+ All Categories
Home > Documents > Curs3 sada

Curs3 sada

Date post: 07-Jan-2016
Category:
Upload: claudiu-ovidiu
View: 257 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Description:
asda

of 14

Transcript
  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    1

    3 Modele de date geografice

    3 Modele de date geografice ........................................................................................................... 1

    3.1 Introducere ......................................................................................................................... 2

    3.2 Prezentarea general a modelului de date ......................................................................... 2

    3.3 Modele de date geografice utilizate n cadrul sistemelor GIS .............................................. 3

    3.3.1 Modelul de date raster ..................................................................................................... 5

    Valorile celulelor unui raster ..................................................................................................... 7

    3.3.2 Modelul vectorial de date .............................................................................................. 11

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    2

    3.1 Introducere

    Introducere

    capitol

    Capitolul 3 Modele de date geografice prezint modul n care este abstractizat i reprezent realitatea geografic n cadrul unui sistem GIS. Modelul de date reprezint o component esenial a oricrui sistem GIS funcional i influeneaz direct tipurile de funcii care pot fi utilizate i rezultatele obinute.

    Obiective

    capitol

    prezentarea general a conceptului de model de date

    principalele modele de date utilizate n cadrul sistemelor GIS

    modelul raster

    modelul vectorial

    Durat medie

    de studiu

    individual

    Durata medie de studiu individual este de 2 ore.

    3.2 Prezentarea general a modelului de date

    Modelul de date reprezint punctul central al oricrui sistem GIS i este un set de

    elemente constructive pentru reprezentarea obiectelor i proceselor, n mediul digital al

    computerului (Figura 3.1). Oamenii (utilizatorii de sisteme GIS) interacioneaz cu sistemele GIS

    funcionale pentru a ntreprinde sarcini precum realizarea de hri, de interogrii asupra bazelor de

    date i efectuarea de analize spaiale[2].

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    3

    Figura 3.1 Rolul modelului de date n cadrul sistemelor GIS[2];

    Deoarece tipurile de analize care pot fi ntreprinse sunt puternic influenate de modul n

    care este modelat realitatea, deciziile care trebuie luate cu privire la tipul de model de date sunt

    vitale pentru reuita proiectului GIS. Nu exist nici un singur tip de model de date GIS

    atotcuprinztor care s fie optim pentru toate mprejurrile. Tipuri diferite de oameni utilizeaz

    sistemele GIS n scopuri diferite iar fenomenele pe care le studiaz aceti oameni au caracteristici

    diferite.

    3.3 Modele de date geografice utilizate n cadrul sistemelor GIS

    Tipurile principale de modele de date geografice i principalele lor domenii de aplicare sunt

    menionate n Tabelul 3.1. Toate se bazeaz pe modelul conceptual de obiect/domeniu individual

    i pe modelele logice de date geografice de tip vector / raster.

    Tabelul 3.1[2];

    Model de date Exemple de aplicaii

    Computer-Aided Design (CAD) Calcule i proiectare n inginerie

    Grafic (fr topologie) Hri simple

    Imagine Procesare i analiz simpl de imagine

    Raster / GRID Analiz spaial i modelare n special n aplicaiile de

    mediu i de resurse naturale

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    4

    Vectorial / Geo-relaional/

    Topologic

    Operaii multiple pe elemente vectoriale i

    modelare(cartografie, analiz socio-economic i de

    resurse)

    Reea Analiz pe reele n transporturi, n hidrologie i n

    serviciile publice.

    Reea neregulat de triunghiuri

    (TIN) Vizualizarea, analiza i modelarea suprafeei / terenului

    Obiect Operaii multiple pe toate tipurile de entiti (raster /

    vector / TIN etc.) n toate tipurile de aplicaii

    Toate sistemele software GIS includ un model de date specific(vezi GRID format ESRI)

    sau central, care se bazeaz pe unul sau mai multe dintre aceste modele de date GIS. n practic,

    orice sistem GIS modern vast sprijin cel puin unul sau doua elemente din toate modele

    prezentate. Modelul de date de baza al software-ului sistemului GIS definete modalitatea de

    reprezentare a aspectelor geografice ale realitii i definete tipurile de operaii geografice care

    pot fi desfurate. Echipa de implementare a sistemului GIS este responsabil de ncrcarea

    acestui model general cu informaii referitoare la o anumit problem (ex. managementul utilitilor,

    cartografierea militar sau planificarea resurselor naturale). Unele pachete de software ale

    sistemelor GIS includ un model fix de date, n timp ce altele au modele care pot fi extinse cu

    uurin. Acestea din urm sunt mult mai bune n modelarea multitudinii de domenii geografice i,

    n general, sunt sistemele cele mai uor de folosit i cele mai productive[2].

