных искажений возможно при­менение трансформации проекции исходных слоев.

Оверлейные операции

Особенностью цифровой карты является возможность ее организа­ции в виде множества слоев (покрытий или карт-подложек).

Сущность оверлейных операций состоит в наложении разноимен­ных слоев ( двух или более) с генерацией производных объектов, возни­кающих при их геометрическом наслоении, и наследованием их атрибу­тов. Наиболее распространены операции оверлея двух полигональных слоев.

139

Площадь и периметр элемента могут входить в число атрибутов поли­гонов. Их значения используются в операциях удаления границ полигонов, принадлежащих к одинаковым классам, и в оверлейных операциях.

Для растровых форматов данных такие расчеты достаточно просты. Для векторных представлений используют алгоритмы, основанные на формулах аналитической геометрии.

Практические трудности реализации оверлейных процедур связаны с большими затратами машинного времени на поиск координат всех пересе­чений, образующих полигоны линейных сегментов (возрастающих экспо­ненциально при росте числа полигонов); определение топологии получен­ной производной полигональной сети при так называемом топологическом оверлее, переприсвоение атрибутов производной сети различными метода­ми наследования атрибутов качественного (символьного, типового) или ко­личественного (числового, знакового) характера.

В алгоритмах операций наложения широко применяются методы математической логики и структурного анализа.

В настоящее время оверлейные процедуры ГИС обеспечивают вы­сокопрофессиональные средства анализа и использования географичес­кой информации, включая взаимоналожение полигональных, точечных и линейных покрытий, создание буферных зон, объединение полигонов и ряд других функций, основывающихся на пространственной и топо­логической взаимосвязи данных.

В качестве примера рассмотрим подсистему Overlay широко извес­тной инструментальной системы Arclnfo, которая предоставляет доста­точно разнообразные средства обработки и анализа географической информации.

Шесть оверлейных команд, каждая из которых выполняет опреде­ленную функцию, обеспечивают максимальную гибкость пространствен­ного анализа. Это команды CLIP, ERASE, IDENTITY, INTERSECT, UNION и UPDATE.

При наложении картографических покрытий в результате пересече­ний границ полигонов образуется новый набор объектов покрытия. Ха­рактеристики новых полигонов определяются характеристиками исход­ных, что создает новые пространственные и признаковые взаимосвязи данных.

При табличном анализе данных, полученных с использованием фун­кций подсистемы Overlay, можно использовать dBASE-совместимую систему хранения и анализа данных. В частности, можно классифици­ровать участки территории для выбора оптимальных мест строитель­ства объектов жилых домов, основываясь на таких критериях, как ха­рактеристики грунтов, уклоны, близость к зонам затопления и т.п.

140

Оверлейные процедуры позволяют соединять сетку административ­ных районов, коммуникационные линии, зоны затопления, статистику преступности и другую информацию о городской среде для ежедневно­го анализа различных аспектов жизни большого города.

В подсистеме Overlay содержится команда BUFFER для создания буферных зон, т.е. зон, границы которых удалены на известное рас­стояние от любого объекта на карте. Буферные зоны различной ши­рины могут быть созданы вокруг выбранных объектов на базе таблиц сопряженных характеристик. Например, ширина лесных защитных полос вдоль дорог или водотоков может автоматически задаваться в соответствии с классом дорог или расходом водотока. Подсистема Overlay позволяет автоматически объединять друг с другом буфер­ные зоны, удаляя лишние внутренние границы. Она обеспечивает пользователя профессиональными средствами обработки разнопла­новых источников информации. В частности, в ней содержатся ко­манды MAPJOIN для соединения смежных листов карты в единое картографическое покрытие и команда SPLIT для разбиения боль­шого покрытия на более мелкие.

Команды DISSOLVE и ELIMINATE позволяют объединять выбран­ные полигоны в одном картографическом покрытии для создания новых полигональных объектов.

Команда RESELECT позволяет выбирать объекты картографичес­ких покрытий в соответствии с пространственными или логическими критериями, заданными пользователем новых полигональных объектов.

Команда INTERSECT соединяет две карты, оставляя только общие

для обеих карт участки.

Команда CLIP удаляет все объекты, которые оказываются за предела­ми указанных пользователем границ. Команда SPLIT разбивает картогра­фические покрытия на покрытия меньшего размера.

Функционально-моделирующие операции

В ГИС используются различные аналитические операции:

141

Построение буферных зон. Буферная зона может создаваться вок­руг точки, линии или ареала. В результате образуется новый ареал, вклю­чающий исходный объект.

Операции построения буферной зоны применяются в транспортных системах, лесном хозяйстве, при создании охранных зон вокруг озер и вдоль водотоков, при определении зон загрязнения вдоль дорог, зоны влияния существующей или проектируемой сети транспортных коммуникаций, свя­занной с изменением экологической обстановки, и т.д.

В векторных моделях отсутствуют некоторые возможности растро­вых систем, например моделирования слоя "трения", поэтому построе­ние буферных зон на основе векторных моделей ГИС более трудоемко. При использовании буферных зон растровых моделей используют ап­робированные методы лексического анализа.

Методология создания буферных зон использует общие принципы пространственного анализа ГИС, в частности набор операций ГИС, при которых из уже имеющихся пространственных объектов формируются новые. Новые объекты могут иметь атрибуты старых, из которых они образованы.

Этот подход взят за основу при формировании буферных зон. Иногда ширину буферной зоны можно определить исходя из признака объекта. Ширина (радиус для точечных объектов) зоны может быть постоянной или зависеть от значения соответствующего атрибута объекта. В последнем слу­чае имеет место буферизация со "взвешиванием".

Анализ сетей. Операции анализа сетей позволяют решать оптими­зационные задачи на сетях. Они основаны на использовании векторных моделей, на координатном и атрибутивном представлении линейных пространственных структур и на введении в них топологических харак­теристик (моделей).

Координатные векторные пространственные объекты ( точки, ли­нии, полигоны, ареалы ) определены в векторных моделях наборами упорядоченных пар координат x, у.

Это обеспечивает идентичность цифрового представления указан­ных трех пространственных объектов, позволяя использовать группо­вые процедуры пространственного анализа.

Для построения линии или ареала нужно соединить каждую после­дующую пару точек прямой линией. Точки не всегда должны соединяться прямыми линиями. Особенности соединения и вида линий могут быть

142

описаны в атрибутивных данных. Атрибуты объектов хранятся в

таблицах.

