Визначення геометричних характеристик для векторних даних (площа,периметр,довжина)

РЕФЕРАТ

На тему: «Векторні формати та їх структура»

Виконав:

Ст. гр.КРТ-1м
Муха П.Б.

Перевірив:

Нікулішин В.І.

Львів 2016

План

1. Векторні формати

1.1. Векторні формати CAD - систем

1.2. Векторні формати ГІС - систем

2. Сктруктура векторного обмінного формату MapInfo MID/MIF

3. Визначення геометричних характеристик для векторних даних (площа, периметр, довжина)

1. Векторні формати

Векторна графіка (також геометричне моделювання або об'єктно-орієнтована графіка) — створення зображення в комп'ютерній графіці з сукупності геометричних примітивів — (точок, ліній, кривих, полігонів), тобто об'єктів, які можна описати математичними виразами.

Векторна графіка для опису зображення використовує вектори, на відміну від растрової графіки, яка описує зображення як масив пікселів (точок). При передачі даних з одного векторного формату в іншій, виникають ускладнення, пов'язані з використанням програмами різних описів графічних примітивів, різних алгоритмів при побудові векторних об'єктів і опису растрів. Фірмою Aldus розроблена технологія ОРІ (Open Prepress Interface), яка дозволяє імпортувати замість оригінальних файлів їхні образи, створюючи в програмі лише копію низької роздільності (ескіз) і посилання на оригінал. У процесі друку на принтері ескізи замінюються на оригінальні файли. Застосування ОРІ дає можливість заощаджувати ресурси комп'ютера (насамперед, пам'ять) і підвищувати його продуктивність. ОРІ широко використовується при роботі з імпортованими графічними файлами, зокрема, у програмах FreeHand і QuarkXPress.

Рис. 1 Порівняння растрової та векторної графіки

Переваги векторного способу:

- Розмір файла, який займає описова частина, не залежить від реальної величини об'єкта, що дозволяє, використовуючи мінімальну кількість інформації, описати достатньо великий об'єкт файлом мінімального розміру.

- У зв'язку з тим, що інформація про об'єкт зберігається в описовій формі, можна нескінченно збільшити графічний примітив, наприклад, дугу кола, і вона залишиться гладкою. З іншого боку, якщо крива представлена у вигляді ламаної лінії, збільшення покаже, що крива не є гладкою.

- Параметри об'єктів зберігаються і можуть бути легко змінені. Також це означає, що переміщення, масштабування, обертання та інше, не погіршує якості малюнка. Більш того, зазвичай вказують розміри в апаратно-незалежних одиницях (англ. device-independent unit), які ведуть до найкращої растеризації на растрових приладах.

- При збільшенні або зменшенні об'єктів товщина ліній може бути задана постійною величиною, незалежно від реального контуру.

Недоліки векторної графіки:

- Не кожен об'єкт може бути легко зображений у векторному вигляді — для того, щоб зображення було подібним до оригіналу може знадобитися дуже велика кількість об'єктів з високою складністю, що негативно впливає на кількість пам'яті, яку займатиме зображення та час для його відтворення.

1.1. Векторні формати CAD – систем.

DXF (анг. Drawing eXchange Format) — відкритий формат файлів для обміну графічною інформацією між різними САПР. Був створений компанією Autodesk для забезпечення сумісності між AutoCAD та іншими програмами. Підтримується практично всіма CAD-системами на платформі PC.

DXF був вперше представлений в грудні 1982 року як частина AutoCAD 1,0, в якості обмінного формату даних, що надає ту ж інформацію, що і закритий внутрішній формат AutoCAD — DWG, специфікація на який ніколи не надавалася. В наш час на сайті Autodesk можна знайти специфікації всіх версій DXF, починаючи з AutoCAD Release 13 (листопад 1994 р.) до AutoCAD 2007 (березень 2006 р.).

Версії AutoCAD починаючи з версії 10 (жовтень 1988 р.) підтримують як ASCII так і бінарні форми DXF. Більш ранні версії підтримують тільки ASCII.

