Короткий вступ в гис
Мета: Уміння створювати і редагувати векторні дані і їх атрибути
Ключові слова: Редагування, оцифровка, таблиця, база даних
У попередніх розділах ми розглядали векторні дані. Ми знаємо, що вони складаються з двох ключових компонентів: геометрії і атрибутів. Геометрія векторного об'єкта описує його форму і позицію в просторі. в той час як атрибути описують його властивості (колір, вік і т.д.)
У цьому розділі ми більш детально розглянемо процес створення і редагування векторних даних, а саме - геометрії і атрибутів.
Як цифрові дані зберігаються в ГІС ?:
Подібно іншим додаткам, ГІС-додатки зберігають дані в файлах на жорсткому диску комп'ютера. Існує безліч спеціальних ГІС-форматів, і найбільш поширеним, можливо, є шейп-файл. Хоча ми говоримо про це форматі в однині, насправді кожен шейп-файл складається як мінімум з трьох файлів, які працюють разом, відповідаючи за окремі компоненти векторних даних, як показано на таблиці 7:
Геометрія векторних об'єктів
Атрибути векторних об'єктів
Допоміжна інформація, що дозволяє ГІС-додатку
швидко знаходити об'єкти при пошуку (індекс).
Таблиця 7: Мінімальний набір файлів, що становить шейп-файл.
Якщо Ви подивіться на файли, складові шейп-файл, на жорсткому диску комп'ютера, Ви побачите щось схоже на Малюнок 43. Якщо Ви хочете відправити кому-то векторні дані, що зберігаються в шейп-файлі, важливо відправити всі файли, пов'язані з шару. У разі на рисунку 43, Вам знадобилося б відправити файли trees.shp, trees.shx, trees.dbf і trees.prj.
Малюнок 43: Файли, що становлять шейп-файл "trees", в папці комп'ютера.
Багато ГІС-додатки також дозволяють зберігати цифрові дані в базі даних. Зберігання просторових даних в базі даних є хорошим рішенням, тому що з базою даних можна ефективно надавати доступ до великих обсягів інформації. Використання бази даних також дозволяє одновременнуюработу з даними для безлічі користувачів. Налаштування баз даних для зберігання геоданих є більш складним процесом, ніж використання шейп-файлів, тому в даному розділі ми сконцентруємо увагу на створенні і редагуванні шейп-файлів.
Перед тим, як Ви почнете:
Перед тим, як створити новий векторний шар, який буде зберігатися у вигляді шейп-файлу, Вам потрібно знати передбачуваний тип геометрії шару (точка, лінія або полігон) і список атрибутів, які він буде включати. Давайте подивимося на кілька прикладів, щоб краще зрозуміти, як це робиться.
Приклад 1: Створення туристичної карти
Уявіть, що Ви хочете створити гарну туристичну карту для місць, де Ви проживаєте. У Вашому поданні це буде лист масштабу 1:50 000 з маркерами, поставленими на популярних туристичних місцях. Спочатку подумаємо про геометрію. Ми знаємо, що можемо представити об'єкти, використовуючи точки, лінії і полігони. Що найбільше підходить для туристичної карти? Ми можемо використовувати точки, якщо нам потрібно зазначити конкретні місця, такі як пам'ятники або музеї. Якщо ми хочемо показати популярний маршрут, нам знадобляться полилинии. Якщо існує цікавий район, наприклад історичний центр міста або зоопарк, краще використовувати полігони.
Іноді буває нелегко визначити, який тип геометрії Вам знадобиться. Поширений підхід до цієї проблеми - створення декількох шарів з різними типами геометрії. Наприклад, державні картографічні служби надають дані про річках в двох шарах: полігональному і лінійному. Перший служить для показу широких ділянок річок (наприклад, дельт або водосховищ), другий - для вузьких. На рисунку 44 ми можемо побачити, як виглядають шари туристичної карти з різними типами геометрії.
Малюнок 44: Туристична карта. Ми використовували три різних типи геометрії для даних про туризм, і можемо правильно показати
різні об'єкти, в яких зацікавлені відвідувачі.
Приклад 2: Створення карти забруднень уздовж річки
Щоб зберегти дані такого дослідження в ГІС-додатку, Вам знадобиться шар з точковою геометрією. Використання точок обгрунтовано тим, що показники в місцях забору проб відображають умови в одній конкретній точці.
Для кожного показника нам знадобиться окреме атрибутивное поле. Таблиця буде виглядати приблизно так:
Таблиця 8: Намалювавши подібну таблицю перед створенням векторного шару,
Ви зможете зрозуміти, які атрибутивні поля (колонки) Вам знадобляться.
Варто зазначити, що геометрія (позиції забору проб) не відображено
в таблиці. ГІС-додаток зберігає її окремо!