    La modelarea realitii pentru reprezentarea n interiorul unui sistem GIS, este comod

    gruparea la un loc a entitilor aceluiai tip geometric (de exemplu, toate entitile punctuale, cum

    ar fi lumini, lzi de gunoi, containere de gunoi, etc., ar putea fi stocate n acelai loc). O grupare

    de entiti de acelai tip geometric (dimensiune) este denumit clas sau strat tematic. De

    asemenea, ar trebui observat faptul c termenul de strat tematic este destul de utilizat n cadrul

    sistemelor GIS ca termen general pentru un set specific de date. Acesta a rezultat n urma

    procesului de introducere a diferitelor tipuri de date ntr-un sistem GIS preluate din hri pe hrtie,

    (toate entitile aceluiai tip au fost reprezentate cu aceeai culoare i utiliznd tehnologia de

    tiprire, au fost reproduse la un loc in produsul final pe hartie). Gruparea entitilor de acelai tip la

    un loc face mai eficient stocarea bazelor de date geografice. De asemenea, este mult mai uor

    pentru a implementa regulile privitoare la validarea operaiilor de editare (de exemplu, adugarea

    unei cldiri noi sau a unei zone administrative din punct de vedere statistic) ori la stabilirea de

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    5

    relaii ntre entiti. Toate modelele de date prezentate mai departe in cadrul acestui capitol

    utilizeaz straturi tematice astfel nct s poat manipula entitile geografice[2].

    Un strat tematic reprezint o grupare de entiti geografice de acelai tip de geometrie (ex.

    puncte, polilinii sau poligoane). Straturile tematice grupate pot combina straturi tematice cu diferite

    tipuri geometrice[2].

    3.3.1 Modelul de date raster

    Modelul de date de tip raster utilizeaz un ir de celule de dimensiuni egale, sau pixeli

    (elemente ale imaginii) pentru reprezentarea obiectelor reale.

    Figura 3.2 Model raster de reprezentare a obiectelor reale[4];

    Celulele sunt aranjate n linii i coloane. Numrul de linii i coloane dintr-un raster nu sunt

    egale. Spre exemplu un raster poate avea 2000 de linii i 1857 coloane.

    720 000 mp

    celula 200m

    retea de 6x6

    700 000 mp

    celula 100m

    retea de

    12x12

    640 000 mp

    celula 400m

    retea de 3x3

    Area reala a poligonului=679 707 mp

    Celula mare=rezolutie scazuta

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    6

    Figura 3.3 Acest exemplu arat efectul pe care l are mrimea celulei asupra reprezentrii datelor

    spaiale[4];

    n timp ce o celul este mereu patrat, dimensiunea ei poate varia. Alegerea dimensiunii

    celulei depinde de scopul propus si de tipul de analiz. Dimensiunea celulei definete rezoluia

    rasterului. O dimensiune mic a celulei ofer o rezoluie mare (generalizare mai mic) i o

    dimensiune mare a celulei ofer o rezoluie scazut (generalizare mai mare). n general o celul

    trebuie s fie suficient de mic nct s poat reprezenta cel mai mic element ce urmeaz a fi

    analizat.

    ntr-un raster celulele sunt definite prin linie i coloan. Liniile i coloanele sunt numerotate

    din colul stnga sus al rasterului pornind de la valoarea zero. Celula din colul stnga sus are

    coordonatele linie coloan (0,0). Aceast celul este considerat originea rasterului[2].

    Figura 3.4 Fiecare celula din raster poate fi identificat prin poziia acesteia n cadrul liniilor i

    coloanelor. Celula roie este pe linia 3 i coloana 3[4];

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    7

    Figura 3.5 Un raster ce reprezint informaii geografice are un al doilea punct de origine pentru

    sistemul cartezian-colul stnga sus[4];

    Un raster ce reprezint informaii geografice are orientat limita celulelor paralel cu axele x,

    y ale sistemului de coordonate cartezian. Punctul din colul stnga sus al rasterului este punctul de

    nceput pentru referenierea rasterului n sistemul de coordonate real.

    Valorile celulelor unui raster

    Fiecarei celule i este atribuit o anumit valoare pentru a identifica sau a descrie clasa,

    categoria, grupul de celule de care aparine sau intensitatea, dimensiunea fenomenului descris.

    Unele celule pot s nu conin nici un fel de informaii NoData pentru a le putea distinge de cele

    care au valoare 0.

