Кіріспе
Уақыт-кеңістіктік құбылыстың цифрлық бейнесі
Қамту – белгілі бір уақыт-кеңістіктік құбылыстың цифрлық бейнесі болып табылады. ISO 19123 стандарты мынадай анықтама береді: [а] өзінің кеңістіктік, уақыттық немесе уақыт-кеңістіктік доменіндегі кез келген тікелей орналасқан нүкте үшін мәндерді қайтаратын функция ретінде әрекет ететін элемент. Қамтулар географиялық ақпараттық жүйелерде (ГИС), геокеңістіктік мазмұн мен қызметтерде, ГИС деректерін өңдеуде және деректерді бөлісуде маңызды рөл атқарады. Қамту өзінің "доменімен" (жайылма аумағы) және оның ауқымындағы әрбір анықталған орналасқан жердегі қамту мәндерін көрсететін жиынтықпен бейнеленеді. Мысалы, қашықтан зондтау арқылы алынған спутниктік суретте жарық ластануының әртүрлі деңгейлері тіркелуі мүмкін. Әуе суреті, жер жамылғысы туралы деректер және цифрлық биіктік модельдері – бәрі де қамту деректерін ұсынады. Жалпы алғанда, қамту көп өлшемді болуы мүмкін, мысалы, 1D сенсорлық уақыт қатары, 2D спутниктік суреттер, 3D x/y/t сурет уақыт қатары немесе x/y/z геотомограммалар, немесе 4D x/y/z/t климат және мұхит деректері. Дегенмен, қамтулар жүйелі түрде торланған суреттерден гөрі көбінесе жалпылама болып келеді. Тиісті стандарттар (төменде қараңыз) жүйелі және жүйесіз торларға, нүктелік бұлттарға және жалпы торларға қатысты мәселелерді қарастырады. Ашық геокеңістіктік консорциум (OGC) Web Coverage Service (WCS) жиынтығы және Web Coverage Processing Service (WCPS) қамтуларды навигациялауға, қол жеткізуге, өңдеуге және жинақтауға арналған өзара әрекеттесетін қызметтерді анықтайды, сондай-ақ уақыт-кеңістіктік қамту сұранысы тілін ұсынады.
[a] feature that acts as a function to return values from its range for any direct position within its spatial, temporal or spatiotemporal domain
Coverages play an important role in geographic information systems (GIS), geospatial content and services, GIS data processing, and data sharing. A coverage is represented by its "domain" (the universe of extent) and a collection representing the coverage's values at each defined location within its range. For example, a satellite image derived from remote sensing might record varying degrees of light pollution. Aerial photography, land cover data, and digital elevation models all provide coverage data. Generally, a coverage can be multi dimensional, such as 1 D sensor timeseries, 2 D satellite images, 3 D x/y/t image time series or x/y/z geo tomograms, or 4 D x/y/z/t climate and ocean data. However, coverages are more general than just regularly gridded imagery. The corresponding standards (see below) address regular and irregular grids, point clouds, and general meshes. An interoperable service definition for navigating, accessing, processing, and aggregation of coverages is provided by the Open Geospatial Consortium (OGC) Web Coverage Service (WCS) suite and Web Coverage Processing Service (WCPS), a spatio temporal coverage query language.
Стандарттар
Қаптамалар – кеңістікте және уақытта өзгеретін құбылыстарды көрсететін сандық геокеңістік ақпаратты білдіреді. OGC Абстрактілік тақырып 6, ISO 19123 стандартына толық сәйкес келеді, қамтудың абстрактілі моделін анықтайды. Осы абстрактілі модельге сәйкес келетін, бірақ өзара сәйкес келмейтін көптеген іске асырулар мүмкін. ОGC стандарты GML 3.2.1 Application Schema – Coverages (көбінесе GMLCOV деп аталады) арқылы бұл абстрактілі қамту моделі өзара іс-қимыл деңгейінде нақтыланады, ол өз кезегінде Geography Markup Language (GML) 3.2 негізінде құрылған, географиялық ақпаратты сипаттауға, тасымалдауға және сақтауға арналған XML схемасында жазылған XML грамматикасы болып табылады. Бірыңғай кеңістіктік деректер инфрақұрылымына арналған INSPIRE еуропалық құқықтық аясы, өзінің II және III қосымшаларында OGC-ның қамту анықтамаларын да пайдаланады, бірақ оларды кейбір жерлерде OGC стандартына сәйкес келмейтін және өзара іс-қимылды төмендететіндей етіп өзгертеді. Мысалы, қамту тұжырымдамасының құрауыштар жиынтығы таңдаулы түрде жаңа, өзгеше қамту анықтамаларына қайта жинақталады.
Қасиеттерге қатынасы
Қаптама – ерекше географиялық нысан, оның ерекшелігі – басқа нысандарда бір белгілі мән болады (мысалы, жол нөмірі, ол жолдың бүкіл ұзындығында өзгермейді), ал қаптама әдетте өзінің кеңістігінде әртүрлі жерлерде әртүрлі мәндерді көрсетеді. ISO 19109 (2-басылым) нысандар мен қаптамалар арасындағы қатынасты былай түсіндіреді (7.2.2-тармақ):
Нақты әлемнің көптеген жайттары өз қасиеттері бір мәнді және өзгермейтін нысандар ретінде бейнеленуі мүмкін. Бұл дәстүрлі нысандар әлемді онда орналасқан дискретті объектілер тұрғысынан модельдейді. Дегенмен, кейбір жағдайларда кеңістікте және уақытта қасиет мәндерінің өзгеруіне назар аударатын модельді қолдану тиімдірек. Екі көзқарас та қажет, себебі олардың әрқайсысы әлемнің негізгі метамоделін көрсетеді: нәрселер мекендейтін кеңістік ретінде немесе қасиеттері өзгеріп отыратын кеңістік ретінде. Сонымен қатар, екі көзқарасқа қатысты талаптар бір қолданбада кездесуі мүмкін, әдетте дерек ағынына сәйкес келеді: байқаудан бастап түсіндіруге, содан кейін толықтыру мен модельдеуге дейін.
Many aspects of the real world may be represented as features whose properties are single valued and static. These conventional features provide a model of the world in terms of discrete objects located in it. However, in some applications it is more useful to use a model focussing on the variation of property values in space and time, formalized as coverages. Both viewpoints are required since they each express a fundamental meta model of the world: as a space populated by things, or as a space within which properties vary. Furthermore, requirements relating to both viewpoints may occur in a single application, typically matching a data flow: from observation through interpretation, and then elaboration and simulation.
Қақпақтың кодталуы
Қаптаманың форматтан тәуелсіз логикалық құрылымын GML-ге (мысалы, сенсорлық уақыт қатары) немесе GeoTIFF, NetCDF, HDF EOS немесе NITF сияқты дерек форматтарының кез келгеніне бейімдеуге болады. Осы кодтау форматтарының кейбіреулері қамтуды құрайтын барлық метадеректерді сіңіре алмайтындықтан, қамту моделі көп бөлімді MIME кодтауды көздейді (суретті қараңыз), онда бірінші бөлім қамту сипаттамасын (доменнің кеңдігі, ауқымның түрі, метадеректер және т.б.) кодтайды, ал екінші бөлімі қандай да бір кодтау форматын қолдана отырып, ауқым жиынының "жүктемесінен" тұрады.
Өнеркәсіп терминологиясы: ГИС форматы
Ертедегі ГИС жүйелері геометрияны басқарудың негізгі әдісіне байланысты жиі "растрлық" немесе "векторлық" жүйелер ретінде сипатталатын. Растрлық ГИС тұрақты дискретті жабын моделін пайдалану ретінде түсіндірілуі мүмкін, ал векторлық ГИС көбірек нысандарға бағдарланған. "Жабын" термині ең алдымен ESRI әзірлеген ARC/INFO (ArcInfo) мұралық форматына қолданылды. Ол кезде бұл CAD форматтарын кеңістіктік ақпараттан хабардар деректермен кеңейтетін, байланысты атрибуттарды қамтитын жаңа тұжырымдама болды. Бұл қолданылу осы жерде талқыланатын жабын тұжырымдамасына сәйкес келді, себебі ArcInfo жабыны әр қабат немесе жабын үшін кеңістіктік орналасқан жерден тікелей тақырыптық мәнге немесе жіктеуге карта жасауды қамтамасыз етті. Дегенмен, ArcInfo жабындары толықтығын және бірегейлігін қамтамасыз ету үшін ерекше топологиялық тәсілге ие болды, BUILD және CLEAN командаларын қолдану арқылы өңделген 2D жазық деректер жиынтығы топологиялық ақпаратты сақтайды, сондықтан көпбұрыш өзінің периметрінің қандай сегменттерін көршілес көпбұрыштармен бөлісетінін "біледі". Даму кезіндегі есептеу қуатының жетіспеуіне байланысты, жабын моделі RDBMS пайдаланудың орнына кеңістіктік және атрибуттық деректерді бөлек сақтау үшін индекстелген екілік файлдарды қолданды. Бұл растрлық деректер базасы технологиясының, мысалы rasdaman-ның пайда болуымен өзгерді, ол тиімді арнайы сүзгілеу мен өңдеуді мүмкін етеді.