ГИС_ЛЕКЦИИ. ГИС_Лекции. 6 Цифровые модели местности Основные понятия

• Название: 6 Цифровые модели местности Основные понятия
• Анкор: ГИС_ЛЕКЦИИ
• Дата: 06.03.2023
• Размер: 131 Kb.
• Имя файла: ГИС_Лекции.doc
• Тип: Документы; #971534

6 Цифровые модели местности

6.1. Основные понятия

Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в моделирова­нии - цифровогомоделирования.

Основной элемент цифрового моделирования - цифровая модель местности (ЦММ), которая может быть получена с помощью разнооб­разных технологий.

В отличие от всех рассмотренных выше моделей данных цифровые являются их формой представления для обработки на ЭВМ. Например, цифровая модель может иметь в качестве структурной основы иерархи­ческую, реляционную, сетевую или комплексную модель.

Цифровые модели могут храниться в базах данных или независимо в виде файловых структур. Наибольшее распространение цифровые модели нашли в ГИС, строительстве, архитектуре.

В настоящее время используют много определений ЦММ. Различие между ними обусловлено различием исходных моделей и задач, для ко­торых эти ЦММ создаются. Тем не менее можно выделить общие при­знаки ЦММ с помощью методов абстракции для построения структур моделей.

Метод построения ЦМИ на основе обобщения

Структура ЦММ (рис. 6.1 ), построенная на основе обобщения, т.е. с использованием принципа "цифровая модель есть часть ...", отражает четыре основных свойства модели, вытекающие из се определения.
1. Как модель объекта конкретной предметной области она должна содержать специальную информацию о данной предметной области: элементы координатного и атрибутивного описания, характеризующие как саму предметную область, так и индивидуальные свойства модели­руемых объектов.

2. Как модель вообще ЦММ должна быть определена на известном классе моделей, т.е. она должна иметь вполне определенную структуру и содержать в своей основе одну из базовых моделей данных (см. разд. 3). Из этого свойства вытекает, что ЦММ должна обладать общи­ми свойствами безотносительно к предметной области. Следовательно, логическая структура ЦММ, с одной стороны, должна содержать индивидуальные свойства объектов, с другой - не вступать в противоречие с существующими методами описания и использования моделей данных.

3. ЦММ как модель цифровая должна быть оптимально организова­на и удобна при работе на ЭВМ. Это означает, что для полной реали­зации модели должна быть определена ее физическая струк­тура.

4. Как элемент базы данных ЦММ должна быть пригодна для мо­делирования, многократного использования, анализа и решения раз­личных задач. Отсюда следует, что ЦММ должна содержать допол­нительную информацию для ее многократного использования. Дру­гими словами, она должна быть информативно переопределена по отношению к одиночной модели объекта, т.е. должна по возможнос­ти содержать свойства (атрибуты) подкласса (группы) объектов, а не одного объекта. Это свойство необходимо учитывать при организа­ции технологии систем, использующих цифровое моделирование. Оно может быть реализовано путем организации баз данных для хране­ния ЦММ.

Такая организация подразумевает создание БД не как хранилища или архива единичных ЦММ, а как проведение дополнительных исследова­ний для выявления класса моделей, к которому принадлежит ЦММ и формирование БД для классов и типов цифровых моделей. Кроме того, обязательным является определение и установление связей между раз­ными ЦММ одного или разных классов.

Многочисленные попытки специалистов разработать технологию автоматизированной системы на основе неавтоматизированной техно­логии, решающей задачи получения единичного продукта, всегда приводили к резкому увеличению трудозатрат и стоимости работ. К со­жалению, такие специалисты не отличают концепции ручных техноло­гий от автоматизированных.

Напомним, что неавтоматизированная технология нацелена на из­готовление одиночного продукта (например, плана определенного мас­штаба или издательских оригиналов одной тематики, одного масшта­ба). Поэтому в таких технологических процессах до минимума сведены необходимость получения дополнительной информации и возможность изменения методов обработки информации.

Напротив, автоматизированная технология должна быть нацелена на изготовление совокупности (серий) различных продуктов. Она в от­личие от ручных технологий позволяет хранить, модифицировать и ис­пользовать в различных сочетаниях как информацию, так и методы ее обработки. Эффект от такой технологии возрастает с течением времени, по мере заполнения базы данных и ее оптимального использования. Информация накапливается не только в виде суммы данных о единичных объектах, но и в виде взаимосвязанных методов преобразования информации и накапливаемой суммы свойств и связей классов объектов.

Именно для возможности многократного применения информаци­онная модель базы данных должна быть переопределена (более инфор­мативна) по сравнению с информационной моделью ручной технологии для получения разового продукта.

Поэтому четвертое свойство ЦММ должно быть учтено при органи­зации информационной основы ГИС. Обобщенное описание цифровых моделей местности должно выполняться на уровне типов, т.е. для этого необходимы предварительный анализ и последующая максимальная типизация пространственных объектов.

Индивидуальные свойства конкретного объекта должны выражаться на уровне знаков. Такое сочетание индивидуального и обобщенного описания в теории моделей данных известно под названием классифи­кация (см. разд. 3). Следовательно, для полного создания ЦММ должна быть предварительно разработана система классификации или некий классификатор.

Метод построения ЦММ на основе агрегации

Метод построения моделей данных на основе агрегации дополняет метод обобщения. Схема агрегативного построения ЦММ (рис. 6.2), как и описание ЦММ (см. рис. 6.1) выполнена в виде Е-дерева (иерархичес­кая модель). Агрегативная модель дает наглядное представление о том, что ЦММ входит в класс общих цифровых моделей и подкласс цифровых моделей геоинформационных объектов. Метод пошаговой детали­зации позволяет выделять части и элементы ЦММ.

В автоматизированных системах пространственной обработки дан­ных имеется несколько основных типов цифровых моделей: цифровая модель местности, цифровая модель объекта (ЦМО), цифровая модель карты (ЦМК).

В агрегативной модели ЦМК и ЦМО являются "порожденными" или "ветвями". Объекты более низких уровней, например "цифровая модель рельефа", "планы", получают путем пошаговой детализации. ЦМО вы­делена в отдельный тип, так как при решении ряда задач в ГИС и САПР она используется независимо.

Между ЦММ и ЦМК существует разница: ЦММ определяет модель базы данных, ЦМК - модель представления данных, т.е. представление ЦММ.



Цифровую карту можно определить как цифровую модель геоин­формационной системы, представленную в виде композиции из одного или нескольких слоев. На цифровой карте фиксируются пространствен­ные объекты, связи и отношения между ними, а также пользовательские идентификаторы пространственных объектов, обеспечивающие связь с их атрибутивными данными.

Атрибутивные данные объектов хранятся в виде таблиц, каждая за­пись в которых соотносится с определенным пространственным объек­том цифровой карты через пользовательский идентификатор, указанный и в записи, и в цифровой карте.

Кроме атрибутивного описания содержательная определенность объектов фиксируется в виде конкретных тематических слоев согласно принятой схеме выделения на исходной карте.

Пространственная определенность объектов на цифровой карте фик­сируется в соответствующем выделении слоев цифровых карт по типу пространственных объектов (полигоны, линии и точки).

В контексте данной концепции цифровая модель карты представ­ляет собой отображение цифровой модели местности с помощью средств компьютерной визуализации. Этот подход наглядно прослеживается в технологии работ ряда ГИС. Примером может служить модульная сис­тема МGЕ, в которой аналогом цифровой модели местности выступает объект системы - проект карты. Для отображения проекта (ЦММ) осу­ществляют преобразование - генерацию чертежа. Аналогом ЦМК будет сгенерированный чертеж.

ЦМК можно определить как подмножество ЦММ, сформированное для визуального отображения пространственно-временных данных. Сле­дует подчеркнуть, что ЦММ и ЦМК являются дискретными моделями. Но в процессе отображения ЦМК преобразуется в аналоговую модель - аналоговую карту.

Как показывает опыт и системный анализ, обобщенная геоинфор­мационная система имеет три технологических уровня обработки дан­ных: сбор, обработка и хранение, представление. В соответствии с этим понятие цифровой модели может быть интерпретировано для разных уровней (см. рис. 6.2).

При сборе первичной информации получают различные первич­ные цифровые модели (цифровая модель первичных данных), кото­рые представляют собой совокупность точечного, параметрического и символьного множеств. По существу, это наборы данных, которые, не будучи полной цифровой моделью, служат основой ее формирова­ния. Они могут быть получены с помощью разных технологий и средств, характеризуются большим разбросом форматов и структур данных, в целом не являются некоей унифицированной информаци­онной основой.

