G.I.S. Curs 3 Geogafia Mediului 1.04.2014 Dr. Constantin Nistor
Formatul de date vectorial Datele vectoriale descriu lumea sub forma unui spaţiu populat de linii în variate aspecte şi feluri: puncte, linii, poligoane (Robinson, 1995). Fiecare dintre acestea au atribute care le deosebesc unele de altele. Spre deosebire de datele raster care stochează informaţii continuu, chiar şi acolo unde valorile lipsesc (no data), datele vectoriale înregistrează informaţii discontinuu, ele înregistează valori doar acolo unde acestea există, sau au loc schimbări ale mărimii acestora. Sunt stocate numai valorile care definesc punctele, ce compun liniile sau poligoanele, iar tot spaţiul în afara acestora este non-existent. Datele vectoriale marchează valori izolate, prin precizarea coordonatelor spaţiale x, y în sistemul cartezian şi x, y, z în cel geometric, şi a valorilor stocate. Din acest punct de vedere, datele vectoriale sunt similare datelor clasice folosite pentru realizarea hărţilor convenţionale: linii, puncte, suprafeţe. Realizarea unei hărţi prin folosirea datelor vectoriale poate fi asemuită unui grafic, abstractizare realizată prin folosirea teoriei grafice.
Date vectoriale în format analogic Punct Linie Poligon
Date vectoriale in format digital Punctul reprezintă cel mai simplu mod de reprezentare a datelor vectoriale. Acesta înmagazinează valori abstracte, izolate, prin precizarea coordonatelor x, y, şi adese z. Punctul reprezintă o abstratizare adimensională, întrucât acesta nu are mărime, şi este definit, doar prin coordonatele x şi y. Punctul în mod normal reprezintă o formă geografică prea mică pentru a fi afişată ca o linie sau o suprafaţă. Exempul un izvor, care nu poate fi marcat print-o suprafaţă şi care este reprezentat pe hartă doar prin precizarea coordonatelor sale şi simbolizat printr-un punct.
Linia, reprezintă un set ordonat de puncte, rezultă din înşiruirea a cel puţin două puncte, pentru care sunt definite coordonatele x, y. Este folosită pentru reprezentarea elementelor geografice foarte înguste pentru a fi reprezentate sub forma unei suprafeţe. Exemplu o stradă sau un râu sunt reprentate printr-o linie care se compune dintr-o înşiruire de segmente, fiecare segment rezultând din unirea a două puncte pentru care se precizează coordonatele x, y. Linia este folosită de asemenea pentru reprezentarea tridimensională a obiectelor, prin precizarea valorilor z, pentru punctele care o definesc. (spaţial valorile z, pot reprezenta atât altitudinea cât şi adâncimea). Poligonul, reprezintă o formă pentru reprezentarea suprafeţelor. Un poligon este definit de linii care scot în evidenţă limitele sale. Poligonul prezintă la fel ca şi celelate elemente atribute care descriu elementele geografice pe care acestea le reprezintă. De esemplu un poligon este folosit pentru decierea formei unui lac, dar precizează şi suprafaţa acestuia.
Date raster sau date vectoriale: avantaje şi dezavantaje Datele în format raster şi vector prezintă numeroase avantaje şi dezavantaje în reprezentarea realităţii. Datele raster înmagazinează valorile pentru toate punctele dintr-o regiune, şi ca urmare necesită un spaţiu foarte extins pentru stocare. Spe deosebire de acestea, datele în format vectorial stochează valorile, doar acolo unde este nevoie. Datele raster sunt mai uşor valorificate combinaţii de acoperire cu alte teme, dar sunt mai greu de reprezentat în format clasic de tipul hărţilor, unde în funcţie de rezoluţie, anumite elemenete pot fi mai greu distinse (exemplu, râuri, granie), în cazul datelor vectoriale reprezentarea pe hartă este mult mai accesibilă. Datele vectoriale pot fi foarte uşor captate, reproduse la scară, reproiectate, aceasta uşurează combinara datelor vectoriale din diferite straturi tematice provenite din surse diferite. Datele vectoriale sunt mult mai combatibile cu bazele de date relaţionale, aceste date pot fi stocate sub forma unor tabele şi accesate de utilizatori multipli.
Datele vectoriale ocupă în situaţia stocării, un spaţiu mult mai mic decât datele raster, aspect care uşurează transferul acestora. Datele raster pot fi în funcţie de rezoluţie de 10 sau 100 de ori mai mari decât datele vectoriale. Un alt avantaj al folosirii datelor vectoriale este posibilitatea actualizării şi administrării mult mai uşoare decât cele raster. Datele vectoriale sunt mult mai pretabile pentru analize complexe decât cele raste. De exemplu construirea unei noi şosele poate fi usor reprodusă în format vectorial prin aducerea vectorului cu segmentul de drum nou, în timp ce datele rster vor trebui complet refăcute, prin obşinerea unei noi aerofotograme sau imagini satelitare corespunzătoare noii situaţii. Dacă la o bază de date existentă se solicită introducerea unui nou atribut, aceasta se va face in timp minim pentru datele vectoriale prin adăugarea unei coloane de atribute la baza de date. Datele raster stochează informaţii continue ale formelor de relief analizate, ca urmare ele sunt mult mai pretabile analizele morfometrice şi urmărirea dinamicii proceselor.