Файл DXF складається з пар

<код групи>

<команда>

Код групи пояснює те, що міститься в наступному рядку. Наприклад, послідовність пар

0 (означає початок нового елементу) LINE

10 (далі буде значення першої координати X) 12.354

20 (перша координата Y) -34

11 (наступна координата X) 23.08

21 (наступна координата Y) 5.7

визначає лінію.

Наведемо декілька кодів групи (рис.1)

Рис. 2 Таблиця кодів групи

Загальна структура файлу DXF така:

Кожна секція описується так:

Головним недоліком формату DXF можна вважати великий об'єм файлів. У середовищі системи AutoCAD для роботи з документами використовується більш компактний формат — DWG, однак він є внутрішнім форматом, його не розуміють інші програми.

В міру того, як AutoCAD ставав все складним і підтримував все складніші типи об'єктів, DXF ставав все менш корисний. Нові об'єкти в специфікації формату описувалися не повністю або не описувалися зовсім. Більшість розробників комерційних додатків, включаючи конкурентів Autodesk, в якості основного формату обміну з AutoCAD використовують формат DWG, через бібліотеки, що надаються некомерційною організацією Open Design Alliance. яка виконала зворотну розробку формату DWG.

Проте, для більшості практичних потреб нововведені об'єкти, такі як 3D-розширення, не є необхідними. Наприклад, відповідно до вимоги ЕСКД, креслення будь-якого виробу є двовимірним контурним зображенням (ГОСТ 2.301-68, Формати). Тому DXF не тільки не зник, але став де-факто одним із двох стандартів для векторних зображень у відкритих операційних системах і додатках (другий стандарт — SVG). Наприклад (на 2009 рік), векторний графічний редактор Inkscape та САПР QCad підтримують DXF як основний формат.

ASCII версії DXF можна читати з допомогою текстового редактора.

DWG — (від англ. drawing — креслення) бінарний формат файлу, який використовується для зберігання двомірних (2D) і тривимірних (3D) проектних даних і метаданих. Є основним форматом для деяких САПР програм (пряма підтримка — наприклад, AutoCAD, nanoCAD, IntelliCAD та його варіацій, Caddie). Формат DWG підтримується багатьма САПР програмами побічно.

1.2. Векторні формати ГІС – систем

Файли з розширенням DMF використовуються ПО Digitals, застосовуваним для створення топографічних карт. Такі файли містять топологію місцевості, а також умовні позначення, картографічні символи, атрибути кольору і інші особливості і зображення конкретних деталей.

MIF файли

MIF файли містять заголовок, розбивається на лексеми, за яким ідуть дані. Коми використовується, як роздільник. Якщо Delimiter присутній у файлі, файл не імпортується.

Наступна частина заголовка файлу містить визначення стовпців у файлі MIF, назви компонентів, а також числові дані про особливості, які зберігаються тут. Одна з цих стовпців використовується в якості ідентифікатора для зберігання з об'єктом.

Визначення стовпців починаються з колонки, за яким слідує число стовпців у файлі MIF. Слідуюча колонка є запис одного рядка для кожного стовпчика. Перший запис в рядку є ім'я стовпчика, другий тип стовпчика. Наступний приклад показує три стовпці у файлі MIF:

КОЛОНА 3 FEAT_NAME символ (15) НАСЕЛЕННЯ цілим числом AREA десяткового (8,4)

Будь-який тип стовпчика може бути використаний в якості імені, але сhar є найбільш поширеним, так як це є рядком. Число в дужках після сhar вказує на найбільшу рядок (яка не може перевищувати 127 символів).

MapInfo підтримує безліч типів об'єктів, хоча лише деякі з них використовуються для подання географічних об'єктів. Три типу об'єктів підтримуються регіон, ламана, і крапка.

У файлі MIF, координати широти / довготи повинні бути представлені в десяткових градусах, до шести знаків після коми точності. Довгота це координата х, а широта координата у. Західні довгот і південні широти завжди зведені нанівець. Це означає, що для США, довгот зведені нанівець, в той час як широтами позитивні. координати користувача вводяться як цілі числа, так як дрібна частина ігнорується.