На уровне обработки и хранения эти разнообразные наборы циф­ровых данных преобразуются в унифицированные наборы и структуры в соответствии с требованиями хранения в базе данных и становятся элементами единой информационной модели (информационной осно­вы).

Однако и здесь мы имеем не саму цифровую модель, а лишь исход­ные (избыточные) данные для ее создания. Упрощенно говоря, на этом уровне вся исходная информация унифицируется, реструктурируется и размещается в таблицы базы данных.

На уровне представления происходит окончательное создание циф­ровой модели местности в соответствии с требованиями на проектиро­вание ( или построение) ЦММ на основе информации, хранимой в базе данных (см. рис. 6.2).

На этом уровне определяют внешние и внутренние ключи таблиц, устанавливают связи между таблицами, определяют метаданные. Исход­ная унифицированная информационная основа преобразуется в сис­тему.

В общем виде ЦММ может быть определена как совокупность мно­жеств метрической, семантической, параметрической информации и класса операций преобразования над этими множествами.

Дальнейшие детализация и квантификация отмеченных множеств на структурную, топологическую, таксонометрическую и другие виды не представляются целесообразными ввиду того, что они не меняют качественно описания ЦММ и класса ее преобразований.

6.2. Характеристики цифровых моделей

Для описания свойств ЦММ рассмотрим схему (рис. 6.3), пред­ставляющую собой Е-дерево, хорошо знакомую нам иерархическую модель. Данная структура не претендует на полноту описания. Она носит скорее инфологический, чем даталогический характер, и пост­роена в целях отражения основных и вспомогательных свойств и ха­рактеристик.



Метрическая информация. Она передает метрическую (измеритель­ную) характеристику объекта, т.е. координаты, размеры. Эта информация относительно проста и однородна по



структуре, в силу чего она является сильно типизированной. Метрическая информация в ГИС содержит коор­динатные данные и некоторые (числовые) атрибутивные данные.

Качественным отличием цифровых моделей, полученных по реаль­ным измерениям, является точностная характеристика модели. Она обус­ловлена ошибками измерений и последующими ошибками вычислений при геометрическом моделировании. Этот параметр определяет приме­нимость цифровой модели, в частности, при получении графических реализаций в разных масштабах.

Атрибутивная информация. Это информация о свойствах и свя­зях объектов. В ГИС она включает атрибутивные данные и метадан­ные. Она может подразделяться на семантическую, технологическую и другие виды. Тем не менее все эти виды информации можно назвать семантическими, хотя с учетом сложившейся в ГИС терминологии бо­лее правильно называть ее атрибутивной.

Этот тип информации определяет принадлежность точек или объек­тов к определенному классу или объекту (сложный или простой объект), описывает свойства объектов и их частей, задает взаимосвязи и условия обработки, условия воспроизведения и т.п.

В общем виде эта информация неоднородна, сложна по структуре и является слабо типизированной, поэтому для создания ЦММ требуются анализ, классификация и типизация атрибутивной информа­ции. Эта информация должна быть разбита на более мелкие группы, имеющие достаточное число сходных признаков, т.е. типизирована в достаточной степени для использования ее в базах данных,

Синтаксическая информация. Она определяет последовательность работы при корректировке или обновлении ЦММ, правила построения и представления ЦММ. Эта информация типизирована.

Первые два типа информации (метрическая и атрибутивная) опре­деляются логической структурой ЦММ и не зависят от выбора СУБД. В силу этого их можно назвать внутренними по отношению к ЦММ.

Синтаксическая информация зависит от технологии использования ЦММ с учетом конкретных технических средств и их возможностей. Например, она определяется разрешающей способностью монитора и его цветовой палитры, разрешением принтера или плоттера, погрешно­стью дигитализации или фотограмметрической обработки и т.д. Она является внешней по отношению к ЦММ, зависит от выбора СУБД и технологии обработки информации и поэтому находится в тесной взаи­мосвязи с физической структурой ЦММ.

Логическая и физическая структура ЦИМ

Понятия логической и физической структуры ЦММ являются развити­ем и расширением понятий логической и физической модели данных.

