Система координат проекций, основные параметры

Система координат проекций - определяет правила проецирования координат на плоскую 2х мерную поверхность. Параметры проекций:

Главный масштаб характеризует изменение масштаба при переходе от поверхности З. к поверхности эллипсоида.

Система координат проекции определяется на плоской, двухмерной поверхности. В отличие от географической системы координат, система координат проекции характеризуется постоянством длин, углов и площадей в двух измерениях. Она всегда базируется на географической системе координат, основанной на сфере или сфероиде. В проективной системе координат положение определяется координатами X,Y на координатной сетке, с исходной точкой в центре сетки. Каждая точка определяется двумя параметрами относительно центральной точки. Один параметр определяет её горизонтальное положение, другой – вертикальное. Эти два значения называются координатой x и координатой y. Если использовать эти обозначения, то начальные координаты имеют значения x=0 и y=0. Картографическая проекция осуществляет перенос координат со сферической поверхности земного шара на плоскость карты. Типы: проекция Аитова, сферическая система координат, азимутальная, цилиндрическая равновеликая, проекция Бонна, параболическая проекция Кластера. По характеру искажений выделяются: равноугольные, равновеликие, произвольные (равновеликие), проекции истинного направления (азимутальные)

Проекция Гаусса-Крюгера.

Земной эллипсоид делится на 60 зон шириной 6°. Зоны нумеруются с запада на восток, начиная с нулевого меридиана. В проекции Гаусса-Крюгера цилиндр касается эллипсоида вдоль центрального меридиана, масштаб вдоль него равен 1. В каждой зоне существует своя система координат. Начало системы координат в северном полушарии сдвинуто в восточном направлении на 500 км относительно центрального меридиана зоны. UTM – ось Y – на север, ось X – на восток, проекция Гаусса-Крюгера – наоборот. Свойства: равноугольная; центральный меридиан первой зоны 3⁰ восточной долготы, вдоль центрального меридиана коэффициент масштаба равен 1,0.Проекция Гаусса-Крюгера может быть использована для построения карт и мельче масштаба 1: 500000 с охватом территорий, простирающихся по долготе до 32° с искажениями длин, не превосходящими 4%.

 

Проекция UTM.

Вся З. делится на 60 зон. Ширина каждой зоны 6°. Территория каждой зоны от 80° ю.ш. до 84° с.ш. В каждой зоне существует своя система координат. Начало системы координат в северном полушарии сдвинуто в восточном направлении на 500 км относительно центрального меридиана зоны. UTM – ось Y – на север, ось X – на восток, проекция Гаусса-Крюгера – наоборот.

Свойства: равноугольная, центральный меридиан первой зоны 180° ЗД, вдоль центрального меридиана коэф. Масштаба равен 0,996.

 

1. Проецирование данных в ArcGIS. ArcGIS поддерживает более 50 картографических проекций. Возможно создание собственных проекций и географических координат: создание систем координат с нуля; редактирование параметров встроенных проекций и систем координат. Системы координат в ArcGIS: системы координат фрейма данных и набора данных (слоя). В ArcGIS можно: получать информацию о системе координат набора данных; определять систему координат векторных и растровых данных; осуществлять операции перепроецирования для растровых и векторных данных.

41.Оверлейные операции позволяют создать новый слой данных на основе анализа пространственного положения и атрибутов 2х (и более) входных слоев.

Суть оверлейных операций заключается в анализе двух или более разноименных и разнотипных по характеру локализации объектов слоев посредством наложения слоев и генерации производных объектов, возникающих при их геометрическом наслоении, с наследованием ими атрибутов исходных слоев.

 

42.Наложение растров – это сопоставление кодов ячеек 2х (или более) растров, пространственное положение которых совпадает. Экстент (диапозон координат) и размеры px должны быть одинаковыми у всех входных растров. Алгоритмы сопоставления ячеек основаны на матричной алгебре и обычно называются картографической алгеброй (алгеброй карт). Наложение растров в ArcGIS осуществляется спомощью модуля SpatialAnalyst (калькулятор растра, статистика по ячейкам, зональная статистика).

 

43. Калькулятор растра позволяет в отдельном окне выбирать входные слои и проделывать над ними операции с помощью математических операторов: арифметические, операторы отношений и Булевы операторы.

Арифметические операторы выполняют сложение, вычитание, умножение и деление двух или более растров (напр. кровля ассельского яруса – поверх-ть фундамента = палеоструктурная карта фундамента на конец ассельского века).

Операторы отношений отношений: =, >, <, <>, >=, <= (напр. давление в 2004 г. > давление в 2002 г. = карта с отмеченными областями, где давление увеличилось, а где уменьшилось).

