Úvod do problematiky GIS Abstrakcia reality, organiz ácia priestorových údajov v počítači

Úvod do problematiky GIS

Abstrakcia reality, organizácia

priestorových údajov v počítači

Princípy vektorovej reprezentácie

Princípy rastrovej reprezentácie

Povrchy – digitálne modely terénu

Úvod do problematiky GIS

Abstrakcia reality, organizácia

priestorových údajov v počítači

Princípy vektorovej reprezentácie

Princípy rastrovej reprezentácie

Povrchy – digitálne modely terénu

R E Á L N Y S V E T

E x te rn ým o d e l 1

E x te rn ým o d e l 2

E x te rn ým o d e l 3

K o n ce p tu á ln ym o d e l

L o g ick ým o d e l

In te rn ým o d e l

R ô zn y u ž ív a te liam a jú rô zn e p o h ľad yn a sv e t

Úrovne abstrakcie reality podľa Laurini a Thompson, 1994

Pojem “reprezentácia“

Nejasné vymedzenie, rôzne názory autorov, prekrývanie s pojmom model

Reprezentácia

- medzi datovým modelom a datovou štruktúrou(vrátane určitých častí jedného aj druhého)- konceptuálny model bližší k počítačovému spracovaniu(ale ešte nie logický model)- dátový model doplnený o algoritmy a metódy prístupuk údajom

„Realizácia zložiek popisu geoobjektu“

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

Raster

Vektor

Relatívny model priestoru= rámec naplnený objektami

Implicitná reprezentácia

Vektorová reprezentácia

Reálne objekty reprezentovanépomocou bodov, línií a polygónovObjekty majú definovanú polohu,vzťahy a vlasnosti

Zložitá štruktúraKomplikované objekty Malý objem uložených dát

Absolútny model priestoru= princíp políMozaikovanie, tesselácieExplicitná reprezentácia

Rastrová reprezentácia

Integrovaná poloha a vlastnostipriestorového elementuObjekty v pravom slova zmysleneexistujú

Jednoduchá štruktúraUnifikované elementyVeľký objem uložených dát

Logická dualita

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

..

línia

bod

polygón

Typy objektovGeometrické hľadisko

BodLínia

PlochaObjem

b o d o v ý o b jek t

lín io v ý o b jek t

p lo šn ý o b jek t

u zo l

h ran a

reťazec

p o ly g ó n

a )

b )

Geometria

Dimenzia 0, 1, 2, 3Objekty vyššej dimenzievytvorené z objektovnižšej dimenzieVzťahy topologickypopísané

Topológia

Dimenzia 0, 1, 2, 3Poznatky z teórie grafovEulerove pravidlá

V rovine dôležité3 typy vzťahov

Topológia – I. TypSpojitosťTopológia „spojnica-uzol“Arc-node topology

Topológia – II. TypDefinovanie plôchTopológia „polygón-spojnica“Polygon-arc topology

Topológia – III. TypSusednosťTopológia „pravý-ľavý polygón“Left-right topology

5 5 S 6 0 V

J

S

Z

X

Y

Definovanie polohy

Využitie poznatkov o lokalizácii a súradnicových systémoch(prednáška č. 2.)

Atribútový popis

M a p o vý list

P a rce ly P o lyg ó n

Vo d n é p lo ch y P o lyg ó n

Vo d n é to k y Č ia ra

S tu d n e B od

C esty Č ia ra

B u d ov y B od

Map

ové

info

rmač

né

vrst

vy

R eá ln y sv e t R eá ln y sv e t

D a ta b á za D a ta b á za

a ) R e lačn ý m o d e l

Jed e n o b jek t Ve ľa záz n am o v

b ) O b jek to v o o rien to v an ý m o d e l

(Jed n a (reá ln a ) en tita jed e n (d a tab áz o v ý ) o b jek t

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

X

X

1 0

1 0

6 3 6 4

2 3

6 3 6 4

2 3

O rig in á ln a m a p a

O b jek t

B o d

Č iara

P o ly g ó n

Č íslo

1 0

2 3

6 3

6 4

P o lo h a

X , Y J ed n otliv ý b od

X Y X Y .... X Y R eť a zec1 1 , 2 2 n n

X Y X Y .... X Y 1 1 , 2 2 1 1

X Y X Y .... X Y U za v retá s lu čk a 1 1 , 2 2 1 1

D a to v á štru k tú ra

D a to v ý m o d el

Špagetový model(model špagetových reťazcov)

Geometrické primitívasú objektamiNeexistuje popis topológie(objekty a ich stavebnéprvky o sebe nevedia)

Neefektívny, redundancia,integrita

Nevhodný pre analýzy

Historicky prekonaný,prakticky nepoužívaný

Topologický model

Node-Arc-Area NAA štrutúraUzol, hrana, polygón

Znížená redundanciaPrehľadávanie a kontrolamožná ale náročná

A 3 5A 3 3 A 3 4

11 1 2

1 4 1 3

1 3 2 5

1 2 4 7

1 0 11

1 6

1 5

1 3

1 7

1 8

Č ís lo x y

12

3

4

1 2 6 .52 1 8 .6

2 2 4 .21 2 9 .1

5 7 8 .2

5 8 1 .2

4 7 0 .4

4 7 1 .9

Č ís lo Z b o d u D o b o d u D ĺžk a

1

2

3

4

4

1

2

3

1

2

3

4

1 0 6 .3

9 2 .2

111 .6

9 5 .1

N ázo v M ajite ľ Č ia ry O b v o d P lo ch a

A 3 4

A 3 5

A 3 3

J . S m ith

R . W h ite

J . S tre it

1 ,2 ,3 ,4

3 ,5 ,7 ,11

1 ,1 2 ,1 3 ,1 0

4 0 5 .2

4 7 8 .1

4 1 0 .2

1 0 2 0 3

11 5 6 2

9 6 2 5

D a to v á štru k tú ra

D a to v ý m o d el

Hierarchický model(hierarchické usporiadanietopologického modelu)

Double Connected Edge List DCEL štruktúraHierarchické rozdelenie údajovpre uzly, hrany, polygóny

Znížená redundanciaPrehľadávanie a kontrolarýchle a nenáročné

Relatívna nevýhoda – zložitosť, naročnejšie vytvorenie

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

GBF/DIMEGeografic Base File / Dual Independent Map Encoding

- sčítanie obyvateľstva USA 1970, 1980- jedna z prvých známych aplikácií topologického modelu- zdokonalený, už sa nepoužíva

1

3..

.

....

11

12

13

1112

13

97

8

78

9

0

10

222

7

8

8

xx

x

yy

yxy, xy .......,

D AT O V Á Š T R U K T Ú R A

D AT O V Ý M O D E L

P O LY G Ó N Y N Á Z V YR E Ť A Z C O V

S Ú B O R R E Ť A Z C O V

...

B O D Y

P R IE S E Č N ÍK Y

N ázo v S m ern ík N ázo v B o d y D ĺžk a

P o ly g ó n

Ľ PK o nP o č

N ázo v X Y

PoLyVertPolygon Converter

- začiatok 70-tych rokov- Harvard Laboratoryof Computer Graphics- prvá známa aplikáciahierarchického usporiadaniatopologického modelu

TIGERTopologicaly Integrated Geographic Encoding and Referencing

- sčítanie obyvateľstva USA 1990, 2000- je to zdokonalenie GBF/DIME- praktické uplatnenie hierarchického princípu

Vektorový model Arc/Info

Štruktúra coverage Arc Info = adresár obsahujúci súbory rôzneho typu

Priestorové vymedzenie súbor * . bnd

Súbor registračných bodov súbor * . tic

Súbory popisujúce topológiu

arc-node topology súbor * . arc

left-right topology súbor * . arc

polygon-arc topology súbor * . pal

Štruktúra coverage Arc Info = adresár obsahujúci súbory rôzneho typu

Tabuľka – zoznam bodov súbor * . labTabuľka – zoznam uzlov (izolovaných) súbor * . natAtribútová tabuľka bodov (point attribute table) súbor * . pat

Tabuľka – zoznam spojníc súbor * . arcTabuľka – zoznam uzlov (na spojniciach) súbor * . arcAtribútová tabuľka spojníc (arc attribute table) súbor * . aat

Tabuľka – zoznam centroidov polygónov súbor * . cntAtribútová tabuľka polygónov (polygon attribute table) súbor * . pat

Cover_id Point_id Area Perimeter

Cover_id Arc_id F_node T_node R_poly L_poly Length

Cover_id Poly_id Area Perimeter

Vektorový model Carta Linx

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

Vektorová reprezentácia plne využíva relačný datový modelPraktické aplikácie využívajú služby relačných DBMS

Duálne systémy = stále väčšina komerčných sw systémov

Polohové údaje – typicky riešené špecializovaným prostredím

Topologické údaje – relačné tabuľky DBMS

Atribútové údaje – relačné tabuľky DBMS

Nové možnosti postrelačných systémov a objektovo orientovanéhoprístupu(poznatky z prednášky č. 2.)

Reprezentácie priestorových údajov

Princípy vektorovej reprezentácie

Vektorové dátové modely

Aplikácie vektorových dátových modelov

Vzťah vektorovej reprezentácie k DBMS

Výhody a nevýhody vektorovej reprezentácie

Vektorová reprezentácia

Relatívne výhody Relatívne nevýhody

Príbuznosť kartografii Komplikovanosť datovej štruktúryKvalitná reprezentácia reality Výpočtová náročnosťVysoká presnosť Komplikovaná tvorba Využiteľnosť služieb DBMS užívateľských nadstaviebMalý objem uložených udajov Náročnejšia práca s povrchmiVýhodné modelovanie objektov Vyššia prácnosť pri vytvoreníVyššia vhodnosť pre modelovanie sietí