14. Datvé mdely v GIS Zpracval: Tmáš Kbliţek, 2014
Dělení datvých mdelů 2 mţné přístupy k mdelům: Vrstvvý Objektvý Datvé mdely lze dělit na: 1. Vektrvý 2. Rastrvý 3. Maticvá data
Vrstvvý přístup Jedntlivá data jsu bvykle rganizvána v tématických vrstvách Reprezentace kmplexníh světa pmcí jednduchých tématických vrstev nám snadněji umţňuje zrganizvat a pchpit vztahy mezi jedntlivými jevy Výhdy: Rzšířené Mţnst vytváření tématických hierarchií získávání., úpravy a přístup k údajům jsu řešeny specificky pr kaţdu vrstvu Rychlé hledání dle atributu Nevýhdy: Přístup k bjektu z hlediska více atributů (leţících v něklika vrstvách) je pracnější.
Objektvý přístup Zalţen na principech bjektvě rientvanéh prgramvání a získává na blibě hlavně v psledních letech. Hlavní znaky: Kaţdý bjekt bsahuje gemetrii, tplgii, tématiku (atributy) a dále i chvání (metdy) Objekty je mţné sdruţvat d tříd bjektů, bjekt je pak instancí takvét třídy Výhdy: Atributy a metdy je mţné dědit (linie -> kmunikace -> silnice, ţeleznice) Je mţný hierarchický přístup k d shra dlů individuálním bjektům Definvání tříd je díky dědičnsti velmi pruţné Individuální bjekt se velice snadn vyhledává Objekt jak celek sebu nese všechny funkce Nevýhdy: Mdel není ještě tak zaţitá jak vrstvvý přístup Je pměrně nárčný na hardware i na persnál (implementace bjektvéh GIS je zpčátku mnhem nárčnější neţ pmcí klasickéh přístupu).
1. Vektrvé mdely Vektrvé mdely jsu tvřeny základními stavebními prvky (entitami). Pmcí nich lze reprezentvat slţitější typy bjektů. Entity: Bd je definván suřadnicemi v prstru. Dále můţe bsahvat infrmaci jeh napjení v linii (nenapjený/mezilehlý bd/kncvý bduzel). Jeh dimenze je 0. Linie můţe být i bluk, je definvána jak sekvence susedících úseček, napjujících se v mezilehlých bdech. Jejím tplgickým ekvivalentem je hrana. Její dimenze je 1. Řetězec linií jeh dimenze je 1, splňuje následující pdmínky: Kaţdá linie (hrana) je v řetězci linií jen jednu Krmě prvníh a psledníh uzlu v řetězci, se statní uzly vyskytují přesně ve dvu liniích (hranách), příslušných řetězci. Pkud se i první a pslední uzel vyskytuje ve dvu liniích/hranách, je tent řetězec uzavřený.
další entity Vektrvé mdely Plcha v gemetrickém smyslu je definvána jak uzavřená linie neb řetězec linií, tzn. Ţe první a pslední uzel jsu identické. Její dimenze je 2 Pvrch je plcha s přiřazenými hdntami v kaţdém jejím bdě, tedy i v bdech vnitřních (např. nadmřská výška), má dimenzi 2,5 Objem má dimenzi 3, ale zatím se mc nepuţívá, jelikţ práce s tímt bjektem je velice nárčná na výpčetní výkn a pr většinu aplikací vystačíme s předchzími gem. prvky Takt je definvána gemetrie jedntlivých mapvých bjektů. Jelikţ pčítač nedkáţe puze z gem. vztahů zjistit, která linie susedí s kterým plygnem, je čast d datvéh mdelu zaváděna tplgie. Tplgie je matematický způsb, jak explicitně vyjádřit prstrvé vztahy mezi jedntlivými gemetrickými bjekty.
Z{kladní tplgické kncepty Knektivita dvě linie se na sebe napjují v uzlech Definice plchy linie, které uzavírají nějaku plchu definují plygn Susednst (princip křídlené hrany) linie mají směr a nesu infrmaci bjektech naprav a nalev d nich
Z{kladní typy vektrvých dat. mdelů Vektrvé datvé struktury jsu zalţeny na jedntlivých bdech u kterých je přesně známa plha. Tyt bdy vyuţívají primitiva, jak jsu bdy a linie, k ppisu slţitějších bjektů. Existuje mnh mdelů určených k reprezentaci gegrafických bjektů pmcí vektrvé grafiky, které se liší jak ve slţitelnsti struktury, tak i v mţnstech vyuţívání tplgických vztahů. Typy vektrvých datvých mdelů: Špagetvý mdel Základní tplgický mdel Hierarchický mdel
Špagetvý mdel Tent mdel patří mezi nejjedndušší. Princip vychází z digitalizace map, kde se kaţdý bjekt na mapě reprezentuje jedním lgickým záznamem v subru a je definvaný jak řetězec x,y suřadnic. Nevýhda spčívá v tm, ţe ačkli jsu všechny bjekty v prstru definvány, struktura nepskytuje infrmace vztazích mezi bjekty, dtud také pchází název Špagetvý. Je t subr řetězců suřadnic nemající ţádnu lgicku strukturu. Další nevýhdu je způsb ulţení susedících plygnů. Splečná linie je ttiţ ukládána dvakrát, pr kaţdý plygn zvlášť. Pr většinu prstrvých analýz je tent mdel nevhdný.
Z{kladní tplgický mdel Jedním z nejpužívanějších mdelů uchvávajících prstrvé vztahy mezi bjekty je tplgický mdel. Kaţdá linie začíná a knčí v bdě nazývaném uzel. Dvě linie se mhu prtínat pět jenm v uzlu. Kaţdá část linie je ulţena s dkazem na uzly a ty jsu ulţeny jak subr suřadnic x,y. Ve struktuře jsu ještě ulţeny identifikátry značující pravý a levý plygn vzhledem k linii. Tímt způsbem jsu zachvány základní prstrvé vztahy puţitelné pr analýzy. Jak špagetvý, tak tplgický frmát mají veliku nevýhdu v naprsté neuspřádansti jedntlivých záznamů. K vyhledání určitéh linivéh segmentu je třeba sekvenčně prjít celý subr. K vyhledání všech linií hraničující plygn je třeba tent subr prjít něklikrát.
Hierarchický mdel Tent mdel dstraňuje neefektivnst při vyhledávání v jedndušším tplgickém mdelu pmcí ukládání v lgicky hierarchické pdbě. Vzhledem k tmu, ţe plygny se skládají z linií, které dpvídají jejich hranicím, a linie se skládají ze subru bdů, jsu d mdelu zahrnuty dkazy mezi jedntlivými druhy bjektů (plygny, liniemi a bdy). Tyt dkazy pak umţňují mnhem snadnější vyhledávání jedntlivých bjektů neţ v případě tplgickéh mdelu. Hierarchický mdel bvykle také bsahuje tplgicku infrmaci.
2. Rastrvé mdely Na rzdíl d vektrvé se rastrvá reprezentace zaměřuje na danu lkalitu jak celek. Většinu je puţívána pr reprezentaci spjitě se měnících jevů jak například digitální mdel reliéfu (DMR) či rzlţení teplty. Základním stavením prvkem je u rastrvé struktury tzb. Buňka. Buňky jsu rganizvány d tzv. mzaiky. Jedntlivé buňky bsahují zastupující zkumanu lkalitu. Typy tvarů buněk: Čtvercvá buňka Trjúhelníkvá buňka Hexagnální buňka
Rastrvé mdely Nejčastěji se puţívá čtvercvá mříţka, jelikţ: Je kmpatibilní s datvými strukturami prgramvacích jazyků puţívaných pr tvrbu GIS sftwarů Je kmpatibilní s mnha zařízeními pr vstup a výstup dat (mnitry, scannery, plttery) Je kmpatibilní s kartézským suřadnicvým systémem Trjúhelníkvá mříţka má tu unikátní vlastnst, ţe jedntlivé buňky nemají stejnu rientaci, cţ je výhda při reprezentvání digitálníh mdelu terénu. Jedntlivé trjúhelníky pak implicitně bsahují údaje svém sklnu a směru tht sklnu. Daní za tut vlastnst je mnhem větší slţitst všech algritmů pracujících s tímt mdelem. Hexagnální mzaika má tu výhdu, ţe středy všech susedních buněk jsu d sebe stejně vzdálené, cţ je výhdné pr některé analytické funkce (puţívá se velmi zřídka).
Rastrvé mdely Dále můţeme rastrvu reprezentaci rzlišit pdle způsbu dělení prstru na: Pravidelné všechny buňky mají stejnu velikst a tvar Pravidelné jsu mnhem jedndušší pr ukládání a zpracvání údajů, zabírají všem mnh místa na disku Nepravidelné velikst i tvar jedntlivých buněk se liší Nepravidelné mhu mnhem lépe reprezentvat danu lkalitu (příklad rviny a na knci trchu kpců), jejich zpracvání je však algritmicky i výpčetně nárčné.
Tplgie v rastr. mdelech Definvána implicitně (je jasné kd je čí sused), tudíţ není nutné ji explicitně ukládat jak pr vektrvý mdel. Stejně jak vektrvý mdel, rastrvá datvá struktura můţe nést infrmace bdech, liniích a plchách. Bd dpvídá hdntě v jedné buňce, implicitně definván 8-klí bdu Linie dpvídá řadě spjených buněk se stejnu hdntu Plcha dpvídá skupině navzájem susedících buněk se stejnu hdntu Při vyuţívání rastru pr reprezentaci pvrchu je třetí rzměr reprezentván jak hdnta tht rastru. Ta je pak funkcí dvurzměrných suřadnic z = f (x,y).
Maticv{ data Jsu pdbná jak rastr (hdnta-škála). Matice jsu hdnty bez škály. Je t určitá veličina (teplta, typ půdy, výška, )
Děkuji za pzrnst