Общая структура векторных моделей, применяемых для анализа сетей, состоит обычно из двух частей: координат и атрибутов. Координаты хранятся в одном файле, каждая группа координат оп­ределяет один объект, обозначенный индивидуальным идентификато­ром (индексом ID);

Атрибуты содержатся в таблице с одним атрибутом, идентифициру­ющим объект, к которому привязаны все остальные.

В инструментальных ГИС используются различные термины наи­менования для этих взаимосвязанных понятий:

положении, география.

Основу анализа сетей определяет исследование связей между объек­тами, что задается топологией, или топологическими свойствами век­торной модели.

Топологические свойства выражают множество возможных отно­шений между объектами, например "ближайший к", "пересекает", "со­единен с". Этими выражениями пользуются для установления связей между двумя объектами.

Каждому объекту можно присвоить признак, который представляет собой идентификатор ближайшего к нему объекта того же класса; таким образом кодируются связи между парами объектов.

Следует выделить два особых типа связей: связи в сетях и связи меж­ду полигонами.

Связи в сетях определяются взаимодействием основных объектов сетей: линий, также известных как дуги, звенья, грани, ребра, и узлов, известных еще как пересечения, соединения, вершины.

Простейший способ кодирования связей между дугами и узлами -присвоение каждой дуге двух дополнительных атрибутов - идентифи­каторов узлов на каждом конце (входной узел и выходной узел). В этом случае будут иметь место два типа записей:

  1. координаты дуг: (x1,y1), (x2 у2),... , (хn, уп);

  2. атрибуты дуг: входной узел, выходной узел, длина, вспомогатель­
    ные атрибуты.

Используя эти записи, можно двигаться от дуги к дуге, отыскивая те из них, у которых перекрываются номера узлов.

143

Таким образом, механизм анализа сетей основан на особой организации структур данных и кодировании связей. Собственно анализ происходит с использованием информационной основы моделей сети.

Методы анализа географических сетей являются мощным аналитическим средством для моделирования реальных сетей (улицы, водотки, телефонные линии и линии электросвязи) для поиска объектов по его адресу (например, привязка табличных данных к географическим объектам с использованием файлов формата TIGER).

В системе Arclnfo имеется для этой цели специальная программная подсистема Network. Она обеспечивает выполнение двух основных фун­кций: анализ географических сетей и поиск объекта по его адресу (ад­ресное геокодирование).

Подсистема Network позволяет рассчитывать оптимальные марш­руты движения транспорта, места размещения объектов, оптимизиро­вать районирование. Точность моделирования реальных сетей при ис­пользовании этой подсистемы высока, так как различная информация типа направления и стоимости передвижения или перемещения грузов может храниться в таблицах сопряженных характеристик для каждой линии в сети.

Анализ сетей включает в себя три функции: поиск путей, аллока­цию и районирование.

Поиск путей обеспечивает оптимизацию перемещения ресур­сов по сети, например выбор альтернативных маршрутов движения ма­шин аварийных служб во время максимальной загруженности транспор­тных магистралей.

Аллокация позволяет отыскать ближайшие центры (минималь­ную стоимость перемещения) для каждой точки сети в целях оптимиза­ции функционирования последней. Например, аллокация может исполь­зоваться при поиске ближайшей станции пожарной охраны для каждой улицы или ближайшей школы для каждого конкретного школьника.

Районирование включает в себя группировку участков, ограничен­ных элементами сети, например городских кварталов, ограниченных ули­цами. Это средство ценно при планировании. Районирование может исполь­зоваться, например, для определения границ участков доставки газет.

Если организация использует информацию, содержащую уличную адресацию, то применение средств Network позволяет определить ха­рактеристики объекта по его адресу. Система геокодирования дает возможность соединить табличные данные адресных файлов с гео­графическим положением объектов в форматах ЕТАК, TIGER или Arclnfo.

144

При использовании покрытий с адресацией все данные могут ана­лизироваться и наноситься на карту любым набором программных средств Arclnfo.

Подсистема Network полностью поддерживает выполнение таких при- кладных задач, как маркетинговые исследования, оптимизация размеще- ния сервисных центров по адресам клиентов, компоновка списков расселения, распределение детей по школам, направление машин аварийных служб, картографирование мест совершения преступлений и др. Успешный анализ сетей возможен только при наличии качествен­ных обобщенных моделей сетей и движения потоков по ним. Структура данных Arclnfo, средства анализа и отображения, содержащиеся в под­системе Network, обеспечивают такую возможность.

Генерализация. Генерализация в ГИС - это набор процедур клас­сификации и обобщения, предназначенных для отбора и отображения картографических объектов соответственно масштабу, содержанию и тематической направленности создаваемой цифровой карты.

Относительно информационного моделирования генерализация может быть рассмотрена как группа методов, позволяющих сохранить объем информации даже при уменьшении объема данных. Например, при сокращении числа точек на линии остающиеся должны быть выб­раны так, чтобы внешний вид линии не изменился. При генерализации происходит геометрическое манипулирование с цепочками координат­ных пар (х, у).

Рассмотрим методику генерализации линий. Более общая задача включает, например, генерализацию ареалов до уровня точки.

Генерализация как группа методов включает в себя следующие процедуры:

изменения линии;

перемещение объектов - процедуры сдвига двух объектов, про­
водимые во избежание их слияния или наложения при уменьшении мас­
штаба. Большинство алгоритмов перемещения объектов в векторном
формате ориентировано на интеллектуальный интерактивный режим,
когда векторы начального перемещения задаются специалистом-карто-

графом. В иных случаях для регулирования процесса перемещения ис­пользуется уменьшенная копия объекта;

Один из методов генерализации предполагает расчленение линии путем введения дополнительных точек и придания большего сходства с оригиналом.

Цифровое моделирование рельефа. Оно заключается в построе­нии модели базы данных, которая бы наилучшим образом отображала рельеф исследуемой местности. Эти процессы связаны с трехмерным моделированием и с задачами пространственного анализа.

Говоря терминами моделирования, происходит переход от аналоговой модели непрерывной поверхности к дискретной модели набора точек, оп­тимально отображающей форму этой поверхности.

Координаты точек цифровой модели рельефа (ЦМР) расположены на земной поверхности, имеющей сложную форму. Дня подробного отобра­жения такой поверхности требуется очень большое число точек, поэтому в ЦМР используют различные математические модели поверхности.

В свою очередь, это определяет проблему выбора оптимального ана­литического описания или набора функций для отображения рельефа местности. При этом может возникнуть задача учета возможных картог­рафических представлений и проекций.

В зависимости от характера рельефа местность подразделяют на равнинную, всхолмленную и горную. Вводят понятие пяти основных форм рельефа: гора, котловина или впадина, хребет, лощина, седловина.