регіон Визначення

Область складається з одного або декількох багатокутників. Кожен полігон однозначно визначено. У файлі MIF / MID, вам не потрібно "закривати" багатокутник. Останній пункт на полігоні автоматично прикріплюється до першої точки у вигляді багатокутника з відрізка. Формат для об'єкта області виглядає наступним чином:

РЕГІОНУ #pgons numpts1 x1 y1 x2 y2., numpts2 x1 y1 x2 y2.,

ламана Визначення

Ламана лінія (Полілінія) являє собою лінію, яка містить будь-яку кількість точок, щоб визначити його форму. Число точок в рядку рухається полілінія ідентифікатор. Нижче наведено формат для полілінійнного об'єкта.

Полілінія numpts x1 y1 x2 y2.,

точка Визначення

Точка визначається як однієї пари координат. Нижче наводиться формат для точкового об'єкта.

POINT ху

MID файли

MID файли - перераховані дані, такі як ім'я, для об'єктів, визначених у файлі MIF. Існує одна запис в файлі MID для кожного об'єкта у файлі MIF. Запис в файлі MID повинен бути в тому ж порядку, що і об'єкти з'являються в файлі MIF. Дані у файлі MID обмежений комами, якщо інакше не налаштований обмежувач в файлі MIF. Кома є єдиним підтримуваним роздільником.

Визначення геометричних характеристик для векторних даних (площа,периметр,довжина)

Векторні дані є способом представлення об'єктів реального світу в середовищі ГІС. Об'єкт - це все, що Ви можете побачити на ландшафті. Уявіть собі, що Ви стоїте на вершині пагорба. Дивлячись вниз, Ви розрізняєте будинку, дороги, дерева, річки і т.д. (Див. Рис 3). Все це об'єкти, які можна уявити в ГІС-додатку. Векторні об'єкти мають атрибути, що складаються з текстової та числової інформації, яка описує кожен об'єкт.

Рис. 3 Рельєф

Векторний об'єкт має формулу, записану у вигляді геометрії. Геометрія складається з однієї або більшого числа пов'язаних вершин. Вершина описує позицію в просторі, використовуючи осі X, Y і (можливо) Z. Геометрії, які включають вертикальну вісь Z, часто називаються 2.5D, тому що вони описують тільки висоту або тільки глибину кожної вершини, але не обидва параметри одночасно.

Якщо геометрія об'єкта складається з єдиною вершини, цей об'єкт називається точковим (див. рис. 4). Коли геометрія складається з двох і більше вершин, формується полілінія (див. рис. 4). Якщо перша вершина дорівнює останньої і вершин чотири і більше, вони становлять замкнутий полігон (див. рис. 4).

Рис. 4 Зображення об’єктів

Вимірювання відстаней. Вимірювання відстаней може проводитися:
- за найкоротшою прямою з урахуванням або без урахування сферичності земної поверхні («по повітрю»);
- за заданим маршрутом з використанням точок повороту;
- за заданим маршрутом з урахуванням нерівностей рельєфу («по землі»).

До складу більшості ГІС-пакетів входить спеціальний інструмент «Лінійка» або «Рулетка», що дозволяє проводити вимірювання найкоротшою прямою або за складним маршрутом.
У складі растрових ГІС-пакетів вимірювання відстаней реалізовано у вигляді аналітичної функції Distance, яка дозволяє будувати карти полів рівної далекості комірок растра відносно одного або декількох об'єктів. Вимірювання відстаней з урахуванням нерівностей рельєфу може бути реалізоване при спільному використанні карти поля рівних відстаней і цифрової моделі рельєфу.