Логическая структура ЦММ определяется как совокупность схем и логических записей, описывающих данную ЦММ. Такая характерис­тика относится к описательным.

Схемы, составляющие логическую структуру ЦММ, могут быть раз­личными в зависимости от назначения и принципов построения (см. рис.6.1 и 6.2).

Логическая структура обусловливается концепцией и методологией моделирования. Она может включать схемы взаимосвязи частей ЦММ в натуре, в базе данных, схемы взаимосвязи свойств ЦММ и схемы пост­роения ЦММ. Она содержит логические записи, составляющие инфор­мационную основу. Элементом логической структуры ЦММ является логическая запись.

Физическая структура ЦММ определяется способом реализации логической ЦММ на конкретной технической основе. В частности, она задается форматом записи данных, хранимых на носителях информа­ции. Элементом физической структуры ЦММ является физическая за­пись.

Топологически цифровые модели (схемы) в зависимости от их на­значения и области применения могут быть отображены с помощью иерархических, сетевых и других базовых моделей.

Требование инвариантности моделирования обусловливает макси­мальную независимость физической структуры ЦММ от технологий и технических средств.

Свойства ЦММ

Целостность. При обработке данных в БД недостаточно, чтобы ЦММ просто отражала объекты реального мира. Важно, чтобы такое отражение было однозначным и непротиворечивым. В этом случае го­ворят, что ЦММ удовлетворяет условию целостности (integrity). Целос­тность ЦММ имеет два значения: как объекта БД и как модели реально­го объекта,

Целостность ЦММ как объекта базы данных опреде­ляется требованиями СУБД и соответствует понятию целостности ин­формации в БД. Для достижения целостности исходная информация должна быть типизирована и структурирована. Такая целостность по­зволяет осуществлять работу с ЦММ как с элементом базы данных, направлять к ней запросы, проводить фильтрацию, получать справки или отчеты.

Целостность ЦММ как модели реального объекта определяется требованием получения проекта карты или картографи­ческой композиции средствами ГИС. Для достижения такой целостнос­ти информация должна быть полной, актуальной и отвечать требовани­ям точности при получении данного проекта карты. Например, инфор­мация должна включать не только собранные на местности данные, но и библиотеки условных знаков, которые хранятся в БД независимо от ЦММ. В данном случае целостность ЦММ как модели объекта обуслов­ливается полнотой информации БД.

Другой пример: точностные требования, позволяющие строить кар­ту масштаба 1:1 000 000, не соответствуют точностным требованиям для масштаба 1:2 000, в силу чего метрические данные ЦММ мелкого мас­штаба не пригодны для построения карт крупного масштаба.

Дискретность. ЦММ относится к классу дискретных моделей. Это обусловлено необходимостью хранения ЦММ как объекта диск­ретной базы данных. Геометрическая часть ЦММ может содержать отдельные точки поверхности объектов. Тем не менее ЦММ позволяет строить непрерывные линии и поверхности, т.е. получать ана­логовые модели (аналоговые карты), за счет совместного использова­ния метрической и семантической информации.

Отметим противоречие, заключающееся, с одной стороны, в не­обходимости выделения большей информативности модели, что уве­личивает объем модели, с другой - в необходимости минимизации информационных объемов, обусловленной ограничениями машинных носителей информации и требованием максимальной скорости обра­ботки данных.

Многофункциональность. ЦММ должны быть легко адаптируе­мыми для решения различных задач. Графическое отображение ЦММ не должно зависеть от средств воспроизведения графической информа­ции. Например, одна и та же ЦММ может использоваться для получе­ния карт масштабного ряда.

Для многократного использования ЦММ нужны дополнительные данные: описатели, классификаторы, нормативные данные, правила при­менения и т.д. Обычно их называют метаданными. Они хранятся в сло­варе данных (data dictionary).

Виды моделирования

Рассмотрим работу с цифровыми моделями в соответствии с тремя системными уровнями: сбор и первичная обработка информации, хра­нение и обновление, представление (отображение ).

При сборе информации для построения цифровых моделей используются автоматизированные средства регистрации и автоматизи­рованных технологий. Источниками информации служат карты, табли­цы, спецификации, геодезические координаты точек и объектов местно­сти, координаты точек на аэрокосмических и наземных фотоснимках, данные, получаемые по телевизионным и/или радиолокационным снимкам, телеметрические данные, информация, считываемая с планов и карт, данные о допусках и погрешностях, дополнительная информа­ция текстового характера.