Отображают рельеф разными способами: цветом, штриховкой, го­ризонталями, отметками характерных точек с подписями и т.п.

Одним из наиболее распространенных методов построения релье­фа является метод горизонталей. Горизонталью называют геометричес­кое место точек (линия) с равными отметками (одинаковая высота над уровнем моря).

Метод горизонталей наиболее приемлем для ГИС. Он открывает большие перспективы для моделирования горизонталей на основе трех­мерных моделей, вписывается в послойное представление векторных

данных ГИС (оверлей), что создает возможность применения ряда стан­дартных математических алгоритмов, входящих в состав ГИС. Наконец, этот метод позволяет использовать ряд процедур пространственного анализа данных линейных объектов, т.е. применять процедуры анализа 2D-объектов для объектов, относящихся к классу 3D. Цифровое моделирование будет подробно рассмотрено в разд.6. Здесь отметим лишь различие между цифровой моделью рельефа и циф­ровой моделью картографического отображения рельефа. В первом слу­чае речь идет об информационной структуре базы данных, во втором -об информационной структуре, предназначенной для визуального ото­бражения цифровых данных с помощью дисплея или плоттера.

ВЫВОДЫ

Отечественная картографическая информация имеет значитель­ные отличия от аналогичной иностранной. Как правило, иностранные программные средства не поддерживают напрямую распространен­ные в нашей стране проекции, а информацию о типе проекции и ее па­раметрах получить довольно сложно. Это определяет преимущество отечественных разработок ГИС, содержащих наборы нужных проек­ционных преобразований.

Моделирование в ГИС охватывает ряд областей, ранее не объеди­нявшихся для совместной обработки информации. Оно включает по­строение проекта карты на основе методологии САПР, проекционные преобразования, цифровое моделирование, автоматизацию процедур генерализации, анализ сетей, преобразование форм представления дан­ных и др.

Интеграция данных в ГИС создает возможности для качественно­го совершенствования моделировния (трехмерных объектов или прост­ранственных сетей) с целью использования результатов моделирова­ния в управлении, планировании, бизнесе.




Цифровые

модели

местности

Цифровая модель местности

Свойства (геоинформационных) объектов предметной области

Общие свойства моделей.

Множество методов

моделирования

6.1. Основные понятия

Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в моделирова­нии - цифрового моделирования.

Основной элемент цифрового моделирования - цифровая модель местности (ЦММ), которая может быть получена с помощью разнооб­разных технологий.

В отличие от всех рассмотренных выше моделей данных цифровые являются их формой представления для обработки на ЭВМ. Например, цифровая модель может иметь в качестве структурной основы иерархи­ческую, реляционную, сетевую или комплексную модель.

Цифровые модели могут храниться в базах данных или независимо в виде файловых структур. Наибольшее распространение цифровые модели нашли в ГИС, строительстве, архитектуре.

В настоящее время используют много определений ЦММ. Различие между ними обусловлено различием исходных моделей и задач, для ко­торых эти ЦММ создаются. Тем не менее можно выделить общие при­знаки ЦММ с помощью методов абстракции для построения структур моделей.

Метод построения ЦММ на основе обобщения

Структура ЦММ (рис. 6.1), построенная на основе обобщения, т.е. с использованием принципа "цифровая модель есть часть ....", отражает четыре основных свойства модели, вытекающие из ее определения.

148

Модели организации данных для

хранения и компьютерной

обработки

Рис. 6.1. Структура цифровой модели местности (Е-дерево), построенная на основе абстракции "обобщения"

  1. Как модель объекта конкретной предметной области она должна
    содержать специальную информацию о данной предметной области:
    элементы координатного и атрибутивного описания, характеризующие
    как саму предметную область, так и индивидуальные свойства модели­
    руемых объектов.

  2. Как модель вообще ЦММ должна быть определена на известном
    классе моделей, т.е. она должна иметь вполне определенную структуру
    и содержать в своей основе одну из базовых моделей данных (см.
    разд. 3). Из этого свойства вытекает, что ЦММ должна обладать общи­
    ми свойствами безотносительно к предметной области. Следовательно,
    логическая структура ЦММ, с одной стороны, должна
    содержать индивидуальные свойства объектов, с другой - не вступать в
    противоречие с существующими методами описания и использования
    моделей данных.

149

  1. ЦММ как модель цифровая должна быть оптимально организова­
    на и удобна при работе на ЭВМ. Это означает, что для полной реали­
    зации модели должна быть определена ее физическая струк­
    тура.


  2. Как элемент базы данных ЦММ должна быть пригодна для мо­
    делирования, многократного использования, анализа и решения раз­
    личных задач. Отсюда следует, что ЦММ должна содержать допол­
    нительную информацию для ее многократного использования. Дру­
    гими словами, она должна быть информативно переопределена по
    отношению к одиночной модели объекта, т.е. должна по возможнос­
    ти содержать свойства (атрибуты) подкласса (группы) объектов, а не
    одного объекта. Это свойство необходимо учитывать при организа­
    ции технологии систем, использующих цифровое моделирование. Оно
    может быть реализовано путем организации баз данных для хране­
    ния ЦММ.

Такая организация подразумевает создание БД не как хранилища или архива единичных ЦММ, а как проведение дополнительных исследова­ний для выявления класса моделей, к которому принадлежит ЦММ и формирование БД для классов и типов цифровых моделей. Кроме того, обязательным является определение и установление связей между раз­ными ЦММ одного или разных классов.

Многочисленные попытки специалистов разработать технологию автоматизированной системы на основе неавтоматизированной техно­логии, решающей задачи получения единичного продукта, всегда приводили к резкому увеличению трудозатрат и стоимости работ. К со­жалению, такие специалисты не отличают концепции ручных техноло­гий от автоматизированных.

Напомним, что неавтоматизированная технология нацелена на из­готовление одиночного продукта (например, плана определенного мас­штаба или издательских оригиналов одной тематики, одного масшта­ба). Поэтому в таких технологических процессах до минимума сведены необходимость получения дополнительной информации и возможность изменения методов обработки информации.

Напротив, автоматизированная технология должна быть нацелена на изготовление совокупности (серий) различных продуктов. Она в от­личие от ручных технологий позволяет хранить, модифицировать и ис­пользовать в различных сочетаниях как информацию, так и методы ее обработки. Эффект от такой технологии возрастает с течением времени, по мере заполнения базы данных и ее оптимального использования. Информация накапливается не только в виде суммы данных о единич-

150

ных объектах, но и в виде взаимосвязанных методов преобразования информации и накапливаемой суммы свойств и связей классов объектов.

