docMIERNICTWO GÓRNICZE PODSTAWY GIS 03
download 
Reklamacja Transkrypt
MIERNICTWO GÓRNICZE PODSTAWY GIS 03
GIS Geoinformatyka MIERNICTWO GÓRNICZE PODSTAWY GIS 03 Dr inż. Jan Blachowski Politechnika Wrocławska Instytut Górnictwa Zakład Geodezji i GIS Pl. Teatralny 2 tel (71) 320 68 73 SYLLABUS Model wektorowy (uzupełnienie) Prosty model wektorowy, Topologiczny model wektorowy, Sieciowy model wektorowy, Model obiektowy Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej • • • • dr inż. Jan Blachowski 1 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY WPROWADZENIE Zorientowane obiektowo (object-oriented) podejście do projektowania baz danych geograficznych Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Zgrupowanie w obiekt wszystkich danych opisujących jednostkę oraz operacji, które są dla niej właściwe • możliwość zdefiniowania struktury obiektów, • możliwość zdefiniowania operacji, które mogą być im przypisane OBIEKT = STAN + ZACHOWANIE • • • • Tożsamość obiektów jest unikalna, Tożsamość obiektów nie ulega zmianie, Obiekty złożone składają się z kilku innych obiektów, Obiekt może należeć do nadrzędnej klasy obiektów Dziedziczy własności klasy nadrzędnej STAN – zbiór wartości atrybutów obiektów (właściwości, które opisują jego stan) ZACHOWANIE – metody operacji wykonywanych na obiekcie (metod, które opisują jego zachowanie) 3 MODEL OBIEKTOWY W modelu obiektowym rzeczywistość reprezentowana przez zbiór obiektów i ich wzajemnych relacji • Zbiór obiektów to klasa obiektów, • Wiele cech obiektów jest definiowane na poziomie klasy Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Model obiektowy dotyczy zbiorów obiektów i ich wzajemnych relacji. Nie ma tu rozdzielenia stanu elementów (cech określających czym są) od ich zachowań (metody określające sposób ich funkcjonowania) dr inż. Jan Blachowski Przykład W relacyjnej bazie danych HOTEL ma atrybuty takie jak: numer ID, Nazwa, Adres, Liczba pokojów, standard W modelu obiektowym • Atrybuty stają się stanem (właściwościami), • Hotel staje się klasą obiektów, • Przechowywane są także zachowania obiektu czyli operacje, które mogą na nim wykonywane (np. zmiana standardu, zmiana liczby pokojów, zamknięcie poza sezonem) 4 2 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY ZAKWATEROWANIE Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej ZAKWATEROWANIE TURYSTYCZNE PENSJONAT HOTEL ZAKWATEROWANIE MIESZKANIOWE APARTAMENT DOM MIESZKANIE Hierarchia obiektów - klasy nadrzędne i klasy podrzędne, np. Hotel należy do klasy budynków, składa się z restauracji, ogrodu, basenu, kortu tenisowego, ... Obiekty w klasie mają takie same własności – stany i zachowania Budynki charakteryzują się rozmiarem, kształtem, lokalizacją, Budynki mogą być budowane, burzone, rysowane na mapie Obiekty w klasie Hotel dziedziczą własności obiektów klasy nadrzędnej Budynki 5 MODEL OBIEKTOWY W modelu obiektowym: • Każdy obiekt jest zestawem cech geometrycznych, właściwości i metod, • Obiekty przestrzenne tego samego rodzaju są przechowywane w klasach obiektów, • Obiekty w ramach jednej klasy charakteryzuje ten sam typ wzajemnych relacji, Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej • Klasa obiektu może być przechowywana w tabeli bazy danych (rys. poniżej) dr inż. Jan Blachowski Rys. Kolumna z informacją o klasie obiektu [ArcGIS] 6 3 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej W modelu obiektowym relacje przestrzenne oparte są na operatorach, np.: nakładanie, przyleganie, stykanie, zawieranie. Decydują one o wzajemnych relacjach między obiektami Rys. 16. Przykład testu na zawieranie obiektów Relacje ogólne wykorzystywane do budowania innych typów relacji między obiektami • Przykład: powiązanie latarni w modelu oświetlenia miasta z informacją o rodzaju latarni Relacje topologiczne włączone do definicji klasy obiektów, np. topologiczny model sieciowy, na podst. [Longley i inni, 2006] 7 MODEL OBIEKTOWY W modelu obiektowym możliwe jest zdefiniowanie kilku typów reguł dotyczących relacji między obiektami Najczęściej stosowane są reguły: (a) atrybutów, (b) połączeń, (c) relacji i (d) geograficzne Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej (a) Reguły atrybutów dr inż. Jan Blachowski • Używane do zdefiniowania możliwych do wprowadzenia wartości atrybutów, np. reguła zakresu, reguła kodowanej cechy Przykład reguły zakresu to dopuszczalna prędkość na drogach, np. między 20 a 130 km/h Przykład reguły kodowanej cechy to kategorie danych np. rodzaj przeznaczenia budynku (mieszkalny, użyteczności publicznej, ...), stan obiektu (istniejący, projektowany) (b) Reguły połączeń • Używane do zdefiniowania możliwych kombinacji elementów, tworzone na podstawie geometrii, topologii i właściwości obiektów Przykład stacje transformatorowe w połączeniach linii energetycznych o różnych napięciach 8 4 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY W modelu obiektowym możliwe jest zdefiniowanie kilku typów reguł dotyczących relacji między obiektami Najczęściej stosowane są reguły: (a) atrybutów, (b) połączeń, (c) relacji i (d) geograficzne (d) Reguły geograficzne Powierzchnia Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej 10 000 Właściwości geometrii Powierzchnia 4 500 Powierzchnia 5 500 Podatek 2 500 Wskaźnik proporcjonaln y do powierzchni Podatek 1 125 Podatek 1 375 Właściciel Matt Kowalski Powielenie • Powierzchnia działki dzielona proporcjonalnie do wielkości dwóch nowych działek, • Kod użytkowania ziemi przypisany do obu działek, • Nazwisko właściciela pozostaje przy niesprzedanej działce, do działki sprzedanej wprowadza się nazwisko nowego właściciela, • Podatek od nieruchomości naliczany jest proporcjonalnie do powierzchni Właściciel Matt Kowalski Właściciel Jay Key Rys. Przykład reguł stosowanych podczas dzielenia działek [Longley i inni, 2006] 9 MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Cechy charakterystyczne modelu obiektowego Kapsułkowanie – złączenie opisów stanu i zachowania każdego obiektu Dziedziczenie – możliwość wykorzystania części lub wszystkich charakterystyk obiektu w innym obiekcie Polimorfizm – realizacja operacji takich jak rysowanie, usuwanie, tworzenie dla każdego obiektu dr inż. Jan Blachowski 10 5 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Cechy charakterystyczne modelu obiektowego Kapsułkowanie – złączenie opisów stanu i zachowania każdego obiektu Dziedziczenie – możliwość wykorzystania części lub wszystkich charakterystyk obiektu w innym obiekcie Polimorfizm – realizacja operacji takich jak rysowanie, usuwanie, tworzenie dla każdego obiektu Kapsułkowanie: każdy obiekt zawiera jednocześnie opis swojego stanu i zachowania. Stan dotyczy właściwości lub atrybutów, zachowanie dotyczy metod lub operacji, które mogą być zastosowane do obiektu Przykład: dla gruntów rolnych stan to rodzaj upraw, pH gleby, zachowanie to możliwość dzielenia lub łączenia 11 MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Cechy charakterystyczne modelu obiektowego Kapsułkowanie – złączenie opisów stanu i zachowania każdego obiektu Dziedziczenie – możliwość wykorzystania części lub wszystkich charakterystyk obiektu w innym obiekcie Polimorfizm – realizacja operacji takich jak rysowanie, usuwanie, tworzenie dla każdego obiektu dr inż. Jan Blachowski Kapsułkowanie: każdy obiekt zawiera jednocześnie opis swojego stanu i zachowania. Stan dotyczy właściwości lub atrybutów, zachowanie dotyczy metod lub operacji, które mogą być zastosowane do obiektu Przykład: dla gruntów rolnych stan to rodzaj upraw, pH gleby, zachowanie to możliwość dzielenia lub łączenia Dziedziczenie: zdolność do wielokrotnego wykorzystywania jednej lub wszystkich właściwości obiektu w odniesieniu do innego obiektu. Umożliwia tworzenie i rozszerzanie modeli GIS dzięki wykorzystaniu istniejących klas obiektów. Nowe klasy obiektów można budować na podstawie części jednej lub więcej istniejących klas obiektów oraz dodawanie do nich nowych unikatowych właściwości i metod. 12 6 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Cechy charakterystyczne modelu obiektowego Kapsułkowanie – złączenie opisów stanu i zachowania każdego obiektu Dziedziczenie – możliwość wykorzystania części lub wszystkich charakterystyk obiektu w innym obiekcie Polimorfizm – realizacja operacji takich jak rysowanie, usuwanie, tworzenie dla każdego obiektu Kapsułkowanie: każdy obiekt zawiera jednocześnie opis swojego stanu i zachowania. Stan dotyczy właściwości lub atrybutów, zachowanie dotyczy metod lub operacji, które mogą być zastosowane do obiektu Przykład: dla gruntów rolnych stan to rodzaj upraw, pH gleby, zachowanie to możliwość dzielenia lub łączenia Dziedziczenie: zdolność do wielokrotnego wykorzystywania jednej lub wszystkich właściwości obiektu w odniesieniu do innego obiektu. Umożliwia tworzenie i rozszerzanie modeli GIS dzięki wykorzystaniu istniejących klas obiektów. Nowe klasy obiektów można budować na podstawie części jednej lub więcej istniejących klas obiektów oraz dodawanie do nich nowych unikatowych właściwości i metod. Polimorfizm: przypisanie obiektom sposobów tworzenia, usuwania czy rysowania 13 MODEL OBIEKTOWY Studium przypadku – obiektowy model danych przestrzennych Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Schemat systemu zaopatrzenia w wodę • elementy sieci wodociągowej, • obiekty topograficzne (tło) dr inż. Jan Blachowski Typy obiektów w sieci wodociągowej • magistrala, przyłącza, złącza i odpowiadająca za przepływ wody, • zawory, hydranty i wodomierze Rys. 19 Przykład modelu obiektowego sieci wodociągowej [Longley i inni, 2006] Zadanie modeli przestrzennych to reprezentacja podstawowych właściwości środowiska w formie cyfrowej w celu zarządzania, analizy i prezentacji pompa Obiekty topograficzne • domy, ulice, budynki (nie biorą udziału w analizach) Model służy do • zarządzanie siecią, • analiza działania sieci na podst. [Longley i inni, 2006] 14 7 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY Studium przypadku – obiektowy model danych przestrzennych • Obiekty sieci wodociągowej uwzględnione są w modelu jako elementy sieci, Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej • Zdefiniowane relacje przestrzenne • Reguły topologiczne takie jak: połączenia sieci, kierunki przepływu, opór przepływu Rys. 19 Przykład modelu obiektowego sieci wodociągowej [Longley i inni, 2006] Zadanie modeli przestrzennych to reprezentacja podstawowych właściwości środowiska w formie cyfrowej w celu zarządzania, analizy i prezentacji • Analizy (sieciowe), np. wykrywanie elementów uszkodzonych, prognozowanie przepływu na podst. [Longley i inni, 2006] 15 MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Studium przypadku – obiektowy model danych przestrzennych dr inż. Jan Blachowski Schemat modelu obiektowego sieci wodociągowej wykorzystujący UML (Unified Modelling Language) • Ramki oznaczają klasy obiektów, • Linie określają sposoby dziedziczenia przez klasy części właściwości klas znajdujących się wyżej w hierarchii modelu Rys. 20 Model obiektowy Schemat systemu zaopatrzenia w wodę [Longley i inni, 2006] 16 8 GIS Geoinformatyka MODEL OBIEKTOWY Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Problemy • Trudność w reprezentowaniu świata jako ograniczonych przestrzennie obiektów Domniemanie niepewności reprezentacji wielu koncepcji przestrzennych, Obiekty przestrzenne modelowane w bazach danych są produktem interpretacji i uogólnień, • W fazie rozwoju brak standardu modelu danych, brak precyzyjnie zdefiniowanych podstaw teoretycznych, brak standardowego języka zapytań Zalety • Nie rozróżnia między danymi przestrzennymi i atrybutowymi Wydaje się bardziej odpowiedni dla danych GIS i operacji graficznych 17 PODSUMOWANIE Model danych zorientowany obiektowo składa się ze stanu (własności) i zachowań (możliwych operacji) przypisanych jednostce, Cechy mogą być definiowane na poziomie klasy obiektów, Miernictwo Górnicze Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej Model obiektowy charakteryzuje występowanie klas nadrzędnych i podrzędnych oraz hierarchiczność i dziedziczenie cech, dr inż. Jan Blachowski Cechy charakterystyczne to: kapsułkowanie, dziedziczenie i polimorfizm, Rodzaje reguł określających związki między obiektami to: atrybutów, geograficzne, połączeń i relacji 9
