Данные о покрытии - Coverage data

А покрытие это 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 географические информационные системы (ГИС), геопространственный контент и услуги, ГИС обработка данных, и обмен данными.

Покрытие представлено его «областью» (вселенная экстентов) и коллекцией, представляющей значения покрытия в каждом определенном месте в пределах своего диапазона. Например, спутниковое изображение получено из дистанционное зондирование может записывать разную степень световое загрязнение. Аэрофотосъемка, данные о земном покрове и цифровые модели рельефа все обеспечивают данные о покрытии. Как правило, покрытие может быть многомерным, например, временные ряды 1-D датчика, 2-мерные спутниковые изображения, 3-мерное изображение x / y / t. Временные ряды или x / y / z geo томограммы, или 4-D x / y / z / t климатические и океанические данные.

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

Определение интероперабельной службы для навигации, доступа, обработки и агрегирования покрытий обеспечивается Открытый геопространственный консорциум (OGC) Служба веб-покрытия (WCS) люкс и Служба обработки веб-материалов (WCPS), язык запросов пространственно-временного покрытия.

Стандарты

Покрытия представляют собой цифровую геопространственную информацию, представляющую изменяющиеся во времени и пространстве явления. Абстрактная тема OGC 6^[1] - что идентично ISO 19123 - определяет абстрактную модель покрытий. Можно представить себе множество реализаций, которые соответствуют этой абстрактной модели, но не обладают функциональной совместимостью. Эта абстрактная модель покрытия конкретизирована до уровня взаимодействия стандартом OGC. Схема приложения GML 3.2.1 - Покрытия^[2] (часто упоминается как GMLCOV), который, в свою очередь, основан на Язык разметки географии (GML) 3.2,^[3] ан XML грамматика, написанная на XML-схеме, для описания схем приложений, а также для передачи и хранения географической информации.

Европейская правовая база для единой инфраструктуры пространственных данных, ВДОХНОВЛЯТЬ, в своих Приложениях II и III также опирается на определения покрытий OGC, но изменяет их местами, делая их менее совместимыми и интероперабельными со стандартом OGC. Например, компоненты концепции покрытия выборочно рекомбинируют в новые, разные определения покрытия.

Модель покрытия

Формально в GMLCOV АннотацияПокрытие это подтип Аннотация (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 ") покрытие состоит из, вместе с их местоположением
Тип диапазона: определение типа значений набора диапазонов
метаданные: слот, в который можно добавить любые метаданные

Это абстрактное покрытие разделено на несколько конкретных типов покрытия, экземпляры которых могут быть созданы, например:

сеточные покрытия:
- Сетка: регулярная сетка с равными интервалами, не привязанная к пространству (например, растровое изображение, не связанное с географическими координатами)
- Ректифицированная сетка: регулярная сетка с равными интервалами, привязанная к пространству (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:
- Многоточечный: 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 из Полигоны Тиссена, используется для анализа пространственно распределенных данных, таких как измерения осадков.
триангулированная нерегулярная сеть (TIN), часто используется для моделей местности

Связь с функциями

Покрытие - это особый вид географическая особенность, с отличительными характеристиками, заключающимися в том, 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 области. 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 элементы 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. Кроме 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

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 же NITF.

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

Услуги

В веб-сервисах после открытого OGC стандарты, покрытия могут использоваться различными типами услуг:

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

Отраслевая терминология: формат ГИС

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 наследию ARC / INFO (ArcInfo) формат, разработанный ESRI. В то время это была новая концепция, расширяющая CAD форматирует в более пространственные данные, которые связаны 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 2D планарный наборы данных, которые поддерживают топологический информации, таким образом, многоугольник "знает", какие сегменты своего периметра он разделяет с соседними многоугольниками. Из-за нехватки вычислительной мощности на момент разработки^{[когда? ]}, модель покрытия использует индексированные двоичные файлы хранить пространственные и атрибутные данные отдельно, в отличие от использования СУБД.^[5]

Это изменилось с появлением технологии растровых баз данных, например Расдаман что делает возможными эффективную специальную фильтрацию и обработку.^[6]^[7]