Введение
Цифровое представление пространственно-временного явления
A coverage is the digital representation of some spatio temporal phenomenon. ISO 19123 provides the definition:
[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.
Покрытие – это цифровое представление некоторого пространственно-временного явления. ISO 19123 дает следующее определение: [a] объект, функционирующий как функция для возврата значений из своего диапазона для любой прямой позиции в его пространственной, временной или пространственно-временной области.
A coverage is the digital representation of some spatio temporal phenomenon. ISO 19123 provides the definition:
[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.
Покрытия играют важную роль в географических информационных системах (ГИС), геопространственном контенте и сервисах, обработке данных ГИС и обмене данными. Покрытие представлено своей "областью определения" (универсальным пространством распространения) и набором данных, представляющим значения покрытия в каждой определенной точке в его диапазоне. Например, спутниковый снимок, полученный с помощью дистанционного зондирования, может фиксировать различные степени светового загрязнения. Аэрофотосъемка, данные о землепокрыве и цифровые модели рельефа предоставляют данные о покрытии. Как правило, покрытие может быть многомерным, например, 1D временные ряды данных датчиков, 2D спутниковые изображения, 3D временные ряды изображений x/y/t или геотомограммы x/y/z, или 4D климатические и океанографические данные x/y/z/t. Однако покрытия более общие, чем просто регулярно структурированные изображения. Соответствующие стандарты (см. ниже) охватывают регулярные и нерегулярные сетки, облака точек и общие сетчатые структуры. Интерфейсное определение сервиса для навигации, доступа, обработки и агрегации покрытий предоставляется пакетом Web Coverage Service (WCS) и Web Coverage Processing Service (WCPS) от Open Geospatial Consortium (OGC), а также языком запросов пространственно-временных покрытий.
A coverage is the digital representation of some spatio temporal phenomenon. ISO 19123 provides the definition:
[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.
Стандарты
Покрытия представляют собой цифровые геопространственные данные, отражающие пространственно-временные явления. OGC Abstract Topic 6, идентичная ISO 19123, определяет абстрактную модель покрытий. Возможно множество реализаций, соответствующих этой абстрактной модели, но не обеспечивающих взаимодействие между собой. Стандарт OGC GML 3.2.1 Application Schema – Coverages (часто называемый GMLCOV) конкретизирует эту абстрактную модель покрытия до уровня совместимости и, в свою очередь, основан на Geography Markup Language (GML) 3.2 – XML-грамматике, написанной на языке XML Schema для описания схем приложений, а также для передачи и хранения географической информации. Европейская правовая база для единой инфраструктуры пространственных данных INSPIRE, в Приложениях II и III, также использует определения покрытий OGC, но в некоторых аспектах изменяет их, что снижает их совместимость и взаимодействие со стандартом OGC. Например, компоненты концепции покрытия избирательно перекомбинируются, формируя новые, отличные определения покрытия.
Отношение к особенностям
Покрытие – это особый вид географического объекта, отличающийся тем, что для других объектов характерно наличие одного конкретного значения (например, номер дороги, который остается постоянным на протяжении всей дороги), в то время как покрытие обычно передает различные значения в разных точках своей области определения. ISO 19109 (2-е издание) объясняет взаимосвязь между объектами и покрытиями следующим образом (пункт 7.2.2):
Многие аспекты реального мира могут быть представлены как объекты, свойства которых однозначны и статичны. Эти традиционные объекты предоставляют модель мира с точки зрения дискретных объектов, расположенных в нем. Однако в некоторых приложениях более полезно использовать модель, ориентированную на изменение значений свойств в пространстве и времени, формализованную как покрытие. Обе точки зрения необходимы, поскольку каждая из них выражает фундаментальную метамодель мира: как пространство, населенное объектами, или как пространство, в котором свойства изменяются. Кроме того, требования, относящиеся к обеим точкам зрения, могут возникать в одном приложении, обычно соответствуя потоку данных: от наблюдения, через интерпретацию, и затем детализацию и моделирование.
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.
Кодирование покрытия
Формат независимой логической структуры покрытия может быть сопоставлен с GML (например, для временных рядов данных, полученных с датчиков) или с одним из ряда форматов данных, таких как GeoTIFF, NetCDF, HDF EOS или NITF. Поскольку некоторые из этих форматов кодирования не способны вместить все метаданные, составляющие покрытие, модель покрытия предусматривает многокомпонентную MIME-кодировку (см. рисунок), где первый компонент кодирует описание покрытия (пространственное распространение, тип значений, метаданные и т.д.), а вторая часть состоит из набора значений ("полезной нагрузки"), закодированных в определенном формате.
Терминология отрасли: формат ГИС
Ранние ГИС-системы часто характеризовались как "растровые" или "векторные", в зависимости от базового подхода к обработке геометрии. Растровые ГИС можно интерпретировать как использующие регулярную дискретную модель покрытия, а векторные ГИС – как ориентированные на объекты. Термин "покрытие" наиболее заметно применялся к устаревшему формату ARC/INFO (ArcInfo), разработанному ESRI. В то время это была новая концепция, расширявшая форматы САПР до более пространственно-ориентированных данных с привязанными атрибутами. Это использование соответствовало концепции покрытия, обсуждаемой здесь, в том смысле, что покрытие ArcInfo обеспечивало однозначное соответствие между пространством и тематическим значением или классификацией для каждого слоя или покрытия. Однако, покрытия ArcInfo использовали специфический топологический подход для обеспечения полноты и уникальности, обрабатывались командами BUILD и CLEAN и представляли собой двумерные плоские наборы данных, сохраняющие топологическую информацию, таким образом, полигон "знает", какими сегментами периметра он граничит с соседними полигонами. Ввиду недостаточной вычислительной мощности на момент разработки, модель Coverage использовала индексированные бинарные файлы для раздельного хранения пространственных и атрибутивных данных, вместо использования СУБД. Это изменилось с появлением технологий растровых баз данных, таких как rasdaman, которые обеспечивают эффективную фильтрацию и обработку данных по запросу.