G.I.S. Curs 3

Geogafia Mediului

1.04.2014

Dr. Constantin Nistor

Formatul de date vectorial

Datele vectoriale descriu lumea sub forma unui spaiu populat de linii n variate aspecte i feluri: puncte, linii, poligoane (Robinson, 1995).

Fiecare dintre acestea au atribute care le deosebesc unele de altele. Spre deosebire de datele raster care stocheaz informaii continuu, chiar i acolo unde valorile lipsesc (no data), datele vectoriale nregistreaz informaii discontinuu, ele nregisteaz valori doar acolo unde acestea exist, sau au loc schimbri ale mrimii acestora.

Sunt stocate numai valorile care definesc punctele, ce compun liniile sau poligoanele, iar tot spaiul n afara acestora este non-existent.

Datele vectoriale marcheaz valori izolate, prin precizarea coordonatelor spaiale x, y n sistemul cartezian i x, y, z n cel geometric, i a valorilor stocate.

Din acest punct de vedere, datele vectoriale sunt similare datelor clasice folosite pentru realizarea hrilor convenionale: linii, puncte, suprafee. Realizarea unei hri prin folosirea datelor vectoriale poate fi asemuit unui grafic, abstractizare realizat prin folosirea teoriei grafice.

Date vectoriale n format analogic

Punct

Poligon

Linie

Date vectoriale in format digital

Punctul reprezint cel mai simplu mod de reprezentare a datelor vectoriale. Acesta nmagazineaz valori abstracte, izolate, prin precizarea coordonatelor x, y, i adese z.

Punctul reprezint o abstratizare adimensional, ntruct acesta nu are mrime, i este definit, doar prin coordonatele x i y. Punctul n mod normal reprezint o form geografic prea mic pentru a fi afiat ca o linie sau o suprafa. Exempul un izvor, care nu poate fi marcat print-o suprafa i care este reprezentat pe hart doar prin precizarea coordonatelor sale i simbolizat printr-un punct.

Linia, reprezint un set ordonat de puncte, rezult din niruirea a cel puin dou puncte, pentru care sunt definite coordonatele x, y. Este folosit pentru reprezentarea elementelor geografice foarte nguste pentru a fi reprezentate sub forma unei suprafee. Exemplu o strad sau un ru sunt reprentate printr-o linie care se compune dintr-o niruire de segmente, fiecare segment rezultnd din unirea a dou puncte pentru care se precizeaz coordonatele x, y. Linia este folosit de asemenea pentru reprezentarea tridimensional a obiectelor, prin precizarea valorilor z, pentru punctele care o definesc. (spaial valorile z, pot reprezenta att altitudinea ct i adncimea).

Poligonul, reprezint o form pentru reprezentarea suprafeelor. Un poligon este definit de linii care scot n eviden limitele sale. Poligonul prezint la fel ca i celelate elemente atribute care descriu elementele geografice pe care acestea le reprezint. De esemplu un poligon este folosit pentru decierea formei unui lac, dar precizeaz i suprafaa acestuia.

Date raster sau date vectoriale: avantaje i dezavantaje

Datele n format raster i vector prezint numeroase avantaje i dezavantaje n reprezentarea realitii. Datele raster nmagazineaz valorile pentru toate punctele dintr-o regiune, i ca urmare necesit un spaiu foarte extins pentru stocare. Spe deosebire de acestea, datele n format vectorial stocheaz valorile, doar acolo unde este nevoie. Datele raster sunt mai uor valorificate combinaii de acoperire cu alte teme, dar sunt mai greu de reprezentat n format clasic de tipul hrilor, unde n funcie de rezoluie, anumite elemenete pot fi mai greu distinse (exemplu, ruri, granie), n cazul datelor vectoriale reprezentarea pe hart este mult mai accesibil. Datele vectoriale pot fi foarte uor captate, reproduse la scar, reproiectate, aceasta uureaz combinara datelor vectoriale din diferite straturi tematice provenite din surse diferite. Datele vectoriale sunt mult mai combatibile cu bazele de date relaionale, aceste date pot fi stocate sub forma unor tabele i accesate de utilizatori multipli.

Datele vectoriale ocup n situaia stocrii, un spaiu mult mai mic dect datele raster, aspect care uureaz transferul acestora. Datele raster pot fi n funcie de rezoluie de 10 sau 100 de ori mai mari dect datele vectoriale. Un alt avantaj al folosirii datelor vectoriale este posibilitatea actualizrii i administrrii mult mai uoare dect cele raster. Datele vectoriale sunt mult mai pretabile pentru analize complexe dect cele raste. De exemplu construirea unei noi osele poate fi usor reprodus n format vectorial prin aducerea vectorului cu segmentul de drum nou, n timp ce datele rster vor trebui complet refcute, prin obinerea unei noi aerofotograme sau imagini satelitare corespunztoare noii situaii. Dac la o baz de date existent se solicit introducerea unui nou atribut, aceasta se va face in timp minim pentru datele vectoriale prin adugarea unei coloane de atribute la baza de date. Datele raster stocheaz informaii continue ale formelor de relief analizate, ca urmare ele sunt mult mai pretabile analizele morfometrice i urmrirea dinamicii proceselor.

Legtura geometric dintre date

n GIS, datele se interconecteaz sub forma unei reele similar legturilor care se realizeaz ntre acestea n lumea real.

Astfel ntre datele vectoriale reprezentate prin punct, linie i poligon, vor capta, n relaie cu elementele din vecintate un nou sens.

Punctele se transform n vertexi, noduri i puncte finale

Liniile se transform n reele de legtur i capt sens

Intersecia dintre dou suprafee devine o muchie

Exemplu: O linie este folosit pentru reprezentarea unui curs de ap, care se desfoar ntre dou puncte izvor i vrsare care reprezint punctele finale ale rului. Linia care reprezint cursul de ap nu este rectilinie, ci este format din mai multe segmente care se racordeaz n punctele de schimbare a direciei, aceste puncte de inflexiune reprezint vertexii. Rul nu este izolat ci face parte dintr-o reea hidrografic, aadar se va intersecta cu alte ruri tributare. Aceste intersecii din punctele de confluen sunt denumite noduri de legatur (junction node). Rul curge numai ntr-un anumit sens, aspect care va trebui precizat, pentru corectitudinea modelrii reliefului n programe GIS avansate. Suprafaa bazinului hidrografic aferent cursului de ap se nvecineaz cu un alt bazin hidrografic i prezint o limit comun pe o anumit poriune, aceasta va deveni o muchie, n reeaua geometric abstractizat folosit n GIS

Modelul acesta de interconectare a datelor vectoriale este folosit i pentru explicarea modului n care datele sunt combinate pentru reprezentarea realitilor geografice i realizara hrilor.

Modelarea celei de-a treia dimensiune n analiza reliefului, nelegerea morfologiei acestuia i a proceselor de

modelare nu poate fi conceput fr intuirea aspectului spaial al acestuia. Folosirea curbelor de nivel de pe hrile plane este dificil pentru nceptori i poate conduce n lipsa timpului necesar pentru fundamentarea matematic i geometric (noiuni de matematic avansat, geodezie i topografie, care nu fac obiectul geomorfologiei) a reprezentrii la o percepie eronat a reliefului.

Cu toate c datele reprezentate pe hart (n plan), nglobeaz aceast a 3-a dimensiune, reprezentarea sa nu este posibil dect prin ralizarea unei proiecii ortogonale sau de blocdiagrame, care simuleaz viziunea spaial a reliefului. nsui monitorul calculatorului constituie o suprafa plan, iar nu toate programele au capacitatea de reprezentare 3D. Aceast reprezentare devine vital, dac ne gndim c anumite aspecte morfometrice sunt strict mrimi valorice dar i spaiale: panta sau orientarea versanilor. De exemplu: distribuia proceselor geomorfologice de panti a formelor de relief dezvoltate poate fi mult mai uor evaluat prin modelarea 3D cu ajutorul programelor de calculator. Reprezentarea 3D este dificil, ntruct solicit implicit o reprezentare 3D a relaiilor topologice dintre elemente. Ea este de cele mai multe ori, departe de perfeciune ntruct depinde de performanele calculatorului i algoritmi folosii de program.

Noiunea de topologie Termenul a fost introdus pentru a defini relaiile geometrice care se stabilesc

ntre obiecte i care nu se modific n timpul transformrilor i sunt indepenente de orice sistem de coordonate. Aceasta uureaz modul de percepere a lumii digitale prin introducerea unei relaionri ntre elemente, similar modului de structurare al lumii reale (Bernhardsen, 1999, citat de Heywood, 2006). Elementele topologice care caracterizeaz un obiect sunt de asemenea independente de scara de msur (Chrisman, 2002, citat de Heywood, 2006). Topologia este compus din trei elemente care definesc relaiile spaiale dintre componente: adiacen, coninut i conectivitate (Bourrough, 1986 citat de Heywood, 2006).

Adiacena este specific poligoanelor i descrie legtura de vecintate ntre dou suprafee, atunci cnd acestea au un hotar comun. O latur a celor dou poligoane este comun, constituin n acela timp parte integrant a fiecrui poligon. Este cazul reprezentrii suprafeelor ce desemneaz proprietatea (Robinson, 1995). Aceste relaii abstracte sunt folosite inclusiv n lumea real pentru identificarea i intabulara unei suprafee prin precizarea limitei i a vecinilor.

Coninutul (n unele citri poligoane insul) este de asemenea specific poligoanelor i specific includerea complet a unui poligon n altul exterior mai extins. Exemplu o insul, reprezentat sub forma unui poligon este nconjurat din toate prile de mare, reprezentat sub forma unui poligon care l include pe primul (Robinson, 1995).

Conectivitatea este particular liniilor i indic legtura ntre dou segmente. Exemplu un afluent care se conecteaz ntr-un nod cu un ru.