Вимірювання довжин ліній і периметрів полігонів. Вимірювання довжини лінії або периметра полігона багато в чому подібне до вимірювання відстаней між двома і більше точками. Процедура вимірювання довжини лінії або периметра звичайно реалізована у вигляді окремої функції (Object Lenght, Perimeter), доступної при побудові просторових запитів (див. п. 7.3) або при виконанні розрахункових операцій у картографічних базах даних. За допомогою цієї функції можливий пошук лінійних об'єктів певної довжини, а також автоматичне визначення довжини або периметра в заданих одиницях вимірювання і поміщення результату в зазначене поле бази даних. Визначення довжин ліній і периметрів може виконуватися як з урахуванням, так і без урахування сферичності поверхні Землі.
Вимірювання довжин ліній у растровому поданні виконується через центри комірок, що містять відповідні ідентифікатори. Вимірювання виконується по вертикалі, горизонталі і діагоналі комірки; вертикальна і горизонтальна відстань дорівнює розміру сторони комірки растра, діагональна відстань збільшується на коефіцієнт 1,44, отримані довжини сумуються. Периметри растрових полігонів підраховуються за сумою вертикальних і горизонтальних сторін суміжних комірок растра з однаковими числовими значеннями.

Вимірювання площ. Вимірювання площі векторних і растрових полігонів виконується з використанням спеціальної функції Area. Вимірювання площі може виконуватися як з урахуванням, так і без урахування сферичності поверхні Землі. За допомогою цієї функції можливий пошук полігонів заданої площі, а також автоматичне визначення площі в заданих одиницях вимірювання і поміщення результату в зазначене поле бази даних.
Площі растрових полігонів підраховуються за сумою комірок растра з однаковими числовими значеннями. При відомій довжині сторони комірки растра сума комірок перераховується в площинні одиниці вимірювання.

Вимірювання об'ємів. Вимірювання об'ємів виконується з використанням цифрових моделей рельєфу (як GRID, так і TIN-версій, див. п. 7.9). Користувач повинен задати рівень горизонтальної площини, що розсікає, в одиницях вимірювання цифрової моделі рельєфу. Найпростіші процедури вимірювання об'ємів визначають об'єми, обмежені земною поверхнею знизу чи зверху, які розміщені нижче або вище площини, що розсікає. Звичайноцей спосіб використовується для визначення об'ємів води у водоймищах при різних рівнях заповнення. Так само досить поширеними є методи розрахунку об'ємів шляхом порівняння рівнів двох поверхонь, що характеризують геологічні або ґрунтові шари. У спеціалізованих інженерних системах для гірської промисловості або будівництва реалізовані більш складні алгоритми розрахунку об'ємів. Тут можуть використовуватися площини, що розсікають, з ухилом або кривизною, декілька площин, що розсікають, площини певної форми і розміру, що обмежують ділянку розрахунку (наприклад, для окремого будівельного майданчика або ділянки дорожньої поверхні).

Визначення довжини:

Прямої:
√(〖(Yk-Yp)〗^2+〖(Xk-Xp)〗^2)
Трикутника:
P=a+b+c
S=1/2*a*h
Квадрата:
P=4*a
S=a^2
Прямокутника:
P=2*(a-b)
S=a*b
Трапеції:
P=a+b+c+d
Кола:
P=2*π*r або P= π*d

Використана література

1. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%96%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%86%D1%96%D0%B9%D0%BD%D0%B0_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0

2. http://ukrmap.com.ua/e-maps/geoinformatsijni-sistemi/

3. http://pidruchniki.com/13761106/ekologiya/geografichni_informatsiyni_sistemi

4. http://gis.kname.edu.ua/index.php/uk/gis/yak-pratsyue-gis

5. http://ozerkalke.ru/eto-interesno/vektornye-formaty-graficheskix-fajlov.html

6. http://15u.ru/tag/MIF

7. http://reference.mapinfo.com/software/spatial_server/english/1_0/onprem/apiguide/LIM/source/UserDefinedSpatialDatabases/mapinfomifmidformat.html

8. http://wiki.gis-lab.info/w/%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B2%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B2_%D0%93%D0%98%D0%A1._%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C_2:_%D0%92%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5

9. http://geoknigi.com/book_view.php?id=611

10. http://www.bestreferat.ru/referat-142147.html

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: