¬изуализаци€ в √»— при наличии пространственных ограничений

 

¬изуализаци€ в √»— при наличии пространственных ограничений

Ћ. . —амойлов, —.Ћ. Ѕел€ков, ћ.ѕ. —идоренко

¬заимодействие пользовател€ с геоинформационной системой (√»—) осуществл€етс€ чаще всего в диалоговом режиме. —уть диалога заключаетс€ в формировании запросов серверу √»— и получении ответов в виде картографических изображений. Ёффективность диалога определ€етс€ скоростью регенерации изображени€ на экране при переходе между локальными участками электронной карты.† ƒанна€ скорость в значительной степени зависит от числа примитивов, описывающих ответ на запрос пользовател€. «десь предполагаетс€, что электронна€ карта представлена в векторном формате, наиболее распространенном в √»—.

 ак показал анализ, ответы сервера √»— содержат избыточные примитивы. »х по€вление обусловлено тем, что результат выполнени€ запроса €вл€етс€ картой, котора€ содержит кроме непосредственно примитивов выбранных объектов описание окружающего их пространства. Ќасколько обширно последнее описание (и соответствующее количество примитивов) зависит от представлени€ карты. ¬ простейшем случае ответ включает в себ€ полностью карту, в сложных √»— - набор фрагментов (например, стандартных геодезических планшетов), представл€ющих общую карту системы.

¬опрос о том, какие примитивы в ответе сервера считать избыточными, решаетс€ пользователем. √»— должна предоставл€ть средства описани€ примитивов, €вл€ющихс€ существенными в ответе сервера на запрос пользовател€. ¬ данной работе анализируетс€ один из возможных вариантов описани€ существенности - через пространственные ограничени€.

¬ общем виде под задачей визуализации будем понимать следующее: имеетс€ множество примитивов исходной карты G, в результате выполнени€ некоторой процедуры получено множество RG примитивов ответа на запрос. “ребуетс€ найти множество примитивов EGR такое, что |E|min.

¬се пространственные ограничени€ можно классифицировать по нескольким признакам. “ак с точки зрени€ пользовател€ пространственные ограничени€ описывают:

пространственную окрестность дл€ заданной точки в виде окружности с радиусом d. ѕопадание в окрестность любой точки примитива €вл€етс€ критерием отнесени€ его к множеству E. ѕространственные ограничени€ этого типа могут эффективно использоватьс€ при описании примитивов, контур которых представл€ет собой окружность, например колодцы в системах городских коммуникаций;

пространственную окрестность дл€ каждого примитива giR, попадание в которую любого другого примитива gkR, (ki) €вл€етс€ критерием отнесени€ его к множеству E. ƒанный вид ограничений эффективен, например, в задачах, св€занных с коммуникаци€ми: пространственна€ окрестность трубопровода, дороги, энергосети значительно меньше пространства, которые они охватывают;

пространственную окрестность заданного примитива, определ€емую пересекающими его примитивами. ƒанный вид пространственных ограничений можно использовать дл€ описани€ тех ситуаций, когда пользовател€ интересует лишь факт наложени€ примитивов, например, при решении задачи построени€ профил€. —уть данной задачи заключаетс€ в отображении среза коммуникаций по указанной пользователем пр€мой;

пространственную окрестность дл€ объектов - некоторых смысловых объединений примитивов. ѕримером могут служить здани€ и сооружени€, территории, земли. √раница окрестности в этом случае определ€етс€ как описывающий многоугольник объекта;

пространственную окрестность в виде областей на карте, внутри которых предусмотрена визуализаци€ всех примитивов, если, по крайней мере, один из примитивов, принадлежащих множеству R, попадает в область. ƒанна€ ситуаци€ имеет место, например, при изучении чрезвычайной ситуации в некотором районе. ¬ отличие от предыдущего варианта, область ограничений св€зываетс€ с областью существовани€ объектов и, в принципе, может задавать ограничени€ дл€ любого из описанных выше вариантов.

— точки зрени€ способа представлени€ описывающих контуров, все пространственные ограничени€ можно классифицировать на:

1) ограничени€, задаваемые окружност€ми:

 ак видно из рис.1 координаты примитивов множества E дл€ круга должны удовлетвор€ть условию:

,†††††††††††††††††††† (1.а)

.††††††††††††††††††††† (1.б)

где x0, y0- центр круга, вокруг которого вводитс€ пространственна€ окрестность, r - радиус круга, d - длина пространственной окрестности, x, y - координаты рассматриваемого примитива.

ѕримитив, попавший в пространственную окрестность заданного объекта (примитива) может иметь большую пространственную прот€женность. —ледовательно, имеет смысл разрезать его в точке пересечени€ с ограничивающей окружностью. ѕоэтому предлагаетс€ следующий пор€док отбора примитивов. ¬начале координаты примитива анализируютс€ на выполнение соответствующего услови€ (1.а) или (1.б). ≈сли условие выполн€етс€, то считаетс€, что примитив принадлежит множеству E. ¬ противном случае анализируетс€ вариант пересечени€ примитива и окружности, полученной по неравенству (1.а) или (1.б) соответственно. ≈сли и это условие не выполн€етс€, то примитив исключаетс€ из рассмотрени€, иначе примитив разрезаетс€ в точке его пересечени€ с ограничивающей окружностью, и оставша€с€ в пространственной окрестности часть примитива приписываетс€ к множеству E. —оответствующий алгоритм разрезани€ описан в [3].

2) ограничени€, задаваемые эллипсами:

 оординаты примитивов множества E дл€ эллипса должны удовлетвор€ть следующим услови€м:

,††††††††††††††††††††††††††† 2.а)

.††††††††††††††††††††††††† (2.б)

где x0, y0 - центр круга, вокруг которого вводитс€ пространственна€ окрестность, a, b - больша€ и фокальна€ полуоси описываемого эллипса соответственно, d - длина пространственной окрестности, x, y - координаты рассматриваемого примитива.

 ак видно из сравнени€ формул (1.а, 1.б) и формул (2.а, 2.б), задание пространственных ограничений эллипсами аналогично предыдущему случаю, поэтому здесь справедливо все вышесказанное по отношению к ограничени€м окружност€ми.

3) ограничени€, задаваемые дугами окружностей:

Ётот случай аналогичен первому, только здесь ввод€тс€ еще два ограничени€, св€занных с углом к центру дуги окружности. “аким образом, примитивы множества E пространственной окрестности дуги должны удовлетвор€ть условию:

,††††††††††††††††††††† (3)

где C=(x0, y0) - центр дуги, вокруг которой вводитс€ пространственна€ окрестность,

r - радиус дуги,

d -длина пространственной окрестности,

x, y - координаты рассматриваемого примитива,

A - точка, расположенна€ в начале дуги,

B - точка, расположенна€ в конце дуги,

D - точка, расположенна€ на одной оси с точкой СCТ со смещением

вправо, например (x0+1, y0).

ќпределение факта попадани€ примитива в пространственную окрестность, заданную дугами окружностей, при разрезании примитивов аналогично пространственным ограничени€м из окружностей.

4) ограничени€, задаваемые произвольными многоугольниками:

 ак видно из рис.4-5 многоугольник, описывающий пространственную окрестность, не может быть получен простым масштабированием исходного контура (контура, описывающего заданный объект) по двум причинам:

a) дл€ произвольного многоугольника, в общем случае, невозможно найти такую точку, котора€ была бы равноудалена от всех вершин этого многоугольника. —ледовательно, нет такой точки, относительно которой операци€ масштабировани€ отодвинула бы стороны многоугольника, задающего пространственные ограничени€, от сторон многоугольника-контура объекта на одинаковые рассто€ни€.

b) стороны многоугольника, описывающего пространственную окрестность, как демонстрируют рис.4 и рис.5, ограничены дугами окружностей на внутренних углах, меньших .

»сход€ из этих причин, предлагаетс€ следующий алгоритм, который учитывает все особенности преобразовани€ контуров. —уть алгоритма заключаетс€ в следующем:

»з исходного множества вершин P (|P|=N) контура, описывающего заданный объект, стро€тс€ уравнени€ пр€мых (соответствующие формулы широко освещаютс€ во всех печатных издани€х по машинной графике и аналитической геометрии, например, в [1-4]).

—огласно результатам, полученным в предыдущем пункте, стро€тс€ уравнени€ пр€мых многоугольника, задающего пространственные ограничени€. ƒанные пр€мые смещены в направлении от контура объекта (см. случай, изображенный на рис. 5) и к контуру объекта (см. случай, изображенный на рис. 4). ”равнени€ пр€мых, параллельных ребрам многоугольного контура, можно построить по [4].

ѕо формуле, аналогичной (1.б), определ€ютс€ неравенства, ограничивающие отрезки полученного многоугольника в его углах.

ќпредел€етс€ множество V1 точек пересечени€ соседних отрезков и множество V2 точек пересечени€ отрезков и соответствующих окружностей, полученных из неравенств на шаге 3.

ѕоследовательно обход€ контур, из множеств V1 и V2 формируетс€ искомое множество V вершин многоугольника, описывающего пространственную окрестность заданного объекта.

¬ итоге, любой примитив, попадающий в окрестность объекта, должен удовлетвор€ть хот€ бы одному из условий:

примитив попадает или пересекает многоугольник, составленный из вершин множества V;

координата примитива удовлетвор€ет одному из условий неравенств, полученных из неравенств на шаге 3.

≈сли примитив пересекает контур пространственной окрестности, то его необходимо разрезать в точках пересечени€, пользу€сь обобщенными на случай разрезаемого примитива алгоритмами разрезани€ произвольной пр€мой произвольным многоугольником. ƒанные алгоритмы описаны в [1] и [2], а более полный анализ приведен в [3]. ѕредставим результаты анализа таких алгоритмов, приведенные в [3].

“аблица 1.

–азрезание отрезков пр€мой многоугольным окном

Ќазвание †метода


¬изуализаци€ в √»— при наличии пространственных ограничений Ћ. . —амойлов, —.Ћ. Ѕел€ков, ћ.ѕ. —идоренко ¬заимодействие пользовател€ с геоинформационной

Ѕольше работ по теме:

ѕредмет: »нформатика, ¬“, телекоммуникации

“ип работы: –еферат

найти  

ѕќ»— 

Ќовости образовани€

 ќЌ“ј “Ќџ… EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

—качать реферат © 2018 | ѕользовательское соглашение

—качать      –еферат

ѕ–ќ‘≈——»ќЌјЋ№Ќјя ѕќћќў№ —“”ƒ≈Ќ“јћ