Цифровые карты

Из всей совокупности географических объектов можно выде­лить родственные объекты, например реки, которые впадают в другие реки или озера; железные дороги, которые образуют железнодорож­ную сеть и могут начаться от другой железной дороги, но не начина­ются от шоссейной дороги.

Рис. 7.4. Объединение отдельных слоев в цифровую карту

На рис. 7.4 показан процесс объединения в простую цифровую карту двух слоев цифровой карты DCW: PONET -- границы госу­дарств. морей. океанов; DNNET -- гидрографические объекты (реки. каналы. озера. острова).

Двумерные покрытия. как уже отмечалось в предыдущем разде­ле. состоят из элементарных географических объектов трех типов -­точек. линий и площадных объектов (полигонов). Точки определяют объект карты. который слишком мал. чтобы показать его на карте ли­нией или контуром. или объект. вообще не имеющий площади. напри-

мер высшую точку горного массива. Ломаные линии, называемые в ARC/INFO дугами, определяют объекты слишком узкие, чтобы можно изобразить его площадь, или объекты, вообще не имеющие ширины, например изолинии. Площадной объект представляет собой фигуру,

ограниченную замкнутой ломаной линией и определяющую однород­ную территорию — озеро, страну. Следует отметить относительность понятий «малость», «узость» в определениях типов географических объектов. Например, на карте одного масштаба река может выглядеть как линейный объект, а на карте другого масштаба как площадной.

Рис. 7.5. Организация пространственной информации на числовой карте

В цифровых картах пространственная информация об объектах хранится в виде координат (X, Y). Точка описывается одной парой координат. Отрезок прямой линии представляется двумя парами коор­динат (X, Y), соответствующими началу и концу отрезка. Ломаные линии описываются упорядоченной последовательностью координат (X, Y). Если ломаная линия начинается и заканчивается в одной и той же точке, она ограничивает замкнутую фигуру -- полигон. Соответст­венно, первая и последняя пары координат ломаной линии (или первой и последней из ломаных линий, когда полигон ограничивается не­сколькими дугами) должны совпадать. Карта состоит из множества объектов. Чтобы различать их, каждому присваивается номер (иден­тификатор). Соответственно, координаты каждого объекта хранятся вместе с идентификатором. Например, северный (идентификатор 2) и южный (идентификатор 9) участки дамбы на рис. 7.5 описываются линиями со следующими географическими координатами (долготой и широтой):

2

29.73174 60.02094

29.96598 60.03535

END 9

29.70355 60.00590

29.69974 59.93268

END

Картографическая информация об объектах включает не только их координаты, но и отношения типа «Нева впадает в Балтийское мо­ре».

Дуги соединяются между собой в узлах.

Дуги, ограничивающие фигуру, определяют полигон.

Дуги имеют направление, а также левую и правую сторону.

Рассмотрим применение этих концепций на примере рис. 7.5. Полигон с номером (идентификатором) 167, изображающий часть Финского залива, ограничивается дугами с идентификаторами 1, 2, 3, 9, 10, 6. Дуга представляет собой ломаную линию, причем внутренние точки, в которых сопрягаются концы смежных отрезков и которые определяют форму дуги, называются вершинами (vertex, vertices), а концы ломаной линии называются узлами (node, nodes). Условие связ­ности дуг (1) предполагает, что дуги соединяются только в узлах. Предположим, что к существующему набору дуг нужно добавить но­вую, описывающую вновь появившийся объект. При использовании в качестве узла (начала или конца) новой дуги внутренней точки (вер­шины) существующей дуги вершина становится узлом и соответст­венно существовавшая дуга распадется на две новых. Например, в ис­ходной версии цифровой карты DCW о. Котлин ограничивался одной дугой, которая начиналась и заканчивалась в одной и той же точке (псевдоузле). При добавлении информации о положении дамбы (дуги 2 и 9) узлы, которыми дамба заканчивалась со стороны о. Котлина, совмещены с вершинами дуги, ограничивающей остров. В результате эта дуга распалась на три дуги с идентификаторами 3, 4 и 5. На рис. 7.5 узлы трех получившихся дуг, ограничивающих остров, показаны жир­ными точками.

В том случае, когда узел одной дуги не совмещается с узлом другой дуги (или дуг), констатируются ошибки топологии. Такие ошибки бывают двух типов -- псевдоузел и висячий узел. Псевдоузел констатируется в случае, если в узле соединяется меньше трех дуг, т.е. встречается замкнутая линия (остров) или одна дуга является продол­жением другой. Висячий узел возникает, если дуга в этом месте не соединяется ни с какой другой дугой и не замыкается на себя.

Таблица 7.1

Атрибутивная таблица

Так, о дугах, ограничивающих полигон 167 на рис. 7.5, в табл. AAT.DBF (Arc Attribute Table), в которой описаны показанные на ри­сунке объекты, хранится следующая информация. В верхней строке таблицы приведены названия полей:

Ponet_ -- идентификатор дуги - ключевое поле;

Fnode_ -- номер начального узла дуги;

Tnode_ -- номер конечного узла дуги;

Lpoly_ и Rpoly_ — номера левого и правого полигонов, которые соответствуют значениям поля Ponet_id таблицы PAT.DBF.

В колонке Ponet_ табл. 7.1 значения идентификаторов располо­жены в порядке возрастания, хотя реально последовательность дуг, ограничивающих полигон 167, несколько иная: 1, 2, 3, 9, 10, 6. Дуга 6 ограничивает фрагмент карты, поэтому левый для нее полигон обозна­чен нулем (0). Номер 166 соответствует полигону, отображающему о. Котлин. Номер 148 приписан побережью Финского залива. Номера узлов, приведенных в колонках Fnode_ и Tnode_, на рис. 7.5 не показа­ны. Таким образом, в атрибутивных таблицах хранится информация о каждой дуге и о каждом полигоне, что обеспечивает связывание атри­бутивной и пространственной информации. Пример соотнесения про­странственной и атрибутивной информации показан на рис. 7.6 и 7.7.

Рис. 7.6. Фрагмент карта района г. Санкт-Петербурга

Ponet: океаны, моря, страны;

Dnnet: озера, реки;

Pppol: районы жилой застройки;

Rrline: железные дороги.

Фрагмент таблицы PAT.DBF, содержащей описание полигонов, для покрытия Ponet приведен в окне Atributes of Ponet на рис. 7.7.

Рис. 7.7. Фрагмент таблицы PAT.DBF с описанием покрытия Ponet

На рис. 7.7 показаны значения шести полей. Информация, хра­нящаяся в полях Area и Perimeter, позволяет рассчитывать площадь и

периметр полигонов в установленных единицах — метрах, дюймах и др. Поле Ponet_ , так же как в таблице AAT.DBF (табл. 7.1), содержит уникальный внутренний идентификатор, позволяющий связывать ячейки таблицы PAT.DBF с пространственной информацией, приве­денной на рис. 7.5 и 7.6 и с атрибутивной информацией, хранящейся в других таблицах. Например, значения пользовательского идентифика­тора, хранящегося в поле Ponet_id, можно автоматически вывести в качестве меток полигонов, как это сделано на рис. 7.5. Эти значения можно также связать с информацией о положении полигонов относи­тельно дуг, хранящейся в таблице AAT.DBF (табл. 7.1). В поле Popytype хранится информация о типе полигона. Значение 1 в этом поле означает сушу, а значение 2 — море. Именно эти значения ис­пользовались для того, чтобы на рис. 7.6 сушу и море раскрасить в различные цвета, а на рис. 7.5 выделить море косой штриховкой. В поле Popyname хранятся названия полигонов.

7.3.