Geografski model podataka
Vektorski podaci
2
Uvod
l Geografski model podataka-formalizovana shema prikazivanja podataka koji poseduju lokaciju i atribute.
l Metode prikazivanja geografskog prostoral Rasterski Modell Vektorski Model
3
Prikazivanje prostornih elemenata
• RASTER
• VEKTOR
• Stvarni svet
4
Koncept Vektor i Raster
Realni svet
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 R T1 R T2 H R3 R4 R R5 R6 R T T H7 R T T8 R9 R
Rasterski prikazVektorski prikaz
linija
poligon
tačka
5
Tačke – najjednostavniji elementi
Linije (lukovi) – nizovi povezanih tačaka
Poligoni - nizovipovezanih linija
Objekti u prostoru se prikazuju pomoćuposebnih prostornih elemenata:
Ovi prostorni elementi se koriste u prikazu realnih prostornih pojava i njihovog povezivanja sa položajnim informacijama.
Vektorski prikaz prostornih elemenata
6
Tačke
7
Linije
8
Poligoni
9
Geometrija entiteta
POVRŠ se sastoji... LINIJA koje se sastoje...
TAČAKA kojese sastoje....
KOORDINATA
10
Vektorski model
l Vektorski model podataka koristi tačke koje su memorisane sa njihovim realnim koordinatama.
l Linije i površi se formiraju iz niza poređanih tačaka. l Linije imaju smer u skladu sa zadatim nizom tačaka. l Poligoni se mogu formirati od tačaka i linija. l Vektori mogu memorisati podatke o topologiji.
11
Vektorske strukture podataka/ modeli
l Postoji jedinstveni model za prikazivanje geografskog prostora
l Položajni podaci su dati eksplicitnol Relacione veze između entiteta/objekata se podrazumevajul Tačkama su pridruženi jednostavni nizovi koordinata (X, Y)l Linije su povezani nizovi parova koordinatal Površi su nizovi međusobno povezanih linija, čije prva i
poslednja tačka su identične
12
Vektorske strukture podataka/ modeli
l Prednostil Dobra prezentacija objektno (entitetski) orijentisanih
konceptualnih modela,l Kompaktna struktura podataka,l Topologija se može eksplicitno opisati– što je dobro za
mrežne analize,l Koordinatne transformacije su lako izvodljive,l Tačna grafička reprezentacija u svim razmerama,lMoguće je pretraživanje, ažuriranje i generalizacija
grafike i atributa.
13
Vektorske strukture podataka/ modeli
l Nedostacil Kompleksna struktura podataka.l Kombinovanje nekoliko poligona presecanjem i preklapanjem
je teško i zahteva značajnu računarsku podršku.l Prostorna analiza u okviru osnovnih jedinica kao što su
poligoni nije moguća bez dodatnih podataka, jer se oni smatraju interno homogenim.
l Simulaciono modeliranje procesa prostorne interakcije duž putanja koje nisu definisane eksplicitnom topologijom mnogo je teže.
14
Atributi
l Kod rasterskih modela, vrednost ćelija (Digitalni brojevi) su atributi.
l Za vektorske podatke atributski zapisi su povezani sa tačkastim, linijskim i poligonskim prostornim entitetima. To znači da možemo memorisati više atributa za svaki entitet. Vektorski entiteti su povezani sa atributima preko jedinstvenih identifikatora.
15
VEKTORI (hronologija)
l U početku GIS-ovi su koristili vektorske podatke i kartografskešpageti strukture.
l Vektorski podaci su evoluirali u luk/čvor (arc/node) model tokom 60-tih godina prošlog veka.
l Kod arc/node modela, površ se sastoji od linija, a linije se sastoje od tačaka.
16
Vektorski model: špageti
17
Topologija
l TOPOLOGIJA: izučava osnovne prostorne relacije na osnovu intuitivne predstave prostora (što ne zahteva numeričke mere); fundamentalni nivo matematikeprostora;
l Topologija NIJE topografijal TOPOGRAFIJA: mera/prikaz visina zemljišta i zemljišnih
oblika
Zbog čega je topologija važna u GIS-u
l Linije se kodiraju samo jednom – izbegava se redundansal Kvalitet podataka: [topo]-logična konzistencijal ’’Otporni’’ su na bilo kakve geometrijske transfomacije
podatakalOmogućava širi dijapazon GIS funkacionalnosti
18
Entiteti u vektorskom prostoru
19
Pravila topološke doslednosti
l Svaka 1-primitiva (‘luk’) mora biti ograničen 0-elementom (‘čvorom’).
l Svaka 1-primitiva predstavlja granicu izmedju dva poligona (levog i desnog).
l Svaka 2-primitiva ima zatvorenu granicu sastavljenu naizmenično od niza 0- primitiva i 1- primitiva.
l Oko svakog 0-element postoji naizmenični (kružni) niz 1- primitiva i 2- primitiva.
l 1- primitive se ukrštaju u svojim graničnim čvorovima20
21
TOPOLOGIJA
l Topološka struktura podataka je danas dominantna u GIS softverima.
l Topologija omogućava automatsko otkrivanje grešaka i njihovu eliminaciju.
l Retko su podaci topološki očišćeni prilikom digitalizacije ili unosa podataka.
l Čvorovi koji su blizu jedni drugima se spajaju.l Rascepi koji potiču od duplirane digitalizacije i
preklapanja poligona se eleminišu.
22
Osnovna topologija luka
n1
n2
123 A
B
Arc Od Do PL PD n1x n1y n2x n2y1 n1 n2 A B x y x y
Topološki Arc Fajlovi
Topološka struktura lukova.
23
Arc/node struktura podatka unutar fajlova
1 1,2,3,4,5,6,7
Arc Fajl
POLIGON “A”
A: 1,2 , Pov., Atributi
Fajl o lukovima baziran na poligonima
1
2 3
45
6
7
8
9
10
1112
13 1 x y2 x y3 x y4 x y5 x y6 x y7 x y8 x y9 x y10 x y11 x y12 x y13 x y
1
2
2 1,8,9,10,11,12,13,7
Fajl sa tačkama
24
Nalaženje topoloških relacijaNalaženje topoloških relacija
l Povezanost (connectivity)l čvorovi su granice lanaca (lukova)l lukovi okružuju poligonel lukovi su ograničeni čvorovimal poligoni su ograničeni lukovima
A
B
C
1
2
3
4
I
II
III
IV
U
V
VI
ID Vertices From To Left RightI <list> 1 4 A UII <list> 1 2 U BIII <list> 1 3 B AIV <list> 3 2 B CV <list> 4 3 A CVI <list> 2 4 U C
ID Chains1 <list>2 <list>3 <list>4 <list>
ID ChainsA <list>B <list>C <list>U <list>
Tabela sa lukovima
Tabela sa čvorovima
Tabela sa poligonima
ID Coorda <x,y>b <x,y>c <x,y>d <x,y>… <…>
Tabela sa tačkama
25
Tipični slučajevi prilikom digitalizacijeTipični slučajevi prilikom digitalizacije
Idealni slučaj
26
Rascepi
Rascep
27
Nespojeni čvorovi
28
Zbog čega je bitna topologija
l Tolerancija snap-moda, eliminacije tačaka i integrisanja moraju se pažljivo razmotriti jer mogu uticati na pomeranje entiteta.
l Zaokružena topologija omogućava izvodljivost preklapanja prikaza.
l Topologija omogućava da mnoge GIS operacijebudu izvršene bez pristupa podacima o tačkama.
l Spojevi i relacione veze između objekata su nezavisne od njihovih koordinata.
29
Vektorski model površi
l Način rukovanja sa podacima koji predstavljaju polja primenom vektorskih struktura.
l Koristi se kod aproksimacije terena za inženjerske potrebe i predstavlja mrežu nepreklapajućih trouglova, kosntantnog nagiba.
l Efikasniji nego grid.
TIN: Triangulated Irregular Network
30
TIN struktura podataka
31
Vektorski Prikaz
32
Konverzija iz vektora u raster
33
Rasterski Prikaz