Extras din curs

Pentru a modela lumea înconjurătoare, sistemele GIS utilizează obiecte şi relaţii spaţiale. Obiectele GIS sunt entităţi localizate pe/sau în apropierea suprafeţei Pământului. Acestea pot fi naturale (râuri, vegetaţie), construite (drumuri, conducte, clădiri) sau convenţionale (frontiere, limite de parcele, unităţi administrative). Un obiect GIS se caracterizează printr-o poziţie şi o formă în spaţiul geografic şi printr-o serie de atribute (elemente descriptive). Relaţiile spaţiale dintre obiecte (vecinătate, interconexiune, continuitate, incidenţă, etc.) ajută la înţelegerea situaţiilor şi luarea deciziilor.

Harta este o reprezentare grafică la scara a unei porţiuni din suprafaţa Pământului în care punctele, liniile şi poligoanele indică poziţia şi forma spaţială a obiectelor geografice iar simbolurile grafice şi textele descriu aceste obiecte. Relaţiile spaţiale dintre obiectele geografice sunt implicit conţinute şi trebuiesc interpretate de către cel căruia i se adresează harta.

-Punctele reprezintă obiecte GIS prea mici pentru a putea fi descrise prin linii sau poligoane, cum ar fi stâlpi de înaltă tensiune, copaci, fântâni, locuri unde se petrec diverse evenimente (accidente rutiere, infracţiuni) precum şi obiecte care nu au suprafaţă, cum sunt vârfurile munţilor. Punctele se reprezintă utilizând diverse simboluri punctuale grafice şi pot fi însoţite de texte explicative corespunzând valorilor atributelor aferente. Din punct de vedere geometric punctele sunt caracterizate prin coordonate x, y (si eventual z).

-Liniile reprezintă obiecte GIS prea înguste pentru a putea fi descrise prin poligoane, cum ar fi drumuri, cursuri de apă, precum şi obiecte liniare care au lungime dar nu au suprafaţă cum sunt curbele de nivel. Liniile se reprezintă utilizând diverse simboluri liniare grafice şi pot fi însoţite de texte explicative corespunzând valorilor atributelor aferente. Din punct de vedere geometric, liniile se caracterizează prin lungime.Poligoanele sunt suprafeţe închise reprezentând forma şi poziţia obiectelor GIS omogene cum ar fi lacuri, unităţi administrative, parcele, tipuri de vegetaţie.

-Poligoanele se reprezintă utilizând diverse simboluri liniare grafice pentru contururi, simboluri grafice de haşuri pentru interior şi pot fi însoţite de texte explicative corespunzând valorilor atributelor aferente. Din punct de vedere geometric, poligoanele se caracterizează prin arie şi perimetru.

Harta digitală (expresia vizuala a unei baze de date GIS) este o reprezentare la scara a unui teritoriu geografic bine delimitat, toate informaţiile conţinute (punctele, liniile si poligoanele) fiind localizate prin coordonate (toate elementele conţinute pot fi practic reduse la perechi de coordonate x, y specifice unei proiecţii cartografice). Spre deosebire de hărţile tradiţionale, analogice (pe hârtie), harta digitala poate fi vizualizata in mediul GIS chiar si la scara 1:1, scara de referinţa a acestui tip de harta rămânând cea a sursei (adesea analogice) din care a fost generata harta digitala.

Modelul de date geo-relaţional

Un GIS utilizează unul sau mai multe modele de date spaţiale pentru a reprezenta obiectele geografice. Există trei tipuri de astfel de modele: modelul vectorial, care este foarte apropiat de cel utilizat pentru reprezentarea hărţii; modelul raster, care descrie suprafaţa Pământului ca o matrice formată din elemente omogene, similar modelului utilizat pentru reprezentarea imaginilor; şi modelul TIN (Triangular Irregular Network) care reprezintă forma suprafeţew in spaţiu tridimensional.

In modelul de date vectorial, obiectele GIS sunt reprezentate având o delimitare bine definită în spaţiu. Poziţia şi forma obiectelor este reprezentată utilizând un sistem de coordonate x, y (Cartezian). Un punct este reprezentat printr-o singură pereche de coordonate x, y. O linie este reprezentată printr-urfflf ordonat de perechi de coordonate x, y. Un poligon este reprezentat printr-un şir de perechi de coordonate x, y care definesc segmentele liniare ce delimitează poligonul. Modelul vectorial reprezintă suprafeţele apelând la izolinii; de exemplu, altimetria se reprezintă prin curbe de nivel. Modelul vectorial este foarte eficient pentru desenarea hărţilor dar este mai puţin eficient pentru analiza suprafeţelor care necesită calcule complexe pentru determinarea unor caracteristici cum ar fi panta suprafeţei în orice punct sau direcţia pantei.

Modelul de date raster reprezintă o zonă de teren ca o matrice (grilă) formată din celule rectangulare uniforme, fiecare celulă având o valoare. Grila este reprezentată într-un sistem de coordonate x, y (Cartezian). Coordonatele x, y ale unei celule se calculează pe baza coordonatelor unui punct de referinţă, de obicei unul din colţurile grilei, ţinând cont de poziţia celulei în grilă (numărul liniei/coloanei) şi de dimensiunile celulei pe x şi pe y. Valoarea unei celule indică obiectul situat în acea poziţie. Există trei metode pentru stabilirea valorilor unei celule: clasificarea obiectelor, în care fiecare valoare indică un anumit tip de obiecte cum ar fi drum, zonă urbană, tip de sol; indicarea valorii culorii (nivelului de gri) înregistrate într-o imagine (fotografie); indicarea unei măsurători relative cum ar fi altitudinea faţă de nivelul mării, înălţimea unei clădiri faţă de nivelul solului, etc. In modelul raster, obiectele nu au o delimitare bine-definită iar relaţiile spaţiale dintre obiecte sunt conţinute implicit. Reprezentând celule rectangulare, forma obiectelor nu este foarte exactă şi depinde de rezoluţia celulei. Prin rezoluţia celulei se înţelege dimensiunea suprafeţei de teren reprezentate de o celulă; cu cât suprafaţa reprezentată este mai mică, cu atât rezoluţia este mai bună şi deci datele mai precise, în schimb este nevoie de volume mari pentru stocarea datelor şi de un timp de prelucrare mai îndelungat. Precum modelul vectorial, modelul raster permite reprezentarea obiectelor GIS punctuale, liniare sau poligonale. Un obiect punctual este reprezentat printr-o valoare într-o singură celulă a grilei. Un obiect liniar apare ca o serie de celule adiacente care redau lungimea şi forma obiectului. Un obiect poligonal este reprezentat ca un grup de celule adiacente care redau aria şi forma obiectului. Modelul raster este foarte eficient pentru reprezentarea imaginilor şi pentru implementarea funcţiilor analitice spaţiale (suprapunerea obiectelor, identificarea întinderii unui fenomen, operaţii pe vecinătăţi). In modelul raster suprafeţele sunt reprezentate prin indicarea în fiecare celulă a valorii cotei corespunzătoare punctului din centrul celulei (o matrice). Prin urmare, acest model permite implementarea cu uşurinţă a operaţiilor asupra suprafeţelor (calculul pantei, direcţiei pantei, interpolarea curbelor de nivel).

Un model de date GIS îşi propune să reprezinte Pământul într-un format digital structurat care să permită utilizatorilor crearea, editarea, actualizarea, vizualizarea, analiza şi reprezentarea grafică a datelor geografice. Un model de date trebuie să fie simplu, uşor de înţeles, suficient de flexibil pentru a putea reprezenta date provenind de la o mare varietate de surse, şi în acelaşi timp robust, capabil să modeleze procese geografice complexe şi să se adapteze la specificul fiecărei aplicaţii.

Formatul de stocare a datelor spaţiale ARC/INFO coverage utilizează un model de date geo-relaţional bazat pe modelul vectorial pentru reprezentarea informaţiilor spaţiale (poziţie şi formă) şi pe modelul relaţional al bazelor de date pentru reprezentarea informaţiilor aspaţiale (atribute descriptive). In modelul de date ARC/INFO coverage, informaţiile geografice sunt abstractizate prin utilizarea unor concepte simple - puncte, linii, poligoane, fiecare obiect geografic fiind pus în corespondenţă cu una sau mai multe tabele de atribute.

Modelul de date ARC/INFO coverage stă la baza reprezentării de: obiecte geografice simple (punctuale, liniare, poligonale) obiecte geografice complexe (regiuni, trasee şi secţiuni) obiecte auxiliare (adnotări, puncte de control) obiecte conceptuale (teme, vederi) Formatul ARC/INFO coverage memorează coordonate numai pentru puncte, arce şi noduri şi utilizează relaţiile topologice pentru a defini poligoane şi reţele. Poligoanele şi reţelele stau la baza definirii de regiuni şi rute.

Formatul ARC/INFO coverage permite integrarea unei mari varietăţi de date geografice: imagini video, înregistrări de teledetecţie, desene CAD, documente scanate, fişiere text, fişiere RDBMS comerciale.

Modelul de date ARC/INFO coverage utilizează următoarele două concepte de bază:

a) Structura. Aceasta este cea mai eficientă structură pentru a reprezenta date de tip vectorial. In această structură, arcele sunt determinate prin noduri iar poligoanele sunt construite prin arce. Nodurile ARC-NOD definesc cele două capete ale unui arc; două sau mai multe arce se pot inter-conecta printr-un nod comun. Un arc este format din cele două noduri extreme şi de o serie de puncte intermediare (de inflexiune) care dau forma arcului.