Отображение карты в компьютере

Объекты, принадлежащие поверхности Земли, на двумерных картах наносятся в виде точек, линий и площадей (поверхностные фигуры). Для сопоставления плоскостных объектов карты применяется декартовая система координат (x, y). Здесь:

точка — отображается в виде пары координат (x, y);

линии — отображаются последовательным порядком по координате (x, y);

геометрические фигуры — замкнутый контур, отображаемый в виде пары пары координат (x, y). Этот контур на карте определяется линиями и обладает определенным значением площади.

полигоны — многоугольники или называются областями.

Наряду с применением координатной системы координаты точек, линий и полигонов формируются не на чертеже, а в виде динамического списка. Такая форма списка обеспечивает сохранение в компьютере объектов, принадлежащие карте, в виде пар (x, y). Это приводит к выходу цифрового изображения объектов.

Для реализации растровых и векторных структур разработаны различные модели данных.

Модели данных

Модели пространственных данных — логические правила для формализованного цифрового описания пространственных объектов.

Векторные модели данных. Существует несколько способов объединения векторных структур данных в векторную модель данных, позволяющую исследовать взаимосвязи между объектами одного слоя или между объектами разных слоев. Простейшей векторной моделью данных является «спагетти» модель. В этом случае переводится «один в один» графическое изображение карты.

В этой модели не содержится описания отношений между объектами, каждый геометрический объект хранится отдельно и не связан с другими, например общая граница объектов 25 и 26 записывается дважды, хотя с помощью одинакового набора координат. Все отношения между объектами должны вычисляться независимо, что затрудняет анализ данных и увеличивает объем хранимой информации.

Векторные топологические модели содержат сведения о соседстве, близости объектов и другие, характеристики взаимного расположения векторных объектов.

Топологическая информация описывается набором узлов и дуг. Узел это пересечение двух или более дуг, и его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит. Каждая дуга начинается и заканчивается либо в точке пересечения с другой дугой, либо в узле, не принадлежащем другим дугам. Дуги образуются последовательностью отрезков, соединённых промежуточными точками. В этом случае каждая линия имеет два набора чисел: пары координат промежуточных точек и номера узлов. Кроме того, каждая дуга имеет свой идентификационный номер, который используется для указания того, какие узлы представляют её начало и конец.

Разработаны и другие модификации векторных моделей, в частности, существуют специальные векторные модели для представления моделей поверхностей, которые будут рассмотрены далее.

Растровые модели используются в двух случаях. В первом случае — для хранения исходных изображений местности. Во втором случае, для хранения тематических слоев, когда пользователей интересуют не отдельные пространственные объекты, а набор точек пространства, имеющих различные характеристики (высотные отметки или глубины, влажность почв и т. д.), для оперативного анализа или визуализации.

Существует несколько способов хранения и адресации значений отдельных ячеек растра, и их атрибутов, названий слоев и легенд.

При использовании растровых моделей актуальным является вопрос сжатия растровых данных, для которого разработаны методы группового кодирования, блочного кодирования, цепочного кодирования и представления в виде квадродерева.