Именно для возможности многократного применения информаци­онная модель базы данных должна быть переопределена (более инфор­мативна) по сравнению с информационной моделью ручной технологии для получения разового продукта.

Поэтому четвертое свойство ЦММ должно быть учтено при органи­зации информационной основы ГИС. Обобщенное описание цифровых моделей местности должно выполняться на уровне типов, т.е. для этого необходимы предварительный анализ и последующая максимальная типизация пространственных объектов.

Индивидуальные свойства конкретного объекта должны выражать­ся на уровне знаков. Такое сочетание индивидуального и обобщенного описания в теории моделей данных известно под названием классифи­кация (см. разд. 3). Следовательно, для полного создания ЦММ должна быть предварительно разработана система классификации или некий классификатор.

Метод построения ЦММ на основе агрегации

Метод построения моделей данных на основе агрегации дополняет метод обобщения. Схема агрегативного построения ЦММ (рис. 6.2), как и описание ЦММ (см. рис. 6.1) выполнена в виде Е-дерева (иерархичес­кая модель). Агрегативная модель дает наглядное представление о том, что ЦММ входит в класс общих цифровых моделей и подкласс цифро­вых моделей геоинформационных объектов. Метод пошаговой детали­зации позволяет выделять части и элементы ЦММ.

В автоматизированных системах пространственной обработки дан­ных имеется несколько основных типов цифровых моделей: цифровая модель местности, цифровая модель объекта (ЦМО), цифровая модель карты (ЦМК).

В агрегативной модели ЦМК и ЦМО являются "порожденными" или "ветвями". Объекты более низких уровней, например "цифровая модель рельефа", "планы", получают путем пошаговой детализации. ЦМО вы­делена в отдельный тип, так как при решении ряда задач в ГИС и САПР она используется независимо.

Между ЦММ и ЦМК существует разница: ЦММ определяет модель базы данных, ЦМК- модель представления данных, т.е. представление ЦММ.

151


Цифровая модель

первичных фотограмметри­ческих данных

Метадан­ные

Цифровая модель рельефа

Цифровая модель ситуации
Цифровая модель

Цифровая модель геоинформационных объектов

Цифровая модель первичной информации

Цифровая модель

первичных

картографических

данных

База данных

Цифровая модель местности

Цифровая модель объекта

Чертежи

Цифровая модель карты

Цифровая модель

сбора

геодезической информации

Планы

Разрезы


Цифровая модель гидрографии

Рис. 6.2, Схема построения агрегативной ЦММ

Цифровую карту можно определить как цифровую модель геоин­формационной системы, представленную в виде композиции из одного или нескольких слоев. На цифровой карте фиксируются пространствен­ные объекты, связи и отношения между ними, а также пользовательские идентификаторы пространственных объектов, обеспечивающие связь с их атрибутивными данными.

Атрибутивные данные объектов хранятся в виде таблиц, каждая за­пись в которых соотносится с определенным пространственным объек­том цифровой карты через пользовательский идентификатор, указанный и в записи, и в цифровой карте.

Кроме атрибутивного описания содержательная определенность объектов фиксируется в виде конкретных тематических слоев согласно принятой схеме выделения на исходной карте.

Пространственная определенность объектов на цифровой карте фик­сируется в соответствующем выделении слоев цифровых карт по типу пространственных объектов (полигоны, линии и точки).

В контексте данной концепции цифровая модель карты представ­ляет собой отображение цифровой модели местности с помощью средств компьютерной визуализации. Этот подход наглядно прослеживается в технологии работ ряда ГИС. Примером может служить модульная сис­тема МОЕ, в которой аналогом цифровой модели местности выступает объект системы - проект карты. Для отображения проекта (ЦММ) осу­ществляют преобразование - генерацию чертежа. Аналогом ЦМК будет сгенерированный чертеж.

ЦМК можно определить как подмножество ЦММ, сформированное для визуального отображения пространственно-временных данных. Сле­дует подчеркнуть, что ЦММ и ЦМК являются дискретными моделями. Но в процессе отображения ЦМК преобразуется в аналоговую модель -аналоговую карту.

Как показывает опыт и системный анализ, обобщенная геоинфор­мационная система имеет три технологических уровня обработки дан­ных: сбор, обработка и хранение, представление. В соответствии с этим понятие цифровой модели может быть интерпретировано для разных уровней (см. рис. 6.2).

При сборе первичной информации получают различные первич­ные цифровые модели (цифровая модель первичных данных), кото­рые представляют собой совокупность точечного, параметрического и символьного множеств. По существу, это наборы данных, которые, не будучи полной цифровой моделью, служат основой ее формирова­ния. Они могут быть получены с помощью разных технологий и

153

средств, характеризуются большим разбросом форматов и структур данных, в целом не являются некоей унифицированной информаци­онной основой.

На уровне обработки и хранения эти разнообразные наборы циф­ровых данных преобразуются в унифицированные наборы и структуры в соответствии с требованиями хранения в базе данных и становятся элементами единой информационной модели (информационной осно­вы).

Однако и здесь мы имеем не саму цифровую модель, а лишь исход­ные (избыточные) данные для ее создания. Упрощенно говоря, на этом уровне вся исходная информация унифицируется, реструктурируется и размещается в таблицы базы данных.

На уровне представления происходит окончательное создание циф­ровой модели местности в соответствии с требованиями на проектиро­вание (или построение) ЦММ на основе информации, хранимой в базе данных (см. рис. 6.2).

На этом уровне определяют внешние и внутренние ключи таблиц, устанавливают связи между таблицами, определяют метаданные. Исход­ная унифицированная информационная основа преобразуется в сис­тему.

В общем виде ЦММ может быть определена как совокупность мно­жеств метрической, семантической, параметрической информации и класса операций преобразования над этими множествами.

Дальнейшие детализация и квантификация отмеченных множеств на структурную, топологическую, таксонометрическую и другие виды не представляются целесообразными ввиду того, что они не меняют качественно описания ЦММ и класса ее преобразований.

6.2. Характеристики цифровых моделей

Для описания свойств ЦММ рассмотрим схему (рис. 6.3), пред­ставляющую собой Е-дерево, хорошо знакомую нам иерархическую модель. Данная структура не претендует на полноту описания. Она носит скорее мифологический, чем даталогический характер, и пост­роена в целях отражения основных и вспомогательных свойств и ха­рактеристик.

Основные типы информации

Цифровые модели оперируют с различными типами информации (см. рис. 6.3).



Рис. 6.3. Основные характеристики цифровых моделей (начало)











Рис. 6.3. Основные характеристики цифровых моделей (продолжение)

Рис. 6..3. Основные характеристики цифровых моделей (окончание)

157

Метрическая информация. Она передает метрическую (измеритель­ную) характеристику объекта, т.е. координаты, размеры. Эта информация относительно проста и однородна по структуре, в силу чего она является сильно типизированной. Метрическая информация в ГИС содержит коор­динатные данные и некоторые (числовые) атрибутивные данные.

Качественным отличием цифровых моделей, полученных по реаль­ным измерениям, является точностная характеристика модели. Она обус­ловлена ошибками измерений и последующими ошибками вычислений при геометрическом моделировании. Этот параметр определяет приме­нимость цифровой модели, в частности, при получении графических реализаций в разных масштабах.

Атрибутивная информация. Это информация о свойствах и свя­зях объектов. В ГИС она включает атрибутивные данные и метадан­ные. Она может подразделяться на семантическую, технологическую и другие виды. Тем не менее все эти виды информации можно назвать семантическими, хотя с учетом сложившейся в ГИС терминологии бо­лее правильно называть ее атрибутивной.

Этот тип информации определяет принадлежность точек или объек­тов к определенному классу или объекту (сложный или простой объект), описывает свойства объектов и их частей, задает взаимосвязи и условия обработки, условия воспроизведения и т.п.

В общем виде эта информация неоднородна, сложна по структуре и является слабо типизированной, поэтому для создания ЦММ требуются анализ, классификация и типизация атрибутивной информа­ции. Эта информация должна быть разбита на более мелкие группы, имеющие достаточное число сходных признаков, т.е. типизирована в достаточной степени для использования ее в базах данных.

Синтаксическая информация. Она определяет последовательность работы при корректировке или обновлении ЦММ, правила построения и представления ЦММ. Эта информация типизирована.

Первые два типа информации (метрическая и атрибутивная) опре­деляются логической структурой ЦММ и не зависят от выбора СУБД. В силу этого их можно назвать внутренними по отношению к ЦММ.

Синтаксическая информация зависит от технологии использования ЦММ с учетом конкретных технических средств и их возможностей. Например, она определяется разрешающей способностью монитора и его цветовой палитры, разрешением принтера или плоттера, погрешно­стью дигитализации или фотограмметрической обработки и т.д. Она является внешней по отношению к ЦММ, зависит от выбора СУБД и технологии обработки информации и поэтому находится в тесной взаи­мосвязи с физической структурой ЦММ.

158

Логическая и физическая структура ЦММ

Понятия логической и физической структуры ЦММ являются развити­ем и расширением понятий логической и физической модели данных.

Логическая структура ЦММ определяется как совокупность схем и логических записей, описывающих данную ЦММ. Такая характерис­тика относится к описательным.

Схемы, составляющие логическую структуру ЦММ, могут быть раз­личными в зависимости от назначения и принципов построения (см. рис.6.1 и 6.2).

Логическая структура обусловливается концепцией и методологией моделирования. Она может включать схемы взаимосвязи частей ЦММ в натуре, в базе данных, схемы взаимосвязи свойств ЦММ и схемы пост­роения ЦММ. Она содержит логические записи, составляющие инфор­мационную основу. Элементом логической структуры ЦММ является логическая запись.

Физическая структура ЦММ определяется способом реализации логической ЦММ на конкретной технической основе. В частности, она задается форматом записи данных, хранимых на носителях информа­ции. Элементом физической структуры ЦММ является физическая за­пись.

Топологически цифровые модели (схемы) в зависимости от их на­значения и области применения могут быть отображены с помощью иерархических, сетевых и других базовых моделей.

Требование инвариантности моделирования обусловливает макси­мальную независимость физической структуры ЦММ от технологий и технических средств.

Свойства ЦММ

Целостность. При обработке данных в БД недостаточно, чтобы ЦММ просто отражала объекты реального мира. Важно, чтобы такое отражение было однозначным и непротиворечивым. В этом случае го­ворят, что ЦММ удовлетворяет условию целостности (integrity). Целос­тность ЦММ имеет два значения: как объекта БД и как модели реально­го объекта.

Целостность ЦММ как объекта базы данных опреде­ляется требованиями СУБД и соответствует понятию целостности ин­формации в БД. Для достижения целостности исходная информация

159

должна быть типизирована и струтурирована. Такая целостность по­зволяет осуществлять работу с ЦММ как с элементом базы данных, направлять к ней запросы, проводить фильтрацию, получать справки или отчеты.

Целостность ЦММ как модели реального объекта определяется требованием получения проекта карты или картографи­ческой композиции средствами ГИС. Для достижения такой целостнос­ти информация должна быть полной, актуальной и отвечать требовани­ям точности при получении данного проекта карты. Например, инфор­мация должна включать не только собранные на местности данные, но и библиотеки условных знаков, которые хранятся в БД независимо от ЦММ. В данном случае целостность ЦММ как модели объекта обуслов­ливается полнотой информации БД.

Другой пример: точностные требования, позволяющие строить кар­ту масштаба 1:1 000 000, не соответствуют точностным требованиям для масштаба 1:2 000, в силу чего метрические данные ЦММ мелкого мас­штаба не пригодны для построения карт крупного масштаба.

Дискретность. ЦММ относится к классу дискретных моделей. Это обусловлено необходимостью хранения ЦММ как объекта диск­ретной базы данных. Геометрическая часть ЦММ может содержать отдельные точки поверхности объектов. Тем не менее ЦММ позволяет строить непрерывные линии и поверхности, т.е. получать ана­логовые модели (аналоговые карты), за счет совместного использова­ния метрической и семантической информации.

Отметим противоречие, заключающееся, с одной стороны, в не­обходимости выделения большей информативности модели, что уве­личивает объем модели, с другой - в необходимости минимизации информационных объемов, обусловленной ограничениями машинных носителей информации и требованием максимальной скорости обра­ботки данных.

Многофункциональность. ЦММ должны быть легко адаптируе­мыми для решения различных задач. Графическое отображение ЦММ не должно зависеть от средств воспроизведения графической информа­ции. Например, одна и та же ЦММ может использоваться для получе­ния карт масштабного ряда.

Для многократного использования ЦММ нужны дополнительные данные: описатели, классификаторы, нормативные данные, правила при­менения и т.д. Обычно их называют метаданными. Они хранятся в сло­варе данных (data dictionary).

Виды моделирования

Рассмотрим работу с цифровыми моделями в соответствии с тремя системными уровнями: сбор и первичная обработка информации, хра­нение и обновление, представление (отображение).

