Определение линейных объектов на основе их атрибутов

Как вы помните, линейные объекты это одномерные сущности, определяемые двумя точками или более, с соответствующими парами координат. Линейный объект может также содержать узлы, которые являются точками, указывающими начала и концы дуг или изменения

атрибутов вдоль нее. Линейные объекты, как и точечные, могут характеризоваться атрибутами, выражаемыми с применением различных шкал измерения данных. Примеры линейных объектов включают железные дороги, улицы, линии геологических разломов, изгороди, реки. Каждый из них может быть выделен среди остальных, так как все они разнятся по типу Другими словами, должна существовать возможность идентификации, выборки и определения положения каждого отдельного объекта. И, конечно, должна быть возможность сводить их в таблицу и раздельно отображать для определения уникального паттерна, создаваемого каждым из них на ландшафте.

Подобно точечным, линейные объекты должны разделяться на основе порядкового ранжирования или некоторой иной меры. Такие типы шоссе как однорядное, двухрядное, трехрядное и межрегиональная скоростная магистраль являются примерами линейных объектов, организованных по рангу. Эти ясно различающиеся типы дорог могут сравниваться только в пределах этого спектра типов шоссе; численные сравнения с другими дорогами, не относимыми к шоссе, скорее всего, не будут иметь смысла. Примером линейных объектов, которые могут иметь измеримую разницу в значениях атрибутов, являются реки, дебит которых может измеряться в кубометрах в секунду.

В некоторых случаях одна линия может иметь изменения в значениях атрибутов вдоль своей длины. Например, дорога может превратиться из однорядной в двухрядную, дебит реки может возрасти за счет притоков, а транспортная нагрузка городской улицы может измениться на пересечении с другой улицей. Используя узлы для индикации изменений и храня каждый отрезок между узлами с соответствующими атрибутами, мы можем определить каждый сегмент линии как отдельную идентифицируемую сущность, то есть дугу*. Таким образом, атрибуты могут использоваться для выборки как целых линий, так и их частей.

Другие характеристики включают не просто атрибуты самой линии, но сравнение того, что оказывается по ее сторонам. Например, мы могли бы описать изгородь, указывая типы ландшафта по ее сторонам. Мы могли бы, например, идентифицировать все изгороди, у которых с одной стороны -лес, а с другой — поле, или все изгороди, у которых поля — с обеих сторон [DeMers et al., 1995]. В растровых системах подобные действия могут быть трудны, требуя выполнения операций, называемыханализом соседства. В векторных системах, использующих топологическую модель данных, отношения между линией и прилежащими к ней полигонами записываются в БД в явном виде во время ввода или построения топологии. Для растра это может потребовать создания отдельного покрытия линейных объектов для

* См. комментарий о динамической сегментации в предыдущей главе.

хранения таких атрибутов или, если эта растровая система использует СУБД, такие атрибуты могут храниться в ней в отдельных колонках таблицы атрибутов. В векторных системах используется преимущественно второй подход.

Для определения положения линии необходимо знать пары координат всех точек, которые образуют линию в векторной системе, или значения рядов и колонок всех образующих ее ячеек растра в растровой системе. Это добавляет три других параметра, которые могут использоваться для выборки линии: ее длина, ориентация и форма. Линейные объекты могут быть прямыми с простой ориентацией или зазубренные и извилистые с неоднозначной ориентации, такие как улицы, дороги, или реки, где каждый прямой отрезок имеет свою ориентацию. Одни линейные объекты просты и состоят из одной линии, другие — сложны, с разветвленной сетью, наподобие разветвляющейся реки. Все это трудно подсчитать в большинстве растровых ГИС, но векторные системы легко могут определять длину (см. Главу 8) и ориентацию. Расчет длины — всего лишь вопрос определения расстояния между двумя точками с использованием теоремы Пифагора, если координаты даны в декартовой системе, или между точками по дуге большого круга, если мы имеем дело с географическими координатами [Robinson et al., 1995]. Меры ориентации используют стандартные формулы тригонометрии на сфере [ Robinson et al., 1995]. Мерой формы для линейных объектов чаще всего являетсяизвилистость (sinuosity), определяемая как отношение суммы длин сегментов линии к расстоянию между ее крайними точками. Возможен и более сложный анализ, включающий комбинации этих вычислений [Mark and Xia, 1994].

Три этих основных меры — длина, ориентация и форма - могут быть приписаны как отдельные атрибуты к каждому линейному объекту или к каждому отделимому участку линейного объекта. Например, мы могли бы найти все изгороди, которые длиннее 80 метров, или выделить все дороги, которые имеют ориентацию вдоль меридианов, или отобрать наиболее извилистые реки. В некоторых случаях линейные объекты могут выходить за края карты. Если вы хотите иметь возможность их учета, может быть полезным включение атрибута, показывающего, что линия не завершена. Анализ, который не учитывает неполные линейные объекты, может оказаться ошибочным. Большинство таких операций нацелены на получение общей статистики карты, такой как средняя длина линейного объекта в покрытии, или среднее азимутальное направление, или средняя извилистость. Иногда может потребоваться создание в покрытии областей однородности (регионов), где длины, азимуты и/или извилистости имеют близкие значения, но различаются от одной области к другой. Этот вопрос мы рассмотрим в Главе 9.