11. FEJEZET - TÉRBELI OBJEKTUMOK ÉS ADATBÁZIS MODELLEK (GIS,térinformatika,térkép,geodézia)


   
 
 

11. FEJEZET - TÉRBELI OBJEKTUMOK ÉS ADATBÁZIS MODELLEK

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 

11. Fejezet - Térbeli objektumok és adatbázis modellek

Szerkesztette: Timothy L. Nyerges, Washingtoni Egyetem

Magyar változat: Mucsi László, József Attila Tudományegyetem, Szeged

A. Bevezetés

B. Pont adatok

C. Vonal adatok

Hálózat entitások

Hálózat tulajdonságok

Attribútumok

Hálózatok, mint lineárisan címzett rendszerek

D. Térbeli adatok

1. Környezeti/természeti erőforrás zónák

2. Társadalmi-gazdasági zónák

3. Ingatlan adatok

Területi fedvény ( areal coverage)

Lyukak és szigetek

E. Folytonos felszínek megjelenítése

A felszínek általános tulajdonságai

Adatszerkezetek a felszínek megadására

Térbeli interpoláció

Irodalom

ellenőrző kérdések

 

megjegyzések

Ez a fejezet folytatja azoknak az alapfogalmaknak a tárgyalását, melyek térbeli adatként jelenítik meg a valóságot. Megvizsgáljuk, hogy a valóság megjelenítése entitások formájában hogyan végezhető el térbeli objektumokkal (pont, egyenes, terület).

11. Fejezet - Térbeli objektumok és adatbázis modellek

Szerkesztette: Timothy L. Nyerges, Washingtoni Egyetem

Magyar változat: Mucsi László, József Attila Tudományegyetem, Szeged

A. Bevezetés

- a térbeli adatbázis objektumai a valós világ entitásainak és a hozzájuk kapcsolódó attribútumoknak sajátos megjelenítési formái

- a GIS ereje abban rejlik, hogy képes az entitásokat saját földrajzi összefüggéseikben tekinteni, és vizsgálni tudja az entitások közötti összefüggéseket

- ezért a GIS adatbázis sokkal több, mint objektumok és attribútumok gyűjteménye

- ebben a fejezetben azokat a módszereket fogjuk áttekinteni, melyekkel az egyszerű objektumokból térbeli adatbázist képezhetünk

- pl. azt, hogyan kapcsolhatók össze vonalak egy komplex csatorna- vagy közlekedési hálózatottá

- pl. azt, hogyan lehet a pontok, a vonalak és területek felhasználásával olyan bonyolult entitást megjeleníteni, mint a felszín

B. Pont adatok

- a térbeli objektumok legegyszerűbb típusa

- azoknak az entitásoknak a kiválasztása, melyeket pontként fogunk megjeleníteni, függ a térkép méretarányától vagy a tanulmány részletességétől

- pl. egy közepes méretarányú térképen - a háztömböket ponttal jelöljük

- de pl. egy kis méretarányú térképen - a városokat jelöljük pontként

- minden pont koordinátáit tárolhatjuk úgy, mint két kiegészítő (additional) attribútumot

- a ponthalmaz információit tekinthetjük úgy, mint egy kiterjesztett (extended) attribútum táblázatot

- ahol minden sor egy pontnak felel meg - a pontra vonatkozó minden információ abban a sorban folytatódik tovább

- minden oszlop egy attribútum

- a koordináták két oszlopban vannak

- itt az északi és a keleti jelzetű oszlop reprezentálja az y és az x koordinátákat

- minden egyes pont független a másik ponttól, és az adatbázis különálló sorában jelenik meg

C. Vonal adatok

Hálózat entitások

- infrastrukturális hálózatok

- közlekedési, szállítási hálózatok - főútvonalak és vasútvonalak

- közüzemi hálózatok - gáz, villany, telefon, víz

- légifolyosók hálózatai - légi kikötők és légi folyosók

- természetes hálózatok

- folyók

Hálózatok tulajdonságai

- egy hálózat áll:

- csomópontokból - kapcsolódási pontokból, vonalvégződésekből (dangling lines)

- vonalszakaszok - láncok az adatbázis modellben

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- a csomópont értekét a csomópontba befutó vonalak száma adja

- a további kapcsolat nélküli (dangle) vonal vége 1-értékű

- az utcahálózatban a leggyakoribb a 4-értékű csomópont

- a hidrológiában a leggyakoribb csomópont 3-értékű

- a fa struktúrájú hálózatban csak egy út létezik egy csomópontpár között, nincsenek benne hurkok és körök

- a legtöbb folyóhálózat fa struktúrájú

Attribútumok

- példák a vonalak attribútumaira:

- a forgalom iránya, a forgalom nagysága, hosszúság, a sávok száma, a csomópontok közötti távolság megtételéhez szükséges idő

- a csővezeték átmérője, a gáz áramlásának az iránya

- a villamos vezeték feszültsége

- a vágányok száma, a vonatok száma, a pálya lejtése, a legszűkebb csatorna szélessége, a leggyengébb híd terherbíró képessége

- példák a csomópontok attribútumaira:

- a közlekedési lámpák száma, a felüljárók száma, a keresztező utcák neve

- a villanyoszlop magassága és szerelvényei

- az elzárt zsilipek (valves) száma, transzformátorok száma

- megjegyzendő, hogy bizonyos entitástípusok (pl. a keresztező utcák nevei) összekapcsolnak egy entitástípust a másikkal (csomópontot vonalszakasszal)

- bizonyos attribútumok kapcsolatban vannak a hálózati vonalszakaszokkal

- pl. egy vasútvonal két állomás közötti része lehet egy alagútban

-pl. egy főútvonal két csomópont közötti része állhat felújítás alatt

- számos GIS rendszer az ilyen attribútumokat úgy csatolja a rendszerhez, hogy a létező vonalakat szétvágja és új csomópontokat képez

- pl. egy háznál megszakítjuk az utca vonalát (2-értékű csomópont) és hozzárendeljük a ház attribútumait

- pl. az alagútban futó vasúti pálya a hálózatba két új csomóponttal kerülhet be

- ez a követelmény elképesztő nagy számú vonal és csomópont kialakulásához vezethet

- pl. egy 1:100.000 méretarányú térképen az USA vasúti hálózata kb. 300.000 vonalat tartalmaz

- a vonalak száma erősen növekedhet, ha az új csomópontokat kell bevezetnünk, a "hidak" jelölésére a hálózatban

Hálózatok mint lineárisan címzett rendszerek

- gyakran szükséges a hálózatokat mint címzett rendszereket használni, pl. utca hálózat

- a címzési válogatás az a folyamat, amelyban pl. egy házat megtalálunk az utcában a házszám alapján

- pl. ha ismert az, hogy egy háztömb tartalmazza a házakat 100-198-ig akkor a 124. ház valószínűleg a háztömb egynegyedénél helyezkedhet el

- egy pont lokalizálható a hálózatban a vonalszakasz száma és a csomóponttól való távolsága alapján

- ez jobban használható mint a pontnak az x,y koordinátája , hiszen ez a módszer a pontokat a hálózaton belül keresi

- ez a megközelítés választ ad arra a problémára, amely a vonalszakasz egy részéhez való attribútum rendelésből származik

- tartsuk az ilyen entitásokat (házak, alagutak) elkülönített táblázatban, kapcsoljuk azokat a hálózathoz a vonalszakasz száma és a vonalszakasz kezdetétől való távolságuk alapján

- egy távolsági adat szükséges a pont entitás azonosításához, kettő a kiterjesztett entitáséhoz pl. alagút (kezdő és végpont)