При сборе информации для построения цифровых моделей используются автоматизированные средства регистрации и автоматизи­рованных технологий. Источниками информации служат карты, табли­цы, спецификации, геодезические координаты точек и объектов местно­сти, координаты точек на аэрокосмических и наземных фотоснимках, данные, получаемые по телевизионным и/или радиолокационным снимкам, телеметрические данные, информация, считываемая с планов и карт, данные о допусках и погрешностях, дополнительная информа­ция текстового характера.

После сбора первичных данных на уровне хранения и обновления информации осуществляются симплификация, унификация, коррекция информации, содержащей ошибки и дополнения к ней. Таким образом, формируется унифицированная совокупность данных, одинаковая для различных средств и технологий сбора, позволяющая в дальнейшем применять ее для получения чертежей и планов не одного, а нескольких смежных масштабов.

На уровне представления ЦММ отображается цифровая информа­ция в виде, удобном для пользования. ЦММ может генерироваться из разных моделей. Визуальное представление ЦММ реализуется на со­временных устройствах вывода информации.

Технологически можно выделить следующие виды моделирования [14]: семантическое, инвариантное, геометрическое, эвристическое, ин­формационное. Они проявляются на разных системных уровнях обра­ботки информации в разной степени.

Семантическое моделирование взаимосвязано с задачами кодирования и лингвистического обеспечения, поэтому оно в большей степени используется на уровне сбора первичной информации. Это обус­ловлено также большим объемом и разнообразием входной информа­ции, сложностью ее структуры, возможным наличием ошибок.

Чем более разнородна входная информация по структуре и содер­жанию, чем менее она унифицирована, тем больший объем семантичес­кого моделирования применяется в подсистеме сбора.

Инвариантное моделирование основано на работе с полнос­тью или частично унифицированными информационными элементами или структурами. Его эффективность доказана опытом применения преж

де всего САПР и других АС. Этот вид моделирования предполагает исполь­зование групповых операций, чем обеспечивается повышение производи­тельности труда по сравнению с индивидуальным моделированием.

Инвариантность создает предпосылки для широкого применения наборов программно-технологических средств независимо от конкрет­ного вида (особенностей) моделируемого объекта. Она предусматрива­ет использование общих свойств моделируемых объектов (свойства ти­пов или классов) безотносительно к техническим средствам и специфи­ческим характеристикам отдельных объектов.

Этот вид моделирования обеспечивает значительное повышение производительности обработки информации, особенно при моделиро­вании (обработке) графических объектов.

Однако реализация такого подхода возможна лишь при наличии структурно разделенных графических моделей, нижний уровень кото­рых инвариантен (безотносителен) к особенностям модели, а верхний содержит индивидуальные свойства моделей. Другими словами, такое моделирование требует специализированного программного и лингвис­тического обеспечения, учитывающего свойства моделируемых объек­тов и возможность их структуризации на некие графические примити­вы.

Геометрическое моделирование можно рассматривать как разновидность инвариантного, тем не менее оно применяется там,' где требуется обработка метрических данных.

Эвристическое моделирование применяется при учете индивидуальных свойств объектов на видеоизображениях и при реше­нии специальных нетиповых задач. В основном оно реализуется при ин­терактивной обработке.

Оно базируется на реализации общения пользователя с ЭВМ по сце­нарию, учитывающему, с одной стороны, технологические особенности программного обеспечения, с другой - особенности и опыт обработки данной категории объектов.

Информационное моделирование связано с созданием и преобразованием различных форм информации, например графической или текстовой, в вид, задаваемый пользователем. Оно эффективно толь­ко при предварительной разработке интегрированной информационной основы и применении баз данных. В современных автоматизированных системах для отображения ЦММ применяют автоматизированные сис­темы документационного обеспечения.

Следует отметить, что все виды моделирования используются на всех системных уровнях, но в разной степени.

Описание цифровой модели динамично. Оно изменяется или допол­няется по мере появления новых задач, новых методов обработки и но­вых технических средств автоматизации проектирования.

Особенности формирования ЦМР

Термин цифровая определяет принадлежность модели к классу дискретных. Применительно к ЦММ это порождает проблему адекват­ного отображения дискретной моделью соответствующего рельефа по­верхности, представляющего собой аналоговую модель. В свою очередь, эта проблема связана с методами сбора информации для организации цифровой модели рельефа (ЦМР).

Сбор данных для ЦМР осуществляется обычно путем цифрового преобразования горизонталей или расчета фотограмметрических из­мерений. В настоящее время стоимость цифрового преобразования карт ручными или автоматизированными методами приблизительно одинакова при существенно разных временных затратах. Например, затраты времени на обработку листа карты масштаба 1:25000 разме­ром 50x70 см характеризуются следующими цифрами:

Большие трудозатраты являются результатом неэффективной ре­ализации концепции цифрового моделирования, а не недостатком самой концепции. Для автоматического сканирования необходимо более совершенное программное обеспечение, которое позволяло бы правильно реконструировать горизонтали, а также сопровождать горизонтали отметками. Сбор данных обычно производится по про­филям.

При фотограмметрических технологиях сбора информации разра­ботаны методы, позволяющие определять плотность выборки для обес­печения требований точности. Измерения для получения большей точ­ности выполняются по заданным точкам сетки рельефа в режиме "оста­новка-движение" на аналитических стереоприборах.

Измерения в динамическом режиме приводят к увеличению средне-квадратических ошибок. Многие программы построения ЦММ для по­вышения надежности отображения местности включают технологии определения характерных линий рельефа.

Выбор структурных линий и определение их необходимого числа -это экспертная задача, требующая интеллектуального решения, опреде­ленной квалификации и представляющая определенные трудности для оператора. Измерение этих линий происходит с меньшей точностью, чем измерение точек сетки, так как оператор должен контролировать движе­ние по трем координатам.

Плотность измерения точек вдоль характерных линий принимается в 2-3 раза выше, чем точек сетки. Это увеличивает временные затраты. Объем измерений и затраты времени на измерение структурных линий обычно больше, чем на измерение отметок точек сетки. Затраты време­ни зависят от квалификации оператора и от того, было ли проведено предварительное опознавание характерных линий до начала измеритель­ной обработки снимка под зеркальным стереоскопом. Опыт работ под­тверждает необходимость измерения характерных линий рельефа для надежной интерполяции горизонталей.

Для пользователя важно знать принципы и характеристики ме­тода интерполяции, чтобы правильно сделать выбор характерных линий рельефа и таким образом определить оптимальные входные параметры и обеспечить контроль качества собираемой инфор­мации.

Для получения адекватного описания местности следуете достаточ­ной осторожностью применять аналитические описания модели релье­фа, основанные на сглаживающих параметрах.

Всегда существует допуск вычислительной погрешности, с превы­шением которого обработка становится неэффективной. Интерполиро­ванные отметки не должны выходить за пределы локального минимума и максимума. Однако не во всех программах формирования ЦМР это предусматривается.

Трудности интерполяции с использованием автоматизированных методов приводят к тому, что, хотя горизонтали, получаемые при ис­пользовании ЦМР, выглядят очень естественными (гладкими), они мо­гут быть менее точны, чем при классической неавтоматизированной рисовке.

Поэтому перспективным следует считать развитие автоматизирован­ных и полуавтоматизированных методов сбора данных для ЦМР на ос­нове автоматической корреляции и сопоставления изображений, полу­чаемых при помощи специальных датчиков с аэро- и космических носи­телей. Создание ЦМР должно совмещаться с автоматическим распозна­ванием образов. Наибольший интерес проявляется к таким разработкам, как машинное зрение и "онлайновый" контроль качества на производ-

164

стве, реализуемый с использованием аналитических приборов типа

"Анаграф".

Международная деятельность в этой области организуется рабочей

группой "Цифровые модели рельефа".

6.3. Методы фотограмметрического проектирования ЦМ

Общие положения

ГИС в своей основе использует различные подходы и методы, свой­ственные другим автоматизированным системам. Поэтому встает прак­тическая задача интеграции этих технологий в единый цикл. Такой тех­нологией, порожденной концепцией ГИС, явилось фотограмметричес­кое проектирование - новый метод обработки пространственно-времен­ных данных и построения цифровых моделей.

Рассмотрим подробно основы и принципы этой технологии.

  1. Как автоматизированная информационная система ГИС объеди­
    няет и использует различные технологии других автоматизированных
    систем, ранее функционировавших независимо друг от друга.

  2. Фотограмметрические методы сбора и обработки информации -
    одна из информационных технологий ГИС.

  3. Методы и технологии систем автоматизированного проектирова­
    ния широко используются в ГИС для получения проектных решений.

  4. Результатом сбора данных фотограмметрическими методами яв­
    ляются, как правило, точечные цифровые модели с большим числом
    связей между точками, что определяет значительный объем семанти­
    ческого моделирования.




  1. Проектирование в САПР основано на использовании наборов ти­
    повых (графических и цифровых) моделей и в большей степени решает
    задачи компоновки.

  2. В ГИС, где обе технологии функционируют для решения общих
    задач, целесообразна разработка комплексной технологии, уменьшаю­
    щей их недостатки и суммирующей преимущества.

Сопоставительный анализ технологических процессов систем авто­матизированного проектирования и фотограмметрических систем по­казал различие в целях и методах получения моделей объектов. Так, если в САПР основная задача - оптимальная компоновка объекта на основе

165

имеющихся базисных элементов, то в фотограмметрических техноло­гиях задача компоновки, как правило, решена и важнейшей является проблема декомпозиции.

При этом в фотограмметрических технологиях приходится иметь дело с информацией, содержащей погрешности, что требует проведе­ния дополнительной статистической обработки.

Использование методологии автоматизированного проектирования, применение общей теории систем, фотограмметрических методов об­работки данных и специальной методики цифрового моделирования позволило разработать новую технологию построения и конструирова­ния моделей объектов, изображенных на фотоснимках, - технологию фотограмметрического проектирования.

Ее реализация возможна только с использованием развитых инфор­мационных ресурсов, включая базу данных и систему моделей данных.

Главная цель фотограмметрического проектирования - оптималь­ное построение проектного решения на основе фотограмметрической и проектной информации.

Основными технологическими этапами фотограмметрического про­ектирования (рис. 6.4) являются: распознавание (дешифрирование), классификация по признакам (декомпозиция), предварительная коррек­ция, унификация входных данных, цифровое моделирование, коррекция моделей, представление информации.

Реализация такой технологии позволяет получать проектные реше­ния, основанные на построении цифровых моделей с использованием фотограмметрической информации и проектного задания.

Первые четыре этапа типичны для многих автоматизированных си­стем обработки пространственных данных.

Следует остановиться на особенностях этапа цифрового модели­рования. Как известно, в основе структуры и связей цифровой моде­ли может быть любая из известных структур: иерархическая, реляци­онная, "сущность-связь", сетевая, бинарная, семантическая сеть и др. Поэтому выбор структуры и соответствующей базовой модели для построения ЦММ важен при создании ГИС и ее информационной основы.

Модели данных

При организации системы моделей в технологии фотограмметри­ческого проектирования было выбрано четыре модели данных: базис­ная, агрегативная, обобщенная, объектная.

166

Распознавание (дешифрирование)

Классификация по признакам (декомпозиция)

Предварительная коррекция

Унификация входных данных

Цифровое моделирование

Коррекция моделей

Представление информации

Рис. 6.4. Обобщенная схема фотограмметрического проектирования

Базисная модель. Подход основан на использовании базы данных, в которой хранятся наборы базисных (атомарных) моделей данных. На­бор, или библиотека базисных моделей, создается до начала фотограм­метрического проектирования.

Базисные модели можно определить как группы точек ( точка вхо­дит как частный случай), обладающих характерной структурой и про­порциями. В терминологии САПР такие базисные модели называются

примитивами.

Базисные модели не несут самостоятельной информации о конкрет­ном объекте. Неполными аналогами таких моделей в картографии мо­гут служить условные знаки, которые в совокупности с дополнительной информацией дают картину, описывающую реальный объект. Базисные модели характеризуются наличием в них свободных параметров, кото­рые определяются в процессе измерений.

167

Базисными эти модели называются еще и потому, что играют роль базиса разложения исходных моделей объектов для последующего по­строения цифровых моделей.

Важная особенность этих моделей, которая часто ускользает от мно­гих специалистов, состоит в том, что они являются не только набором (данных) графических файлов. Они определены на множестве как ти­пов данных , так и правил преобразования этих моделей и построения на их основе сложных моделей.

В большинстве фотограмметрических систем обработки данных роль базовых информационных единиц играет логическая запись, за­даваемая только кодом и координатами точки трехмерного простран­ства. Набор структур базисных моделей и какая-либо топология от­сутствуют.

В силу произвольного расположения точек подобные технологии требуют при каждом построении модели определения и кодирования связей между точками. В свою очередь, это увеличивает объем семанти­ческого моделирования и затрудняет типизацию данных.

В отличие от примитивов типа "точка" базисные модели обладают элементарной структурой (топологией) и связями между точками, об­разующими базовую модель. Перед началом измерений масштаб их не установлен.