Створення порожнього шейп-файлу:
Як тільки Ви вирішили, які об'єкти хочете зберігати в ГІС, і який тип геометрії і набір атрибутів матимуть ці об'єкти, Ви можете перейти на наступний щабель - створення нового шейп-файлу. Це робиться натисканням іконки «новий векторний шар» у Вашому ГІС-додатку. Потім вибирається тип геометрії (див. Малюнок 45). Як ми вже згадали, це означає вибір точок, полілінії або полігону.
Потім Ви додасте поля в атрибутивну таблицю. Існують правила присвоєння імен полів: вони пишуться латиницею, повинні бути короткими і відповідати вмісту поля, а також не повинні включати прогалини. Приклади: «pH», «RoofColour», «RoadType» і т.д. Крім вибору імені для кожного поля, Вам потрібно буде вибрати тип даних для кожного поля, тобто номер, текст або дати.
У комп'ютерній термінології текстові значення звуться «string», тому для поля, де буде зберігатися, наприклад, назви вулиць або річок, Ви повинні вибрати тип даних «string».
Формат шейп-файлу дозволяє зберігати кількісну інформацію у вигляді цілочисельних значень (integer) або десяткових дробів (floating point), значить перед створенням атрибутивного поля Вам потрібно буде визначитися, чи мають Ваші дані цифри після коми чи ні.
Остання стадія (показана на рисунку 46) створення шейп-файлу - це присвоєння імені і вибір папки, де буде зберігатися файл. Знову ж таки, краще привласнювати короткі і зрозумілі імена, наприклад «річки», «проби води» і т.д.
Важливо привласнювати шейп-файлів короткі і зрозумілі імена.
Давайте повторимо. Щоб створити шейп-файл, спочатку потрібно вибрати тип геометрії, потім створити одне або кілька атрибутивних полів, і в кінці зберегти шейп-файл на диск, використовуючи просте і зрозуміле ім'я. Дуже просто!
Додавання даних в шейп-файл
На даний момент Ви маєте в своєму розпорядженні порожнім шейп-файлом. Тепер потрібно включити режим редагування. використовуючи відповідну команду в меню ГІС-додатки. За замовчуванням шейп-файли неможливо редагувати, це зроблено для запобігання випадкового зміни або видалення даних. Включивши режим редагування, ми можемо приступити до додавання даних. Створення кожного запису в шейп-файлі вимагає виконання двох завдань:
- створення геометрії
- введення атрибутів
Процес створення геометрії різниться для точок, поліліній і полігонів.
Щоб створити точку. спочатку потрібно перейти до області на карті, де Вам треба буде створювати дані, і вибрати досить великий масштаб. Потім, включивши інструмент редагування, потрібно клікнути лівою кнопкою миші на тому місці карти, де Ви хочете поставити нову точку. Як тільки клік зроблений, з'явиться вікно, де Ви можете ввести всі атрибутивні дані для нової точки (див. Малюнок 47). Якщо Ви не знаєте, які значення поставити в полях, їх можна залишити порожніми, але пам'ятайте, що якщо у Вас буде багато порожніх полів, створити корисну карту потім буде проблематично.
Форма для введення атрибутів заснована на списку полів, який Ви вказали при створенні шару.
Створення полилинии схоже на створення точки в тому, що Вам спочатку потрібно наблизитися до потрібної області на карті, використовуючи інструменти наближення і перетягування виду карти. Ви повинні будете досить наблизитися, щоб Ваша нова лінія мала правильний масштаб (див. Розділ 2: Векторні дані для більш докладної інформації про проблеми масштабу). Коли область карти готова, можна вибрати інструмент редагування і приступити до малювання лінії, клікаючи на карті. Після першого кліпу, Ви помітите що кінець лінії рухається слідом за Вашим курсором, коли Ви його рухаєте. Кожен раз, коли Ви клікаєте лівою кнопкою миші на карті, до лінії додається нова вершина. Процес показаний на рисунку 48.
рухати мишкою, щоб коректувати геометрію лінії. При створенні нової лінії, кожен клік лівої кнопки миші додає нову вершину.
Коли Ви завершили процес створення лінії, використовуйте праву кнопку миші. щоб повідомити ГІС-додатку, що ви завершили редагування. Як у випадку з процедурою створення точки, Вам далі знадобиться ввести атрибутивні значення для нового об'єкта.
Процес створення полігону практично збігається зі створенням полилинии. Ви помітите, що поки ви малюєте геометрію нового полігону, ГІС-додаток показує замкнутий об'єкт.
Щоб створити ще один об'єкт, знову клацніть лівою кнопкою миші на карті, і процес повториться заново.
Коли Ви створили всі необхідні об'єкти, обов'язково закрийте сесію редагування і збережіть зміни. ГІС-додаток запише нові дані на жорсткий диск. В іншому випадку Ви втратите всі зміни. Будьте обережні!
Оцифровка з растра
Як Ви вже могли здогадатися, досить важко створювати векторні об'єкти, які були б геометрично точними. якщо немає інших даних, які використовуються в якості візуальної прив'язки. Одне з поширених рішень - використання растрового зображення в якості підкладки. Його можна використовувати як засіб контролю, а можна просто обводити контури, видимі на растровому зображенні, при створенні векторних об'єктів. Цей процес називається оцифруванням з растра і показаний на рисунку 49.
Він служить основою для створення поліліній, які проводяться по лініях, видним на знімку.
Оцифровка з використанням графічного планшета
Інший метод створення векторних даних заснований на використанні графічного планшета (дігітайзера). Даний підхід є менш поширений і вимагає дорогого устаткування, тому застосовується в професійному середовищі. Паперова карта кладеться на планшет і надійно закріплюється. Потім спеціальний пристрій, іменоване «шайбою» використовується для зчитування карти. Конструкція «шайби» забезпечує чітке розпізнавання об'єктів. «Шайба» з'єднується з комп'ютером, і кожен лічений об'єкт зберігається в пам'яті комп'ютера. Цей пристрій показано на рисунку 50.
Після того, як об'єкти оцифровані:
Як тільки потрібні об'єкти оцифровані, Ви можете використовувати методи настройки умовних позначень Вашого нового шару, описані в попередньому розділі. Використання правильного типу символів допоможе Вам краще зрозуміти створені дані при погляді на карту.
Про що варто пам'ятати:
Якщо Ви робите оцифровку з растра, наприклад з аерофотознімки або супутникового знімка, дуже важливо щоб растрове зображення мало правильну координатну прив'язку. Растровий шар з коректною геопрівязкой відображається в правильній позиції на карті ГІС-додатки. Приклад некоректної прив'язки показаний на рисунку 51.
Малюнок 51: Важливість використання растрових зображень з правильною просторової прив'язкою для задач оцифровки. Зліва показаний правильно прив'язаний супутниковий знімок. Видно, що лінії доріг (помаранчевий колір) точно збігаються з дорогами на знімку. На знімку праворуч, прив'язаному некоректно, ці лінії не збігаються. Якщо знімок праворуч буде використаний для оцифровки, створені дані також будуть неточними!
Також необхідно пам'ятати, що дуже важливо налаштувати масштаб відображення карти так, щоб створені об'єкти були придатні для подальшого використання. Наприклад, якщо Ви оцифровувати дані, налаштувавши масштаб відображення карти на 1: 1 000 000, і збираєтеся використовувати ці дані для створення нової карти масштабу 1:50 000, це невдала ідея. У розділі «Векторні дані» ми вказали, до яких проблем може привести розбіжність масштабів кінцевого продукту і використовуваних даних.
Закріпимо вивчений матеріал:
- Оцифровка - це процес створення векторних об'єктів, що включають геометрію і атрибути. і їх збереження в цифровому форматі на диску комп'ютера.
- Годинне можуть зберігатися у вигляді файлу і в базі даних.
- Один з найбільш поширених форматів - шейп-файл. який фізично є групою з трьох і більше файлів (.shp. dbf and .shx).
- До того, як Ви створите новий векторний шар, Вам знадобиться спланувати його тип геометрії і набір атрибутивних полів.
- Тип геометрії може бути точковий, лінійний і полігональний.
- Атрибути можуть бути цілочисельними (integer), десятковими дробами (decimalnumbers), текстовими (string) і календарно-тимчасовими (date).
- Процес оцифровки складається з відтворення геометрії об'єкта на карті і подальшого введення атрибутивних значень і повторюється для кожного об'єкта.
- Оцифровка з растра відбувається з використанням растрових зображень в якості підкладки.
- Професійні ГІС-оцифровщики іноді використовують графічні планшети.
Нижче наведено кілька прикладів практичних завдань для Ваших учнів:
- Складіть список об'єктів на території вашого навчального закладу, які можна було б занести в ГІС. Приклади: кордону, спортивні об'єкти, пункти евакуації і т.д. Постарайтеся використовувати різні типи геометрії. Потім розділіть учнів на групи і дайте кожній групі завдання створити кілька об'єктів. Попросіть їх налаштувати символи, щоб було простіше зрозуміти, які об'єкти зображені. На основі створених даних виготовте карту.
- Знайдіть супутниковий знімок і скажіть учням оцифрувати певні об'єкти з растра.
Якщо у Вас немає комп'ютера:
Ви можете виконати той же самий процес, використовуючи листи кальки і блокнот. Візьміть аерофотознімок або роздрукований супутниковий знімок в якості підкладки. У блокноті намалюйте таблицю, відповідну атрибутивної таблиці в ГІС. Тепер можна малювати геометрію об'єктів на кальці, відзначаючи кожен об'єкт номером. Цей же номер ставиться в першій колонці атрибутивної таблиці, а потім заповнюються всі інші колонки.
Керівництво Користувача QGIS також включає більш детальну інформацію з оцифрування векторних даних в QGIS.
У наступному розділі ми докладніше розглянемо растрові дані і дізнаємося, як зображення використовуються в ГІС.