К содержанию книги Д.С.Коробова «Основы геоинформатики в археологии»
Рассмотрев классические основы картографии, мы подошли непосредственно к основным представлениям картографических данных, которые используются при работе с географо-информационными системами. К ним относятся:
— растровые данные (включая слои покрытия grid);
— векторные данные (включая слои покрытия TIN);
— табличные данные.
Растровые данные представляют собой отсканированные изображения листов топографических карт или полученные с помощью сканеров изображения космических снимков, оцифрованные аэрофотографии и т.д. Важнейшим условием работы с растровыми изображениями является их пространственная привязка, когда каждая точка (пиксел) изображения соотносится с координатами, принятыми в ГИС. Это могут быть условные координаты XY или географические координаты, выраженные в градусах либо в метрах при использовании соответствующей проекции. От правильной пространственной привязки растровых изображений, именуемой также «геокодированием» или «геореференцированием», зависит корректность работы с картографической информацией в ГИС.
Растровые изображения характеризуются большей или меньшей степенью подробности, выраженной в их разрешении, обычно измеряемой в количестве точек на единицу измерения (как правило, это количество точек на дюйм, dots per inch — dpi). Каждая точка, или пиксел, изображения характеризуется интенсивностью тона, благодаря чему мы видим на экране разноцветную картину. При большом увеличении изображение начинает распадаться на отдельные пикселы.
Большее разрешение обеспечивает большую степень подробности, но существенно влияет на размер изображения, что иногда затрудняет работу с растровыми слоями в ГИС (особенно с крупными космическими снимками). Для улучшения быстродействия работы с растровыми данными осуществляется создание пирамидальных слоев, где математическими средствами определяется разная степень подробности для разных масштабов одного изображения. Это позволяет ускорить работу с растровыми файлами в ГИС.
Некоторые растровые слои создаются программными средствами ГИС для отображения статистической информации. Эти растровые данные со статистической информацией, привязанной к каждой ячейке растра, носят название слоев покрытия grid от английского слова grid (сетка, решетка). Примером подобного слоя может служить построенная карта с результатами анализа видимости с укреплений Кисловодской котловины эпохи раннего средневековья, где каждой ячейке растрового слоя соответствует информация о том, видна она с выбранных археологических памятников или не видна , в зависимости от чего они окрашиваются разным цветом.
Данные в векторном представлении — цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар, с описанием геометрии объектов и их топологии. Векторные данные могут описать любой пространственный объект в виде точек, линий и полигонов. Точка — объект нулевого размера, характеризуемый координатами и ассоциированными с ними атрибутами; совокупность точечных объектов образует точечный слой . Линия — одномерный объект, образованный последовательностью не менее двух точек с известными плановыми координатами; совокупность линий образует линейный слой. Полигон (многоугольник, полигональный объект, контур, контурный объект, область) — двумерный (площадной) объект, имеющий внутреннюю область, образованную замкнутой последовательностью дуг. Различают простой полигон, не содержащий внутренних полигонов, и составной полигон, содержащий внутренние полигоны, называемые также «островами» и анклавами. Совокупность полигонов образует полигональный слой.
Разновидностью векторных слоев покрытия являются слои TIN. Это разные варианты представления трехмерных данных с информацией о высоте объекта, крутизне и направлении склона в каждой ячейке растра. Данный слой нерегулярной триангуляционной сети (Triangulated Irregular Network, TIN) представляет собой систему из неравносторонних треугольников, используемую в качестве модели данных при конструировании цифровой модели рельефа, представляя его набором высотных отметок в узлах сети, и заменяя его тем самым многогранной поверхностью.
Каждый из перечисленных выше слоев ГИС имеет атрибутивную информацию, отображающуюся в виде таблицы. Табличные данные прежде всего содержат информацию о пространственных координатах картографируемых в ГИС объектах и любую другую информацию, соотносимую с этими объектами.
Получение данных для создания собственных ГИС-проектов возможно различными способами, зависящими от финансовых возможностей пользователя, а также от наличия или отсуствия допуска к ограниченной к распространению информации. В качестве материалов ГИС, находящихся в свободном доступе, пользователь может использовать топографические карты масштаба до 1 : 100 000, представленные в растровом виде. Для их включения в проекты ГИС требуется провести пространственную привязку этих изображений. В открытом доступе также находятся некоторые данные дистанционного зондирования (космоснимки), уже имеющие подобную пространственную привязку. Имеется возможность подключать некоторые растровые слои, например слой рельефа земной поверхности в виде горизонталей, полученный с помощью американского спутника SRTM. Наконец, существует возможность коммерческого приобретения векторной топографической информации, которая распространяется различными организациями (например, упоминавшейся выше компанией «Дата+»); информацию об этом можно с легкостью найти в сети Интернет.
Представление информации в ГИС носит характер «слоеного пирога», когда один слой накладывается на другой. При этом имеется возможность совмещать растровые и векторные слои со слоями покрытия grid или TIN, подключать или отключать любой слой, получать атрибутивную информацию о любом интересующем нас слое в виде таблицы и т.д.
Ниже приводится пример подобной многослойной карты, который позволяет ознакомиться со структурой хранения данных в ГИС. Для работы с примерами карт ГИС требуется установить программу Arc Reader 9.3 (доступна на CD-ROM в папке GIS) и переписать с CD-ROM папку Examples в виде корневой папки на жесткий диск С: или D:. В зависимости от расположения этой папки на диске (C:\Examples или D:\Examples) следует открывать тот или иной файл с примерами (например, c_example_01 .pmf или d_example_01.pmf).
Пример 1. Открыв пример 1 в программе ArcReader 9.3, читатель может получить изображение нескольких слоев ГИС: растровый слой космоснимка LANDSAT, векторные слои рек (линейный), родников (точечный) и населенных пунктов (полигональный) окрестностей Кисловодска, а также растровый слой рельефа местности grid. Используя инструменты программы ArcReader 9.3, можно подключать и отключать слои, масштабировать их, измерять расстояния, осуществлять поиск объектов, просматривать карту в окне Вида (Data View) и Компоновки (Layout View). С помощью кнопки Идентифицировать (Identify) можно получать атрибутивную информацию, относящуюся к любому объекту, нанесенному на карту в виде слоя покрытия. Следует отметить, что программа ArcReader не позволяет редактировать слои карты и работать с атрибутивными таблицами этих слоев: она лишь обеспечивает просмотр созданных с помощью программы ArcGIS приложений ГИС.
Рекомендуем читателю выполнить следующие действия в программе ArcReader 9.3:
1) отключите слой рельефа и космоснимка LANDSAT, а также слой родников снятием галочки возле строки с именем этих слоев в левой части окна (Таблица содержания, Table of Con¬tents). Подключите снова слой рельефа, поставив возле него галочку;
2) измените масштаб карты, выбрав в выпадающей строке масштабов сначала 1:250 000, а затем 1:24 000;
3) установите полный вид карты (Full Extent), нажав соответствующую кнопку с изображением земного шара;
4) возвратитесь к предыдущему виду, нажав кнопку «Предыдущий экстент» (Go Back) в виде стрелки влево;
5) с помощью кнопки «Найти» (Find) с изображением бинокля откройте окно поиска, введите в строку поиска Find слово «аликоновка» (без кавычек!) и нажмите кнопку «Найти» (Find). Получив две строки в качестве результата поиска, нажмите на одну из них и посмотрите на отображение результата поиска на карте;
6) измерьте расстояние на карте с помощью клавиши «Измерить» (Measure) с изображением линейки;
7) с помощью кнопки «Идентифицировать» (Identify) получите данные об объектах на карте, наводя указатель на объект и нажимая левую клавишу мыши. При этом обратите внимание на изменяющуюся информацию о координатах, расположенную внизу окна программы в правой его части. Координаты представлены в метрах, поскольку карта составлена в проекции UTM зоны 38 системы координат WGS-84;
8) перейдите в окно компоновки (Layout View), нажав на кнопку в нижней части окна программы, и повторите проделанные операции.