Векторная модель для представления поверхностей

До сих пор мы игнорировали поверхности, хотя они являются фундаментальными явлениями, которые мы моделируем с помощью ГИС. Они существенно различаются по способам представления, особенно векторным. В растре географическое пространство подразумевается дискретным, каждая ячейка растра занимает определенную площадь. В пределах этого дискретизированного, или квантованного, пространства ячейка может иметь атрибут абсолютного значения высоты, которое наиболее представительно для этой ячейки. Это может быть наивысшее или наинизшее значение или некая средняя величина высоты. Таким образом, существующие растровые структуры данных вполне способны представлять поверхности.

Рисунок 4.17. Модель TIN. Векторное представление поверхностей образуется соединением точек с известными значениями высоты. Модель называется нерегулярной триангуляционной сетью (TIN).

Но в случае векторов картина совсем другая. Как вы помните, большая часть пространства между графическими примитивами подразумевается, а не определяется явным образом. Для определения этого пространства именно как поверхности мы должна квантовать ее неким способом, который сохраняет важные изменения поверхностной информации и косвенно выражает области с одинаковыми данными высоты. Простой способ представить себе это - рассмотреть как минералоги или кристаллографы описывают минералы. Каждый кристалл имеет набор гладких граней, соединенных точками и линиями, которые показывают значительные смены в его структуре. Аналогично, мы можем представить себе топографическую поверхность в виде природного кристалла с его плоскими гранями, ребрами и вершинами (Рисунок 4.17). Таким образом, мы можем моделировать поверхность, создавая последовательности регулярно или нерегулярно распределенных точек. Каждая точка имеет явно заданную высоту Проводя через три близлежащие точки плоскость, мы можем изобразить треугольную область постоянного уклона. Полученные таким образом треугольники создают структуру, представляющую по сути "кристаллоподобную" модель нашей поверхности.

Эта модель, называемаянерегулярной триангуляционной сетью (triangulated irregular network (TIN)), позволяет нам использовать для описания рельефа точки некоторой сетки. Точки могут размещаться как регулярно, так и нерегулярно. Для получения модели поверхности нам нужно соединить пары точек ребрами определенным способом, называемым триангуляцией. Тогда, при необходимости получения трехмерного представления, TIN может быть показана в виде проволочной модели или модели с закрашенными гранями. Кроме построения TIN, точечные данные могут использоваться для традиционного представления поверхностей изолиниями. Это особенно элегантное средство представления поверхностей на самом деле использовалось в качестве главной структуры данных в ранних системах работы с данными поверхностей [DeMers and Fisher, 1991]. Мы вернемся к модели TIN в Главе 10.