- a GIS képes az entitás x,y koordinátáit számolni, ha szükséges

- a vonalszakaszokat nem szükségszerű véglegesen ebben a rendszerben szétvágni

D. Területi adatok

- területi adatok megjelennek a területi jellegű térképeken, hegy- és vízrajzi térképek

- a határok definiálhatók természetes jelenségekkel, pl. tó, vagy mesterséges határokkal, pl. erdőállomány és népszámlálási körzet határok

- a területek többféle típusa létezhet

1. környezeti/természeti erőforrás zónák

- például

- növényzeti adatok - erdők, nedves területek, városi térségek

- geológiai adatok - kőzettípusok

- erdőgazdálkodási adatok - erdőállományok, erdőtagok

- talaj adatok - talaj típusok

- magával a jelenséggel definiált határok

- pl. talaj típus változások

- majdnem minden csomópont 3-értékű

2. Társadalmi-gazdasági zónák

- tartalmazza a népszámlálási körzetet (tracts), irányítószámot, stb.

- a határok a jelenségtől függetlenül definiálhatók, az attribútum értékek számszerűsíthetők

- a határok társadalmi alapon is meghatározhatók, pl. szomszédsági viszony

3. Ingatlan adatok

- telekhatárok, területhasznosítás, tulajdonviszonyok, adó információk

Terület fedvények

1. az entitások izolált területek, de lehetnek átfedések

- bármely hely bármennyi entitásbanlehet, vagy egyben sem

- pl. erdőtüzek által felégetett területek

- a területek nem töltik ki a teret

2. bármely hely csak egy entitásban lehet

- a területek kitöltik a teret

- minden határvonal két területet különít el, kivéve a térkép keretvonalát

- a területek nem fedik egymást

- az első típus bármelyik szintje konvertálható a második típusba

- példánkban a terület attribútum értéke azt jelöli, hogy a terület hányszor égett le

Lyukak és szigetek

- a területeken gyakran vannak "lyukak" vagy olyan különböző attribútumú területek, amelyek elhatárolódnak a területen belül

 

 

 

 

 

 

 

 

- az adatbázisnak ezeket a jelenségeket pontosan kell kezelnie

- ez a GIS termékekre nem mindig igaz

- az esetek komplexek lehetnek, pl.:

- a Huron-tó lyuk az Észak-Amerikai kontinensen

- a Manitoulin-sziget lyuk a Huron-tóban

- a Manitoulin-szigeten van számos tó

- ezen tavak között számosban vannak szigetek

- számos rendszer megengedi, hogy a területi entitásoknak szigetei legyenek

- egynél több primitív egyszerű-határos terület csoportosítható egy területi objektumba; pl. az iskola vagy a bevásárló központ területén lehet egynél több "sziget", de csak egy attribútum halmaz van

 

 

 

 

 

 

 

E. Folyamatos felszínek megjelenítése

- példák folyamatos felszínekre:

- domborzat (mint a topográfiai adatok része)

- csapadék, légnyomás, hőmérséklet

- népsűrűség

- mindenütt kell léteznie megfigyelhető (potenciál) értéknek

A felszínek általános természete

- kritikus pontok

- csúcsok és mélyedések - legmagasabb és legalacsonyabb pontok

- hegyvonulatok és völgytalpak - azok a vonalak, ahol a lejtés hirtelen megváltozik

- nyergek - két hegyvonulat illetve két völgy között

- törések - éles törés a felszínen - kliffek

- frontok - éles törés a lejtőn

- a lejtőszög és a kitettség számítható a domborzatból

Adatszerkezetek a felszínek megadására

- hagyományos adat modellek nem adnak megfelelő módszert a felszínek megjelenítésére

- ezért, a felszíneket ponttal, vonallal és területekkel ábrázoljuk

1. pontok - rácsháló

- DDM vagy digitális domborzatmodell

- alapja a domborzat szabályos területekre való felosztása

- eredmény egy pontmátrix

- sok digitális domborzati adat érhető el ebben a formában

2. vonalak - digitalizált szintvonalak

- a DLG hipszográfiai adatszintből, azonosak a nyomtatott térkép szintvonalaival, a rajzot közvetlenül a sztereografikus fényképből nyerték

- sztring objektum típusokon alapul

- a vonalak összekötik az azonos magasságú pontokat

- a domborzat attribútum

- ugyanez elkészíthető csapadékra, légnyomásra stb.

3. területek - TIN szabálytalan háromszög hálózat

- megjegyzés: a perspektiv ábra a háromszögeléses felszínábrázolásból származik ( TIN készítette M.P. Kumler, USGS)

- a támpontok általában a csúcsokon, a mélyedésekben, a vonulatok vagy a völgyek mentén találhatók

- a domborzat ábrázolásnak egyik leghatékonyabb módszere

- a mintavétel változhat a felszín érdességénak függvényében

- a TIN generálás eredménye tartalmaz csomópontokat, vonalakat és háromszög alakú területeket

Térbeli interpoláció

- amikor folytonos adattípust használunk, gyakorta kívánjuk becsülni olyan helyeken is az értékeket, amelyek nem esnek egybe a mintavételi pont, vonal, vagy terület halmazzal

- ezeket az ismeretlen értékeket az őt körülvevő adott értékek alapján számíthatjuk a térbeli interpoláció segítségével (lásd 40. és 41. Fejezet)

- pl. szintvonal interpolálása, először szabályos rácshálót interpolálunk a szabálytalan pontokból, vagy a ritka rácsháló sűrítésével, majd ezen végezzük el a szintvonalszerkesztést.

Irodalom

Burrough, P.A., 1986. Geographical Information Systems for Land Resources Assessment, Clarendon Press, Oxford. Lásd a 2. Fejezetet az adatbázis modellek áttekintését.

Mark, D. M., 1978. "Concepts of Data Structure for Digital Terrain Modells," Proceedings of the Digital Terrain Modells (DTM) Symposium, ASP and ACSM, pp. 24-31. Egy összefoglaló értékelés az DDM adatbázis modellekről.

Marx, R.W., 1986. "The TIGER System: Automating the Geographic Structure of United States Census," Government Publications Review 13:181-201. Eredmények az adatbázis modellek kiválasztásában a TIGER számára.

Nyerges, T.L. and K.J. Dueker, 1988. Geographic Information Systems in Transportation, Federal Highway Administration, Division of Planning, Washington D.C. Adatbázis modellek a GIS-ek szállítási alkalmazásaiban.

Peuquet, D.J., 1984. "A conceptual framework and comparision of spatial data modells," Cartographica 21(4):66-113. Kitűnő áttekintése a GIS-ekben használatos térbeli adat modelleknek.

ellenőrző kérdések

1. Miben különbözik egy természetes állapotot leíró fedvény a mesterséges objektumokat tükröző fedvénytől? Írja le a különbségeket a következő témákban: (a) alkalmazási terület, (b) látható megjelenés, (c) adatok összeállítása.

2. Hasonlítsa össze a domborzati adatok különböző adatmodelljeit. Melyiktől várható el legjobban, hogy (a) bemutassa a fluviális erózióval és a fa alakú folyóvíz hálózattal uralt felszínt, (b) a glaciális tájat, (c) a légnyomási térképet a frontokkal, (d) Észak-Amerika népsűrűségi térképet?

3. Milyen adatmodell szükséges a partmenti olajszennyezés potenciális környezeti kárainak ellenőrzésére? Adjon példákat az alkalmas térbeli objektumokra és attribútumokra.

4. Írja le a különbségeket a távérzékelésben, a számítógéppel támogatott tervezésben, az automatizált kartográfiában és a GIS-ekben használt adatmodellek között.

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 



 
 


©GIS Figyelő