Применение базисных моделей требует дополнительной классифи­кации объектов на этапе дешифрирования снимков. При обработке сним­ков измеряется не каждая точка объекта, как в традиционной техноло­гии, а только ограниченное количество точек и параметров (новый вид измерений) объектов, состоящих из базисных моделей. Делается это для определения местоположения групп точек, образующих базисные мо­дели, и для определения их масштабов или пропорций.

Агрегативная модель. На первом и втором этапах фотограмметри­ческого проектирования исходная модель (изображение на снимке) пред­ставляется как агрегативный комплекс (составная модель), построенный на основе абстракции типа "агрегация". С использованием метода по­шаговой детализации эта сложная модель разлагается на более мелкие до тех пор, пока не будет представлена набором заданных в БД базис­ных моделей.

Полное разложение объекта на составляющие базовые модели и ус­тановление связей между ними определяет агрегативную модель. Дру­гими словами, агрегативная модель - совокупность базисных моделей с набором связей, описывающих реальный объект на логическом уровне.

168

Агрегативная модель представляет собой "каркас", или схему, объек­та. Она несет в себе индивидуальные топологические характеристики • объекта, но.не имеет полной метрической нагрузки.

Поскольку агрегативная модель организована на основе извест­ных (типовых) базисных моделей, которые определены на множестве типов данных и правил преобразования, то с организацией ее струк­туры одновременно определяется набор правил ее построения и пре­образования как подкласс общего класса преобразований базисных

моделей.

Итак, агрегативная модель определяется как совокупность базис­ных моделей с набором связей между ними и набором правил построе­ния и преобразования некоего подкласса (а не одного) объектов.

Важная технологическая особенность фотограмметрического про­ектирования состоит в том, что процесс индивидуального измерения координат точек в традиционных технологиях заменяется процессом измерения параметров классифицированных групп точек.

Этот подход обеспечивает два заметных преимущества при сборе

данных:

  1. использование базисных моделей значительно уменьшает объем
    семантического моделирования при сборе информации об объекте и
    объем измерения координат точек;

  2. повышается надежность измерений, так как наличие известной
    структуры позволяет корректировать измеренные координаты точек
    снимков до этапа вычисления по ним пространственных координат то­
    чек объектов.

Такой подход применим для всех геообъектов, имеющих структуру, которая может быть определена через набор структур базовых моделей.

На этапе цифрового моделирования при таком подходе используют­ся преимущества типового проектирования (на основе базисных моде­лей) перед индивидуальным проектированием (с применением множе­ства отдельных точек).

Дальнейший процесс проектирования происходит на третьем, чет­вертом и частично на пятом этапах (см. рис. 6.4).

На основе измерений снимка агрегативная модель дополняется не­обходимыми параметрами.

Цепью первых четырех этапов проектирования является построе­ние цифровой модели (местности или объекта). Цифровая модель долж­на быть организована так, чтобы ее можно было многократно исполь­зовать при решении различных технологических задач, что потребует большего объема данных, чем для решения одной.

169

Обобщенная модель. Цифровая модель, сформированная на основе агрегативной модели и множества измерений, должна обладать ин­формационной избыточностью по отношению к модели одиночного объекта. В ней должны храниться избыточные координатные данные и характерные для баз данных метаданные.

В процессе фотограмметрического проектирования создается избы­точная цифровая модель.

Обобщенная модель - информационно переопределенная (по от­ношению к одиночной) модель, построенная на основе агрегативной модели и множества измерений и определенная на множестве моделей представления и множестве правил построения.

Обобщенность модели выражается в том, что она, хотя и содержит все индивидуальные признаки объекта, изображенного на снимке, рас­полагает дополнительной информацией для описания и построения ряда подобных или близких моделей.

Объектная модель. На этапе представления информации создает­ся объектная модель, которая является описанием конкретного объекта моделирования или проектирования. Объектная модель определяется как форма реализации или представления обобщенной модели в цифро­вом, графическом или другом виде на основе задания на построение модели объекта.

Реализация метода фотограмметрического проектирования

Применяя системный подход, формализуем описанные технологи­ческие процессы. Будем обозначать переменной X входные величины, а переменной У-выходные.

При фотограмметрическом проектировании входные величины в общем случае могут включать множество измерений X1, множество ба­зисных элементов Хг, множество связей Х3, множество элементов про­ектного задания Х4.

Выходные величины включают агрегативную (Yt), обобщенную (Y2), объектную (Y3) модели.

Для описания основных процессов достаточно трех формализован­ных выражений:

P1:(X2хX3)->Y1; P2:(Y1хX1)->Y2; P3:(Y2xX4)->Y3,

где P1построение агрегативной модели Y1 как отображения декартова произведения подмножества X2 базисных элементов и множе­ства связей объекта Х3;

Р2 - построение обобщенной модели Y2 как отображения декартова произведения подмножества X1, реальных измерений и агрега­тивной модели Y1;

Р3 - построение объектной модели К, как отображения декартова произведения подмножества Y2 элементов обобщенной модели и множества данных проектного задания X4.

Такой подход к получению проектных решений в ГИС применим для широкого класса геообъектов, элементы которых имеют определен­ную структуру.

Принципиальным в данной технологии следует считать возможность получения проектных решений для двух классов задач: для объектов, полностью изображенных на снимках , и для объектов, изображенных частично или не изображенных на снимках.

В первом случае возможно построение статической модели объекта или при наличии набора снимков ( измерений, разделенных по времени) динамической модели изменения состояния объекта.

При построении статической модели используют набор снимков видимой части объекта при условии их получения в одно время.

Для построения динамической модели применяют снимки объектов, полученных в разное время. На основе набора снимков полу­чают либо картину развития процесса за период исследований, либо визуальное представление области изменения.

Во втором случае для объектов, изображенных частично или не изображенных на снимках, процесс получения модели возможен на ос­нове разложения объекта на базисные составляющие по видимой части фотографии и моделирования той части объекта, которая на снимках не

показана.

Таким образом, технология фотограмметрического проектирования позволяет решать принципиально новый класс задач: построение черте­жей и моделей объектов, которые в явном виде на фотоснимке не изоб­ражены.



а

Рис. 6.5. Применение фотограмметрического проектирования для построения цифровой модели объекта: а - вид современного южного фасада, построенный на основе обобщенной цифровой

модели; б - вид южного фасада Никольской церкви на Старом Ваганьково, построенный

на основе обобщенной цифровой модели и архивного снимка; в - фотограмметрический проект




б

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14


Векторно-растровое преобразование
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации