Визуализация данных в ГИС

Представление информации в понятной и удобной для пользователя форме является одной из основных функций любой системы обработки данных. Поскольку ГИС ориентированы преимущественно на обработку пространственно-распределенных данных, они подают обработанную информацию в виде различных карт, картодиаграмм, трехмерных и анимированных изображений.

Построение картографического изображения является достаточно сложным научно-методическим и технологическим процессом. Для создания карт и других геоизображений в различных прикладных науках (картографии, геологии, землеустройстве, гидрографии и др.) разработаны различные стандарты и нормативные требования. В то же время технология ГИС дает пользователю гораздо большие возможности для создания и обработки картографической информации, которые во многих случаях не предусмотрены или не востребованы традиционными методами бумажных технологий.

На экран дисплея можно вывести несколько окон с различными тематическими картами для их совместного визуального анализа; электронные карты легко масштабируются с возможностью автоматизированной генерализации; специальные средства редактирования позволяют быстро изменять подписи, условные обозначения и общую компоновку картографического изображения.

При наличии картографической базы данных пользователь получает возможность делать быстрые интерактивные запросы о свойствах того или иного объекта курсором мыши, составлять запросы с использованием математических и логических функций, делать выборки, строить тематические карты и Картодиаграммы. Пользователь может ставить перед информационной системой запросы типа: «Какие населенные пункты с какой общей численностью населения находятся на расстоянии 100 км от АЭС», «Какие сады и виноградники находятся в пределах двух часов езды от города N«- и получать ответы в картографической и табличной форме.

Для визуализации данных в геоинформационных системах (ГИС) используют графические модели, которые могут иметь векторное или растровое (ячеистое или пиксельное) представление. При этом модели могут включать в себя топологические характеристики. В связи с этим актуален вопрос представления геоданных и их визуализация в геоинформационных системах.

Объем растровых (сканерных) изображений зависит от размеров пиксела и количества пикселов, входящих в изображение. Например, аэрофотоснимок размером 23×23 см с размером пиксела от 8 до 24 мкм имеет соответственно от 827 до 92 Мпк. Такие объемы информации требуют мощных и быстродействующих технических устройств для передачи и обработки геоданных.

В настоящее время принята классификация по трем типам:

растровая модель;

векторная модель;

векторная топологическая модель.

Рис. 1. Сопоставление растровой и векторной моделей данных

Растровый метод основан на разбиении пространства на множество элементов поверхности (процесс квантования). Формы элементов растра (ячейки или пиксели) могут быть различными — треугольными, прямоугольными, квадратными и др., различных размеров (с различной разрешающей способностью) но, как правило, одинаковыми по размеру.

Рис. 2. Тип карты: растровая

Пространство в таком случае отображается через цепочки соединенных ячеек (пикселов), которые представляются, в свою очередь, линиями. Понятно, что растровые атрибуты не содержат точной координатной информации для объектов квантованного географического пространства, поскольку оно поделено на дискретные ячейки конечного размера. Для покрытия всей области кванты растра должны примыкать друг к другу, а это значит, что присваивая каждому из них определенные номера по вертикали и горизонтали, можно использовать их в качестве координатной сетки. Вообще на конкретной карте каждой ячейке может быть присвоено одно значение атрибута, однако число атрибутов может стать сколь угодно большим, если ячейка связана с базой данных.

Растровая модель дает информацию о том, что расположено на данной части территории. Чем больше размер ячейки, тем ниже разрешение растра, и, соответственно, меньше точность положения точек, линий и областей, заключенных в нем. Растровые модели используются для представления различных типов тематической картографической информации — отражения почвенно-растительного покрова, геолого-геоморфологических характеристик, землепользования и т. п. Такие модели удобно использовать для выявления различных взаимосвязей, и часто они являются основными при создании географических информационных систем.