После сбора первичных данных на уровне хранения и обновления информации осуществляются симплификация, унификация, коррекция информации, содержащей ошибки и дополнения к ней. Таким образом, формируется унифицированная совокупность данных, одинаковая для различных средств и технологий сбора, позволяющая в дальнейшем применять ее для получения чертежей и планов не одного, а нескольких смежных масштабов.

На уровне представления ЦММ отображается цифровая информа­ция в виде, удобном для пользования. ЦММ может генерироваться из разных моделей. Визуальное представление ЦММ реализуется на со­временных устройствах вывода информации.

Технологически можно выделить следующие виды моделирования [14]: семантическое, инвариантное, геометрическое, эвристическое, ин­формационное. Они проявляются на разных системных уровнях обра­ботки информации в разной степени.

Семантическое моделирование взаимосвязано с задачами кодирования и лингвистического обеспечения, поэтому оно в большей степени используется на уровне сбора первичной информации. Это обус­ловлено также большим объемом и разнообразием входной информа­ции, сложностью ее структуры, возможным наличием ошибок.

Чем более разнородна входная информация по структуре и содер­жанию, чем менее она унифицирована, тем больший объем семантичес­кого моделирования применяется в подсистеме сбора.

Инвариантное моделирование основано на работе с полнос­тью или частично унифицированными информационными элементами или структурами. Его эффективность доказана опытом применения прежде всего САПР и других АС. Этот вид моделирования предполагает исполь­зование групповых операций, чем обеспечивается повышение производи­тельности труда по сравнению с индивидуальным моделированием.

Инвариантность создает предпосылки для широкого применения наборов программно-технологических средств независимо от конкрет­ного вида (особенностей) моделируемого объекта. Она предусматрива­ет использование общих свойств моделируемых объектов (свойства ти­пов или классов) безотносительно к техническим средствам и специфи­ческим характеристикам отдельных объектов.

Этот вид моделирования обеспечивает значительное повышение производительности обработки информации, особенно при моделиро­вании (обработке) графических объектов.

Однако реализация такого подхода возможна лишь при наличии структурно разделенных графических моделей, нижний уровень кото­рых инвариантен (безотносителен) к особенностям модели, а верхний содержит индивидуальные свойства моделей. Другими словами, такое моделирование требует специализированного программного и лингвис­тического обеспечения, учитывающего свойства моделируемых объек­тов и возможность их структуризации на некие графические примити­вы.

Геометрическое моделирование можно рассматривать как разновидность инвариантного, тем не менее оно применяется там, где требуется обработка метрических данных.

Эвристическое моделирование применяется при учете индивидуальных свойств объектов на видеоизображениях и при реше­нии специальных нетиповых задач. В основном оно реализуется при ин­терактивной обработке.

Оно базируется на реализации общения пользователя с ЭВМ по сце­нарию, учитывающему, с одной стороны, технологические особенности программного обеспечения, с другой - особенности и опыт обработки данной категории объектов.

Информационное моделирование связано с созданием и преобразованием различных форм информации, например графической или текстовой, в вид, задаваемый пользователем. Оно эффективно толь­ко при предварительной разработке интегрированной информационной основы и применении баз данных. В современных автоматизированных системах для отображения ЦММ применякл автоматизированные сис­темы документационного обеспечения.

Следует отметить, что все виды моделирования используются на всех системных уровнях, но в разной степени.

Описание цифровой модели динамично. Оно изменяется или допол­няется по мере появления новых задач, новых методов обработки и но­вых технических средств автоматизации проектирования.

Особенности формирования ЦМР

Термин цифровая определяет принадлежность модели к классу дискретных. Применительно к ЦММ это порождает проблему адекват­ного отображения дискретной моделью соответствующего рельефа по­верхности, представляющего собой аналоговую модель. В свою очередь, эта проблема связана с методами сбора информации для организации цифровой модели рельефа (ЦМР).

