Vissza az előzőleg látogatott oldalra (nem elérhető funkció)Vissza a tananyag kezdőlapjára (P)Ugrás a tananyag előző oldalára (E)Ugrás a tananyag következő oldalára (V)Fogalom megjelenítés (nem elérhető funkció)Fogalmak listája (nem elérhető funkció)Oldal nyomtatása (nem elérhető funkció)Oldaltérkép megtekintése (D)Keresés az oldalon (nem elérhető funkció)Súgó megtekintése (S)

Open source fejlesztő eszközök, elméleti rész / A vektoros adatmodell alapjai

Tanulási útmutató

Összefoglalás

Ebben a leckében ismertetjük a vektoros adatmodell alapfogalmait. Megismerkedünk a térbeli adatok vektoros modelljével, a geometriai elemek kapcsolat rendszerével, a topológia fogalmával, és a főbb térbeli funkciók, amelyek a térbeli lekérdezések alapjául szolgálnak.

Követelmény

Az ismeretek elsajátítása, az ellenőrző kérdések eredményes megválaszolása.

A vektoros adatmodell alapjai

A vektoros adatmodell az ábrázolni kívánt objektumok általunk jellemzőnek, fontosnak tartott pontjainak helyvektorait tárolja, ami kétdimenziós esetben x, y koordinátákat, háromdimenziós esetben x, y, z koordinátákat jelent. Azt is tárolnunk, tudnunk kell, hogy a megadott koordináták milyen koordináta rendszerben értelmezettek. Ez a tény feltételezi, hogy az a szoftver, amely tárolja a pontok koordinátáit, kezelni tudja a koordináta rendszereket.

Ebben az animációban áttekintjük a vektoros adatmodell alapelveit

Flash lejátszó letöltése

Vektoros rendszerek

Minden, a pontnál bonyolultabb objektum a helyvektorosan tárolt pontok sokaságából épül fel valamely összekötési szabály alapján (amely legegyszerűbb esetben lehet az összetartozó pontok beviteli sorrendje). A matematikai összefoglaló gráfelméleti fejezetével összhangban, a vektoros adatmodellben az ábrázolni kívánt objektumokat gráfokkal írjuk le. A jellegzetes pontok a gráf pontjai (vertexei, node-jai, magyarul csúcsai, csomópontjai), amelyek alkotják a vonalakat és a poligonokat.

Kérdés, hogy ki dönti azt el, hogy melyik pont jellegzetes illetve fontos, elvégre éppen ezeket akarjuk tárolni. A kérdés megválaszolásához vizsgáljuk meg a vektoros adatbevitel módszereit. Ha űrfelvételekről vagy légi fotókról vektorizálunk, előbb értelmeznünk kell, hogy mit látunk. Ha felismertük a folyókat, utakat, házakat, akkor azok jellegzetes pontjai (ház sarkai, folyók, utak jellemző pontjai, úgy mint torkolat, útkereszteződés, stb.) egyszerűen megállapíthatók. A folyamat kiemelten fontos momentuma a felismerés, az emberi szemlélő, interpretátor tudása, tapasztalata, háttér ismeretei. E nélkül a vektorizálás lehetetlen.

A másik szempont, hogy milyen célra készül a vektortérkép. Az előre definiált célokból következtetni lehet arra, hogy mely objektumot tekintsük fontosnak, és melyet csak háttérnek, vagy éppen elhanyagolhatónak. Példaként vegyük azt az esetet, amikor közigazgatási célból készítünk vektoros térképet szkennelt papírtérkép alapanyagból. Ilyenkor minden közigazgatási vonatkozású adat fontos (településhatár, megyehatár, stb.), ellenben a folyók pontos ábrázolást nem igényelnek, noha jelenlétük szükséges. A patakok elhanyagolhatók, nem is kell, hogy rákerüljenek a digitális térképre (még akkor sem, ha rajta vannak a papír alapanyagon).

A kép (nagyobb változata) külön ablakban is megtekinthető.20. ábra. A valóság egy kis darabja (bal oldali ábra), amelyet a vektoros adatmodellel fogunk leírni, és a vektoros adatmodell szerinti reprezentációja (jobb oldali ábra).20_eletkep_vektor_full.png20. ábra. A valóság egy kis darabja (bal oldali ábra), amelyet a vektoros adatmodellel fogunk leírni, és a vektoros adatmodell szerinti reprezentációja (jobb oldali ábra).

A helyvektoros leírás - mint látható a 20. ábrán - elhelyezte az ábrázolni kívánt objektumok felszínre merőleges vetületeinek jellemző pontjait egy koordináta rendszerben. Ennek következtében a vektoros adatok megjelenítésére hivatott grafikus ablakban felvette a konvencionális észak-déli irányítottságnak megfelelő pozíciót.

Amikor papírtérkép a vektorizálás nyersanyaga, akkor is igaz, hogy valamikor valakinek értelmeznie kellett a képet, valakinek valamilyen előismeretei alapján ki kellett tűzni mérési pontokat. Összefoglalva tehát elmondhatjuk, hogy a vektoros adatmodellt követő digitális térképekben a helyvektorokon és az összekötési szabályon kívül nagy mennyiségű emberi tudás is benne van.

A kép (nagyobb változata) külön ablakban is megtekinthető.21. ábra. Példák egydimenziós objektumokra (bal oldali ábra): a) vonal szegmens (szakasz); b) vonallánc (polyline) extrém pontokkal (végpontokkal) és vertexekkel; c) nem kereszteződő vonallánc; d) zárt polyline; e) monoton polyline; f) nem monoton polyline. Példák kétdimenziós objektumokra (jobb oldali ábra): aa) egyszerű poligon; bb) nem egyszerű poligon (ilyen poligon csak hibaként fordul elő a geoinformatikában); cc) konvex poligon; dd) monoton poligon; ee) poligon sziget struktúra (lyukas poligon); ff) diszjunkt poligonokból álló régió {Rigaux}21_pontvonalpoligon_full.png21. ábra. Példák egydimenziós objektumokra (bal oldali ábra): a) vonal szegmens (szakasz); b) vonallánc (polyline) extrém pontokkal (végpontokkal) és vertexekkel; c) nem kereszteződő vonallánc; d) zárt polyline; e) monoton polyline; f) nem monoton polyline. Példák kétdimenziós objektumokra (jobb oldali ábra): aa) egyszerű poligon; bb) nem egyszerű poligon (ilyen poligon csak hibaként fordul elő a geoinformatikában); cc) konvex poligon; dd) monoton poligon; ee) poligon sziget struktúra (lyukas poligon); ff) diszjunkt poligonokból álló régió {Rigaux}

A 20. ábrán látható egy idealizált kép a valóság egy szeletéről, amelyet vektorosan írunk le. A valóságról alkotott modellünkhöz geometriai elemeket használunk, úgymint a nulladimenziós pont, és az egydimenziós vonal. Ennek speciális esete a vonallánc (polyline), amely egymáshoz kapcsolódó szakaszok sorozata (az összekapcsoltság már ebben az esetben is topológiai, vagyis a szomszédsággal kapcsolatos megszorításokat ró a modellre). A következő geometriai elem a (kétdimenziós) poligon, amelyet pontok sorozata épít fel (21. ábra). Ennél precízebb megfogalmazás, hogy egy poligon egymáshoz kapcsolódó szakaszok sorozata, amelynek kezdő és végpontja azonos, de legfőbb tulajdonsága a körbezárt terület. Az egymáshoz kapcsoltság, valamint a zártság a topológiára, vagyis a vonalak szomszédsági viszonyaira vonatkozó megszorítás.

A kép (nagyobb változata) külön ablakban is megtekinthető.22. ábra. A vektoros rendszerek elemeiből (geometric primtives) egyre komplexebb objektumok, objektumcsoportok alkothatók: 1 -- a node-ok szintje; 2 -- vonalak, poligonok szintje; 3 -- objektumok szintje; 4 -- komplex objektumok szintje22_komplex_full.png22. ábra. A vektoros rendszerek elemeiből (geometric primtives) egyre komplexebb objektumok, objektumcsoportok alkothatók: 1 -- a node-ok szintje; 2 -- vonalak, poligonok szintje; 3 -- objektumok szintje; 4 -- komplex objektumok szintje

Amint a 22. ábrán látható, a legelemibb építőelem, csak a pont tartalmaz koordináta adatot. A többi objektum, a hierarchiában feljebb álló vonal, vonallánc, és a poligon csak strukturális információt tartalmazz arról, hogy a magasabb hierarchiájú objektum milyen viszonyban van a hierarchiában alatta lévőkkel.

Ez egyben azt is jelenti, hogy a pont és koordinátáinak tárolása nem elegendő a geometria vektoros leírásához, hanem azt is tárolni kell, hogy a hierarchiában a pontok felett álló objektumok miként jönnek létre a pontokból alkotott szakaszok, és azok esetleges kapcsolódása által.

A vektoros objektumleírásnak számos előnye van, mint például: csak ott van pont (vertex), ahol változás, azaz törés van a geometriában; helytakarékos grafika leírás; objektum hierarchia felépítésének lehetősége (22. ábra); korlátlan adatbázis kapcsolati lehetőségek (23. ábra)

Az adatbázis kapcsolatot a 23. ábra mutatja sematikusan. A geometriai hierarchia bármely szintjéhez rendelhetünk attribútum adatokat leíró táblákat, ha azt a problémakör üzleti logikája (business logic) megkívánja.

A kép (nagyobb változata) külön ablakban is megtekinthető.23. ábra. A grafikus és a leíró adatok kapcsolatának sematikus ábrája. A grafikus objektumok és a leíró adataik 1:1 típusú kapcsolatban vannak egymással23_vektoros_full.png23. ábra. A grafikus és a leíró adatok kapcsolatának sematikus ábrája. A grafikus objektumok és a leíró adataik 1:1 típusú kapcsolatban vannak egymással
A kép (nagyobb változata) külön ablakban is megtekinthető.objektumoritentált megközelítésű rendszerek ezeket feature class-oknak hívja (tulajdonság osztályok), a hagyományos, CAD terminológiát előnyben részesítő szoftvergyártók pedig inkább a layer elnevezést használják. Az ábrán egy számított feature class is látható, az ingatlan érték, amely a telkek, épületek és közművek osztályokból számítható24_retegcsop_full.pngobjektumoritentált megközelítésű rendszerek ezeket feature class-oknak hívja (tulajdonság osztályok), a hagyományos, CAD terminológiát előnyben részesítő szoftvergyártók pedig inkább a layer elnevezést használják. Az ábrán egy számított feature class is látható, az ingatlan érték, amely a telkek, épületek és közművek osztályokból számítható

A vektorosan tárolt adatokat érdemes logikai csoportokba szedve kezelni, attól függően, hogy milyen csoportosítást részesítünk előnyben (24. ábra). Egy lehetőség az önkényes csoportosítás, amely a tervező, rendszerépítő deklarációjától függ. Ő dönti el, hogy mely objektumok kerüljenek egy objektum csoportba (feature class, layer). Ebben az esetben igen tág tere nyílik a tervezőnek, de egyben megnő a felelőssége is.

Egy másik lehetőség az objektumok valamilyen tulajdonság azonosság alapján történő besorolásán, osztályozásán alapuló csoportosítás. A csoportosítás lehet fix, vagyis nem változtatható, de lehet rugalmasan változtatható is, ami a pillanatnyi legyűjtési szempontrendszer alapján végzett csoportosítás.

A vektoros rendszer főbb funkcióit mutaja be a következő amináció.

Ebben az animációban áttekintjük a vektoros rendszerek főbb funkcióit, és néhány alkalmazási példát

Flash lejátszó letöltése

Vektoros rendszerek főbb funkciói, példák

Vissza a tartalomjegyzékhez

Új Széchenyi terv
A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszirozásával valósul meg.

A Társadalominformatika: moduláris tananyagok, interdiszciplináris tartalom- és tudásmenedzsment rendszerek fejlesztése az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával, az ELTE TÁMOP 4.1.2.A/1-11/1-2011-0056 projekt keretében valósult meg.
A tananyag elkészítéséhez az ELTESCORM keretrendszert használtuk.