Rīsi. 2.1. Datu kārtošana ĢIS
ĢIS izmantotie dati ietver aprakstošu informāciju, kas tiek glabāta datubāzē par objektiem (punkts, līnija, daudzstūris), kas atrodas kartē. Tiek saukta aprakstošā informācija atribūts.
Atribūtu dati– objektu īpašības raksturojošo datu nepozicionālā daļa (dati par telpisko objektu īpašībām un raksturlielumiem, izņemot informāciju par to telpisko atrašanās vietu).
Formāli visi objekti pēc to apraksta tiek attēloti ar raksturlielumu kopu, un to glabāšana ir atbilstošajās grafiskajās un parametriskajās datu bāzēs. Objektu aprakstīšanai ir trīs pazīmju (īpašību) grupas: identifikācija, klasifikācija, izvade.
Identifikācijas pazīmes kalpo, lai nepārprotami noteiktu objekta atrašanās vietu kartē un identificētu to. Tie ietver ģeogrāfiskā objekta nosaukumu, koordinātas, objekta veidu utt.
Klasifikācijas pazīmes kalpo objekta kvantitatīvam un kvalitatīvam aprakstam un izmanto tos informācijas iegūšanai par objektiem. Tie ir pamats atvasināto raksturlielumu iegūšanai, izmantojot matemātisku apstrādi (kvalitatīvu un kvantitatīvā analīze, modelēšana utt.).
Izejas raksturlielumi satur informāciju par attiecīgo datu avotiem un saņemšanas datumiem par katru no jebkura objekta pazīmēm. Šīs funkciju grupas mērķis ir nodrošināt iespēju noteikt ienākošās informācijas ticamību.
Viena no galvenajām idejām, kas iemiesota tradicionālajā ĢIS, ir saiknes saglabāšana starp telpiskajiem un atribūtu datiem, tos glabājot atsevišķi un daļēji apstrādājot atsevišķi.
Veicot telpiskos vaicājumus, atribūti palīdz precīzāk identificēt objektu. ĢIS priekšroka tiek dota diviem vaicājuma atribūtu veidiem: SQL vaicājumu valodai (strukturētā vaicājuma valoda) un veidnei. Ieraksti, kas atbilst šiem vaicājumiem, ir izcelti: QBE (Vaicājums pēc piemēra) Varat organizēt objektu atlasi kartē, izmantojot vaicājumus atribūtu tabulā, jo grafisko objektu atlase ir saistīta ar to atribūtu ierakstu atlasi.
Identifikatori ir paredzēti kartogrāfisko un atribūtu datu savienošanai, jo lielākajā daļā ĢIS šīs objektu īpašības tiek apstrādātas atsevišķi. Lietotājs var norādīt uz objektu, piemēram, ar kursoru, un sistēma noteiks tā identifikatoru, pēc kura atradīs vienu vai vairākas ar objektu saistītās datu bāzes un, otrādi, noteiks grafisko objektu, pamatojoties uz tajā esošo informāciju. datu bāzē.
Kā minēts, mūsdienu ĢIS telpiskie dati tiek parādīti divos galvenajos veidos: vektors un rastra.
Vektoru modelis dati ir balstīti uz kartes attēlojumu punktu, līniju un plakanu slēgtu figūru veidā.
Rastra modelis dati ir balstīti uz kartes attēlojumu, izmantojot regulāru vienādas formas un laukuma elementu režģi.
Ir divu veidu datu struktūra topoloģija Un slāņi.
Topoloģija izmanto, lai izceltu telpiskos savienojumus starp objektiem.Topoloģija nodrošina savienojumus starp punktiem, līnijām un daudzstūriem, un parasti operators to nemaina. Slāņi ir arī pieradis struktūra datus.
Topoloģija– procedūra precīza definīcija un objektu ģeometrijai raksturīgo telpisko attiecību izmantošana. Pārklājums atbalsta trīs galvenās topoloģiskās attiecības: savienojamību, apgabalu noteikšanu un blakus esošo vietu. Pārklājumi nosaka topoloģiju, un šīs attiecības tiek precīzi ierakstītas īpašos failos.
Topoloģiskā informācija apraksta, kā objekti atrodas viens pret otru telpā, un parasti operators to nemaina. ĢIS nepieciešama precīza topoloģijas definīcija, lai veiktu telpisko analīzi
Topoloģija ietver informāciju kādi simboli atbilst noteiktiem objektiem, kā punkti ir savienoti viens ar otru un kādi punkti un līnijas veido daudzstūrus. Topoloģiskā informācija ļauj ĢIS lietotājam iegūt informāciju, piemēram, cik daudz pārklāšanās ir noteiktiem daudzstūriem, vai līnija atrodas daudzstūrī un cik tuvu viens objekts ir citam.
Datu manipulācijas un analīze, ko veic netopoloģiskās ĢIS sistēmas (piemēram, CAD sistēmas), ir ierobežotas.
Lielākā daļa ĢIS ļauj sadalīt kartes informāciju loģiskās kategorijās, ko sauc kartogrāfiskie slāņi. Slāņi parasti satur informāciju tikai par viena veida objektu, piemēram, zemes gabala augsnes tipu, vai nelielu saistītu objektu grupu, piemēram, sabiedriskā transporta līnijām (telefona, elektrības un gāzes vadiem).
Dati tiek sadalīti kartes slāņos, lai ar tiem varētu manipulēt un telpiski analizēt atsevišķi vai kopā ar citiem slāņiem. Lai iegūtu jēgpilnākus analītiskos rezultātus, ĢIS slāņiem ir jābūt savstarpēji savienotiem kopējā sistēma datu bāzes koordinātas.
Datu bāzes ir sadalītas hierarhisks, tīklu Un relāciju.
Datu bāze (DB)– savstarpēji saistītu datu kopums, kas sakārtots saskaņā ar noteiktiem noteikumiem
Hierarhiskas datu bāzes izveidot stingru subordināciju starp ierakstiem un sastāv no sakārtotas koku kopas (vairāku viena veida koku gadījumu sakārtota kopa). Koka tips sastāv no viena “saknes” ieraksta tipa un sakārtotas nulles vai vairāku apakškoku tipu kopas (katrs no tiem ir koka tips) Koka tips kopumā ir hierarhiski sakārtota ierakstu tipu kopa (2.2. attēls).
Šeit Kvartāls ir Zemes gabala priekštecis, un Zemes gabals ir kvartāla pēcnācējs.Zemes gabals ir Zemes gabala daļas priekštecis, bet Zemesgabala daļa ir Zemes gabala pēctecis. Starp ierakstu veidiem tiek uzturētas attiecības. Automātiski tiek saglabāta saikņu integritāte starp senčiem un pēcnācējiem.
Tipisks hierarhisko sistēmu pārstāvis ir IBM informācijas pārvaldības sistēma (IMS). Pirmā versija parādījās 1968. gadā. Šajā sistēmā joprojām tiek atbalstītas daudzas datu bāzes, kas rada būtiskas problēmas ar pāreju gan uz jauna tehnoloģija DB, un par jaunu aprīkojumu.
Rīsi. 2.2. Koka tipa piemērs (hierarhiskā datu bāzes shēma)
Tīkla datu bāzes izmanto, ja datu struktūra ir sarežģītāka par parasto hierarhiju, t.i. hierarhiskās datu bāzes struktūras vienkāršība kļūst par tās trūkumu. Tīkla un hierarhisko datu bāzu organizācijai jābūt stingrai. Attiecību kopas un ierakstu struktūra ir jāprecizē iepriekš.
Tipisks tīkla sistēmu pārstāvis ir integrētā datu bāzes pārvaldības sistēma (IDMS) no CuHinet Software, Inc., kas paredzēta lietošanai IBM galvenajās iekārtās, kurās darbojas lielākā daļa operētājsistēmu. Sistēmas arhitektūra ir balstīta uz Datu sistēmu valodu konferences (CODASYL) Programmēšanas valodu komitejas datu bāzes uzdevumu grupas (DBTG) priekšlikumiem.
 |
Tīkla pieeja datu organizēšanai ir hierarhiskās pieejas paplašinājums. Hierarhiskās struktūrās bērna ierakstam jābūt tieši vienam priekštecim; tīkla datu struktūrā bērnam var būt jebkurš priekšteču skaits. Tīkla datu bāze sastāv no ierakstu kopas un attiecību kopas starp šiem ierakstiem. Savienojuma veids tiek noteikts divu veidu ierakstiem: sencis un pēcnācējs (2.3. att.).
Rīsi. 2.3. Datu bāzes tīkla diagrammas piemērs
Datu bāzes struktūras maiņa ietver visas datu bāzes pārbūvi, un, lai iegūtu atbildi uz vaicājumu, ir jābūt speciālai datu meklēšanas programmai. Tāpēc pielāgotu pieprasījumu īstenošana aizņem daudz laika.
Hierarhisko un tīkla modeļu nepilnības ir izraisījušas rašanos relāciju datu bāze. Relāciju modelis bija mēģinājums vienkāršot datu bāzes struktūru. Visi dati tiek parādīti veidlapā vienkāršas tabulas, sadalīts līnijas Un kolonnas.
Relāciju datu bāzē informācija tiek sakārtota tabulās, kas sadalītas rindās un kolonnās, kuru krustpunktā atrodas datu vērtības. Katrai tabulai ir unikāls nosaukums, kas raksturo tās saturu. Tabulas struktūra ir parādīta 2.4. attēlā. Katra šīs tabulas horizontālā rinda attēlo atsevišķu fizisku objektu – vienu administratīvo reģionu, kā arī kartē tas ir attēlots kā atsevišķs grafiskais objekts. Visas tabulas rindas attēlo visus viena reģiona rajonus. Visi dati, kas ietverti noteiktā tabulas rindā, attiecas uz apgabalu, kas aprakstīts šajā rindā.
Visām vienā un tajā pašā kolonnā esošajām vērtībām ir viens un tas pats datu tips. Piemēram, kolonnā Rajona centrs ir tikai vārdi, kolonnā Apgabals ir decimālskaitļi, bet kolonnā ID ir veseli skaitļi, kas apzīmē lietotāja definētus objektu kodus. Savienojumu starp tabulām veic lauki.
 |
Rīsi. 2.4. Relāciju datu bāzes tabulas struktūra
Katram galdam ir pašu, iepriekš noteikta kopa nosauktas kolonnas(lauki). Tabulas lauki parasti atbilst objektu atribūtiem, kas jāsaglabā datu bāzē. Tabulas rindu (ierakstu) skaits nav ierobežots, un katrs ieraksts satur informāciju par objektu.
Jēdziens “datu tips” relāciju datu modelī ir pilnīgi adekvāts jēdzienam “datu tips” programmēšanas valodās. Parasti mūsdienu relāciju datu bāzes ļauj saglabāt rakstzīmes, ciparu datus, bitu virknes, specializētus skaitliskos datus (piemēram, “naudu”), kā arī īpašus “laika” datus (datums, laiks, laika intervāls). Diezgan aktīvi attīstās pieeja relāciju sistēmu iespēju paplašināšanai ar abstraktiem datu tipiem (piemēram, Ingres/Postgres saimes sistēmām ir atbilstošas iespējas). Mūsu piemērā mēs runājam ar trīs veidu datiem: rakstzīmju virknēm, veseliem skaitļiem un “naudu”.
Relāciju datu bāzes ir vispopulārākā datu glabāšanas struktūra, jo tajās datu prezentācijas skaidrība ir apvienota ar relatīvi vieglu manipulāciju ar tiem.
Failu sistēma un prezentāciju formāti
Grafiskie dati
No pielietojuma viedokļa failu ir nosaukts ārējās atmiņas apgabals, kurā var ierakstīt un nolasīt datus. Failu nosaukumu piešķiršanas noteikumi, kā tiek piekļūts failā saglabātajiem datiem, un šo datu struktūra ir atkarīga no konkrētās failu pārvaldības sistēmas un faila veida. Failu pārvaldības sistēma piešķir ārējo atmiņu, kartē failu nosaukumus ar atbilstošām ārējās atmiņas adresēm un nodrošina piekļuvi datiem.
Ģeogrāfiskās informācijas sistēmas izmanto šādas failu nosaukumu piešķiršanas metodes:
1. Metode izolēts failu sistēmas. Daudzas failu pārvaldības sistēmas pieprasa, lai katrs failu arhīvs (pilns direktoriju koks) pilnībā atrastos vienā diska pakotnē (vai loģiskajā diskdzinī, fiziska diska pakotnes sadaļā, kas tiek attēlota, izmantojot operētājsistēmas rīkus kā atsevišķu disku). gadījumā pilns faila nosaukums sākas ar tās diska ierīces nosaukumu, kurā ir instalēts attiecīgais disks. Šī nosaukšanas metode tiek izmantota DEC failu sistēmās, un personālo datoru failu sistēmas ir ļoti tuvu tam.
2. Metode centralizēti failu sistēma. Izmantojot šo metodi, visa direktoriju un failu kolekcija tiek attēlota kā viens koks. Pilns faila nosaukums sākas ar saknes direktorija nosaukumu, un lietotājam nav jārūpējas par konkrētu disku instalēšanu diska ierīcē. Pati sistēma, meklējot failu pēc tā nosaukuma, pieprasīja nepieciešamo disku instalēšanu. Šī opcija tika ieviesta operētājsistēmas Muitics failu sistēmās. Daudzējādā ziņā centralizētas failu sistēmas ir ērtākas nekā izolētas: failu pārvaldības sistēma uzņemas vairāk ikdienas darbu. Bet šādās sistēmās nopietnas problēmas rodas, ja failu sistēmas apakškoks ir jāpārvieto uz citu skaitļošanas instalāciju.
3. Jaukti veidā. Šī metode atbalsta izolētus failu arhīvus pamata līmenī šajās failu sistēmās. Viens no šiem arhīviem ir deklarēts kā saknes failu sistēma. Pēc sistēmas palaišanas jūs varat "pievienot" saknes failu sistēmu un vairākas izolētas failu sistēmas vienā kopējā failu sistēmā. Šis risinājums tiek izmantots UNIX OS failu sistēmās. Tehniski tas tiek darīts, izveidojot īpašus tukšus direktorijus saknes failu sistēmā. Īpašs UNIX OS kurjeru sistēmas izsaukums ļauj savienot norādītā failu arhīva saknes direktoriju ar kādu no šiem tukšajiem direktorijiem. Kad koplietota failu sistēma ir uzstādīta, failu nosaukšana tiek veikta tāpat kā tad, ja tā būtu centralizēta no paša sākuma. Ņemot vērā, ka failu sistēma parasti tiek montēta sistēmas vērpšanas laikā, UNIX OS lietotāji pat nedomā par koplietotās failu sistēmas sākotnējo izcelsmi.
Tā kā failu sistēmas ir koplietota failu krātuve, kas pieder dažādiem lietotājiem, failu pārvaldības sistēmām ir jānodrošina atļauja piekļūt failiem. IN vispārējs skats Pieeja ir tāda, ka attiecībā uz katru reģistrēto konkrētas datorsistēmas lietotāju katram esošajam failam tiek norādītas darbības, kas ir atļautas vai aizliegtas šim lietotājam. Ir bijuši mēģinājumi šo pieeju īstenot pilnībā. Taču tas radīja pārāk lielas izmaksas gan liekās informācijas glabāšanai, gan šīs informācijas izmantošanai, lai kontrolētu piekļuves tiesības.
Tāpēc lielākajā daļā modernas sistēmas Failu pārvaldība izmanto pieeju failu aizsardzībai, kas tika ieviesta UNIX sistēmā. Šajā sistēmā katrs reģistrētais lietotājs ir saistīts ar veselu skaitļu identifikatoru pāri: tās grupas identifikatoru, kurai šis lietotājs pieder, un viņa paša identifikatoru grupā. Attiecīgi katram failam tiek saglabāts pilns lietotāja - šī faila veidotāja identifikators un tiek atzīmēts, kādas darbības viņš pats var veikt ar failu, kādas darbības ir pieejamas citiem tās pašas grupas lietotājiem un kādi citas grupas var darīt ar failu. Šī informācija ir ļoti kompakta, verifikācijas laikā ir jāveic dažas darbības, un šī piekļuves kontroles metode vairumā gadījumu ir apmierinoša.
Ja operētājsistēma atbalsta vairāku lietotāju režīmu, tad divi vai vairāki lietotāji var vienlaikus mēģināt strādāt ar vienu un to pašu failu. Ja visi šie lietotāji tikai lasīs failu, tā nebūs problēma. Bet, ja vismaz viens no tiem maina failu, ir nepieciešama savstarpēja sinhronizācija, lai šī grupa darbotos pareizi.
Iespējams Lietošanas jomas faili:
· teksta datu glabāšanai: dokumenti, programmu teksti u.c. Šādi faili parasti tiek izveidoti un pārveidoti, izmantojot dažādus teksta redaktorus. Teksta failu struktūra parasti ir ļoti vienkārša: tā ir vai nu ierakstu secība, kas satur teksta rindiņas, vai baitu secība, starp kurām ir speciālās rakstzīmes (piemēram, rindas beigu rakstzīmes);
· ģenerēt ievades tekstus kompilatoriem, kas savukārt ģenerē objektu moduļus saturošus failus (failus ar programmu tekstiem). Objektu failiem ir arī ļoti vienkārša struktūra – ierakstu vai baitu secība. Programmēšanas sistēma pārklāj šo struktūru ar sarežģītāku un sistēmai raksturīgāku objektu moduļu struktūru;
· failu, kas satur grafisku un audio informāciju, kā arī saišu redaktoru ģenerētu failu glabāšanai, kas satur izpildāmo programmu attēlus. Šādu failu loģiskā struktūra paliek zināma tikai saišu redaktoram un ielādētājam - operētājsistēmas programmai.
Failu sistēmas parasti nodrošina daļēji strukturētas informācijas glabāšanu, turpmāko strukturēšanu atstājot lietojumprogrammu ziņā. Tam ir pozitīva ietekme, jo, izstrādājot jebkuru jaunu aplikāciju sistēmu (balstīta uz vienkāršiem, standarta un salīdzinoši lētiem failu sistēmas rīkiem), ir iespējams realizēt tās uzglabāšanas struktūras, kas visdabiskāk atbilst šīs pielietojuma jomas specifikai.
Informācijas ierakstīšanas forma failā katrā konkrētajā ģeogrāfiskās informācijas sistēmā nav vienāda. Vēsturiski uzņēmumi, kas specializējas datorgrafikā, izveidoja savus grafisko datu formātus, kas viņiem šķita visveiksmīgākie.
Faila formāts sauc par veidni, pēc kuras tas ir izveidots. Veidnē ir aprakstīts, kādi dati (virknes, atsevišķas rakstzīmes, veseli skaitļi, daļskaitļi, atdalītāji) un kādā secībā jāievada failā.
Formāta īpašības ir šādas: lasīšanas/rakstīšanas ātrums; iespējamās failu saspiešanas apjoms; informācijas apraksta pilnīgums.
Daži formāti ir pieņemti kā standarta, pamatojoties uz standartu komisiju lēmumiem. Tādējādi tika pieņemts SDTS formāts, kam ir ASV nacionālā standarta statuss starptautiska organizācija ISO standartizācija.
Ir nepieciešams nošķirt iekšējos sistēmas formātus un apmaiņas formātus, t.i., formātus, ko izmanto informācijas apmaiņai starp dažādiem lietotājiem, tostarp tiem, kas strādā dažādas sistēmas. ĢIS iespēja importēt datus no citas sistēmas faila formāta un tos pareizi interpretēt un, otrādi, ievadīt savus datus šajā formātā, ļauj veikt datu apmaiņu starp sistēmām.
Liela skaita standarta apmaiņas formātu importa/eksporta atbalsts ĢIS ir svarīgs, jo darbietilpīgā informācijas ievades darba rezultātā jau ievadītās grafikas apjomi ir lieli. Iespējams arī, ka telpiskie dati tiek ievadīti neatkarīgā ievades sistēmā, kurai ir savs formāts, kas atšķiras no izmantotā ĢIS formāta. Nav ieteicams atteikties no strādājošas un pazīstamas sistēmas, saņemtos datus ir vieglāk pārsūtīt uz ĢIS formātā un atpakaļ. Jūs varat ievadīt datus savā formātā un apmainīties ar tiem, pārtulkojot tos vēlamajā formātā. Šajā gadījumā pastāv šāds nosacījums: uzglabāšanas formātam jābūt pietiekami pilnīgam; jo atšķirībā no koordinātām, kuras var viegli pārvērst no veseliem skaitļiem uz daļskaitļiem, trūkstošos atribūtus un aprakstus nav iespējams pārvērst formātā, kur tie ir nepieciešami.
Datu bāzes pārvaldība
Efektīva lietošana digitālajiem datiem ir nepieciešama programmatūras klātbūtne, kas nodrošina funkcijas to glabāšanai, aprakstīšanai, atjaunināšanai utt. Atkarībā no to prezentācijas veidiem un formātiem, ĢIS programmatūras līmeņa un dažām vides īpašībām un to izmantošanas nosacījumiem ir iespējams dažādas iespējas telpisko datu uzglabāšanas un piekļuves organizācija, un organizēšanas metodes atšķiras pēc to pozicionālās (grafiskās) un semantiskās daļas.
Vienkāršā ĢIS programmatūra neietver specifiskiem līdzekļiem uzglabāšanas organizēšana, piekļuve datiem un manipulācijas, vai šīs funkcijas ir ieviesusi operētājsistēma savā failu organizācijā.
Lielākajā daļā esošo ĢIS programmatūras rīku šiem mērķiem tiek izmantotas sarežģītas un efektīvas pieejas, kuru pamatā ir datu organizēšana datu bāzu veidā, ko pārvalda programmatūras rīki datu bāzu pārvaldības sistēmas(DBVS). DBVS parasti saprot kā programmu un valodu rīku kopumu, kas paredzēts datu bāzu izveidei, uzturēšanai un lietošanai.
Mūsdienu DBVS, tostarp tās, ko izmanto ĢIS programmatūrā, atšķiras ar atbalstīto datu moduļu veidiem, tostarp hierarhiskajiem, tīkla un relāciju moduļiem un tiem atbilstošiem DBVS programmatūras rīkiem. Plašs pielietojums Izstrādājot ĢIS programmatūru, tika izmantotas relāciju DBVS.
Apgrieztā saraksta, hierarhiskās un tīkla datu bāzes pārvaldības sistēmas bija relāciju DBVS priekšteči. Kopējās agrīno sistēmu īpašības ir šādas:
1. Šīs sistēmas ir aktīvi izmantotas daudzus gadus, ilgāk nekā jebkura no relāciju DBVS. Tajās ir uzkrātas lielas datu bāzes, tāpēc viena no aktuālākajām informācijas sistēmu problēmām ir to izmantošana kopā ar mūsdienu sistēmām.
2. Sistēmas nebija balstītas uz nekādiem abstraktiem modeļiem. Abstrakti agrīno sistēmu attēlojumi parādījās vēlāk, pamatojoties uz analīzi un kopīgu pazīmju identificēšanu dažādas sistēmas kopā ar relāciju pieeju.
3. Piekļuve datu bāzei tika veikta ieraksta līmenī. Šo sistēmu lietotāji pārvietojās datu bāzē, izmantojot programmēšanas valodas, kas uzlabotas ar DBVS funkcijām. Interaktīva piekļuve datubāzei tika atbalstīta, tikai izveidojot atbilstošas lietojumprogrammas ar savu saskarni.
4. Pēc relāciju sistēmu parādīšanās lielākā daļa agrīno sistēmu bija aprīkotas ar relāciju saskarnēm. Tomēr vairumā gadījumu tas nepadarīja tās patiesi relāciju sistēmas, jo joprojām bija iespējams manipulēt ar datiem to dabiskajā veidā.
Dažas no vispazīstamākajām sistēmām, kuru pamatā ir apgrieztie saraksti, ietver Datacom/DB no Apptied Data Research, Inc. (ADR), kas koncentrējas uz galveno datoru izmantošanu no IBM un Adabas no Software AC.
Datu piekļuves pamatā ir apgrieztie saraksti, kas ir raksturīgs gandrīz visām mūsdienu relāciju DBVS, taču šajās sistēmās lietotājiem nav tiešas piekļuves apgrieztajiem sarakstiem (indeksiem). Sistēmu iekšējās saskarnes, kuru pamatā ir apgrieztie saraksti, ir ļoti tuvas relāciju DBVS lietotāja saskarnēm.
Uz apgrieztajiem sarakstiem balstīto DBVS priekšrocības ir datu pārvaldības rīku izstrāde ārējā atmiņā, iespēja manuāli veidot efektīvas lietojumprogrammu sistēmas, iespēja ietaupīt atmiņu, atdalot apakšobjektus (tīkla sistēmās).
Šo DBVS trūkumi ir lietošanas sarežģītība, vajadzība pēc informācijas par fizisko organizāciju, no kuras ir atkarīgas lietojumprogrammas, un sistēmas loģikas pārslodze ar detaļām par piekļuves datubāzei organizēšanu.
Relāciju pieejas priekšrocības DBVS organizēšanā ietver:
· neliela abstrakciju kopa, kas ļauj salīdzinoši vienkāršā veidā modelēt visbiežāk sastopamās priekšmetu jomas un ļauj precīzi noteikt formālas definīcijas, vienlaikus saglabājot intuitīvu informāciju,
· vienkārša un tajā pašā laikā jaudīga matemātiskā aparāta klātbūtne, kas galvenokārt balstās uz kopu teoriju un matemātisko loģiku un nodrošina teorētisko bāzi relāciju pieejai datu bāzu organizēšanā,
· nenavigācijas datu manipulācijas iespēja bez nepieciešamības zināt datu bāzu specifisko fizisko organizāciju ārējā atmiņā.
Relāciju tipa DBVS ļauj uzrādīt datus par telpiskajiem objektiem (punktiem, līnijām un daudzstūriem) un to raksturlielumiem (atribūtiem) relācijas vai tabulas veidā, kuras rindas (indeksētie ieraksti) atbilst objekta atribūtu vērtību kopai, un kolonnas (kolonnas) parasti nosaka atribūta veidu, tā lielumu un nosaukumu. Atribūti neietver ģeometriskos atribūtus, kas raksturo to ģeometriju un topoloģiju. Objektu koordinātu vektoru ieraksti tiek pasūtīti un sakārtoti, izmantojot īpašus līdzekļus. Saikne starp objektu ģeometrisko aprakstu un to semantiku relāciju tabulā tiek izveidota caur unikāliem skaitļiem - identifikatoriem.
Pašlaik galvenie relāciju DBVS trūkumi ir daži ierobežojumi (tiešas vienkāršības sekas), ja tās tiek izmantotas tā sauktajās netradicionālajās jomās (visbiežākie piemēri ir projektēšanas automatizācijas sistēmas), kurām nepieciešamas ārkārtīgi sarežģītas datu struktūras, nespēja adekvāti atspoguļo mācību priekšmeta semantiku, jo zināšanas par reprezentācijām ir ļoti ierobežotas.
Mūsdienu DBVS var klasificēt pēc izmantotā datu modeļa [hierarhiskais, tīkla, relāciju, objekts, hibrīds (objekta un relāciju elementi)], atkarībā no atbalstīto datu bāzu apjoma un lietotāju skaita [augsts līmenis, vidējais līmenis, zems līmenis, darbvirsmas DBVS (2.5. att.)].
Augstākais līmenis DBVS atbalsta lielas datu bāzes (simtiem un tūkstošiem GB vai vairāk), kas apkalpo tūkstošiem lietotāju, piemēram, ORACLE7, ADABAS 532, SQL SERVER11.
Relāciju DBVS Oracle7, corp. Oracle ir plašs funkcionalitātes klāsts, tostarp atbalsts divu fāzu apstiprināšanai, datu replikācijai, saglabātajām procedūrām, trigeriem un tiešsaistes dublēšanai. Šī DBVS atbalsta datu bāzi, kas aizņem vairākus fiziskos diskus, glabā jaunus datu veidus un izmanto gandrīz visas aparatūras un programmatūras platformas, kā arī datu pārsūtīšanas protokolus.
SQL Server 10, komp. Sybase ir produkts, kas atbalsta reāllaika apstrādi un lēmumu pieņemšanas procesus. Tā ir DBVS tādā pašā līmenī kā Oracle7, taču tai ir daži mērogojamības ierobežojumi, un tā izmanto ierobežotu skaitu aparatūras un programmatūras platformu. Vidējais DBVS līmenis atbalsta datu bāzes līdz pat vairākiem simtiem GB un apkalpo simtiem lietotāju. Pārstāvji: InterBase 3.3, Informix-OnLme7.0, Microsoft SQL Server 6 0.
Starp relāciju DBVS Informix-OnLine 7.0, komp. Programmatūra atbalsta šādus modernās tehnoloģijas piemēram, datu replikācija, izplatīto datu bāzu sinhronizēšana un blobs. To var izmantot, lai palaistu OLTP (ātrgaitas darījumu apstrādes) lietojumprogrammas, taču apstrādes ātrums šajā gadījumā ir lēnāks nekā augstākās klases produktiem. Uzstādīšana ir iespējama ierobežotā skaitā platformu.
 |
Rīsi. 2.5. Mūsdienu datu bāzu pārvaldības sistēmu klasifikācija
Microsoft SQL Server 6.0, korp. Microsoft ir laba DBVS, kas ir integrēta ar Windows NT, papildinot to. Trūkumi: nepietiekama mērogojamība, neliels atbalstīto programmatūras platformu skaits.
Zemākais DBVS līmenis sastāv no sistēmām, kas atbalsta datu bāzes līdz 1 GB un kurām ir mazāk nekā 100 lietotāju. Parasti tos izmanto mazās vienībās. Pārstāvji: NetWare SQL 3.0, Gupta SQL-Base Server.
Darbvirsmas DBVS paredzēts vienam lietotājam, tiek izmantots darbvirsmas datu bāzes uzturēšanai vai kā klients, lai izveidotu savienojumu ar datu bāzes serveri. Viņiem ir ļoti ierobežotas iespējas datu apstrādei, un tos raksturo arī instalēšanas iespējas trūkums tīklā. Pārstāvji: FoxPro 2.6, kongr. Microsoft, Paradox 5.0, kompjūters Bortand.
Lietojot konkrētu DBVS, jāņem vērā trīs galvenie faktori: klienta/servera mijiedarbības arhitektūra; pamatfunkciju īstenošanas veids vai metode; atbalsta līmenis izplatītajām datu bāzēm.
Viens no galvenajiem nosacījumiem, kas nosaka nepieciešamību izmantot datu bāzes tehnoloģiju, veidojot ĢIS, ir modernas DBVS atbalsts tīkla uzglabāšanas iespējām un tehnoloģiju izmantošanai. vietējie tīkli(LAN) un attālos tīklus tā sauktajās izplatītajās datu bāzēs. Tas nodrošina optimālu skaitļošanas resursu izmantošanu un iespēju kolektīvi piekļūt pieprasītajām datu bāzēm.
Datu analīzes bloks, kas ir viens no trim lielajiem ĢIS moduļiem (ievade, apstrāde un izvade), veido ģeogrāfiskās informācijas tehnoloģiju kodolu, visas pārējās darbības nodrošina sistēmas galveno analītisko un modelēšanas funkciju izpildi. Mūsdienu programmatūras rīku analītiskā bloka saturs veidojās konkrētas ĢIS ieviešanas procesā noteikta operāciju kopuma vai operāciju grupu veidā, kuru esamība, neesamība vai efektivitāte (neefektivitāte) ĢIS ietvaros var kalpot tā kvalitātes rādītājs.
Skaitļi datorā tiek saglabāti atbilstoši formātam. Formāts ir vienošanās vai noteikumi skaitļa attēlošanai kā bitu secība.
Minimālā datu uzglabāšanas vienība datorā ir 1 baits. Pastāv šādi veselu skaitļu attēlošanas formāti: baits (pusvārda), vārds (ietver 2 baitus), dubultvārds (4 baiti), paplašināts vārds (8 baiti). Bitus, kas veido šos formātus, sauc par bitiem. Tādējādi baitam ir 8 biti, vārdam ir 16 biti, un dubultvārdam ir 32 biti. Kreisajā pusē ir vecākie cipari, bet labajā pusē ir mazākie cipari. Katrs no šiem formātiem var būt parakstīts (5.1. attēls), lai attēlotu pozitīvus un negatīvus skaitļus, vai neparakstīts (5.2. attēls), lai attēlotu pozitīvus skaitļus.
Rīsi. 5.1. Parakstītu veselu skaitļu formāti
Nozīmīgākais cipars ir zīmīgs. Attēlā 5.1., zīmes cipars tiek apzīmēts ar simbolu S. Ja tas ir vienāds ar 0, tad skaitli uzskata par pozitīvu, un, ja cipars ir vienāds ar 1, tad skaitli uzskata par negatīvu.
Rīsi. 5.2. Neparakstīti veselu skaitļu formāti
Parasti vērtību diapazonu, ko attēlo zīmju formāti veselu skaitļu attēlošanai (5.1. tabula), nosaka pēc formulas
–2 n–1 £ x 2 £ n–1–1,
un neparakstītajam formātam to nosaka pēc formulas
0 £ x 2 £ n–1,
kur n ir ciparu skaits formātā.
5.1. tabula. Formāti veselu skaitļu attēlošanai datorā
5.1.2. Tiešie un papildu kodi
bināro skaitļu attēlojumi
Tiešajā kodā visnozīmīgākais bits kodē skaitļa zīmi (0 pozitīvam, 1 negatīvam), bet pārējie biti kodē skaitļa moduli.
Piemērs 5.1. Skaitlis 11 tiešajā kodā tiks attēlots kā 0|1011 p, bet skaitlis –11 – kā 1|1011 p. □
Abu komplementa kodā pozitīvs skaitlis tiek kodēts tāpat kā tiešajā. Lai attēlotu negatīvu skaitli divu papildinājumā, ir divi veidi. Attēlojot skaitļus divnieka komplementa kodā, tiek izmantota inversijas darbība - bitu aizstājot ar pretējo, tas ir, 0 ar 1 un 1 ar 0.
Noteikums 5.1. (negatīva skaitļa bitu atveidojums divnieka komplementa kodā) Attēlojiet negatīva skaitļa moduli tiešajā kodā un apgrieziet visus ciparus pa kreisi no vismazāk nozīmīgākā (labā).
Piemērs 5.2. Atveidojiet skaitli –11 divu papildinājumā, izmantojot bitu apzīmējumu.
Risinājums. Pārveidosim šī skaitļa moduli binārajā sistēmā: 11 = 1011 2 un uzrādīsim tiešā kodā: 0|1011 p. Zemākā mērvienība ir pēdējā, tāpēc atstājam to nemainītu, bet atlikušos bitus apgriežam kreisajā pusē ( 5.3. att.).
Rezultātā iegūstam 1|0101 d – skaitļa –11 attēlojumu komplementārā kodā. □
Rīsi. 5.3. Skaitļa –11 attēlojums divnieku papildinājumā
Noteikumu 5.2. (negatīva skaitļa aritmētiskā attēlošana komplementārā kodā) Negatīvajam skaitlim pievieno 2 m, kur m ir ciparu skaits binārajā attēlojumā vai šajā formātā, un iegūto skaitli pārveido binārajā skaitļu sistēmā. 2. baitam 8 = 256, 2. vārdam 16 = 65 536, dubultvārdam 2 32 = 4 294 967 296.
No šiem noteikumiem varam secināt, ka pozitīvie skaitļi ciparu skaita pieauguma gadījumā tiek papildināti kreisajā pusē ar nullēm, bet negatīvie skaitļi ar vieniniekiem.
Piemērs 5.3. Attēlojiet skaitli –11 divu papildinājumā, izmantojot aritmētisko apzīmējumu.
Risinājums. Lai būtu jāiegūst m = 5 papildu koda biti. Aprēķināsim terminu 2 m = 2 5 = 32. Saskaitīsim un pārveidosim uz bināro skaitļu sistēmu:
–11 + 32 = 21 = 10101 2 .
Iegūtais rezultāts atbilst skaitļa –11 attēlojumam komplementārā kodā.
Ja m = 8, 2 8 = 256:
–11 + 256 = 245 = 11110101 2 .
Skaitļa –11 attēlojums papildināts ar vienībām kreisajā pusē līdz 8 cipariem. □
Ir iespējama arī divu komplementā rakstītu negatīvu skaitļu apgrieztā konvertēšana.
Noteikums 5.3. (divnieka komplementa kodā ierakstīta negatīva skaitļa vērtības noteikšana bitu pa daļām) Algoritms negatīva skaitļa vērtības noteikšanai divnieka komplementa kodā sastāv no sekojošām darbībām.
1. Invertējiet visus ciparus pa kreisi no mazākās (labās) vienības.
2. Pārvērtiet skaitli no binārās skaitļu sistēmas uz decimālo sistēmu saskaņā ar 4.1. noteikumu.
3. Rezultātu reiziniet ar –1.
Piemērs 5.4. Izmantojot bitu definīciju, nosakiet, kurš decimālskaitlis ir kodēts ar skaitli 1|0101 d.
Risinājums. Apvērsīsim skaitļa ciparus:
1010|1 d ® 0101|1 lpp.
Pārveidosim skaitli no binārās skaitļu sistēmas uz decimālo skaitļu sistēmu:
Reiziniet rezultātu ar –1 un iegūstiet skaitli –11. □
Noteikums 5.4. (aritmētiskā definīcija negatīvam skaitlim, kas rakstīts divnieku komplementā) Pārvērtiet bināro skaitli decimālskaitļu sistēmā un no iegūtā skaitļa atņemiet skaitli 2 m, kur m ir ciparu skaits binārajā attēlojumā.
Piemērs 5.5. Izmantojot aritmētisko definīciju, nosakiet, kurš decimālskaitlis ir kodēts ar skaitli 1|0101 d.
Risinājums. Pārveidosim skaitli no binārās skaitļu sistēmas uz decimālo skaitļu sistēmu:
No iegūtā tulkošanas rezultāta atņemsim skaitli 2 m = 2 5 = 32, jo binārs skaitlis sastāv no 5 cipariem:
21 – 32 = –11.
Rezultāts ir decimālskaitlis –11. □
Cipari parakstītā formātā tiek rakstīti divu komplementa kodā, bet neparakstītos formātos - tiešā kodā.
Divu komplementa apzīmējums ir nepieciešams, lai pievienotu un atņemtu pozitīvo un negatīvi skaitļi bez pārvērtībām.
Piemērs 5.6. Pievienojiet 21 un –11 binārajā skaitļu sistēmā.
Risinājums. Pārtulkosim terminus papildu kodā:
21 = 0|10101 d; –11 = 1|10101 d.
Mēs izmantosim binārās aritmētikas noteikumus:
1 + 0 = 0 +1 = 1;
1 + 1 = 10 (ar vienību, kas pārnesta uz nākamo ciparu).
Pievienosim kolonnā divus bināros skaitļus, ņemot vērā, ka viena pārsūtīšana no zīmes bita tiek ignorēta:
110101 2
Rezultāts ir skaitlis 10 - 21 un -11 summa bez papildu pārveidojumiem. □
Veselo skaitļu formāti vārds un dubultvārds tiek saglabāti datora atmiņā apgrieztā secībā, tas ir, vispirms zemākais baits un pēc tam augstais baits. Piemēram, vārds B5DE 16 atradīsies atmiņā, kā parādīts attēlā. 5.4.
Rīsi. 5.4. Vārda B5DE 16 atrašanās vieta datora atmiņā
Šāds baitu izvietojums ir ērts operācijām ar skaitļiem, jo aprēķini sākas ar vismazāk nozīmīgajiem cipariem, tāpēc tie atrodas vispirms.
5.2. Reālu skaitļu attēlošana
datorā
Reālie skaitļi tiek attēloti peldošā komata skaitļa (punkta) veidā šādā formā:
kur M ir mantisa (nozīmīga skaitļa daļa); n – skaitļu sistēmas bāze; P – skaitļu secība.
Piemērs 5.7. Skaitļa 2,5 × 10 18 mantisa ir 2,5 un eksponents ir 18. □
Mantisu sauc par normalizētu, ja tās absolūtā vērtība atrodas diapazonā:
1/n £ |M|< 1,
kur n ir skaitļu sistēmas bāze.
Šis nosacījums nozīmē, ka pirmais cipars aiz komata nav nulle un mantisas absolūtā vērtība nepārsniedz vienu.
Skaitli ar normalizētu mantisu sauc par normalizētu.
Piemērs 5.8. Attēlojiet skaitļus –245,62 un 0,00123 peldošā komata formā.
Risinājums. Skaitli –245,62 var attēlot skaitļa formā ar secību –245,62 × 10 0. Šī skaitļa mantisa nav normalizēta, tāpēc mēs to sadalām ar 10 3, palielinot secību:
–0,24562 × 10 3 .
Rezultātā tiek normalizēts skaitlis –0,24562 × 10 3.
Skaitlis 0,00123 skaitļa formā ar secību 0,00123 × 10 0 nav normalizēts, jo mantisa nav normalizēta. Reizināsim mantisu ar 10 2, samazinot secību:
0,123 × 10 –2.
Rezultātā skaitlis 0,123 × 10 –2 tiek normalizēts. □
Šajā piemērā, lai normalizētu mantisu, komats tika pārvietots pa labi vai pa kreisi. Tāpēc šādus skaitļus sauc par peldošā komata skaitļiem. Atšķirībā no fiksētā komata skaitļiem, tie ievērojami paātrina aritmētiskās darbības, un katru reizi ir jānormalizē peldošā komata skaitļu mantisa.
Reāla skaitļa attēlošanai datorā, kura pamatā ir standarts IEEE-754, tiek izmantoti m + p + 1 biti, kas sadalīti šādi (5.5. att.): 1 mantisas zīmes bits; p kārtas cipari; m mantisas cipari.
Rīsi. 5.5. Kopējā peldošā komata skaitļu formāta struktūra
Šo attēlojumu sauc par (m, p) formātu.
Skaitļu attēlojuma diapazons X (m, p) formātā tiek noteikts no nevienādības:
£ X £ (1 – 2 – m –1) » .
Šajā gadījumā skaitļa P secībai ir jāatbilst nosacījumam
–2 p – 1 + 1 £ P £ 2 p – 1 – 1
Reāliem skaitļiem IEEE-754 standarts izmanto (23,8) un (52,11) formātus, ko attiecīgi sauc par vienu un dubultu reālu formātu (5.2. tabula).
Lai sniegtu priekšstatu par šo lielumu kārtu nozīmi, sekunžu skaits, kas pagājis kopš planētas Zeme veidošanās, ir tikai 10 18.
Noteikums 5.5. (Decimālskaitļu tulkošana (m, p) formātā) Algoritms decimālskaitļa X konvertēšanai (m, p) formātā sastāv no šādām darbībām.
1. Ja X = 0, tad paņemiet zīmes ciparu, secību un mantisu kā nulli un pabeidziet algoritmu.
2. Ja X > 0, tad pieņem zīmes bitu 0, pretējā gadījumā akceptē 1. Tiek veidots zīmes bits.
3. Tulkot veselu un daļēja daļa skaitļa X absolūtā vērtība binārajā skaitļu sistēmā. Ja skaitlis ir daļējs, iegūstiet m + 1 ciparu. Paņemiet secību, kas vienāda ar nulli.
5.2. tabula. Salīdzinošās īpašības
reāli formāti
4. Ja X ³ 1, pārvietojiet komatu pa kreisi līdz nozīmīgākajam ciparam un palieliniet secību, pretējā gadījumā pārvietojiet komatu pa labi līdz pirmajam ciparam, kas nav nulle (vienība), un samaziniet secību.
5. Ja daļdaļas ciparu skaits ir mazāks par m, tad daļdaļu papildināt ar nullēm labajā pusē līdz m cipariem. Noņemiet vienu no visas daļas. Mantisa veidojas.
6. Pievienojiet rīkojumam nobīdi 2 p – 1 – 1 un konvertējiet pasūtījumu uz bināro skaitļu sistēmu. Pasūtījums ir izveidots. Kods, kurā tiek attēlots pasūtījums, tiek saukts par nobīdi. Nobīdīta secība atvieglo secību salīdzināšanu, pievienošanu un atņemšanu aritmētiskajās darbībās.
7. Ierakstiet zīmes bitu, secību un mantisu atbilstošajos formāta bitos.
Piemērs 5.9. Vienā reālā formātā attēlojiet skaitli –25.6875.
Risinājums. Piemērā 4.7 skaitļa –25,6875 absolūtā vērtība tika pārvērsta binārajā sistēmā un iegūti 9 cipari:
25,6875 = 11001,1011 2 .
Mēs normalizējam skaitli, pārvietojot decimālzīmi pa kreisi un palielinot secību:
1,10011011 2 × 2 4 .
Pēc veselā skaitļa daļas atmešanas paliek 23 daļdaļas biti (saskaņā ar formātu (23,8)), kas rakstīti kā mantisa:
10011011000000000000000.
Secība ir 4 (divnieku jauda pēc decimāldaļas pārslēgšanas pa kreisi). Pārbīdīsim to un pārveidosim par bināro skaitļu sistēmu:
4 + 127 = 131 = 10000011 2 .
Skaitlis –25,6875 ir negatīvs, tāpēc zīmes bits ir 1.
Viss ir gatavs attēlot skaitli –25.6875 vienā reālā formātā, izmantojot shēmu zīme + eksponents + mantisa:
1 10000011 10011011000000000000000.
Sadalīsim šo skaitli 8 bitos, veidosim baitus un ierakstīsim tos heksadecimālos skaitļos:
| C1 | CD |
Tādējādi skaitli –25.6875 var uzrakstīt kā C1CD8000. □
Tāpat kā veselu skaitļu formāti, arī reālo skaitļu formāti tiek saglabāti datora atmiņā apgrieztā baitu secībā (vispirms zemā secībā, pēc tam augstā secībā).
Aritmētiskās darbības ar peldošā komata skaitļiem tiek veiktas šādā secībā.
Saskaitot (atņemot) skaitļus ar vienādām secībām, to mantisas tiek pievienotas (atņemtas), un rezultātam tiek piešķirta oriģinālajiem skaitļiem kopīga secība. Ja sākotnējo skaitļu kārtas ir atšķirīgas, tad vispirms šīs kārtas tiek izlīdzinātas (skaitlis ar zemāku secību tiek samazināts līdz skaitlim ar augstāku secību), un tad tiek veikta mantisu saskaitīšanas (atņemšanas) operācija. Ja mantisu pievienošanas laikā notiek pārplūde, mantisu summa tiek nobīdīta pa kreisi par vienu vietu, un summas secība tiek palielināta par 1.
Kad skaitļi tiek reizināti, viņu mantisas tiek reizinātas un to kārtas tiek pievienotas.
Dalot skaitļus, dividendes mantisu dala ar dalītāja mantisu, un, lai iegūtu koeficienta secību, dalītāja secība tiek atņemta no dividendes kārtas. Turklāt, ja dividendes mantisa ir lielāka par dalītāja mantisu, tad koeficienta mantisa būs lielāka par 1 (notiek pārpilde), un komats jāpārvieto pa kreisi, vienlaikus palielinot koeficienta secību.
Simbolu attēlojums datorā
Datorā katra rakstzīme (piemēram, burts, cipars, pieturzīme) tiek kodēta kā neparakstīts binārs vesels skaitlis. Rakstzīmju kodējums ir vienošanās, ka katrai rakstzīmei ir viena pret vienu atbilstība vienam neparakstītam bināram veselam skaitlim, ko sauc par rakstzīmju kodu.
Krievu alfabētam ir vairāki kodējumi (5.3. tabula).
5.3. tabula. Krievu alfabēta burtu kodējumi
Kodējumos 866, 1251, KOI-8 un Unicode pirmās 128 rakstzīmes (cipari, lielie un mazie latīņu burti, pieturzīmes) ar koda vērtībām no 0 līdz 127 ir vienādas, un tās nosaka ASCII standarts (Amerikas standarts). Informācijas apmaiņas kods). standarta kods informācijas apmaiņai). Cipariem 0, 1, ..., 9 ir attiecīgi kodi 48, 49, ..., 57; lielie latīņu burti A, B, ..., Z (kopā 26 burti) – kodi 65, 66, ..., 90; mazie latīņu burti a, b, ..., z (kopā 26 burti) - kodi 97, 98, ..., 122.
Otrās 128 rakstzīmes ar koda vērtībām no 128 līdz 255 kodējumiem 866, 1251, KOI-8 satur pseidogrāfiskas rakstzīmes, matemātiskas darbības un citu alfabētu rakstzīmes, izņemot latīņu. Turklāt dažādi simboli dažādiem alfabētiem bija viens un tas pats kods. Piemēram, 1251 kodējumā krievu alfabēta B rakstzīmei ir tāds pats kods kā rakstzīmei Á standarta ASCII kodējumā. Šī neskaidrība radīja problēmas ar teksta kodēšanu. Tāpēc tika piedāvāts divu baitu Unikoda kodējums, kas ļauj kodēt rakstzīmes no daudziem alfabētiem, kas nav latīņu alfabēti.
Krievu alfabēta burtu kodu decimālvērtības kodējumos 866, 1251 un Unicode ir norādītas tabulā. 5.4.
5.4. tabula. Krievu alfabēta burtu kodu nozīmes
KOI-8 kodējumā (5.5. tabula) krievu alfabēta burtu kodi ir sakārtoti nevis pēc burtu atrašanās vietas alfabētā, bet gan pēc to atbilstības latīņu alfabēta burtiem. Piemēram, latīņu burtu A, B, C kodiem ir attiecīgi decimālvērtības 65, 66, 67, bet krievu burtu A, B, C kodiem ir vērtības 225, 226, 227.
5.5. tabula. Krievu alfabēta burtu kodu nozīmes
KOI-8 kodējumā
| A | UZ | X | A | Uz | X | ||||||
| B | L | C | b | l | ts | ||||||
| IN | M | H | V | m | h | ||||||
| G | N | Sh | G | n | w | ||||||
| D | PAR | SCH | d | O | sch | ||||||
| E | P | Kommersant | e | P | ъ | ||||||
| E | R | Y | e | R | s | ||||||
| UN | AR | b | un | Ar | b | ||||||
| Z | T | E | h | T | uh | ||||||
| UN | U | YU | Un | plkst | Yu | ||||||
| Y | F | es | th | f | es |
Ir divi grafiskās informācijas pasniegšanas formāti:
l rastrs;
l vektors.
Rastra formātā attēls tiek saglabāts failā kā daudzu punktu mozaīkas kopa, kas atbilst displeja ekrānā redzamā attēla pikseļiem. Skenera izveidotais fails datora atmiņā atrodas rastra formātā (tā sauktā bitkarte). Šo failu nav iespējams rediģēt, izmantojot standarta teksta un grafiskos redaktorus, jo tie nedarbojas ar informācijas mozaīkas attēlojumu.
Vektoru formātā informācija tiek identificēta pēc fontu, rakstzīmju kodu, rindkopu uc raksturlielumiem. Standarta tekstapstrādes programmas ir paredzētas darbam tieši ar šādu informācijas attēlojumu.
Principiālo atšķirību starp vektoru formātiem un rastra formātiem var parādīt ar šādu piemēru: vektora formātā apli identificē pēc tā rādiusa, centra koordinātām, līnijas biezuma un veida; Rastra formāts vienkārši saglabā secīgas punktu rindas, kas ģeometriski veido apli.
Rastra grafikas formāti
PSD formāts- savs programmas formāts Adobe Photoshop, attēlu rediģēšana (atbalsta visus krāsu modeļus, slāņus bez ierobežojumiem, un katrs slānis var saturēt līdz 24 alfa kanāliem).
BMP formāts(bitkarte) vai DIB(no ierīces neatkarīga bitkarte) - grafisko attēlu glabāšanas formāts. Krāsu dziļums no 1 līdz 48 bitiem uz pikseļu – paredzēts operētājsistēmai Windows, ļauj izmantot 2, 16, 256 vai 16 miljonu krāsu paletes. Šim formātam ir vairākas šķirnes:
Regulāra, ar pagarinājumu .bmp;
Saspiests, paplašināts .rle; saspiešana notiek bez zudumiem, bet tiek atbalstīta
tikai 4 un 8 bitu krāsa;
No ierīces neatkarīga bitkarte ar paplašinājumu .dib.
TGA formāts(Truevision Graphic Adapter) - video attēliem, maksimāli pielāgotiem televīzijas standartiem, kā arī grafikas saglabāšanai datoros ar MS DOS operētājsistēmu, atbalsta 32 bitu krāsu.
TIFF formāts(Tagged Image File Format) ir universāls grafisko failu formāts digitāliem attēliem, visplašākais krāsu reproducēšanas diapazons no vienkrāsas līdz 24 bitu RGB modelim un 32 bitu CMYK modelim, un tas ir pārnēsājams uz dažādām platformām. Formāts TIFF atbalsta LZW- blīvēšana, nezaudējot informāciju.
JPEG formātā(Joint Photography Experts Group) - vispopulārākais fotoattēlu glabāšanas formāts, ieskaitot standartu internetam, nodrošina rastra attēlu saspiešanu līdz 100 reizēm (gandrīz 5 līdz 15 reizes).
GIF formātā(Graphics Interchange Format) - formāts grafiskās informācijas apmaiņai, nodrošina nelielu faila izmēru, tiek izmantots internetā un ir otrais pēc formāta kompresijas pakāpes ziņā JPEG. Formāts ir ierobežots līdz 256 krāsu paletei un nav īpaši piemērots fotogrāfisku attēlu glabāšanai.
PNG formātā(Portable Network Graphics) – pārnēsājams tīkla grafika, pamatojoties uz bezzudumu saspiešanas algoritma variantu (pretēji GIF saspiež rastra attēlus gan horizontāli, gan vertikāli), atbalsta krāsu grafiku ar krāsu dziļumu līdz 48 bitiem, ļauj saglabāt pilna informācija par caurspīdīguma pakāpi katrā attēla punktā tā sauktā alfa kanāla veidā.
Flashpix (FPX) formāts– grafikas formāts, kas ļauj saglabāt attēlus vairākās izšķirtspējās prezentēšanai CD-ROM vai internetā, ļaujot strādāt ar augstas kvalitātes attēliem, neizmantojot ievērojamu atmiņas un diska vietas apjomu. Dažas digitālās kameras saglabāt attēlus šajā formātā.
Bitkartei ir nepieciešams ļoti liels atmiņas apjoms, lai to saglabātu. Tādējādi bitkarte no vienas A4 dokumenta loksnes (204297 mm) ar izšķirtspēju 10 punkti/mm un bez pustoņu pārraides (līnijas attēla) aizņem apmēram 1 MB atmiņas, bet, reproducējot 16 pelēkos toņus - 4 MB, kad augstas kvalitātes krāsu attēla reproducēšana (HighColor standarts - 65 536 krāsas) - 16 MB.
Lai samazinātu bitkartes saglabāšanai nepieciešamās atmiņas apjomu, dažādos veidos informācijas saspiešana. Visizplatītākais rastra saspiešanas algoritms, ko piedāvā Starptautiskā telegrāfa un telefona konsultatīvā komiteja CCITTGroup 4, dod informācijas saspiešanas pakāpi līdz 40:1 (atkarībā no faila satura - grafikas tiek saspiestas daudz labāk nekā teksts).
Citi izmantotie saspiešanas formāti: CTIFF(CompressedTagged Image File Format) 3. grupa, MPEG saime (Multivide Photographics Experts Group), JPEG (Joint Photographics Experts Group), GIF (Graphics Interchange Format) un citi.
Nesaspiesti formāti: nesaspiests TIFF (tagged Image File Format), BMP (BitMaP) un citi.
Skeneri parasti izmanto kopā ar attēlu atpazīšanas programmām – OCR (Optical Character Recognition). OCR sistēma atpazīst skenera no dokumenta nolasītās rakstzīmju bitu (mozaīkas) kontūras un kodē tos ar ASCII kodiem, pārtulkojot teksta redaktoriem ērtā formātā.
Dažas OCR sistēmas vispirms ir jāapmāca – skenera atmiņā jāievada atpazīto rakstzīmju veidnes un prototipi un tiem atbilstošie kodi. Grūtības rodas, atšķirot burtus, kuriem ir vienāds stils dažādos alfabētos (piemēram, latīņu (angļu) un krievu valodā - kirilicā) un dažādās fontu kopās. Bet lielākajai daļai sistēmu nav nepieciešama apmācība: atpazītās rakstzīmes jau ir saglabātas to atmiņā. Tādējādi viens no labākajiem OCR - FineReader - atpazīst tekstus desmitiem valodu (tostarp Basic, C++ u.c. programmēšanas valodās), izmanto lielu skaitu elektronisko vārdnīcu, pārbauda pareizrakstību atpazīšanas laikā, sagatavo tekstus publicēšanai internetā utt.
IN pēdējie gadi Ir parādījušās tādas inteliģentas attēlu atpazīšanas programmas kā Omnifont (piemēram, Cunei Form 2000), kas atpazīst rakstzīmes nevis pēc punktiem, bet gan pēc katrai no tām raksturīgās individuālās topoloģijas.
Ja ir attēlu atpazīšanas sistēma, teksts tiek ierakstīts datora atmiņā nevis bitkartes, bet gan kodu veidā, un to var rediģēt ar parastajiem teksta redaktoriem.
Ir saprātīgi saglabāt failus rastra formātā tikai tad, ja:
l dokumentus un atbilstošos failus nedrīkst rediģēt to lietošanas laikā;
l dokuments jāuzglabā oriģināla faksimilkopiju veidā (fotogrāfijas, rasējumi, dokumenti ar rezolūcijām utt.);
l ir tehniskas iespējas, lai saglabātu un skatītu lielu skaitu milzīgu (1–20 MB) failu.
Galvenie faktori, kas jāņem vērā, izvēloties skeneri:
l skenējamo dokumentu izmēram, krāsai un formai (loksne, iesieta utt.) jāatbilst skenera iespējām;
l skenera izšķirtspējai jānodrošina kvalitatīvu dokumentu kopiju reproducēšana no to elektroniskajiem attēliem;
l skenera veiktspējai jābūt pietiekami augstai ar pieņemamu iegūtā attēla kvalitāti;
l jānodrošina minimālā kļūda iegūtā elektroniskā attēla izmēros attiecībā pret oriģinālu, ja attēla izmēri no elektroniskā dokumenta kalpo par pamatu aprēķinu veikšanai;
l programmatūras pieejamība rastra failu saspiešanai, saglabājot tos datora atmiņā;
l attēlu atpazīšanas programmatūras (OCR) pieejamība, saglabājot vektora failus datora atmiņā;
l programmatūras un aparatūras pieejamība, lai uzlabotu attēla kvalitāti rastra failos (palielinot attēla kontrastu un spilgtumu, likvidējot fona "troksni");
l nesēja papīra kvalitātei un veidam noteiktās robežās nevajadzētu būtiski ietekmēt iegūtā elektroniskā attēla kvalitāti;
l skenera darbībai jābūt ērtai un vienkāršai un jānovērš kļūdas skenēšanas laikā nepareizas datu nesēja ielādes dēļ;
l skenera izmaksas.
Skeneri var savienot ar datoru, izmantojot paralēlo (LPT) vai seriālo (USB) saskarni. Lai strādātu ar skeneri, datoram ir jābūt īpašam draiverim, vēlams draiverim, kas atbilst TWAIN standartam. Pēdējā gadījumā ir iespējams strādāt ar liels skaits Ar TWAIN saderīgi skeneri un failu apstrāde ar programmām, kas atbalsta TWAIN standartu, piemēram, izplatītie grafiskie redaktori CorelDraw, Adobe Photoshop, MaxMate, Picture Publisher, Photo Finish u.c.
Digitalizētāji
Digitalizators jeb grafikas planšetdators ir ierīce, kuras galvenais mērķis ir attēlu digitalizācija (14.5. att.).
14.5.att. Digitalizētājs.
Tas sastāv no divām daļām: pamatnes (planšetdatora) un mērķa apzīmēšanas ierīces (pildspalva vai kursors), kas pārvietota pa pamatnes virsmu. Nospiežot kursora pogu, tā pozīcija uz planšetdatora virsmas tiek fiksēta un koordinātas tiek pārsūtītas uz datoru.
Lietotāja izveidotā zīmējuma ievadīšanai datorā var izmantot digitalizētāju: lietotājs pārvieto kursora pildspalvu virs planšetdatora, bet attēls neparādās uz papīra, bet tiek iemūžināts grafiskā failā. Digitalizētāja darbības princips ir balstīts uz kursora atrašanās vietas noteikšanu, izmantojot planšetdatorā iebūvētu plānu vadītāju režģi ar diezgan lielu soli starp blakus esošajiem vadītājiem (no 3 līdz 6 mm). Reģistrācijas mehānisms ļauj iegūt loģisku informācijas nolasīšanas soli, kas ir daudz mazāks par režģa soli (līdz 100 rindām uz 1 mm).
Strādājot ar cipariem, lietotājs var norādīt dažādus to prezentācijas formātus. Aprēķinu rezultātu izvades formātu var mainīt, atlasot komandu Faila preferences. Tiks atvērts dialoglodziņš Preferences.
Pārliecinieties, vai kreisās rūts sarakstā ir atlasīts komandu logs. Šajā gadījumā labajā pusē tiks parādīts komandu loga preferenču panelis. Ciparu formāts tiek atlasīts nolaižamajā sarakstā Ciparu formāts, kas atrodas šī paneļa teksta displeja apgabalā. Šī nolaižamā saraksta noklusējuma formāts ir īss.
Lai norādītu citu formātu aprēķinu rezultātu prezentēšanai, atlasiet tā nosaukumu sarakstā Ciparu formāts un noklikšķiniet uz Labi. Šis formāts tiks izmantots, lai parādītu visu turpmāko aprēķinu rezultātus, līdz to mainīsit.
Nolaižamajā sarakstā Skaitliskais formāts pieejamie formāti ir aprakstīti tabulā
Piemērs: attēlojiet skaitli 3/7 dažādos formātos:
Formāts īss – 0,4286
Formāts garš – 0.42857142857143
Formāts īss e – 4.2857e-001
Formāts garš e – 4.285714285714286e-001
Formāts īss g – 0,42857
Formāts garš g – 0.428571428571429
Formātu banka - 0,43
Formāts racionāls – 3/7
Jāņem vērā, ka skaitļus, kas ir pārāk lieli vai pārāk mazi, kad ir iestatīts īsais formāts, var attēlot eksponenciālā formā, t.i. peldošā komata formātā.
Varat arī iestatīt skaitļa formātu, komandrindā ievadot šādu komandu.
>> formātā formātā
Šeit formātā ir vajadzīgā formāta nosaukums. Piemēram, lai attēlotu skaitli heksadecimālā formā, komandrindā ievadiet šādu komandu.
>> formātā hex
Un, lai iestatītu garo skaitļa attēlojumu peldošā komata formātā, ievadiet šādu komandu.
>> formāts garš
Ja ievadāt komandu komandrindā
>> palīdzības formāts
komandu logā var parādīt informāciju par visiem MATLAB pieejamajiem formātiem
Ciparu izvades formāta maiņa ietekmē tikai skaitļu rādīšanu ekrānā un nekādā veidā neietekmē to patiesās vērtības.