    Figura 3.6 Valorile celulelor sunt stocate ca numere-ntregi sau reale (cu zecimale) [4];

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    8

    Celulelor li se pot atribui orice valori ntregi sau reale. n cel mai simplu dintre cazuri este

    utilizat reprezentarea binar (de exemplu, prezena sau absena vegetaiei), dar n cazuri mai

    complexe sunt preferate valorile cu virgul (de exemplu, cota terenului n metri).

    Valorile numerice pot reprezenta patru tipuri de informaie: date nominale (clas), date

    ordinale (rang), date interval (scar ordonat) sau date raport (numere raionale) (scar continu).

    Date nominale i ordinale-clas i rang

    Datele nominale i ordinale reprezint categorii discrete. Sunt reprezentate prin valori

    intregi ale celulelor.

    O valoare nominala separ o entitate de alta. Aceste valori stabilesc clasa, grupul, membrii

    sau categoria entitilor geografice asociate poziiei unei celule. Aceste valori sunt de natur

    calitativ i nu cantitativ, fr legatur cu vreun punct fix sau scar linear.

    Schemele de codare pentru utilizarea terenului, tipul solului, numrul parcelei sau orice alt

    atribut sunt considerate masurtori nominale[2].

    Figura 3.7 Datele nominale sunt pe categorii i au nume. Valorile numerice sunt un tip de cod

    arbitrar[4];

    Valorile datelor ordinale determina rangul unei entiti raportat la alte entiti. Aceste

    masurtori pot sugera poziia cum ar fi primul loc, al doilea loc sau al treilea. Nu se poate indica

    diferena cantitativ cum ar fi : ct de mare, larg sau dens este o entitate fa de alta.

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    9

    Figura 3.8 Valorile datelor ordinale sunt repartizate pe categorii, au nume i valorile sunt

    cresctoare[4].

    Exemplu

    O clasificare a calitii terenului poate fi un exemplu de raster ordinal.

    Rasterele care au celule cu valori intregi pot avea tabel de atribute care s conin diferite

    atribute ataate valorilor unice ale celulelor. Aceasta este o relaie de unu la mai multe (one-to-

    many) ntre valorile celulelor (sau coduri) i numrul celulelor crora li se atribuie codul respectiv.

    Acest mod de abordare reduce spaiul de stocare i simplific modul de actualizare. O simpl

    schimbare a unui atribut poate fi reflectat n sute de celule ce conin aceeai valoare[3].

    Figura 3.9 Relaie One to many ntre valorile unice din tabela de atribute i celulele care au acele

    valori din raster. Ex: 29 de celule au valoarea 3(mediu), exist doar o linie n tabel cu valoarea 3 n

    tabel[4];

    Date interval sau raionale -msurtori

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    10

    Datele interval i raionale reprezint fenomene continue i au de obicei numere reale.

    O valoare interval reprezint o msurtoare pe o scar de timp, temperatur sau valoare

    pH. Aceste valori nu sunt relative la un punct zero. Se pot face comparaii ntre intervalurile de

    valoare sau o raportare la zero nu este semnificativ.

    Figura 3.10 Valorile interval sunt ordonate numeric i intervalul este constant. Acest raster poate

    reprezenta pH-ul zonei cu ideea ca valoare masurat 7.0 indic un punct cu stare neutr, de

    referin ntre acid (numere mici) i bazic (numere mari) [4];

    O valoare raional reprezint o msurtoare pe o scar cu origine zero. Operaiile

    matematice pot fi utilizate pe aceste valori cu rezultate semnificative i concludente.

    Exemplu

    Exemple de msurtori cu valori raionale sunt vrsta, distana, greutatea, volumul, cantitatea de precipitaii i populaia.

    .

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    11

    Figura 3.11 Valorile raport masoar un fenomen continuu cu un punct natural zero; Exemplu

    cantitatea de precipitaii pe o zon[4];

    3.3.2 Modelul vectorial de date

    Modelul raster de date prezentat anterior este de cele mai multe ori asociat cu modelul

    conceptual de date pentru reprezentarea unei suprafee. Pe de alt parte, modelul de date

    vectorial este n general atribuit obiectelor distincte. Modelul de date vectorial este utilizat n cadrul

    sistemelor GIS din cauza metodei mai precise de reprezentare, a eficienei n stocare, a calitii

    rezultatului din punct de vedere cartografic i a disponibilitii instrumentelor funcionale pentru

    operaii precum proiectii cartografice, suprapunerea i analiz[2].

    n cazul modelului de date vectorial, fiecare obiect din realitate este, n primul rnd,

    clasificat prontr-un tip de geometrie(2D): punct, polilinie sau poligon (Figura 3.12).

    Punctele (ex. fntni, hidrant i magazine de desfacere) sunt interpretate ca perechi unice

    de coordonate, poliliniile (ex. osele, ruri i limite) sunt interpretate ca o serie de perechi

    ordonate de coordonate (denumite i polilinii), i poligoanele (ex. suprafee agricole, lacuri i zone

    n industria perolier) sunt interpretate ca unul sau mai multe segmente de linie care se nchid

    pentru a forma suprafaa unui poligon[2].

    Coordonatele care definesc geometria fiecrui obiect pot avea 2, 3 sau 4 dimensiuni: 2 (x,

    y: rnd i coloan, sau latitudine i longitudine), 3 (x, y, z: adugarea unei valori de nlime), sau 4

    (x, y, z, m: adugarea unei alte valori care s reprezinte timpul sau orice alt proprietate in cazul

    referintei liniare pentru osele, m poate fi kilometrajul sau distanta dintre semnele rutiere i axul

    prii carosabile ori un atribut) [2].

    Exemplu

    n unele modele de date, elementele liniare pot fi reprezentate nu numai ca o serie de coordonate ordonate dar i ca nite curbe definite de o funcie matematic (ex. o curb Bzier). Acestea sunt utile n special n reprezentarea entitilor din domeniul construciilor cum ar fi curbele oselelor ori unele cldiri.

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    12

    4

    Figura 3.12 Reprezentarea obiectelor punct, linie i poligon utiliznd modelul vectorial de date[2];

    n acest context, fiecare element ocup un rnd i fiecare proprietate a elementului ocup o

    coloan in tabelul de elemente. n general, sistemele GIS lucreaz cu dou tipuri de elemente:

    simple i topologice. Structura seturilor de elemente simple polilinie i poligon este uneori

    denumit spaghetti deoarece, la fel ca o farfurie cu spaghetti, poliliniile i poligoanele se pot

    suprapune i nu exist nici o legtur ntre niciunul dintre obiecte[2].

    Seturile de elemente simple referitoare la elemente sunt utile n aplicaiile sistemelor GIS

    deoarece sunt uor de creat, de stocat, de prelucrat i redate pe ecran foarte rapid. Pe de alt

    parte, deoarece elementele simple dovedesc o lips de caracteristici structurale ale datelor

    evoluate, cum ar fi topologia, funcii precum analiza pe calea cea mai scurt a reelei i adiacena

    poligoanelor nu pot fi realizate fr calcule suplimentare[2].

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    13

    Bibliografie

    [1]. Rodolphe Devillers; Fundamentals of Spatial Data Quality, ISTE Ltd, UK(2006);

    [2]. Goodchild, Michael; David Maguire, David Rhind; Paul Longley; Geographic Information Systems and Science, 2nd Edition, Editura Wiley (2005);

    [3]. Zeiler, Michael; Modeling Our World-The ESRI Guide to Geodatabase Design, Editura ESRI, Inc(1999);

    [4]. ESRI Inc., Building Geodatabase, Note de curs(2007);

    Rezumat

    modelul de date reprezint punctul central al oricrui sistem GIS.

    un strat tematic reprezint o grupare de entiti geografice de

    acelai tip de geometrie.

    straturile tematice grupate pot combina straturi tematice cu

    diferite tipuri geometrice.

    modelul de date de tip raster utilizeaz un ir de celule de

    dimensiuni egale reprezentarea obiectelor reale.

    modelul vectorial de date stocheaz elemente simple de tip

    punct, polilinie sau poligon.

    Teste de

    autoevaluare

    1. O grupare de entiti de acelai tip geometric (dimensiune) este

    denumit clas sau strat tematic.

    R: Adevrat

    Fals

    I: rspuns corect pagina 4.

    2. Modelul vectorial de date stocheaz elemente simple de tip:

    R: Punct, polilinie, poligon.

    Punct, linie, atribute

    I: rspuns corect pagina 12.

    3. Valorile numerice ce sunt atribuite celulelor unui raster pot reprezenta

    patru tipuri de informaie:

    R: Date nominale (clas), date ordinale (rang).

    Date nominale (clas), date ordinale (rang), date interval sau date

  • Modelare spaial i topologie-Geomatic

    Capitol 3 Modele de date geografice

    14

    raport (numere raionale).

    I: rspuns corect pagina 8.

    4. n cadrul unui modelul vectorial de date poliliniile sunt interpretate ca o

    serie de perechi ordonate de atribute.

    R: Adevrat

    Fals

    I: rspuns corect pagina 11.

    Dicionar de termeni

    CAD- Computer Aided Design(Proiectare Asistat de Calculator).

    GIS- Geographic Information System(Sistem Informatic Geografic).

    TIN- Triangular Irregular Networks(Reea Neregulat de Triunghiuri).


Recommended