Сбор данных для ЦМР осуществляется обычно путем цифрового преобразования горизонталей или расчета фотограмметрических из­мерений. В настоящее время стоимость цифрового преобразования карт ручными или автоматизированными методами приблизительно одинакова при существенно разных временных затратах. Например, затраты времени на обработку листа карты масштаба 1:25000 разме­ром 50х70 см характеризуются следующими цифрами:

• ручное преобразование -50-70ч;

• автоматизированное сканирование (на ЭВМ VAX) - 0,5 ч;

• векторизация - 8 ч;

• редактирование ( на интерактивной рабочей станции) -8-20 ч.

Большие трудозатраты являются результатом неэффективной ре­ализации концепции цифрового моделирования, а не недостатком самой концепции. Для автоматического сканирования необходимо более совершенное программное обеспечение, которое позволяло бы правильно реконструировать горизонтали, а также сопровождать горизонтали отметками. Сбор данных обычно производится по про­филям.

При фотограмметрических технологиях сбора информации разра­ботаны методы, позволяющие определять плотность выборки для обес­печения требований точности. Измерения для получения большей точ­ности выполняются по заданным точкам сетки рельефа в режиме "оста­новка-движение" на аналитических стереоприборах.

Измерения в динамическом режиме приводят к увеличению средне-квадратических ошибок. Многие программы построения ЦММ для по­вышения надежности отображения местности включают технологии определения характерных линий рельефа.

Выбор структурных линий и определение их необходимого числа -это экспертная задача, требующая интеллектуального решения, опреде­ленной квалификации и представляющая определенные трудности для оператора. Измерение этих линий происходит с меньшей точностью, чем измерение точек сетки, так как оператор должен контролировать движе­ние по трем координатам.

Плотность измерения точек вдоль характерных линий принимается в 2-3 раза выше, чем точек сетки. Это увеличивает временные затраты. Объем измерений и затраты времени на измерение структурных линий обычно больше, чем на измерение отметок точек сетки. Затраты време­ни зависят от квалификации оператора и от того, было ли проведено предварительное опознавание характерных линий до начала измеритель­ной обработки снимка под зеркальным стереоскопом. Опыт работ под­тверждает необходимость измерения характерных линий рельефа для надежной интерполяции горизонталей.

Для пользователя важно знать принципы и характеристики ме­тода интерполяции, чтобы правильно сделать выбор характерных линий рельефа и таким образом определить оптимальные входные параметры и обеспечить контроль качества собираемой инфор­мации.

Для получения адекватного описания местности следует с достаточ­ной осторожностью применять аналитические описания модели релье­фа, основанные на сглаживающих параметрах.

Всегда существует допуск вычислительной погрешности, с превы­шением которого обработка становится неэффективной. Интерполиро­ванные отметки не должны выходить за пределы локального минимума и максимума. Однако не во всех программах формирования ЦМР это предусматривается.

Трудности интерполяции с использованием автоматизированных методов приводят к тому, что, хотя горизонтали, получаемые при ис­пользовании ЦМР, выглядят очень естественными (гладкими), они мо­гут быть менее точны, чем при классической неавтоматизированной рисовке.

Поэтому перспективным следует считать развитие автоматизирован­ных и полуавтоматизированных методов сбора данных для ЦМР на ос­нове автоматической корреляции и сопоставления изображений, полу­чаемых при помощи специальных датчиков с аэро- и космических носи­телей. Создание ЦМР должно совмещаться с автоматическим распозна­ванием образов. Наибольший интерес проявляется к таким разработкам, как машинное зрение и "онлайновый" контроль качества на производстве, реализуемый с использованием аналитических приборов типа "Анаграф".

Международная деятельность в этой области организуется рабочей группой "Цифровые модели рельефа".

6.3. Методы фотограмметрического проектирования ЦМ

Общие положения

ГИС в своей основе использует различные подходы и методы, свой­ственные другим автоматизированным системам. Поэтому встает прак­тическая задача интеграции этих технологий в единый цикл. Такой тех­нологией, порожденной концепцией ГИС, явилось фотограмметричес­кое проектирование - новый метод обработки пространственно-времен­ных данных и построения цифровых моделей. Рассмотрим подробно основы и принципы этой технологии. 1. Как автоматизированная информационная система ГИС объеди­няет и использует различные технологии других автоматизированных систем, ранее функционировавших независимо друг от друга.

2. Фотограмметрические методы сбора и обработки информации -одна из информационных технологий ГИС.

3. Методы и технологии систем автоматизированного проектирова­ния широко используются в ГИС для получения проектных решений.

4, Результатом сбора данных фотограмметрическими методами яв­ляются, как правило, точечные цифровые модели с большим числом связей между точками, что определяет значительный объем семанти­ческого моделирования.

5. Проектирование в САПР основано на использовании наборов ти­повых (графических и цифровых ) моделей и в большей степени решает задачи компоновки.

6. В ГИС, где обе технологии функционируют для решения общих задач, целесообразна разработка комплексной технологии, уменьшаю­щей их недостатки и суммирующей преимущества.

Сопоставительный анализ технологических процессов систем авто­матизированного проектирования и фотограмметрических систем по­казал различие в целях и методах получения моделей объектов. Так, если в САПР основная задача - оптимальная компоновка объекта на основе имеющихся базисных элементов, то в фотограмметрических техноло­гиях задача компоновки, как правило, решена и важнейшей является проблема декомпозиции.

При этом в фотограмметрических технологиях приходится иметь дело с информацией, содержащей погрешности, что требует проведе­ния дополнительной статистической обработки.

Использование методологии автоматизированного проектирования, применение общей теории систем, фотограмметрических методов об­работки данных и специальной методики цифрового моделирования позволило разработать новую технологию построения и конструирова­ния моделей объектов, изображенных на фотоснимках, - технологию фотограмметрического проектирования.

Ее реализация возможна только с использованием развитых инфор­мационных ресурсов, включая базу данных и систему моделей данных.

Главная цель фотограмметрического проектирования - оптималь­ное построение проектного решения на основе фотограмметрической и проектной информации.

Основными технологическими этапами фотограмметрического про­ектирования (рис. 6.4) являются: распознавание (дешифрирование), классификация по признакам (декомпозиция), предварительная коррек­ция, унификация входных данных, цифровое моделирование, коррекция моделей, представление информации.

Реализация такой технологии позволяет получать проектные реше­ния, основанные на построении цифровых моделей с использованием фотограмметрической информации и проектного задания.

Первые четыре этапа типичны для многих автоматизированных си­стем обработки пространственных данных.

Следует остановиться на особенностях этапа цифрового модели­рования. Как известно, в основе структуры и связей цифровой моде-пи может быть любая из известных структур: иерархическая, реляци­онная, "сущность-связь", сетевая, бинарная, семантическая сеть и др. Поэтому выбор структуры и соответствующей базовой модели для построения ЦММ важен при создании ГИС и ее информационной основы.

ВЫВОДЫ

Цифровое моделирование является основой организации, хранения, обновления и представления пространственно-временных данных в ГИС.

Цифровые модели ГИС совершенствуются, появляются новые, на­пример цифровая модель явления.

Особенность формирования ЦММ в геоинформационных техноло­гиях заключается в создании их как структуры базы данных.

Информационно ЦММ в системе ГИС должна быть переопределе­на по отношению к модели одиночного объекта. Она должна содер­жать не только параметры объекта, но и свойства класса объектов, а также набор методов преобразования и построения объектов этого класса.

Метод фотограмметрического проектирования появился как раз­витие технологий цифрового моделирования в ГИС. Он имеет следую­щие основные преимущества'.

1. Уменьшение объема семантического моделирования при сборе информации за счет определения меньшего числа связей между элемен­тами объекта по сравнению с большим числом связей между множе­ством точек объекта.

2. Сокращение объема геометрического моделирования при сборе информации за счет измерения меньшего числа параметров элементов по сравнению с большим числом координат точек объекта.

3. Упрощение процесса построения реляционной модели базы дан­ных благодаря использованию более типизированной модели базисных объектов по сравнению со слаботипизированной моделью множества точек

4. Появление дополнительных возможностей контроля и коррек­ции метрических данных за счет использования известных свойств структур базисных моделей.

5. Расширение возможностей автоматизированного ввода инфор­мации (автоматизированное распознавание образов) благодаря исполь­зованию известного набора форм базисных моделей.

6. Более эффективное использование технологий САПР и получение проектных решений.

7. Более эффективное использование графических баз данных на этапе сбора информации, поскольку при разложении модели объекта применяются графические примитивы. При этом исключаются про­цедуры преобразования наборов точек объекта в элементы графичес­кой базы данных на этапе моделирования.