logo
Шпора ОИ ФИТУ 2010 by Libida, 1ый семестр (Корончик) [3840 вопросов]

8. Сканирование картографических материалов.

В настоящее время в различных организациях, занимающихся сбором и обработкой информации о территориях, накоплено и используется огромное количество картографических материалов на бумажной и жесткой основе. Использование этих материалов часто вызывает некоторые проблемы, такие как: недолговечность бумажной основы планшетов, неудобство в работе (особенно планшеты крупных масштабов), ограниченные возможности учета изменений ситуации.

 

В большинстве современных геоинформационных систем имеется возможность использования растровых подложек, которые представляют собой отсканированные изображения картографического материала территории различных масштабов и используются в качестве основы формирования векторных данных электронных карт. Но использование большого количества растров часто вызывает как технические, так и технологические затруднения. Причины:

- средний размер планшетов исходного картматериала (500×500 мм) больше формата общедоступных сканеров (A4–A3) и, соответственно, сканирование планшетов возможно только частями;

- проблемы пространственного совмещения фрагментов одного планшета и планшетов между собой;

- повышенные требования к аппаратному обеспечению из-за большого объема файлов растровых форматов (по сравнению с векторными данными), и др.

Все отсканированные картографические материалы представляются в виде объектов двух типов: планшетов (векторные объекты, координаты границ которых соответствуют рамкам исходных планшетов) и растров (векторно-растровые объекты, представляющие собой векторные границы фрагментов изображений планшетов и растровые файлы, отображаемые в этих границах). Таким образом растровые подложки отображаются в единых координатах представления пространственных данных территории и в виде непрерывного (не ограниченного рамками планшетов) изображения (причем в память компьютера загружаются только те растровые файлы, отображение который требуется в настоящий момент).

Технология создания растровой модели территории проста и включает следующие этапы:

- сканирование исходных картографических материалов;

- формирование проекта территории, которое включает: создание картограммы (описание планшетов и фрагментов на каждый планшет) и расстановку реперов каждого фрагмента;

- обработка проекта («сшивка» фрагментов);

Сканирование может производиться с любым поворотом исходного материала, но для удобства выполнения последующей процедуры расстановки реперов рекомендуется использовать углы поворота кратные 90°. Единственное ограничение, накладываемое алгоритмом программы, это то, что все части планшета должны иметь перекрытие изображения в местах выходов координатной сетки (реперные кресты), по которым будет производиться сшивка.

Совмещение частей одного планшета и планшетов карт между собой производится на основе геоданных планшетов (координаты углов рамок планшетов, масштаб, шаг координатной сетки), в результате чего достигается высокая точность сшивки и исправление возможных деформаций исходного картматериала. Рекомендации по технологии сканирования и сшивки приведены во встроенной справке программы.

 

Уникальная технология создания растровых полей требуемых масштабов учётной территории позволяет:

- выполнять высокоточную геодезическую привязку растрового изображения картматериала к электронной карте территории;

- снять проблему «склейки» частей объектов при создании цифровых векторных моделей, поскольку процесс векторизации производится над целым объектом, независимо от числа планшетов (фрагментов), на которых находится данный объект;

- производить динамическую «подкачку» требуемого картматериала (его растрового изображения) при изменении рассматриваемого фрагмента территории.

 

9. Сигналы и их особенности. Подход к обработке сигналов. Сигнал — материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал, в отличие от сообщения, может генерироваться, но его приём не обязателен (сообщение должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением, а всего лишь сигналом). Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

Сигнал, детерминированный или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей изменение параметров сигнала. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несёт полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путем сложения) с сигналом и искажающая его. Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учётом шума.

Классификация сигналов:

По физической природе носителя информации:

По способу задания сигнала:

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют:

Аналоговый сигнал (АС)

Большинство сигналов имеют аналоговую природу, то есть изменяются непрерывно во времени и могут принимать любые значения на некотором интервале. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени.

Пример АС — гармонический сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).

Аналоговые сигналы используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Ввести такой сигнал в компьютер и обработать его невозможно, так как на любом интервале времени он имеет бесконечное множество значений, а для точного (без погрешности) представления его значения требуются числа бесконечной разрядности. Поэтому необходимо преобразовать аналоговый сигнал так, чтобы можно было представить его последовательностью чисел заданной разрядности.

Дискретный сигнал

Дискретизация аналогового сигнала состоит в том, что сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени. Эти значения называются отсчётами. Δt называется интервалом дискретизации.

Квантованный сигнал

При квантовании вся область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности. Расстояния между этими уровнями называется шагом квантования Δ. Число этих уровней равно N (от 0 до N-1). Каждому уровню присваивается некоторое число. Отсчеты сигнала сравниваются с уровнями квантования и в качестве сигнала выбирается число, соответствующее некоторому уровню квантования. Каждый уровень квантования кодируется двоичным числом с n разрядами. Число уровней квантования N и число разрядов n двоичный чисел, кодирующих эти уровни, связаны соотношением n ≥ log2(N).

Цифровой сигнал

Для того чтобы представить аналоговый сигнал последовательностью чисел конечной разрядности, его следует сначала превратить в дискретный сигнал, а затем подвергнуть квантованию. В результате сигнал будет представлен таким образом, что на каждом заданном промежутке времени известно приближённое (квантованное) значение сигнала, которое можно записать целым числом. Если записать эти целые числа в двоичной системе, получится последовательность нулей и единиц, которая и будет являться цифровым сигналом.

Различают методы обработки сигналов во временной и в частотной области. Эквивалентность частотно-временных преобразований однозначно определяется через преобразование Фурье.

Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. А для представления сигналов в частотной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучния математических аспектов обработки сигналов используются пакеты расширения (чаще всего под именем Signal Processing) систем компьютерной математики MATLAB, Mathcad, Mathematica, Maple и др.