Legătura geometrică dintre date În GIS, datele se interconectează sub forma unei reţele similar legăturilor care se realizează între acestea în lumea reală. Astfel între datele vectoriale reprezentate prin punct, linie şi poligon, vor capăta, în relaţie cu elementele din vecinătate un nou sens. Punctele se transformă în vertexi, noduri şi puncte finale Liniile se transformă în reţele de legătură şi capătă sens Intersecţia dintre două suprafeţe devine o muchie
Exemplu: O linie este folosită pentru reprezentarea unui curs de apă, care se desfăşoară între două puncte izvor şi vărsare care reprezintă punctele finale ale râului. Linia care reprezintă cursul de apă nu este rectilinie, ci este formată din mai multe segmente care se racordează în punctele de schimbare a direcţiei, aceste puncte de inflexiune reprezintă vertexii. Râul nu este izolat ci face parte dintr-o reţea hidrografică, aşadar se va intersecta cu alte râuri tributare. Aceste intersecţii din punctele de confluenţă sunt denumite noduri de legatură (junction node). Râul curge numai într-un anumit sens, aspect care va trebui precizat, pentru corectitudinea modelării reliefului în programe GIS avansate. Suprafaţa bazinului hidrografic aferent cursului de apă se învecinează cu un alt bazin hidrografic şi prezintă o limită comună pe o anumită porţiune, aceasta va deveni o muchie, în reţeaua geometrică abstractizată folosită în GIS Modelul acesta de interconectare a datelor vectoriale este folosit şi pentru explicarea modului în care datele sunt combinate pentru reprezentarea realităţilor geografice şi realizara hărţilor.
Modelarea celei de-a treia dimensiune În analiza reliefului, înţelegerea morfologiei acestuia şi a proceselor de modelare nu poate fi concepută fără intuirea aspectului spaţial al acestuia. Folosirea curbelor de nivel de pe hărţile plane este dificilă pentru începători şi poate conduce în lipsa timpului necesar pentru fundamentarea matematică şi geometrică (noţiuni de matematică avansată, geodezie şi topografie, care nu fac obiectul geomorfologiei) a reprezentării la o percepţie eronată a reliefului. Cu toate că datele reprezentate pe hartă (în plan), înglobează această a 3-a dimensiune, reprezentarea sa nu este posibilă decât prin ralizarea unei proiecţii ortogonale sau de blocdiagrame, care simulează viziunea spaţială a reliefului. Însuşi monitorul calculatorului constituie o suprafaţă plană, iar nu toate programele au capacitatea de reprezentare 3D. Această reprezentare devine vitală, dacă ne gândim că anumite aspecte morfometrice sunt strict mărimi valorice dar şi spaţiale: panta sau orientarea versanţilor. De exemplu: distribuţia proceselor geomorfologice de pantăşi a formelor de relief dezvoltate poate fi mult mai uşor evaluată prin modelarea 3D cu ajutorul programelor de calculator. Reprezentarea 3D este dificilă, întrucât solicită implicit o reprezentare 3D a relaţiilor topologice dintre elemente. Ea este de cele mai multe ori, departe de perfecţiune întrucât depinde de performanţele calculatorului şi algoritmi folosiţi de program.
Noţiunea de topologie Termenul a fost introdus pentru a defini relaţiile geometrice care se stabilesc între obiecte şi care nu se modifică în timpul transformărilor şi sunt indepenente de orice sistem de coordonate. Aceasta uşurează modul de percepere a lumii digitale prin introducerea unei relaţionări între elemente, similar modului de structurare al lumii reale (Bernhardsen, 1999, citat de Heywood, 2006). Elementele topologice care caracterizează un obiect sunt de asemenea independente de scara de măsură (Chrisman, 2002, citat de Heywood, 2006). Topologia este compusă din trei elemente care definesc relaţiile spaţiale dintre componente: adiacenţă, conţinut şi conectivitate (Bourrough, 1986 citat de Heywood, 2006).
Adiacenţa este specifică poligoanelor şi descrie legătura de vecinătate între două suprafeţe, atunci când acestea au un hotar comun. O latură a celor două poligoane este comună, constituin în acelaş timp parte integrantă a fiecărui poligon. Este cazul reprezentării suprafeţelor ce desemnează proprietatea (Robinson, 1995). Aceste relaţii abstracte sunt folosite inclusiv în lumea reală pentru identificarea şi intabulara unei suprafeţe prin precizarea limitei şi a vecinilor. Conţinutul (în unele citări poligoane insulă) este de asemenea specific poligoanelor şi specifică includerea completă a unui poligon în altul exterior mai extins. Exemplu o insulă, reprezentată sub forma unui poligon este înconjurată din toate părţile de mare, reprezentată sub forma unui poligon care îl include pe primul (Robinson, 1995). Conectivitatea este particulară liniilor şi indică legătura între două segmente. Exemplu un afluent care se conectează într-un nod cu un râu.