konspektu sērijas
ArcGis for Desktop
ArcGis for Server

resursi
ģis

ArcGIS for Desktop – Ģeogrāfija satiekas ar ģeometriju

2.1. Ģeogrāfija satiekas ar ģeometriju.

2.1.1. Ģeogrāfija.

Terminu “ģeogrāfija” pirmais lietoja sengrieķu zinātnieks Eratostens. Pēc lielajiem ģeogrāfiskajiem atklājumiem vienotā sistēmā ģeogrāfiskās zināšanas apkopoja vācietis Bernhardus Varenius. Latvijas ģeogrāfiskā izpēte sākās 18. gadsimta beigās.

2.1.2. Ģeometrija.

Pēc satura visatbilstošāko nosaukumu zinātnei, par zemes mērīšanu ir devuši senie grieķi, nosauktdami to par ģeometriju – “zemes mērīšanu”. No šīs “zemes mērīšanas” paplašinoties ir izveidojusies tagadējā abstraktā zinātne ģeometrija.

2.1.3. Ģeogrāfiskā koordinātu sistēma.

Ģeogrāfiskā koordinātu sistēma (ĢKS) ir koordinātu sistēma, kur katru vietu uz zemeslodes raksturo ar trīs skaitļiem, kurus sauc par koordinātām. Parasti tiek izmantota sfēriskā koordinātu sistēma.
Zeme nav sfēra, bet gan neregulāras formas aptuvens elipsoīds, tāpēc, lai precīzi noteiktu atrašanās vietu, ir nepieciešams zināt trīs koordinātas. Savukārt ja nepieciešams noteikt tikai viena punkta atrašanās vietu uz Zemes virsmas, piemēram, pilsētas atrašanās vietu, tad var iztikt tikai ar divām koordinātām: viena nosaka tās ģeogrāfisko platumu, bet otra – ģeogrāfisko garumu.

Zemes elipsoīds griežas ap mazo asi ZD, tā ir Zemes ass, Z – ziemeļpols, D – dienvidpols.

Zemei griežoties ap asi, katrs Zemes virsmas punkts, piemēram punkts P, apraksta riņķa līniju, kas atrodas Zemes asij perpendikulārā plaknē. Šo riņķa līniju sauc par paralēli. Riņķa līnija, ko apraksta elipsoīda lielās ass gali, ir ekvators. Caur mazo Zemes asi vilktās plaknes uz elipsoīda virsmas veido ar abiem poliem norobežotus laukus, kurus sauc par meridiāniem.
Punktu stāvoklis uz elipsoīda virsmas ir noteikts, ja zināms stāvoklis caur šo punktu novilktai paralēlei un meridiānam.
Ģeogrāfiskajā koordinātu sistēmā koordinātu plaknes, attiecībā pret kurām nosaka telpas punktu koordinātas, ir Zemes elipsoīda ekvatora un sākuma meridiāna plaknes. Ekvadora plakne iet caur elipsoīda centru O perpendikulāri tā griešanās asij ZD. Plakni, kas iet caur punkta P ģeogrāfisko meridiānu, sauc par šī punkta ģeogrāfiskā meridiāna plakni. Par sākuma jeb nulles meridiānu ir pieņemts meridiāns, kura plakne iet caur Griničas observatoriju Londonas tuvumā.
Ģeogrāfiskās koordinātas ir punkta ģeogrāfiskais platums B un ģeogrāfiskais garums L.

2.1.3.1. Ģeogrāfiskais platums.

Ģeogrāfiskais platums B ir leņķis, kuru veido normāle dotajā punktā P ar ekvatora plakni. (normāle ir perpendikuls elipsoīda pieskarplaknei.) Platums, kuru skaita no 0° līdz 90°, uz ziemeļiem ir pozitīvs, uz dienvidiem – negatīvs. Ziemeļu puslodē ģeogrāfisko platumu sauc par ziemeļu platumu (Z.p.), bet dienvidu puslodē – dienvidu platumu (D.p.)

2.1.3.2. Ģeogrāfiskais garums.