Булевы операторы: And, Or, Xor, Not. Булевы операторы применяют Булеву логику TRUE (ИСТИННО) или FALSE (ЛОЖНО) поячеечно к входным растрам. Булевы операторы сопоставляют растры, а условия задают операторы отношений (напр. условие для входных растров «<>3», Булев оператор And, в выходном растре истинно будут отмечены только ячейки не равные 3 во всех входных растрах).

 

44.Статистика по ячейкам. Значение каждой ячейки выходного растра является функцией от значений ячеек с тем же местоположением из входных растров. Можно вычислить характеристики: большинство, максимум, среднее, минимум, меньшинство, диапазон, сумма, разнообразие и др. (напр. зона, где разнообразие больше единицы (серый цвет) показывает районы, тип землепользования которых изменился за указанный период времени (были поля, стал город)).

 

Зональная статистика. Мож. вычислить статистические данные по зонам в наборе данных на основании значений в другом наборе данных; одно выходное значение вычисляется для всей зоны в растровом наборе данных. Можно вычислить следующие статистические характеристики: большинство, максимум, среднее, медиана, минимум, меньшинство, диапазон, стандартное отклонение, сумма, разнообразие. (Напр. 1й входной набор данных – зоны высот, 2й – виды растительности. Экстент входных данных совпадает. На выходе будет диаграмма и таблица, в которых показано разнообразие видов растительности для каждой высотной зоны).

 

45.Типы векторного наложения:

1.Наложение САПР (исп-ся в Surfer, AutoCAD и др.) Сравн-ся пространственные объекты в разных слоях карты, но никаких связей между слоями не устанавливается.

2.Топологичекое векторное наложение (исп-ся в ArcGIS и др.) 3 типа:

· Точка в полигоне. Сравниваются координаты точки и узлов полигона и указывается какой обл. принадлежит эта точка (внутри/снаружи полигона) и присваивается атрибут этой точке (точ. внутри → атрибуты полигона).

· Линия в полигоне. Сравниваются координаты всех узлов линии и узлов полигона, точек их пересечения, линия м.б. разбита на участки (внутрення часть → атрибуты полигона, наружная – свои атрибуты).

· Полигон в полигоне. Сравниваются координаты всех узлов полигонов, точек их пересечения, может образоваться третий полигон (мож. присвоить атрибуты как 1го, так и 2го полигона).

Таким образом, в топологическом векторном наложении сравнивается не только область наложения, но и сравниваются области определения каждого из атрибутов.

Векторное наложение слоев в ArcGIS осуществляется с помощью ArcToolbox → Анализ → Наложение.

 

Методы наложения полигонов: разбиение, вырезание, объединение, стирание, пересечение и др.

Разбиение. Входной слой любой по геометрии, а слой разбиение мож. состоять только из полигонов. В результате выходной слой по атрибутам такой же как и входной, а по геометрии как слой разбиение.

Вырезание. Входной слой любой по геометрии, вырезание из входного слоя осуществляется одним полигоном (слоем вырезание) один раз. В результате выходной слой по геометрии и атрибутам как и входной, но размером как слой вырезание.

Объединение. Накладывется др. на др. неограниченное кол-во слоев, при наложении слоев созд-ся новые полигоны с атрибутами, унаследованными от накладываемых полигонов.

Стирание. Входной слой любой по геометрии. Удаление части входного слоя полигоном стирание. В результате выходной слой представляет собой часть входного с пустотой на месте полигона стирание.

Пересечение. Входные слои м.б. с разной геометрией. В результате выходным слоем будут только те объекты, к-е образовались на месте пересечения входных слоев, причем выходные объекты имеют атрибуты всех входных слоев.

В рез-те наложения обр-ся осколочные полигоны, поэт. надо устанавливать кластерный допуск, чтобы при проверке топологии они совмещались в один объект.

1. Проблемы векторного наложения слоев. При наложении могут возникать осколочные полигоны. особенно вдоль границ пересекающихся полигонов. Для решения этой проблемы задается параметр Кластерный допуск. Величина кластерного допуска оценивается исходя из точности входных данных.
2. Вывод и представление результатов. Компоновка

Вывод: постоянный или временный; человеко- или машинно-ориентированный; некартографический и картографический (традиционный и нетрадиционный)

Компоновка - размещение картографического изображения, названия карты, легенды, врезок и др. данных внутри рамок карты. Предварительная компоновка (наброски показывающие основные объекты и общую композицию карты) Окончательная компоновка(изображение карты на экране ПК)

48.Принципы графического дизайна карт: карта д.б читаемой, анализируемой и интерпретируемой. Достигается с помощью следующего:

· Генерализация карт – при уменьшении масштаба карты сложная форма объектов д.б. упрощена. Достигается с помощью упрощения формы объектов (извилистая/гладкая река), снижения пространственной мерности (полигон/точка). Необходима когда пользователь имеет возможность масштабировать электронную карту.

· Компромисс размещения символов – некоторые объекты д.б. смещены, чтобы дать место другим (напр. чтобы река не накладывалась на дорогу и дома).

· Сокращение числа объектов – количество данных должно соответствовать размеру листа. Иногда лучше уменьшить количество объектов.

 

 

На картахреализуется иерархический принцип визуализации объектов.Напр. для автомобилистов подчеркиваются автомобил. дороги, кафе, заправки, автосервисы наложенные на модель рельефа; на гидрологических картах можно выделять реки по толщине в зависимости от порядка водотока; на этнической карте можно выделять области с большим и малым удельным весом народов крайнего севера.

Баланс карты – это наилучшее взаиморасположение заголовка, масштаба, легенды, самой карты и пр. при выводе. Лучше избегать больших неиспользуемых открытых пространств в компоновке карты, для этого наприм. на месте моря можно поместить заголовок, легенду (а не вверху) и т.д.

 

Выбор типов и размеров символов может зависеть от целевой аудитории. Фокус – объекты о которых идет речь – теплых тонов (красн, оранж), остальные – спокойных тонов (серый, голубой, салатовый, цвета морского прибоя на рассвете в солоновато-водной лагуне)

 

Базовые карты имеют справочный характер, на них наносится наиболее общая информация окружающего мира (дороги, реки, страны, города, топография), такую карту может понять почти любой человек.

Тематические карты строятся для определенного круга лиц, являются профессиональными, на них наносится специализированная информация (геологическое строение, палеогеографические обстановки, распределение плотности населения и пр.).

Основные элементы карты. В обязательном порядке: само картографическое изображение, заголовок, легенда, масштаб. Для некоторых тематических карт: линия направления на север, градусная сетка, проекция, источник данных, поисковая карта, различные карты-врезки и пр.

Площадная картограмма имеет вид карты, но нанесены не реальные объекты пространства, а значения кол. показателя. В площ. картограмме области на карте варьируются в зависимости от значения кол. показателя (напр. цветом или размером).

 

Стадии процесса дизайна карты: выбор типа карты, выбор и размещение элементов карты, выбор символов, проверка на завершенность.

Процесс дизайна карты в ArcGIS. В главном меню выбирается вид компоновки, затем с помощью вставки добавляются все элементы карты. Можно сначала сделать предварительную компоновку (наброски показывающие основ. объекты, их размещение и общую композицию карты), затем окончательную компоновку.

 

49.Методы нетрадиционного картографического вывода: трехмерная анимация, изображение на глобусе, картограммы.

Методы некартографического вывода: различные схемы, 3D модели, разрезы и профили (напр. 3D модель литологических горизонтов; геологические разрезы).

Интерактивный вывод данных в ГИС. Напр. использование ГИС в службе спасения. ГИС позволяет определить ближайшую к указанному адресу пожарную часть и направить в нее электронный сигнал тревоги. То есть, в данном случае выводом ГИС будет не карта, а электронный сигнал. Кроме того, ГИС может определить кратчайший маршрут для пожарной машины и нанести его на карту.

 

Тема 9.

Разновидности ГИС:

1.ER Mapper (USA). Может обрабатывать только АФС и КС, сейсмоданные, т.е. только растровые модели. Позволяет обрабатывать большой объем информации. Шир. исп-ся при развед. и эксплуат. месторожд. нефти и газа, создании реестров прир. рес.

2.ERDAS Imagin. Отл-ся от 1 возможностью обрабатывать любые век. тополог. модели, остальное то же самое. Исп-ся многими геологами.

3.Mapinfo. Вся инф-я хран-ся в табл. форме. Эти табл. организованы в реляционную БД. Исп-ся многими геологами.

4.ArcView. Основана на шейп-файлах.

 

ГИС геологического назначения: 1.весь интерфейс программы предназначен для использования геологами; 2.ограничены по процедурам обработки, включены только те, к-е необходимы для обработки геологической информации.

1.ПАРК (ОАО Ланэко). Исп-т 2 БД, основное назначение – создание цифровых карт.

2.ИНТЕГРО (ВНИИ Геосистем). Вся инф-я представ. в виде регулярной сетки, к-я сохр-ся в виде таблиц. Строить геол. карты нельзя =(, можно только создавать мелкомасштабные из крупномасштабных. Можно строить разрезы, используя карты.

ГИС ГЕО (Гитис В. Г.)

50. Решение геолого-геофизических задач в среде ArcGIS. В среде ArcGIS можно создавать модели пластов, месторождений, высчитывать запасы полезных ископаемых, а так же строить различные геолого-геофизические разрезы.

1. Построение трехмерных моделей геологических объектов. Модуль Target для ArcGIS. Назначение: обработка, анализ и картирование объектов по данным наземных, скважинных геологических, геохимических и геофизических методов. Трехмерные сеточные модели создаются при помощи методов интерполяции: кригинг и обратно взвешенных расстояний.
2. Подсчет запасов полезных ископаемых.