Данные о покрытии

Покрытие представляет собой цифровое представление некоторого пространственно-временного явления. ISO 19123 дает определение:

• [a] функция, которая действует как функция для возврата значений из своего диапазона для любого прямого положения в его пространственной, временной или пространственно-временной области.

Покрытия играют важную роль в географических информационных системах (ГИС), геопространственном контенте и сервисах, обработке данных ГИС и обмене данными .

Покрытие представлено его «областью» (вселенная экстентов) и коллекцией, представляющей значения покрытия в каждом определенном месте в пределах своего диапазона. Например, спутниковый снимок, полученный с помощью дистанционного зондирования, может регистрировать различную степень светового загрязнения . Аэрофотосъемка , данные о земном покрове и цифровые модели рельефа предоставляют данные о покрытии . Как правило, покрытие может быть многомерным, например, датчики 1-D таймсерий, 2-D спутниковых изображений, 3-D х / у / т изображений временных рядов или х / Y / Z гео томограмм , или 4-Д х / y / z / t данные о климате и океане.

Однако покрытия являются более общими, чем просто изображения с регулярной сеткой. Соответствующие стандарты (см. Ниже) относятся к регулярным и нерегулярным сеткам, облакам точек и сеткам общего назначения.

Определение интероперабельной службы для навигации, доступа, обработки и агрегирования покрытий обеспечивается набором веб-службы покрытия (WCS) Open Geospatial Consortium (OGC) и службой обработки веб-покрытия (WCPS), языком запросов пространственно-временного покрытия.

Стандарты [ править ]

Покрытия представляют собой цифровую геопространственную информацию, представляющую изменяющиеся во времени и пространстве явления. OGC Abstract Topic 6 ^[1], который идентичен ISO 19123, определяет абстрактную модель покрытий. Возможно множество реализаций, которые соответствуют этой абстрактной модели, но при этом не совместимы. Эта абстрактная модель покрытия конкретизируется до уровня взаимодействия стандартом OGC GML 3.2.1 Application Schema - Coverages ^[2] (часто называемым GMLCOV ), который, в свою очередь, основан на языке географической разметки (GML) 3.2, ^{[3 ]} XML грамматика, написанная на XML-схеме для описания схем приложений, а также передачи и хранения географической информации.

Европейская правовая база для единой инфраструктуры пространственных данных, INSPIRE , в своих приложениях II и III также опирается на определения покрытий OGC, но изменяет их местами таким образом, что они менее совместимы и совместимы со стандартом OGC. Например, компоненты концепции покрытия выборочно объединяются в новые, разные определения покрытия.

Модель покрытия [ править ]

Формально в GMLCOV AbstractCoverage является подтипом AbstractFeature (что указывает на его близкое родство). Абстрактное покрытие состоит из следующих компонентов:

• область покрытия: степень, в которой доступны действительные значения;
• набор диапазонов: набор значений (« пиксели », « воксели »), из которых состоит покрытие, вместе с их местоположением.
• Тип диапазона: определение типа значений набора диапазонов
• метаданные: слот, в который можно добавить любые метаданные

Это абстрактное покрытие разбивается на несколько конкретных типов покрытия, экземпляры которых можно создать, например:

• сеточные покрытия:
  • GridCoverage : регулярная сетка с равными интервалами, не привязанная к пространству (например, растровое изображение, не связанное с географическими координатами).
  • RectifiedGridCoverage : регулярная сетка с равными интервалами, имеющая пространственную привязку (например, спутниковое изображение, у которого есть связанные географические координаты).
  • ReferenceableGridCoverage : сетка, которая не обязательно имеет равные промежутки (например, временные ряды спутниковых изображений, когда изображения не поступают через регулярные интервалы времени, или криволинейные сетки, следующие за устьями рек)
• многофункциональные покрытия:
  • MultiPointCoverage : наборы значений, связанных с точками, расположенными в пространстве / времени («облака точек»).
  • MultiCurveCoverage : наборы значений, связанных с кривыми, расположенными в пространстве / времени (например, траектории)
  • MultiSurfaceCoverage : наборы значений, связанных с поверхностями, расположенными в пространстве / времени (например, изоповерхностями)
  • MultiSolidCoverage : наборы значений, связанных с твердыми телами, расположенными в пространстве / времени (например, объекты САПР)

К особым случаям, которые можно моделировать покрытиями, относятся:

• набор полигонов Тиссена , используемых для анализа пространственно распределенных данных, таких как измерения осадков
• нерегулярная триангулированная сеть (TIN), часто используется для моделей местности

Связь с функциями [ править ]

Покрытие - это особый вид географического объекта с отличительными характеристиками, которые связаны с тем, что другие объекты имеют одно конкретное значение (например, номер дороги, который остается постоянным на всей протяженности дороги), тогда как покрытие обычно передает разные значения в разных местах в пределах своей домен. ISO 19109 (2-е изд.) Объясняет взаимосвязь между функциями и покрытиями следующим образом (пункт 7.2.2):

• Многие аспекты реального мира могут быть представлены как функции, свойства которых однозначны и статичны. Эти условные черты представляют собой модель мира в виде расположенных в нем дискретных объектов. Однако в некоторых приложениях более полезно использовать модель, фокусирующуюся на изменении значений свойств в пространстве и времени, формализованную как покрытия.

Обе точки зрения необходимы, поскольку каждая из них выражает фундаментальную метамодель мира: как пространство, населенное вещами, или как пространство, внутри которого меняются свойства. Более того, требования, относящиеся к обеим точкам зрения, могут возникать в одном приложении, обычно совпадающем с потоком данных: от наблюдения до интерпретации, а затем разработки и моделирования. ^[4]

Кодировка покрытия [ править ]

Различные кодировки покрытия

Не зависящая от формата логическая структура покрытий может быть отображена в GML (например, для временных рядов датчиков) или в любой из серий форматов данных, таких как GeoTIFF , NetCDF , HDF-EOS или NITF .

Поскольку некоторые из этих форматов кодирования не могут включать все метаданные, составляющие покрытие, модель покрытия предусматривает многоэтапное кодирование MIME (см. Рисунок), где первый компонент кодирует описание покрытия (степень домена, тип диапазона, метаданные и т. Д.) а вторая часть состоит из набора диапазонов «полезная нагрузка» с использованием некоторого формата кодирования.

Услуги [ править ]

В веб-сервисах, соответствующих открытым стандартам OGC , покрытия могут использоваться различными типами сервисов:

• Служба веб-покрытия, которая предлагает простой протокол доступа для поднабора покрытия, а также дополнительные расширенные функции
• Служба обработки веб-покрытия, которая предлагает язык запросов многомерного покрытия для специальной обработки, объединения, агрегирования и фильтрации
• Сервис веб-функций (хотя покрытия могут обслуживаться только целиком, что делает его громоздким перед лицом часто больших объемов покрытий, таких как спутниковые карты)
• Служба веб-обработки, которая позволяет публиковать любой алгоритм через расширенный протокол стиля удаленного вызова процедур

Отраслевая терминология: формат ГИС [ править ]

Ранние системы ГИС часто характеризовались как «растровые» или «векторные» системы, в зависимости от лежащего в основе подхода к работе с геометрией. Растровую ГИС можно интерпретировать как использование обычной дискретной модели покрытия, в то время как векторные ГИС более ориентированы на функции. Термин «покрытие» в первую очередь применялся к устаревшему формату ARC / INFO (ArcInfo), разработанному ESRI . В то время это была новая концепция, расширяющая форматы САПР до более пространственно ориентированных данных, содержащих связанные атрибуты.. Такое использование соответствовало обсуждаемой здесь концепции покрытия в том смысле, что покрытие ArcInfo обеспечивало однозначное сопоставление пространства с тематическим значением или классификацией для каждого слоя или покрытия. Однако покрытия ArcInfo использовали особый топологический подход для обеспечения полноты и уникальности, обрабатываемые с помощью команд BUILD и CLEAN - это двухмерные плоские наборы данных, которые содержат топологическую информацию, поэтому многоугольник «знает», какие сегменты своего периметра он разделяет с соседними многоугольниками. Из-за нехватки вычислительной мощности в вычислениях во время их разработки ^{[ когда? ]} , модель покрытия использует индексированные двоичные файлы.хранить пространственные и атрибутные данные отдельно, в отличие от использования СУБД . ^[5]

Ситуация изменилась с появлением технологии растровых баз данных, такой как rasdaman, которая делает возможными эффективную специальную фильтрацию и обработку. ^{[6] [7]}

Ссылки [ править ]