Ģeogrāfiskais garums L ir leņķis starp sākuma jeb nulles ģeogrāfiskā meridiāna un dotā punkta P ģeogrāfiskā meridiāna plaknēm. Garums, kuru skaita no 0° līdz 180°, uz austrumiem ir pozitīvs, uz rietumiem – negatīvs. Garumu uz austrumiem no Griničas meridiāna sauc par austrumu garumu (A.g.), bet uz rietumiem – par rietumu garumu (R.g.).
Ģeogrāfiskās koordinātas sīkākā sadalījumā sauc par ģeodēziskajām un astronomiskajām koordinātām. Tās noteiktas ar normāli pret elipsoīda virsmu. Ja ģeogrāfiskās koordinātas noteiktas ar vertikāli dotajā fiziskās Zemes virsmas punktā, tad atšķirībā no ģeodēziskajām koordinātām tās sauc par astronomiskajām koordinātām. Ar mērījumiem var iegūt vienīgi astronomiskās koordinātas, turpretim ģeodēziskās koordinātas ir aprēķinu rezultāts.

2.2. Vektora dati, punkti, līnijas, laukumi.

No vektoru formātiem kā vairāk lietotie ir jāpiemin:
1) firmas Autodesk radītais DWG formāts;
2) ESRI shape formāts, kurā ikviens slānis sastāv no trijiem failiem shp, shx un dbf.
Vektoru inženieru grafikā plaši tiek lietoti arī Bentley MicroStation dgn un Mapinfo MIF formāti. Pielieto arī virkni citu vektoru formāti, kuru pielietojums ir specifiskāks, piemēram, IGES (mašīnbūve), STEP (mašīnbūve), scalable vector graphics SVG (internets).

2.2.2. Vektoru grafikas modelis.

Vektoru grafikas modelis tiek veidots no grafikas primitīviem, kas pēc ģeometrijas un tās nozaru formulām – stereometrijas, tēlotājas ģeometrijas, kā arī izmantojot citas matemātikas disciplīnas, attēlo plaknes vai telpas daļu. Uzsākot darbu pie jauna vektoru faila, tas ir pilnīgi „tukšs” – eksistē tikai „neredzamie” iestādījumi, tādi kā koordinātu sistēma un lietotās mērvienības. Katrs grafikas primitīvs tiek pievienots secīgi sākotnēji tukšajam failam. Tas grafikas elements, kas uzzīmēts pirmais, iezīmējas „ekrāna pamatā”, bet vēlāk uzzīmētie (vai konstruētie) elementi „uzklājas” pirmajiem situācijā, ja tie aizņem kopēju koordinātu telpas daļu. Vektoru grafikas primitīviem katra virsotne ir koordinēta ar pāri XY, vai XYZ, ja datu bāzē glabā augstumu. ESRI Shape, AutoCad Dwg vai MicroStation dgn failā glabājas visas virsotņu koordinātas. Vēl katram grafikas primitīvam glabājas tā grafiskie atribūti – līmenis, krāsa, līnijas stils.

2.3. Rastra datu struktūra.

Rastra attēls vienmēr ir četrstūris, kas sastāv no pikseļu rindām un kolonām. Katram individuālajam pikselim ir skaitliska vērtība, kura glabājas failā.

Rastra attēli var būt divkrāsu (melns vai balts), viena baita jeb 256 krāsu, pilnkrāsu jeb 3 baitu attēli (angliski – true color), kas nodrošina 16,7 milj. krāsu, kā arī ar citu iespējamo krāsu skaitu. Melnbalto rastru angliski apzīmē ar „line art” jeb līniju zīmējumu, un, tam ir savi failu formāti, piemēram *.cit. Fotogrammetrijā izmanto pelēkās krāsas pustoņu rastru, kas 256 krāsu vietā lieto 256 pelēkās krāsas pustoņus (melnbaltā ortofotkarte). Skenēšanā izmanto arī 48 bitu rastru, kas pārsniedz cilvēka acs krāsu izšķirtspēju, kura tiek lēsta uz 16,7 miljoniem krāsu toņu. Zemes mākslīgie pavadoņi iegūst panhromatisku (melnbaltu) attēlu, bet ĢIS programmatūrā ainai piekārto tādas krāsas, kuras atvieglo ainu dešifrēšanu (apvidus objektu atpazīšanu).Tādējādi ainā var būt pārstāvētas arī tās spektra krāsas, kuras neredz cilvēka acs. Piemēram, infrasarkanā un ultravioletā spektra daļa sniedz nozīmīgas ziņas par derīgajiem izrakteņiem. Mākslīgi piekārtotās krāsas nereti parāda tuksnesi zaļu, aramzemi – sarkanu u.t.t., bet tās palīdz rastra attēlā saskatīt detaļas, kuras nebūtu redzamas, ja attēls būtu fotografēts tikai redzamās gaismas diapazonā.

2.4. Kas ir shapefile?

Shapefile formātā slānis sastāv no šādu failu kopuma:
.shp —pamatfails, kurā glabājas objektu ģeometrija.
.shx— indeksfails, kurā glabājas objektu ģeometrijas indeksi.
.dbf—dBASE tabulas fails, kurā glabājas objektu atribūtu informācija.

 2.5. Kas ir ģeodatubāze?

Pamatā ĢIS ir balstīta uz strukturētu datubāzi, kurā glabājas ģeogrāfiskie dati, kas saistīti ar zemes virsmu (ģeogrāfiskā datubāze jeb ģeodatubāze). Pirms ģeodatubāze tiek programmēta, lietotājiem jānosaka, kādā veidā noteikti dati tiks attēloti. Katra datu kopa ir saistīta ar reālās vides attēlojumu. Nozīmīgākās datu kopas ietver rastra datu kopas, sakārtotus vektoru datu kopumus (punktu, līniju un poligonu kopas), tīklus, teritorijas un apgabalus, kā arī citu informāciju, piemēram, adreses, kartogrāfisku informāciju u.tml.
Ģeodatubāzēs ietilpst arī objektus aprakstoši atribūtu dati, kuri tiek attēloti tabulu veidā un ir saistīti ar objektiem, izmantojot atslēgas. Tabulārās informācijas kopām un to attiecībām ir liela nozīme ĢIS datu modeļos.
Topoloģijas un tīkli raksturo nozīmīgas telpiskās attiecības ĢIS datubāzē. Topoloģija ir matemātikas nozare, kuras pamatā ir nepārtrauktības ideja. To izmanto, lai pārzinātu robežas starp objektu pazīmēm, definētu un ieviestu datu integritātes noteikumus un uzturētu topoloģiskos vaicājumus un navigāciju, kā arī lai veidotu elementus no nestrukturētas ģeometrijas (piemēram, veidotu poligonus no līnijām). Savukārt tīkli, kas ir specializēti topoloģiju gadījumi, apraksta tīklveida struktūru jeb orientētu vai neorientētu grafu, kas tiek analizēts ģeogrāfisko problēmu risināšanai, izmantojot grafu teorijas algoritmus. Šī īpašība ir svarīga elektrotīklu, kabeļu, cauruļvadu un citu tīklveida objektu modelēšanā.
ĢIS sakārto telpiskos datus tematiskos slāņos un tabulās. Tematiskie slāņi ir analogs reālās vides objektu attēlojums, tie pārklājas. Objektu informācija sakārtota grupās, piemēram, ceļi, purvi, ēku kadastri u.tml. Tematisko slāņu pieeja ļauj skatīt reālās pasaules sarežģītību vienkāršā attēlojumā, labāk saprotot dabiskās attiecības.

2.6. Kas ir CAD dati?

CAD vektoru dati ir topogrāfiskie plāni, stāvu plāni, iekārtu rasējumi, kā arī visdažādākās shēmas (piemēram, elektroapgādes, ventilācijas, ūdensvada), kas var būt un var arī nebūt attēlotas mērogā un koordinātu sistēmā. Populārākie CAD datu formāti ir AutoCad DWG un MicroStation DGN, bet iespējami arī citi. Plaši sastopams arī AutoCad DXF datu apmaiņas formāts.

Saistītie resursi:
lv.wikipedia.org/wiki/Ģeogrāfija
“Ģeodēzija”, Autoru kolektīvs, LGIA, 2007
lv.wikipedia.org/wiki/Ģeogrāfiskā_informācijas_sistēma
ĢEOINFORMĀCIJAS SISTĒMAS
ĢIS (ģeogrāfiskās informāciju sistēmas)
Shapefile

1.daļa – ArcGis sistēma

One Trackback

  1. […] – ArcGis sistēma 2.daļa – Ģeogrāfija satiekas ar ģeometriju 3.daļa – ArcMap: kartēšanas […]

Post a Comment

Your email is never shared. Required fields are marked *

*
*



Arhīvs:


Meklēšana: