Терминология системы ГБД-э иЭБД

 

Ядром и теоретической основой для построения цифровых моделей экосистем в концепции, реализованной в системах, является цифровое описание распределения изучаемого параметра на выбранном пространственном слое. Таковым параметром может быть, например, концентрация загрязняющего вещества в приповерхностном слое почвы, уровень дефолиации деревьев лесного массива на конкретном участке, насыщенность нефтью пропластка или пласта, значение абсолютной отметки уровня ограничивающей пласт (слой почвы, территории) поверхности. Считается, что исходными данными при этом являются цифровые значения наблюдаемого параметра в точках с известными геометрическими координатами, причем исходные точки могут быть размещены на площади в плане нерегулярно (например, данные наблюдений неравномерно расположенной сети станций), а в цифровом описании ГБД-э ‑ на равномерной прямоугольной сетке (также употребляют названия – правильной, регулярной). Подобные цифровые поля системы – не что иное, как сеточные функции, а с ними можно работать средствами численного анализа. В частности, определять экстремумы, дифференцировать, интегрировать, выполнять арифметические действия с несколькими полями, анализировать корреляцию. Подобные цифровые поля визуализируются в режимах одномерной, двумерной и трехмерной графики.

Другими словами основной задачей моделирования в системах является получение адекватного цифрового описания каждого отдельного параметра на слоях. Как создавать, адаптировать цифровые модели, используя инструментарий системыГБД-э, описано ниже. При этом прежде определим отдельные специфические термины и понятия. Необходимость этого обусловлена тем, что речь идет не о терминологии конкретной предметной области, а о принятых названиях и определениях, используемых и поясняющих алгоритмы и инструменты конкретной многофункциональной компьютерной системы. Ниже в тексте выделены слова и фразы, которые включены в словарь терминов.

Аппроксимация ‑ расчет по одному из алгоритмов в узлы сетки наиболее вероятных значений восстанавливаемого FLD цифрового поля для обрабатываемого параметра. В системе ГБД-э такой расчет производится по совокупности опорных точек (из SKV базы данных ) на всю сетку или ее часть, определенную по входной карте. При аппроксимации учитывается расположение ближайших к узлу опорных точек со значениями, их величины, а, когда заданы, и их погрешности. Если аппроксимация выполняется с учетом входной карты, могут учитываться подобласти, включения, разрывы, краевые и граничные условия. Рассчитанные программой аппроксимации в узлы сетки значения цифрового поля используются модулями построения изолиний и зон. Можно ожидать, что чем мельче сетка, тем точнее будут построены изолинии и зоны, тем точнее будут таблицы с интегральными характеристиками обрабатываемого цифрового поля. Однако, время, требуемое на расчет по более мелкой сетке, естественно, заметно больше; также будет больше размер файла, содержащего рассчитанную информацию.

Включение ‑ участок (часть плоскости), ограниченный заданным во входной карте не имеющим самопересечений контуром (ломаной), идентифицируемым системой специально для него назначенными пользователем атрибутами. Внутри любого включения могут находиться вложенные подобласти, которые не должны иметь пересечений с их содержащими включениями. Во включениях расчет цифрового поля, изолиний, зон относительной однородности не производится. Включения вводятся пользователем или автоматически формируются соответствующими алгоритмами и нужны для того, чтобы исключить часть подобласти при расчете цифрового поля. В узлах сетки, попадающих во включение, при аппроксимации сеточному значению восстанавливаемой функции присваивается “нет значения” (-0.0807). При построении тематических карт обычно включениями выделяют части площади (части подобластей), где опорные точки далеки и для восстановления цифрового поля недостаточно информации.

Входная карта (карта границ) ‑ MAP изображение, используемое при расчете FLD цифрового поля, формировании карт изолиний, зон относительной однородности, тематических карт. Во входной карте могут присутствовать любые компоненты MAP изображения, но при аппроксимации, построении изолиний и зон, если присутствуют, идентифицируются и специальным образом обрабатываются подобласти, включения, разрывы, краевые и граничные условия.

Граница ‑ линия (обычно ломаная), ограничивающая область, подобласть или включение.

Граничное значение ‑ соответствующее число в точке контура-границы (вершине ломаной) подобласти или включения; задается пользователем или вычисляется алгоритмом аппроксимации (на границах включений значения вычисляются). Для каждой из подобластей на ее границе или частях есть возможность задать граничные значения константой или линейной функцией длины ломаной (кривой контура-границы), когда на концах незамкнутой части границы с значениями задаются разные их величины. При аппроксимации выполнение граничного условия реализуется введением дополнительных опорных точек (псевдоточек), в каждой из которых обрабатываемому параметру присваивается значение, равное задаваемому граничному. Усиления эффекта граничного значения на цифровом поле можно добиться, увеличивая на нужных участках число точек-вершин контура-границы, или автоматически — подключением функции расстановки псевдоточек вдоль границы с заданным шагом. Корректировать получаемые при аппроксимации цифровые поля можно не только заданием граничных значений, но и краевыми условиями. Попадание одной или нескольких опорных точек со значением внутрь включения равносильно заданию значения на границе этого включения. Подобные ситуации рекомендуется внимательно анализировать. Если внутрь включения попадает опорная точка со значением, то при аппроксимации в таком случае участвуют дополнительные опорные точки - точки контура‑ границы включения со значением активного параметра точки, расположенной внутри включения. Когда в одно из включений попадают несколько точек, при аппроксимации учитываются псевдоопорные точки с разными значениями, зависящими от расположения точек внутри включения. О попаданиях опорных точек внутрь включения программа аппроксимации выдает сообщение, но после реакции пользователя (нажатие любой клавиши) расчет продолжается. Разработчикам рекомендуется прерывать в таких случаях расчет (нажатием Esc) и выяснять причину появления этих опорных точек. Возможно, ошибочно проведена граница включения, или точка имеет неправильные координаты, либо вовсе параметр, по которому ведется расчет, задан неправильно.

Зона относительной однородности ‑ участок площади в подобласти, на котором в узлах сетки рассчитанное системой FLD цифровое поле лежит в заданном интервале.

Изолинии ‑ линии, соединяющие на географической, тематической карте, схеме места с одинаковыми показателями какой-нибудь величины.

Интерполяция ‑ способ приближенного или точного нахождения какой-либо величины по известным отдельным значениям (в узлах интерполяции) этой же или других величин, связанных с ней (см. также экстраполяция ).

Компоненты MAP изображения: строки; номераобъектов или значения изолиний, или любых параметров SKV базы данных; символы(примитивы объектов, точек наблюдения); линии (отрезки); круги-сектора (круги или сектора в секторных диаграммах); контура.

*** В ГБД принята прямоугольная система координат, где ось 0x ориентирована по горизонтали слева направо, ось 0y по вертикали снизу вверх; координаты представляются системой целочисленными, диапазон их изменения от -32767 до +32767.

Контура в МАР изображении представляют последовательность отрезков, соединяющих опорные точки; каждый контур имеет начало и конец; атрибутами контура являются тип, толщина и цвет линии, тип и признаки заполнения; типы заполнения - без заполнения, сплошное заполнение (когда часть выведенного контура с заполнением, перекрываемая следующим контуром, перерисовывается), прозрачное заполнение; признаки заполнения - цвет и тип штриховки области, ограниченной контуром.

Краевые условия ‑ контура и значения вдоль их, которые могут использоваться для уточнения восстанавливаемого FLD цифрового поля. Контура для краевых условий включаются во входную карту, они не должны иметь самопересечений, должны отличаться от других типов контуров своими атрибутами. При аппроксимации эффект краевых условий обеспечивается введением, как и при задании граничных условий, дополнительных опорных точек (псевдоточек). Значения в вершинах ломаной-контура вычисляются так же, как вдоль границ подобластей.

Опорные точки ‑ точки на плоскости (внутри или вне подобластей), по которым задано значение параметра (а иногда и погрешности).

Пласт ‑ геологическое тело, характеризующееся более или менее однородным вещественным составом и имеющее резко уплощенную форму (мощность пласта меньше на несколько порядков его характерной протяженности).

Подобласть ‑ участок (часть плоскости), ограниченный заданным во входной карте не имеющим самопересечений контуром (ломаной) с специально для него назначенными пользователем атрибутами. Части границы подобласти или вся граница при аппроксимации могут (если задано пользователем) интерпретироваться, как граничное условие (граничное значение). Основной смысл введения в ГБД понятия подобласти обусловлен особенностями аппроксимации. Если входная карта содержит подобласти, то при получении FLD цифрового поля его значения рассчитываются только во внутренних узлах сетки (кроме узлов, попадающих во включения), причем в каждой подобласти расчет выполняется по всей совокупности опорных точек SKV базы данных со значением обрабатываемого параметра. Это дает возможность разделять на части/участки всю совокупность исходных данных, если есть априорная информация о независимом поведении восстанавливаемых функций на отдельных участках. Введение подобластей обеспечивает исключение влияния опорных точек внутри их на результат аппроксимации вне. Заданные во входной карте границы подобластей определяют те узлы сетки, в которых рассчитываются значения цифрового поля. С другой стороны, границы включений определяют те узлы, где расчет не выполняется. Если входная карта не задана, или не содержит границ подобластей, расчет проводится во все узлы сетки.

(включения заштрихованы)

Разрыв ‑ незамкнутый контур (ломаная) без самопересечений с специально для него назначенными пользователем атрибутами. В системе ГБД при наличии во входной карте разрывов вблизи их расчеты цифрового поля, изолиний, зон относительной однородности выполняется специальным образом. В частности, при аппроксимации алгоритм обеспечивает такой эффект разрыва, что опорные точки по одну сторону от него не оказывают влияния на сеточные значения по другую сторону. При построении тематических геологических карт разрывами моделируются тектонические разломы, сдвиг/надвиг пластов.

Сглаживание кривых ‑ в приложениях машинной графики часто требуется построить гладкую кривую по набору заданных (опорных) точек. Наиболее распространенным способом построения гладких кривых является способ В-сплайна, именно такой алгоритм реализован в ГБД.

Сетка ‑ множество точек (узлов), заменяющих в расчетах область непрерывного изменения аргументов дискретной. При аппроксимации (численном решении задачи восстановления цифрового поля) вместо функций непрерывного изменения аргументов (например, на отрезке, в прямоугольнике, в подобласти, и т.д.) рассматриваются функции дискретного аргумента, определенные в узлах сетки и называемые сеточными функциями.В системе ГБД, используются прямоугольные равномерные сетки. На сетке

координаты узлов (Xi, Yj) определяются формулами: Xi= Xо+(i-1)• Δ X, Yj=Yо+(j-1)• Δ Y; i=1, 2,..., Nx;  j=1, 2,..., Ny; Nx  и Ny - количество узлов сетки по X и Y, соответственно; Δ X и Δ Y - шаги сетки; (Xо, Yо) - координаты левого нижнего угла сетки / смещения сетки по X и Y. Сетка, как показано на рисунке, может быть наклоненной, тогда системой автоматически производится пересчет в координаты пользователя. Наклон сетки отсчитывается в градусах против часовой стрелки от горизонтального луча. Применяются наклонные сетки тогда, когда требуется минимизировать размер файлов FLD цифровых полей и число рассчитываемых сеточных значений цифрового поля. Пользователю при интерактивном задании сетки следует учитывать, что сетку надо строить так, чтобы значения координат ее углов (0, 0), (0, Ny), (Nx, 0) и (Nx, Ny) не превышали по модулю 32767 (при автоматическом формировании сетки это требование контролируется алгоритмом).

Синтез изображений ‑ соединение нескольких изображений в единое целое.

Слой. В общей геологии – элементарная единица слоистой текстуры осадочных пород, отличающаяся от смежных подобных единиц вещественным составом, размером частиц, минералогией, структурой пород, характером включений, окраской и т.п. В машинной графике, геоинформационных системах графический слой ‑ часть комплексного изображения, которую можно включить, отключить, меняя тем самым вид изображения.

Экстраполяция ‑ продолжение функции за пределы ее области определения, при котором продолженная функция принадлежит заданному классу. Экстраполяция функций обычно производится с помощью формул, в которых используется информация о поведении функции в некотором конечном наборе точек (узлах интерполяции), принадлежащих ее области определения (см. также интерполяция ).

FLD цифровое поле ‑ полученный по результатам аппроксимации набор сеточных значений поля обрабатываемого параметра. Рассчитанные сеточные значения имеют номера i, j и соответственно относятся к узлам Xi, Уj. Если узел сетки попадает внутрь включения, в нем модулем аппроксимации записывается принятое в ГБД число “нет значения” (-0.0807). Формат FLD поля – текстовой ASCII файл, причем в заголовке хранятся значения Nx, Ny и две строки резервированы для комментирования содержимого файла.

МАР изображение ‑ электронное изображение формируемой средствами ГБД схемы или геологической карты. МАР изображение может включать различные графические слои ( компоненты карты), которые формируются соответствующими программными модулями, конверторами из других форматов или пользователем с помощью графических редакторов.

SKV база данных ‑ используемая в системе ГБДреляционная база данных числовых значений характеристик, параметров в точках наблюдений слоев, пластов.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: