Реферат: Визуализация в ГИС при наличии пространственных ограничений

Л.К. Самойлов, С.Л. Беляков, М.П. Сидоренко

Взаимодействие пользователя с геоинформационной системой (ГИС) осуществляется чаще всего в диалоговом режиме. Суть диалога заключается в формировании запросов серверу ГИС и получении ответов в виде картографических изображений. Эффективность диалога определяется скоростью регенерации изображения на экране при переходе между локальными участками электронной карты. Данная скорость в значительной степени зависит от числа примитивов, описывающих ответ на запрос пользователя. Здесь предполагается, что электронная карта представлена в векторном формате, наиболее распространенном в ГИС.

Как показал анализ, ответы сервера ГИС содержат избыточные примитивы. Их появление обусловлено тем, что результат выполнения запроса является картой, которая содержит кроме непосредственно примитивов выбранных объектов описание окружающего их пространства. Насколько обширно последнее описание (и соответствующее количество примитивов) зависит от представления карты. В простейшем случае ответ включает в себя полностью карту, в сложных ГИС - набор фрагментов (например, стандартных геодезических планшетов), представляющих общую карту системы.

Вопрос о том, какие примитивы в ответе сервера считать избыточными, решается пользователем. ГИС должна предоставлять средства описания примитивов, являющихся существенными в ответе сервера на запрос пользователя. В данной работе анализируется один из возможных вариантов описания существенности - через пространственные ограничения.

В общем виде под задачей визуализации будем понимать следующее: имеется множество примитивов исходной карты G, в результате выполнения некоторой процедуры получено множество RG примитивов ответа на запрос. Требуется найти множество примитивов EG\R такое, что |E|min.

Все пространственные ограничения можно классифицировать по нескольким признакам. Так с точки зрения пользователя пространственные ограничения описывают:

пространственную окрестность для заданной точки в виде окружности с радиусом d. Попадание в окрестность любой точки примитива является критерием отнесения его к множеству E. Пространственные ограничения этого типа могут эффективно использоваться при описании примитивов, контур которых представляет собой окружность, например колодцы в системах городских коммуникаций;

пространственную окрестность для каждого примитива g_i R, попадание в которую любого другого примитива g_k R, (ki) является критерием отнесения его к множеству E. Данный вид ограничений эффективен, например, в задачах, связанных с коммуникациями: пространственная окрестность трубопровода, дороги, энергосети значительно меньше пространства, которые они охватывают;

пространственную окрестность заданного примитива, определяемую пересекающими его примитивами. Данный вид пространственных ограничений можно использовать для описания тех ситуаций, когда пользователя интересует лишь факт наложения примитивов, например, при решении задачи построения профиля. Суть данной задачи заключается в отображении среза коммуникаций по указанной пользователем прямой;

пространственную окрестность для объектов - некоторых смысловых объединений примитивов. Примером могут служить здания и сооружения, территории, земли. Граница окрестности в этом случае определяется как описывающий многоугольник объекта;

пространственную окрестность в виде областей на карте, внутри которых предусмотрена визуализация всех примитивов, если, по крайней мере, один из примитивов, принадлежащих множеству R, попадает в область. Данная ситуация имеет место, например, при изучении чрезвычайной ситуации в некотором районе. В отличие от предыдущего варианта, область ограничений связывается с областью существования объектов и, в принципе, может задавать ограничения для любого из описанных выше вариантов.

С точки зрения способа представления описывающих контуров, все пространственные ограничения можно классифицировать на:

1) ограничения, задаваемые окружностями:

Как видно из рис.1 координаты примитивов множества E для круга должны удовлетворять условию:

, (1.а)

. (1.б)

где x₀ , y₀ - центр круга, вокруг которого вводится пространственная окрестность, r - радиус круга, d - длина пространственной окрестности, x, y - координаты рассматриваемого примитива.

Примитив, попавший в пространственную окрестность заданного объекта (примитива) может иметь большую пространственную протяженность. Следовательно, имеет смысл разрезать его в точке пересечения с ограничивающей окружностью. Поэтому предлагается следующий порядок отбора примитивов. Вначале координаты примитива анализируются на выполнение соответствующего условия (1.а) или (1.б). Если условие выполняется, то считается, что примитив принадлежит множеству E. В противном случае анализируется вариант пересечения примитива и окружности, полученной по неравенству (1.а) или (1.б) соответственно. Если и это условие не выполняется, то примитив исключается из рассмотрения, иначе примитив разрезается в точке его пересечения с ограничивающей окружностью, и оставшаяся в пространственной окрестности часть примитива приписывается к множеству E. Соответствующий алгоритм разрезания описан в [3].

2) ограничения, задаваемые эллипсами:

Координаты примитивов множества E для эллипса должны удовлетворять следующим условиям:

, 2.а)

. (2.б)

где x₀ , y₀ - центр круга, вокруг которого вводится пространственная окрестность, a, b - большая и фокальная полуоси описываемого эллипса соответственно, d - длина пространственной окрестности, x, y - координаты рассматриваемого примитива.

Как видно из сравнения формул (1.а, 1.б) и формул (2.а, 2.б), задание пространственных ограничений эллипсами аналогично предыдущему случаю, поэтому здесь справедливо все вышесказанное по отношению к ограничениям окружностями.

3) ограничения, задаваемые дугами окружностей:

Этот случай аналогичен первому, только здесь вводятся еще два ограничения, связанных с углом к центру дуги окружности. Таким образом, примитивы множества E пространственной окрестности дуги должны удовлетворять условию:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--