Guruch. 2.1. GISda ma'lumotlarni tartibga solish
GISda qo'llaniladigan ma'lumotlar xaritada joylashgan ob'ektlar (nuqta, chiziq, ko'pburchak) haqida ma'lumotlar bazasida saqlanadigan tavsiflovchi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Ta'riflovchi ma'lumotlar deyiladi xususiyat.
Atribut ma'lumotlari- ob'ektlarning xususiyatlarini tavsiflovchi ma'lumotlarning pozitsiyali bo'lmagan qismi (fazoviy ob'ektlarning xususiyatlari va xususiyatlari to'g'risidagi ma'lumotlar, ularning fazoviy joylashuvi to'g'risidagi ma'lumotlar bundan mustasno).
Rasmiy ravishda, barcha ob'ektlar xarakteristikalar to'plami bilan tavsifi bilan ifodalanadi va ularning saqlanishi tegishli grafik va parametrik ma'lumotlar bazalarida bo'ladi. Ob'ektlarni tavsiflash uchun xususiyatlarning (belgilarning) uchta guruhi mavjud: identifikatsiya, tasniflash, chiqish.
Identifikatsiya xususiyatlari ob'ektning xaritada joylashishini aniq aniqlash va uni aniqlash uchun xizmat qiladi. Bularga geografik ob'ektning nomi, koordinatalari, ob'ekt turi va boshqalar kiradi.
Tasniflash xususiyatlari ob'ektni miqdoriy va sifat jihatdan tavsiflash uchun xizmat qiladi va ulardan ob'ektlar haqida ma'lumot olish uchun foydalaning. Ular matematik ishlov berish orqali olingan xususiyatlarni olish uchun asosdir (sifat va miqdoriy tahlil, modellashtirish va boshqalar).
Chiqish xususiyatlari har qanday ob'ekt uchun xarakteristikaning har biri uchun tegishli ma'lumotlarni olish manbalari va sanalari to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Ushbu xususiyatlar guruhining maqsadi kiruvchi ma'lumotlarning ishonchliligini aniqlash qobiliyatini ta'minlashdir.
An'anaviy GISda o'z ifodasini topgan asosiy g'oyalardan biri bu alohida saqlangan va qisman alohida ishlov berilganda fazoviy va atribut ma'lumotlari o'rtasidagi aloqani saqlashdir.
Fazoviy so'rovlarni bajarishda atributlar ob'ektni aniqroq aniqlashga yordam beradi. GISda so'rov atributlarining ikkita shakliga ustunlik beriladi: SQL so'rovlar tili (Strukturalangan so'rovlar tili) va shablon. Ushbu so'rovlarga mos keladigan yozuvlar ajratib ko'rsatilgan: QBE (Query By Example) Siz xaritadagi ob'ektlarni atributlar jadvaliga so'rovlar orqali tanlashni tashkil qilishingiz mumkin, chunki grafik ob'ektlarni tanlash ularning atribut yozuvlarini tanlash bilan bog'liq.
Identifikatorlar kartografik va atribut ma'lumotlarini bog'lash uchun mo'ljallangan, chunki ko'pchilik GISda ob'ektlarning bu xususiyatlari alohida qayta ishlanadi. Foydalanuvchi ob'ektni, masalan, kursor bilan ko'rsatishi mumkin va tizim uning identifikatorini aniqlaydi, bu orqali u ob'ektga tegishli bir yoki bir nechta ma'lumotlar bazasini topadi va aksincha, grafik ob'ektni ma'lumotlarga asoslanib aniqlaydi. ma'lumotlar bazasi.
Ta'kidlanganidek, zamonaviy GISda fazoviy ma'lumotlar ikkita asosiy shaklda taqdim etiladi: vektor va rastr.
Vektor modeli ma'lumotlar xaritani nuqtalar, chiziqlar va tekis yopiq raqamlar shaklida tasvirlashga asoslangan.
Rastr modeli ma'lumotlar bir xil shakl va maydondagi elementlarning muntazam panjarasidan foydalangan holda xaritani tasvirlashga asoslangan.
Ma'lumotlar strukturasining ikki turi mavjud topologiya Va qatlamlar.
Topologiya Ob'ektlar orasidagi fazoviy bog'lanishlarni ajratib ko'rsatish uchun ishlatiladi.Topologiya nuqtalar, chiziqlar va ko'pburchaklar orasidagi bog'lanishni ta'minlaydi va odatda operator tomonidan o'zgartirilmaydi. Qatlamlar uchun ham foydalaniladi tuzilishi ma'lumotlar.
Topologiya- tartib aniq ta'rif va ob'ektlar geometriyasiga xos bo'lgan fazoviy munosabatlardan foydalanish. Qoplama uchta asosiy topologik munosabatlarni qo'llab-quvvatlaydi: ulanish, hududlarni aniqlash va qo'shnilik. Qoplamalar topologiyani belgilaydi va bu munosabatlar maxsus fayllarda aniq qayd etiladi.
Topologik ma'lumotlar ob'ektlarning fazoda bir-biriga nisbatan qanday joylashishini tavsiflaydi va odatda operator tomonidan o'zgartirilmaydi. GIS fazoviy tahlilni amalga oshirish uchun topologiyaning aniq ta'rifini talab qiladi
Topologiya o'z ichiga oladi ma `lumot ma'lum ob'ektlarga qanday belgilar mos keladi, nuqtalar bir-biri bilan qanday bog'lanadi va qanday nuqta va chiziqlar ko'pburchaklarni tashkil qiladi. Topologik ma'lumotlar GIS foydalanuvchisiga ma'lum ko'pburchaklar qanchalik o'xshashligi, chiziq ko'pburchak ichida joylashganligi va bir xususiyat boshqasiga qanchalik yaqinligi kabi ma'lumotlarni olish imkonini beradi.
Topologik bo'lmagan GIS tizimlari (masalan, SAPR tizimlari) tomonidan amalga oshiriladigan ma'lumotlarni manipulyatsiya qilish va tahlil qilish cheklangan.
Ko'pgina GIS sizga xarita ma'lumotlarini mantiqiy toifalarga ajratish imkonini beradi kartografik qatlamlar. Qatlamlar odatda faqat bitta turdagi xususiyatlar, masalan, uchastkaning tuproq turi yoki jamoat transporti liniyalari (telefon, elektr va gaz liniyalari) kabi tegishli xususiyatlarning kichik guruhi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi.
Ma'lumotlar xarita qatlamlariga bo'linadi, shuning uchun ularni alohida yoki boshqa qatlamlar bilan birgalikda fazoviy ravishda boshqarish va tahlil qilish mumkin. Aniqroq tahliliy natijalarga erishish uchun GISdagi qatlamlar bir-biri bilan bog'langan bo'lishi kerak umumiy tizim ma'lumotlar bazasi koordinatalari.
Ma'lumotlar bazalari quyidagilarga bo'linadi ierarxik, tarmoq Va aloqador.
Ma'lumotlar bazasi (DB)- ma'lum qoidalarga muvofiq tashkil etilgan o'zaro bog'liq ma'lumotlar to'plami
Ierarxik ma'lumotlar bazalari yozuvlar o'rtasida qat'iy bo'ysunishni o'rnatish va tartibli daraxtlar to'plamidan iborat (bir xil turdagi daraxtlarning bir nechta namunalarining tartiblangan to'plami). Daraxt turi bitta "ildiz" yozuv turidan va nol yoki undan ortiq pastki daraxt turlarining tartiblangan to'plamidan iborat (ularning har biri daraxt turidir) Daraxt turi umuman olganda ierarxik tarzda tashkil etilgan yozuv turlari to'plamidir (2.2-rasm).
Bu yerda Kvartal Yer uchastkasining ajdodi, Yer uchastkasi esa Kvartalning avlodi.Yer uchastkasi Lot qismining ajdodi, Lot qismi esa yer uchastkasining avlodi hisoblanadi. Yozuv turlari o'rtasida aloqalar saqlanadi. Ajdodlar va avlodlar o'rtasidagi aloqalarning yaxlitligi avtomatik tarzda saqlanadi.
Ierarxik tizimlarning tipik vakili IBM kompaniyasining Axborotni boshqarish tizimi (IMS) hisoblanadi. Birinchi versiya 1968 yilda paydo bo'lgan. Ushbu tizimda hali ham ko'plab ma'lumotlar bazalari qo'llab-quvvatlanadi, bu esa o'tishda jiddiy muammolarni keltirib chiqaradi. yangi texnologiya JB va yangi uskunalar uchun.
Guruch. 2.2. Daraxt turiga misol (maʼlumotlar bazasining ierarxik sxemasi)
Tarmoq ma'lumotlar bazalari ma'lumotlar strukturasi oddiy ierarxiyadan ko'ra murakkabroq bo'lsa ishlatiladi, ya'ni. ierarxik ma'lumotlar bazasi strukturasining soddaligi uning kamchiligiga aylanadi. Tarmoqli va ierarxik ma'lumotlar bazalarini tashkil etish qat'iy bo'lishi kerak. O'zaro munosabatlar to'plami va yozuvlar tuzilishi oldindan belgilanishi kerak.
Tarmoq tizimlarining odatiy vakili CuHinet Software, Inc. kompaniyasining ko'pgina operatsion tizimlarda ishlaydigan IBM asosiy mashinalarida foydalanish uchun mo'ljallangan Integratsiyalashgan ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimi (IDMS) hisoblanadi. Tizim arxitekturasi Ma'lumotlar tizimlari tillari bo'yicha konferentsiya (CODASYL) dasturlash tillari bo'yicha qo'mitasining Ma'lumotlar bazasi vazifalar guruhi (DBTG) takliflariga asoslanadi.
 |
Ma'lumotlarni tashkil qilishda tarmoq yondashuvi ierarxik yondashuvning kengaytmasidir. Ierarxik tuzilmalarda bola yozuvi aynan bitta ajdodga ega bo'lishi kerak; tarmoq ma'lumotlari tuzilmasida bolaning ajdodlari soni har qanday bo'lishi mumkin. Tarmoq ma'lumotlar bazasi yozuvlar to'plamidan va ushbu yozuvlar o'rtasidagi munosabatlar to'plamidan iborat. Ulanish turi ikki turdagi yozuvlar uchun aniqlanadi: ajdod va avlod (2.3-rasm).
Guruch. 2.3. Ma'lumotlar bazasi tarmoq diagrammasiga misol
Ma'lumotlar bazasi strukturasini o'zgartirish butun ma'lumotlar bazasini qayta qurishni o'z ichiga oladi va so'rovga javob olish uchun sizda maxsus ma'lumotlarni qidirish dasturi bo'lishi kerak. Shuning uchun maxsus so'rovlarni amalga oshirish juda ko'p vaqtni oladi.
Ierarxik va tarmoq modellarining kamchiliklari paydo bo'lishiga olib keldi relyatsion ma'lumotlar bazasi. Relyatsion model ma'lumotlar bazasi strukturasini soddalashtirishga urinish edi. Barcha ma'lumotlar shaklda taqdim etiladi oddiy jadvallar, ga bo'linadi chiziqlar Va ustunlar.
Relyatsion ma'lumotlar bazasida ma'lumotlar satrlar va ustunlarga bo'lingan jadvallarga ajratiladi, ularning kesishmasida ma'lumotlar qiymatlari joylashgan. Har bir jadval uning mazmunini tavsiflovchi o'ziga xos nomga ega. Jadvalning tuzilishi 2.4-rasmda ko'rsatilgan. Ushbu jadvalning har bir gorizontal qatori alohida jismoniy ob'ektni - bitta ma'muriy hududni ifodalaydi.U shuningdek xaritada alohida grafik ob'ekt sifatida ko'rsatilgan. Jadvalning barcha qatorlari bitta viloyatning barcha tumanlarini ifodalaydi. Jadvalning ma'lum bir qatoridagi barcha ma'lumotlar ushbu qatorda tasvirlangan maydonga tegishli.
Xuddi shu ustundagi barcha qiymatlar bir xil ma'lumotlar turiga ega. Misol uchun, tuman markazi ustunida faqat so'zlar, Maydon ustunida o'nlik sonlar va ID ustunida foydalanuvchi tomonidan belgilangan xususiyat kodlarini ifodalovchi butun sonlar mavjud. Jadvallar orasidagi bog'lanish maydonlar orqali amalga oshiriladi.
 |
Guruch. 2.4. Relyatsion ma'lumotlar bazasi jadvalining tuzilishi
Har bir jadval mavjud Shaxsiy, oldindan belgilangan to'plam nomli ustunlar(maydonlar). Jadval maydonlari odatda ma'lumotlar bazasida saqlanishi kerak bo'lgan ob'ektlarning atributlariga mos keladi. Jadvaldagi qatorlar (yozuvlar) soni cheklanmagan va har bir yozuv ob'ekt haqida ma'lumotni olib yuradi.
Relyatsion ma'lumotlar modelidagi "ma'lumotlar turi" tushunchasi dasturlash tillaridagi "ma'lumotlar turi" tushunchasiga to'liq mos keladi. Odatda, zamonaviy relyatsion ma'lumotlar bazalari belgilar, raqamli ma'lumotlar, bit satrlari, maxsus raqamli ma'lumotlar ("pul" kabi), shuningdek, maxsus "vaqt" ma'lumotlarini (sana, vaqt, vaqt oralig'i) saqlashga imkon beradi. Mavhum ma'lumotlar turlari bilan relyatsion tizimlarning imkoniyatlarini kengaytirishga yondashuv juda faol rivojlanmoqda (masalan, Ingres/Postgres oilasi tizimlari tegishli imkoniyatlarga ega). Bizning misolimizda biz uch turdagi ma'lumotlar bilan ishlaymiz: belgilar qatorlari, butun sonlar va "pul".
Relyatsion ma'lumotlar bazalari ma'lumotlarni saqlash uchun eng mashhur tuzilma hisoblanadi, chunki ular ma'lumotlarni taqdim etishning ravshanligi bilan ularni manipulyatsiya qilishning nisbatan qulayligini birlashtiradi.
Fayl tizimi va taqdimot formatlari
Grafik ma'lumotlar
Ilova nuqtai nazaridan fayl maʼlumotlarni yozish va undan oʻqish mumkin boʻlgan tashqi xotiraning nomlangan sohasi.Fayl nomlash qoidalari, faylda saqlangan maʼlumotlarga qanday kirish mumkinligi va bu maʼlumotlarning tuzilishi maʼlum fayl boshqaruv tizimi va fayl turiga bogʻliq. Fayllarni boshqarish tizimi tashqi xotirani ajratadi, fayl nomlarini mos keladigan tashqi xotira manzillari bilan taqqoslaydi va ma'lumotlarga kirishni ta'minlaydi.
Geografik axborot tizimlari fayllarni nomlashning quyidagi usullaridan foydalanadi:
1. Usul izolyatsiya qilingan fayl tizimlari. Ko'pgina fayllarni boshqarish tizimlari fayllarning har bir arxivi (to'liq katalog daraxti) butunlay bitta disk paketida (yoki mantiqiy diskda, operatsion tizim vositalaridan foydalangan holda alohida disk sifatida taqdim etiladigan jismoniy disk paketining bo'limida) joylashishini talab qiladi. Bunday holda, to'liq fayl nomi mos keladigan disk o'rnatilgan disk qurilmasining nomidan boshlanadi. Ushbu nomlash usuli DEC fayl tizimlarida qo'llaniladi va shaxsiy kompyuter fayl tizimlari bunga juda yaqin.
2. Usul markazlashtirilgan fayl tizimi. Ushbu usul yordamida kataloglar va fayllarning butun to'plami bitta daraxt sifatida taqdim etiladi. To'liq fayl nomi ildiz katalog nomidan boshlanadi va foydalanuvchi disk qurilmasiga biron bir maxsus diskni o'rnatish haqida qayg'urishi shart emas. Tizimning o'zi faylni nomi bilan qidirib, kerakli disklarni o'rnatishni so'radi. Ushbu parametr Muitics operatsion tizimining fayl tizimlarida amalga oshirildi. Ko'p jihatdan, markazlashtirilgan fayl tizimlari izolyatsiya qilinganlardan ko'ra qulayroqdir: fayllarni boshqarish tizimi ko'proq muntazam ishlarni oladi. Ammo bunday tizimlarda fayl tizimining pastki daraxtini boshqa hisoblash o'rnatishga o'tkazish kerak bo'lsa, muhim muammolar paydo bo'ladi.
3. Aralashgan yo'l. Ushbu usul ushbu fayl tizimlarida asosiy darajada izolyatsiya qilingan fayl arxivlarini qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu arxivlardan biri ildiz fayl tizimi deb e'lon qilingan. Tizim ishga tushirilgandan so'ng, siz ildiz fayl tizimini va bir qator izolyatsiya qilingan fayl tizimlarini bitta umumiy fayl tizimiga "ulashingiz" mumkin. Ushbu yechim UNIX OS fayl tizimlarida qo'llaniladi. Texnik jihatdan, bu ildiz fayl tizimida maxsus bo'sh kataloglarni yaratish orqali amalga oshiriladi. Maxsus UNIX OS kurerlik tizimi chaqiruvi ko'rsatilgan fayl arxivining ildiz katalogini ushbu bo'sh kataloglardan biriga ulash imkonini beradi. Umumiy fayl tizimi o'rnatilgandan so'ng, fayl nomlash xuddi boshidan markazlashtirilgan bo'lgani kabi amalga oshiriladi. Fayl tizimi odatda tizimni aylantirish vaqtida o'rnatilishini hisobga olsak, UNIX OS foydalanuvchilari umumiy fayl tizimining asl kelib chiqishi haqida o'ylamaydilar.
Fayl tizimlari turli foydalanuvchilarga tegishli fayllarning umumiy xotirasi bo'lganligi sababli, fayllarni boshqarish tizimlari fayllarga kirish uchun avtorizatsiyani ta'minlashi kerak. IN umumiy ko'rinish Yondashuv shundan iboratki, ma'lum bir kompyuter tizimining ro'yxatdan o'tgan har bir foydalanuvchisiga nisbatan, har bir mavjud fayl uchun ushbu foydalanuvchi uchun ruxsat etilgan yoki taqiqlangan harakatlar ko'rsatiladi. Ushbu yondashuvni to'liq amalga oshirishga urinishlar bo'ldi. Ammo bu ortiqcha ma'lumotni saqlashda ham, ushbu ma'lumotlardan kirish huquqini nazorat qilish uchun foydalanishda ham ortiqcha yukni keltirib chiqardi.
Shuning uchun, ko'pchilikda zamonaviy tizimlar Fayllarni boshqarish UNIX-da kashf etilgan fayllarni himoya qilishga yondashuvni qo'llaydi. Ushbu tizimda har bir ro'yxatdan o'tgan foydalanuvchi butun son identifikatorlari juftligi bilan bog'langan: bu foydalanuvchi tegishli bo'lgan guruh identifikatori va guruhdagi o'z identifikatori. Shunga ko'ra, har bir fayl uchun foydalanuvchining to'liq identifikatori - ushbu faylni yaratuvchisi saqlanadi va uning o'zi fayl bilan qanday amallarni bajarishi mumkinligi, xuddi shu guruhning boshqa foydalanuvchilari uchun qanday harakatlar mavjudligi va qaysi foydalanuvchilari qayd etiladi. boshqa guruhlar fayl bilan ishlashlari mumkin. Ushbu ma'lumot juda ixcham, tekshirish paytida bir necha qadamlarni talab qiladi va kirishni boshqarishning ushbu usuli ko'p hollarda qoniqarli.
Agar operatsion tizim ko'p foydalanuvchi rejimini qo'llab-quvvatlasa, ikki yoki undan ortiq foydalanuvchi bir vaqtning o'zida bitta fayl bilan ishlashga harakat qilishi mumkin. Agar ushbu foydalanuvchilar faqat faylni o'qishni xohlasalar, bu muammo bo'lmaydi. Ammo ulardan kamida bittasi faylni o'zgartirsa, ushbu guruhning to'g'ri ishlashi uchun o'zaro sinxronizatsiya talab qilinadi.
Mumkin Foydalanish sohalari fayllar:
· matnli ma'lumotlarni saqlash uchun: hujjatlar, dastur matnlari va boshqalar. Bunday fayllar odatda turli matn muharrirlari yordamida yaratiladi va o'zgartiriladi. Matnli fayllarning tuzilishi odatda juda oddiy: bu yoki matn satrlarini o'z ichiga olgan yozuvlar ketma-ketligi yoki baytlar ketma-ketligi bo'lib, ular orasida maxsus belgilar (masalan, satr oxiri belgilari);
· kompilyatorlar uchun kiritish matnlarini yaratish, ular o'z navbatida ob'ekt modullarini o'z ichiga olgan fayllarni (dastur matnlari bo'lgan fayllar) hosil qiladi. Ob'ekt fayllari ham juda oddiy tuzilishga ega - yozuvlar yoki baytlar ketma-ketligi. Dasturlash tizimi ushbu tuzilmani yanada murakkab va tizimga xos ob'ekt moduli strukturasi bilan qoplaydi;
· grafik va audio ma'lumotlarni o'z ichiga olgan fayllarni, shuningdek havola muharrirlari tomonidan yaratilgan va bajariladigan dasturlarning tasvirlarini o'z ichiga olgan fayllarni saqlash uchun. Bunday fayllarning mantiqiy tuzilishi faqat havola muharriri va yuklovchi - operatsion tizim dasturiga ma'lum bo'lib qoladi.
Fayl tizimlari odatda yarim tizimli ma'lumotlarni saqlashni ta'minlaydi va keyingi tuzilishni amaliy dasturlarga qoldiradi. Bu ijobiy ta'sir ko'rsatadi, chunki har qanday yangi dastur tizimini ishlab chiqishda (oddiy, standart va nisbatan arzon fayl tizimi vositalariga asoslangan holda) ushbu dastur sohasining o'ziga xos xususiyatlariga tabiiy ravishda mos keladigan saqlash tuzilmalarini amalga oshirish mumkin.
Har bir aniq geografik axborot tizimida ma'lumotni faylga yozib olish shakli bir xil emas. Tarixiy jihatdan, kompyuter grafikasiga ixtisoslashgan kompaniyalar o'zlarining grafik ma'lumotlar formatlarini yaratdilar, bu ularga eng muvaffaqiyatli bo'lib tuyuldi.
Fayl formati yaratilgan shablon deb ataladi. Shablon faylga qanday ma'lumotlar (satrlar, yagona belgilar, butun sonlar, kasrlar, ajratuvchilar) va qanday tartibda kiritilishi kerakligini tavsiflaydi.
Formatning xarakteristikalari quyidagilardir: o'qish / yozish tezligi; mumkin bo'lgan faylni siqish miqdori; ma'lumotlar tavsifining to'liqligi.
Ba'zi formatlar standart komissiyalarining qarorlari asosida standart sifatida qabul qilingan. Shunday qilib, AQSh milliy standarti maqomiga ega bo'lgan SDTS formati qabul qilindi xalqaro tashkilot ISO standartlashtirish.
Ichki tizim formatlari va almashinuv formatlarini, ya'ni turli foydalanuvchilar, shu jumladan, ishlaydiganlar o'rtasida ma'lumot almashish uchun ishlatiladigan formatlarni farqlash kerak. turli tizimlar. GIS ning boshqa tizimning fayl formatidan ma'lumotlarni import qilish va uni to'g'ri talqin qilish va aksincha, bu formatda o'z ma'lumotlarini kiritish qobiliyati tizimlar o'rtasida ma'lumot almashish imkonini beradi.
Ko'p sonli standart almashuv formatlarini import/eksport qilishni qo'llab-quvvatlash GISda muhim ahamiyatga ega, chunki ma'lumotlarni kiritish uchun ko'p mehnat talab qiladigan ish natijasida allaqachon kiritilgan grafik hajmlari katta. Fazoviy ma'lumotlar GIS formatidan farqli o'laroq, o'z formatiga ega bo'lgan mustaqil kiritish tizimiga kiritilishi ham mumkin.Ishlayotgan va tanish tizimdan voz kechish tavsiya etilmaydi, qabul qilingan ma'lumotlarni GISga o'tkazish osonroq. format va orqaga. Siz o'zingizning formatingizda ma'lumotlarni kiritishingiz va ularni kerakli formatga tarjima qilishingiz mumkin. Bunday holda, quyidagi shart mavjud: saqlash formati etarlicha to'liq bo'lishi kerak; chunki butun sondan kasrga osonlik bilan o'zgartiriladigan koordinatalardan farqli o'laroq, etishmayotgan atributlar va tavsiflarni kerakli formatga aylantirish mumkin emas.
Ma'lumotlar bazasini boshqarish
Samarali foydalanish raqamli ma'lumotlar ularni saqlash, tavsiflash, yangilash va hokazo funktsiyalarini ta'minlaydigan dasturiy ta'minot mavjudligini talab qiladi. Ularni taqdim etish turlari va formatlariga, GIS dasturiy ta'minoti darajasiga va atrof-muhitning ayrim xususiyatlariga va ulardan foydalanish shartlariga qarab, u mumkin turli xil variantlar saqlashni tashkil etish va fazoviy ma'lumotlarga kirish va tashkil etish usullari o'zlarining pozitsion (grafik) va semantik qismlari bilan farqlanadi.
Oddiy GIS dasturi o'z ichiga olmaydi maxsus vositalar saqlash, ma'lumotlarga kirish va manipulyatsiyani tashkil etish yoki bu funktsiyalar operatsion tizim tomonidan uning fayl tashkiloti doirasida amalga oshiriladi.
Mavjud GIS dasturiy vositalarining aksariyati ushbu maqsadlar uchun ma'lumotlarni ma'lumotlar bazalari ko'rinishida tashkil etishga asoslangan murakkab va samarali yondashuvlardan foydalanadi. ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimlari(DBMS). DBMS odatda ma'lumotlar bazalarini yaratish, saqlash va ulardan foydalanish uchun mo'ljallangan dasturlar va til vositalari to'plami sifatida tushuniladi.
Zamonaviy ma'lumotlar bazasi tizimlari, shu jumladan GIS dasturiy ta'minotida qo'llaniladigan ma'lumotlar modullari qo'llab-quvvatlanadigan ma'lumotlar modullarining turlari bo'yicha farqlanadi, ular orasida ierarxik, tarmoq va relyatsion va ularga mos keladigan DBMS dasturiy vositalari mavjud. Keng dastur GIS dasturiy ta'minotini ishlab chiqishda relyatsion ma'lumotlar bazasidan foydalanilgan.
Invertlangan ro'yxat, ierarxik va tarmoq ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimlari relyatsion ma'lumotlar bazasining asoschisi edi. Dastlabki tizimlarning umumiy xususiyatlari quyidagilardan iborat:
1. Ushbu tizimlar ko'p yillar davomida faol qo'llanilib kelinmoqda, har qanday relyatsion ma'lumotlar bazasidan uzoqroq. Ularda katta ma'lumotlar bazalari to'plangan va shuning uchun axborot tizimlarining dolzarb muammolaridan biri ularni zamonaviy tizimlar bilan birgalikda ishlatishdir.
2. Tizimlar hech qanday mavhum modellarga asoslanmagan. Ilk tizimlarning mavhum tasvirlari keyinchalik tahlil qilish va ular orasidagi umumiy xususiyatlarni aniqlash asosida paydo bo'ldi turli tizimlar munosabatlar yondashuvi bilan birgalikda.
3. Ma’lumotlar bazasiga kirish rekord darajada amalga oshirildi. Ushbu tizimlarning foydalanuvchilari ma'lumotlar bazasida DBMS funktsiyalari bilan takomillashtirilgan dasturlash tillaridan foydalangan holda harakat qilishdi. Ma'lumotlar bazasiga interaktiv kirish faqat o'z interfeysiga ega tegishli amaliy dasturlarni yaratish orqali qo'llab-quvvatlandi.
4. Relyatsion tizimlar paydo bo'lgandan so'ng, ko'pchilik dastlabki tizimlar relyatsion interfeyslar bilan jihozlangan. Biroq, ko'p hollarda bu ularni haqiqiy relyatsion tizimlarga aylantirmadi, chunki ma'lumotlarni tabiiy tarzda boshqarish hali ham mumkin edi.
Invertlangan ro'yxatlarga asoslangan eng mashhur tizimlardan ba'zilari Apptied Data Research, Inc kompaniyasidan Datacom/DB ni o'z ichiga oladi. (ADR), IBM kompaniyasining asosiy kompyuterlaridan va Software ACdan Adabasdan foydalanishga qaratilgan.
Ma'lumotlarga kirish deyarli barcha zamonaviy relyatsion DBMSlarga xos bo'lgan invertli ro'yxatlarga asoslanadi, ammo bu tizimlarda foydalanuvchilarning teskari ro'yxatlarga (indekslarga) to'g'ridan-to'g'ri kirish imkoni yo'q. Invertlangan ro'yxatlar asosidagi tizimlarning ichki interfeyslari relyatsion ma'lumotlar bazalarining foydalanuvchi interfeyslariga juda yaqin.
Invertlangan roʻyxatlar asosidagi maʼlumotlar bazalarining afzalliklari tashqi xotirada maʼlumotlarni boshqarish vositalarini ishlab chiqish, samarali amaliy tizimlarni qoʻlda qurish, kichik obʼyektlarni (tarmoq tizimlarida) ajratish orqali xotirani tejash imkoniyatidir.
Ushbu ma'lumotlar bazasining kamchiliklari - foydalanishning murakkabligi, amaliy dasturlar bog'liq bo'lgan jismoniy tashkilot haqida ma'lumotga bo'lgan ehtiyoj va tizim mantig'ining ma'lumotlar bazasiga kirishni tashkil qilish tafsilotlari bilan ortiqcha yuklanishi.
DBMSni tashkil qilishda relyatsion yondashuvning afzalliklari quyidagilardan iborat:
· eng keng tarqalgan mavzularni nisbatan sodda tarzda modellashtirishga imkon beradigan va intuitiv bo'lib, aniq rasmiy ta'riflarga imkon beradigan kichik mavhumlar to'plamining mavjudligi;
· asosan to'plamlar nazariyasi va matematik mantiqqa asoslangan va ma'lumotlar bazalarini tashkil qilishda relyatsion yondashuv uchun nazariy asosni ta'minlaydigan oddiy va ayni paytda kuchli matematik apparatning mavjudligi;
· tashqi xotiradagi ma'lumotlar bazalarining o'ziga xos jismoniy tashkil etilishini bilmasdan turib, navigatsiyasiz ma'lumotlarni manipulyatsiya qilish imkoniyati.
Relyatsion turdagi DBMS fazoviy ob'ektlar (nuqtalar, chiziqlar va ko'pburchaklar) va ularning xarakteristikalari (atributlari) to'g'risidagi ma'lumotlarni munosabatlar yoki jadval ko'rinishida taqdim etish imkonini beradi, ularning satrlari (indekslangan yozuvlar) ob'ekt atributlari qiymatlari to'plamiga mos keladi. va ustunlar (ustunlar) odatda atribut turini, uning hajmini va nomini o'rnatadi. Atributlar ularning geometriyasi va topologiyasini tavsiflovchi geometrik atributlarni o'z ichiga olmaydi. Ob'ekt koordinatalarining vektor yozuvlari maxsus vositalar yordamida tartibga solinadi va tartibga solinadi. Relyatsion jadvaldagi ob'ektlarning geometrik tavsifi va ularning semantikasi o'rtasidagi bog'liqlik noyob raqamlar - identifikatorlar orqali o'rnatiladi.
Hozirgi vaqtda relyatsion ma'lumotlar bazasining asosiy kamchiliklari noan'anaviy sohalarda (eng keng tarqalgan misollar loyihalashtirishni avtomatlashtirish tizimlari) foydalanishda ba'zi cheklovlar (oddiylikning bevosita natijasi) bo'lib, ular juda murakkab ma'lumotlar tuzilmalarini talab qiladi, etarli darajada mos kelmasligi. predmet sohasining semantikasini aks ettiradi, chunki vakillik haqidagi bilimlar juda cheklangan.
Zamonaviy ma'lumotlar bazasini qo'llab-quvvatlanadigan ma'lumotlar bazalari hajmi va foydalanuvchilar soniga qarab [ierarxik, tarmoq, relyatsion, ob'ekt, gibrid (ob'ekt elementlari va relyatsion)] ma'lumotlar modeliga ko'ra tasniflash mumkin [yuqori darajali, o'rta darajali, past. darajasi, ish stoli DBMS (2.5-rasm)].
Eng yuqori daraja DBMS minglab foydalanuvchilarga xizmat ko'rsatadigan katta ma'lumotlar bazalarini (yuzlab va minglab Gb yoki undan ko'p) qo'llab-quvvatlaydi, masalan, ORACLE7, ADABAS 532, SQL SERVER11.
Relational DBMS Oracle7, corp. Oracle keng funktsional imkoniyatlarga ega, jumladan, ikki fazali majburiyatlarni qo'llab-quvvatlash, ma'lumotlarni replikatsiya qilish, saqlangan protseduralar, triggerlar va onlayn zaxira. Ushbu DBMS bir nechta jismoniy disklarni egallagan, yangi turdagi ma'lumotlarni saqlaydigan va deyarli barcha apparat va dasturiy platformalardan, shuningdek, ma'lumotlarni uzatish protokollaridan foydalanadigan ma'lumotlar bazasini qo'llab-quvvatlaydi.
SQL Server 10, komp. Sybase real vaqtda ishlov berish va qaror qabul qilish jarayonlarini qo'llab-quvvatlaydigan mahsulotdir. Bu Oracle7 bilan bir xil darajadagi DBMS, lekin miqyoslash bo'yicha ba'zi cheklovlarga ega va cheklangan miqdordagi apparat va dasturiy platformalardan foydalanadi. DBMSning o'rtacha darajasi bir necha yuz Gb gacha bo'lgan ma'lumotlar bazalarini qo'llab-quvvatlaydi va yuzlab foydalanuvchilarga xizmat qiladi. Vakillar: InterBase 3.3, Informix-OnLme7.0, Microsoft SQL Server 6 0.
Relyatsion DBMSlar orasida Informix-OnLine 7.0, komp. Bunday dasturlarni qo'llab-quvvatlaydi zamonaviy texnologiyalar ma'lumotlarni takrorlash, taqsimlangan ma'lumotlar bazalarini sinxronlash va bloblar kabi. U OLTP (yuqori tezlikda tranzaksiyani qayta ishlash) ilovalarini ishga tushirish uchun ishlatilishi mumkin, ammo bu holda ishlov berish tezligi yuqori darajadagi mahsulotlarga qaraganda sekinroq. O'rnatish cheklangan miqdordagi platformalarda mumkin.
 |
Guruch. 2.5. Zamonaviy ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimlarining tasnifi
Microsoft SQL Server 6.0, korp. Microsoft - bu Windows NT bilan birlashtirilgan, uni to'ldiradigan yaxshi ma'lumotlar bazasi. Kamchiliklari: etarli darajada kengaytirilmasligi, qo'llab-quvvatlanadigan dasturiy platformalarning kam soni.
DBMSning quyi darajasi 1 Gb gacha bo'lgan ma'lumotlar bazalarini qo'llab-quvvatlaydigan va 100 dan kam foydalanuvchiga ega bo'lgan tizimlardan iborat. Ular odatda kichik birliklarda qo'llaniladi. Vakillar: NetWare SQL 3.0, Gupta SQL-Base Server.
Ish stoli DBMS bir foydalanuvchi uchun mo'ljallangan, ish stoli ma'lumotlar bazasini saqlash uchun yoki ma'lumotlar bazasi serveriga ulanish uchun mijoz sifatida foydalaniladi. Ularda juda bor cheklangan imkoniyatlar ma'lumotlarni qayta ishlash uchun, shuningdek, tarmoqqa o'rnatish imkoniyati yo'qligi bilan tavsiflanadi. Vakillar: FoxPro 2.6, congr. Microsoft, Paradox 5.0, Comp Bortand.
Muayyan ma'lumotlar bazasidan foydalanishda uchta asosiy omilni hisobga olish kerak: mijoz/server o'zaro ta'siri arxitekturasi; asosiy funktsiyalarni amalga oshirish usuli yoki usuli; taqsimlangan ma'lumotlar bazalarini qo'llab-quvvatlash darajasi.
GISni yaratishda ma'lumotlar bazasi texnologiyasidan foydalanish zarurligini belgilovchi asosiy shartlardan biri tarmoqni saqlash imkoniyatlari va texnologiyalardan foydalanish uchun zamonaviy ma'lumotlar bazasini qo'llab-quvvatlashdir. mahalliy tarmoqlar(LAN) va taqsimlangan ma'lumotlar bazalari deb ataladigan masofaviy tarmoqlar. Bu hisoblash resurslaridan optimal foydalanishni va foydalanuvchilarning so'ralgan ma'lumotlar bazalariga jamoaviy kirish imkoniyatini ta'minlaydi.
Ma'lumotlarni tahlil qilish bo'limi uchta yirik GIS modullaridan biri (kirish, qayta ishlash va chiqish) geografik axborot texnologiyalarining asosini tashkil qiladi; qolgan barcha operatsiyalar tizimning asosiy tahliliy va modellashtirish funktsiyalarini bajarishini ta'minlaydi. Zamonaviy dasturiy vositalarning analitik blokining mazmuni ma'lum bir GISni amalga oshirish jarayonida belgilangan operatsiyalar to'plami yoki operatsiyalar guruhlari ko'rinishida shakllangan bo'lib, ularning mavjudligi, yo'qligi yoki samaradorligi (samarasizligi) GIS doirasida xizmat qilishi mumkin. sifatining ko‘rsatkichidir.
Kompyuterdagi raqamlar formatga muvofiq saqlanadi. Format - bu sonni bitlar ketma-ketligi sifatida ifodalash uchun konventsiya yoki qoidalar.
Kompyuterda ma'lumotlarni saqlashning minimal birligi - 1 bayt. Butun sonlarni ifodalash uchun quyidagi formatlar mavjud: bayt (yarim so'z), so'z (2 baytni o'z ichiga oladi), qo'sh so'z (4 bayt), kengaytirilgan so'z (8 bayt). Ushbu formatlarni tashkil etuvchi bitlar bitlar deb ataladi. Shunday qilib, baytda 8 bit, so'zda 16 bit va qo'sh so'zda 32 bit mavjud. Chapda katta raqamlar, o'ngda esa kichiklar. Ushbu formatlarning har biri musbat va manfiy raqamlarni ifodalash uchun imzolangan (5.1-rasm) yoki musbat raqamlarni ifodalash uchun imzosiz (5.2-rasm) bo'lishi mumkin.
Guruch. 5.1. Imzolangan tamsayı formatlari
Eng muhim raqam muhim. Shaklda. 5.1, belgi raqami S belgisi bilan belgilanadi. Agar u 0 ga teng bo'lsa, u holda raqam musbat hisoblanadi, agar raqam 1 ga teng bo'lsa, u holda raqam manfiy hisoblanadi.
Guruch. 5.2. Belgilanmagan butun son formatlari
Umuman olganda, butun sonlarni ifodalash uchun imzolangan formatlar bilan ifodalangan qiymatlar diapazoni (5.1-jadval) formula bilan aniqlanadi.
–2 n–1 £ X £ 2 n–1 – 1,
imzosiz format uchun esa formula bilan aniqlanadi
0 £ X £ 2 n – 1,
Bu erda n - formatdagi raqamlar soni.
5.1-jadval. Kompyuterda butun sonlarni ifodalash formatlari
5.1.2. To'g'ridan-to'g'ri va qo'shimcha kodlar
ikkilik raqamlarning ko'rinishlari
To'g'ridan-to'g'ri kodda eng muhim bit raqamning belgisini kodlaydi (musbat uchun 0, salbiy uchun 1), qolgan bitlar esa raqam modulini kodlaydi.
5.1-misol. To'g'ridan-to'g'ri koddagi 11 raqami 0|1011 p, -11 raqami esa 1|1011 p sifatida ifodalanadi. □
Ikkalasining to'ldiruvchi kodida musbat raqam xuddi to'g'ridan-to'g'ri koddagi kabi kodlangan. Manfiy sonni ikkita to'ldiruvchida ifodalashning ikkita usuli mavjud. Ikkining to'ldiruvchi kodida raqamlarni ifodalashda inversiya operatsiyasi qo'llaniladi - bitni uning qarama-qarshisi bilan, ya'ni 0 ni 1 ga va 1 ni 0 ga almashtirish.
5.1-qoida. (ikkining toʻldiruvchi kodidagi manfiy sonning bit boʻyicha ifodalanishi) Toʻgʻridan-toʻgʻri kodda manfiy sonning modulini koʻrsating va barcha raqamlarni eng muhim (oʻng)ning chap tomoniga oʻzgartiring.
5.2-misol. –11 sonini ikkiga to‘ldiruvchida bitli belgilar yordamida ifodalang.
Yechim. Keling, ushbu sonning modulini ikkilik tizimga aylantiramiz: 11 = 1011 2 va uni to'g'ridan-to'g'ri kodda taqdim etamiz: 0|1011 p. Eng past birlik oxirgi, shuning uchun biz uni o'zgarishsiz qoldiramiz va chapdagi qolgan bitlarni o'zgartiramiz ( 5.3-rasm).
Natijada, biz 1|0101 d - 11 raqamining to'ldiruvchi kodda ko'rinishini olamiz. □
Guruch. 5.3. –11 sonining ikki to‘ldiruvchida ifodalanishi
5.2-qoida. (manfiy sonni toʻldiruvchi kodda arifmetik koʻrsatish) manfiy songa 2 m qoʻshing, bu yerda m ikkilik koʻrinishdagi yoki shu formatdagi raqamlar soni va olingan sonni ikkilik sanoq sistemasiga aylantiring. 2 bayt uchun 8 = 256, 2-so'z uchun 16 = 65,536, qo'sh so'z uchun 2 32 = 4,294,967,296.
Ushbu qoidalardan xulosa qilishimiz mumkinki, raqamlar soni ko'paygan taqdirda, ijobiy raqamlar chap tomonda nol bilan, manfiy raqamlar esa birlar bilan to'ldiriladi.
5.3-misol. –11 sonini arifmetik yozuvdan foydalanib ikki to‘ldiruvchida ifodalang.
Yechim. m = 5 bit qo'shimcha kodni olish kerak bo'lsin. 2 m = 2 5 = 32 hadini hisoblaymiz. Ikkilik sanoq sistemasiga qo‘shib, o‘zgartiramiz:
–11 + 32 = 21 = 10101 2 .
Olingan natija qo'shimcha kodda -11 raqamining ko'rinishiga mos keladi.
m = 8, 2 8 = 256 uchun:
–11 + 256 = 245 = 11110101 2 .
-11 raqamining ifodasi chap tomondagi birliklar bilan 8 ta raqamgacha to'ldirildi. □
Ikki to'ldiruvchida yozilgan manfiy sonlarni teskari aylantirish ham mumkin.
5.3-qoida. (ikkining to'ldiruvchi kodida yozilgan manfiy sonning qiymatini bit bo'yicha aniqlash) Ikkining to'ldiruvchi kodidagi manfiy sonning qiymatini aniqlash algoritmi quyidagi bosqichlardan iborat.
1. Barcha raqamlarni eng kam ahamiyatli (o'ng) birlikning chap tomoniga o'zgartiring.
2. 4.1-qoidaga muvofiq sonni ikkilik sanoq sistemasidan o‘nlik sanoq sistemasiga o‘tkazing.
3. Natijani -1 ga ko'paytiring.
5.4-misol. Qaysi kasr soni 1|0101 d raqami bilan kodlanganligini bit ta'rifidan foydalanib aniqlang.
Yechim. Raqamning raqamlarini teskari aylantiramiz:
1010|1 d ® 0101|1 p.
Sonni ikkilik sanoq sistemasidan o‘nlik sanoq sistemasiga o‘tkazamiz:
Natijani -1 ga ko'paytiring va -11 raqamini oling. □
5.4-qoida. (ikkining toʻldiruvchisi bilan yozilgan manfiy sonning arifmetik taʼrifi) Ikkilik sonni oʻnlik sanoq sistemasiga oʻtkazing va hosil boʻlgan sondan 2 m sonni ayiring, bunda m ikkilik koʻrinishdagi raqamlar soni.
5.5-misol. Qaysi kasr sonini 1|0101 d raqami bilan kodlanganligini arifmetik ta’rifdan foydalanib aniqlang.
Yechim. Sonni ikkilik sanoq sistemasidan o‘nlik sanoq sistemasiga o‘tkazamiz:
Olingan tarjima natijasidan 2 m = 2 5 = 32 sonini ayirib olaylik, chunki ikkilik son 5 ta raqamdan iborat:
21 – 32 = –11.
Natijada o'nlik son -11. □
Imzolangan formatdagi raqamlar ikkita to'ldiruvchi kodda, imzosiz formatda esa to'g'ridan-to'g'ri kodda yoziladi.
Musbat va ayirish va qoʻshish uchun ikkitaning toʻldiruvchi belgisi talab qilinadi manfiy raqamlar transformatsiyalarsiz.
5.6-misol. Ikkilik sanoq sistemasida 21 va –11 qo‘shing.
Yechim. Keling, atamalarni qo'shimcha kodga tarjima qilaylik:
21 = 0|10101 d; –11 = 1|10101 d.
Ikkilik arifmetika qoidalaridan foydalanamiz:
1 + 0 = 0 +1 = 1;
1 + 1 = 10 (birlik keyingi raqamga o'tkazilganda).
Bittasini belgi bitidan o'tkazish e'tiborga olinmasligini hisobga olib, ikkita ikkilik sonni ustunga qo'shamiz:
110101 2
Natijada 10 raqami - qo'shimcha o'zgarishlarsiz 21 va -11 ning yig'indisi. □
Integer formatlari so'z va qo'sh so'z kompyuter xotirasida saqlanadi teskari tartib, ya'ni avval past bayt, keyin esa yuqori bayt. Misol uchun, B5DE 16 so'zi rasmda ko'rsatilganidek, xotirada joylashgan bo'ladi. 5.4.
Guruch. 5.4. B5DE 16 so'zining kompyuter xotirasida joylashishi
Baytlarning bunday joylashuvi raqamlar bilan operatsiyalar uchun qulaydir, chunki hisob-kitoblar eng kam ahamiyatli raqamlardan boshlanadi, shuning uchun ular birinchi bo'lib joylashgan.
5.2. Haqiqiy sonlarni ifodalash
kompyuterda
Haqiqiy raqamlar quyidagi shakldagi suzuvchi nuqtali raqam (nuqta) ko'rinishida ifodalanadi:
bu erda M - mantis (raqamning muhim qismi); n – sanoq tizimining asosi; P - raqam tartibi.
5.7-misol. 2,5 × 10 18 sonining mantisasi 2,5 va ko'rsatkichi 18 ga teng. □
Mantissa normallashtirilgan deb ataladi, agar uning mutlaq qiymati diapazonda bo'lsa:
1/n £ |M|< 1,
bu yerda n - sanoq tizimining asosi.
Bu holat kasrdan keyingi birinchi raqam nolga teng emasligini va mantisning mutlaq qiymati birdan oshmasligini anglatadi.
Normallashtirilgan mantisli raqam normallashtirilgan deb nomlanadi.
5.8-misol. –245,62 va 0,00123 raqamlarini suzuvchi nuqta shaklida ifodalang.
Yechim. -245,62 raqami -245,62 × 10 0 tartibli raqam shaklida ifodalanishi mumkin. Bu raqamning mantisasi normallashtirilmagan, shuning uchun biz tartibni oshirib, uni 10 3 ga bo'lamiz:
–0,24562 × 10 3 .
Natijada -0,24562 × 10 3 soni normallashtiriladi.
0,00123 × 10 0 tartibli raqam shaklida 0,00123 raqami normallashtirilmagan, chunki mantis normallashtirilmagan. Keling, mantisani 10 2 ga ko'paytiramiz, tartibni kamaytiramiz:
0,123 × 10 -2.
Natijada 0,123 × 10 -2 soni normallashtiriladi. □
Ushbu misolda mantisani normallashtirish uchun vergul o'ngga yoki chapga siljidi. Shuning uchun bunday raqamlar suzuvchi nuqtali sonlar deb ataladi. Ruxsat etilgan nuqtali raqamlardan farqli o'laroq, ular arifmetik operatsiyalarni sezilarli darajada tezlashtiradi va har safar suzuvchi nuqtali raqamlarning mantissini normallashtirish kerak.
Haqiqiy sonni IEEE-754 standarti asosida kompyuterda tasvirlash uchun m + p + 1 bit ishlatiladi, ular quyidagicha taqsimlanadi (5.5-rasm): mantis belgisining 1 biti; p tartib raqamlari; mantisaning m raqamlari.
Guruch. 5.5. Umumiy suzuvchi nuqtali raqamlar formatining tuzilishi
Bu tasvir (m, p) formati deb ataladi.
X (m, p) formatidagi raqamlarni ko'rsatish diapazoni tengsizlikdan aniqlanadi:
£ X £ (1 – 2 – m –1) » .
Bunday holda, P sonining tartibi shartni qondirishi kerak
–2 p – 1 + 1 £ P £ 2 p – 1 – 1
Haqiqiy sonlar uchun IEEE-754 standarti mos ravishda bitta va ikkita real format deb ataladigan (23,8) va (52,11) formatlardan foydalanadi (5.2-jadval).
Ushbu kattalik tartiblarining ahamiyati haqida tushuncha berish uchun, Yer sayyorasi paydo bo'lganidan beri o'tgan soniyalar soni atigi 10 18 ni tashkil qiladi.
5.5-qoida. (o‘nlik sonlarni (m, p)-formatga o‘tkazish) X o‘nlik sonini (m, p)-formatga o‘tkazish algoritmi quyidagi bosqichlardan iborat.
1. Agar X = 0 bo'lsa, u holda belgi raqamini, tartibni va mantisni nol sifatida qabul qiling va algoritmni tugating.
2. Agar X > 0 bo'lsa, u holda 0 belgisini qabul qiling, aks holda 1 ni qabul qiling. Belgi bit hosil bo'ladi.
3. Butun va ni tarjima qiling kasr qismi X sonining ikkilik sanoq sistemasiga mutlaq qiymati. Agar raqam kasr bo'lsa, u holda m + 1 raqamlarini oling. Buyurtmani nolga teng qiling.
5.2-jadval. Qiyosiy xususiyatlar
haqiqiy formatlar
4. Agar X ³ 1 bo'lsa, vergulni chapga eng muhim raqamga o'tkazing va tartibni oshiring, aks holda vergulni o'ngga nol bo'lmagan birinchi raqamga (birlik) o'tkazing va tartibni kamaytiring.
5. Agar kasr qismining raqamlari soni m dan kam bo'lsa, kasr qismini o'ng tarafdagi m gacha bo'lgan nol bilan to'ldiring. Butun qismdan birini olib tashlang. Mantissa hosil bo'ladi.
6. Tartibga 2 p – 1 – 1 ofsetini qo‘shing va tartibni ikkilik sanoq sistemasiga o‘tkazing. Buyurtma tuzildi. Buyurtma ifodalangan kod ofset deb ataladi. O'zgartirilgan tartib arifmetik operatsiyalarda tartiblarni solishtirish, qo'shish va ayirishni osonlashtiradi.
7. Belgi bit, tartib va mantisni formatning tegishli bitlariga yozing.
5.9-misol. –25.6875 raqamini bitta real formatda ifodalang.
Yechim. 4.7-misolda –25,6875 sonining mutlaq qiymati ikkilik sistemaga aylantirildi va 9 ta raqam olindi:
25,6875 = 11001,1011 2 .
O'nli kasrni chapga siljitish va tartibni oshirish orqali raqamni normallashtiramiz:
1.10011011 2 × 2 4 .
Butun qismni tashlaganingizdan so'ng, mantis sifatida yozilgan kasr qismining 23 biti qoladi (format (23,8) bo'yicha):
10011011000000000000000.
Buyurtma 4 (o'nli kasrni chapga siljitgandan so'ng ikkining kuchi). Keling, uni o'zgartiramiz va ikkilik sanoq tizimiga o'tkazamiz:
4 + 127 = 131 = 10000011 2 .
-25.6875 raqami manfiy, shuning uchun belgi biti 1 ga teng.
Hamma narsa -25.6875 raqamini bitta haqiqiy formatda raqam + ko'rsatkich + mantis sxemasidan foydalangan holda ko'rsatishga tayyor:
1 10000011 10011011000000000000000.
Keling, bu raqamni 8 bitga ajratamiz, baytlarni hosil qilamiz va ularni o'n oltilik raqamlarga yozamiz:
| C1 | CD |
Shunday qilib, -25.6875 raqamini C1CD8000 sifatida yozish mumkin. □
Butun son formatlari kabi haqiqiy son formatlari ham kompyuter xotirasida teskari bayt tartibida saqlanadi (avval past tartib, keyin yuqori tartib).
Suzuvchi nuqtali sonlar ustidagi arifmetik amallar quyidagi tartibda bajariladi.
Bir xil tartiblarga ega bo'lgan raqamlarni qo'shish (ayirish) paytida ularning mantislari qo'shiladi (ayiriladi) va natijaga asl raqamlar uchun umumiy tartib beriladi. Agar asl raqamlarning tartiblari boshqacha bo'lsa, u holda birinchi navbatda bu tartiblar tenglashtiriladi (pastki tartibli raqam yuqori tartibli raqamga tushiriladi), so'ngra mantislarni qo'shish (ayirish) amali bajariladi. Agar mantis qo'shish paytida to'lib ketish sodir bo'lsa, mantislar yig'indisi bir o'ringa chapga siljiydi va yig'indining tartibi 1 ga oshiriladi.
Raqamlar ko'paytirilganda, ularning mantislari ko'paytiriladi va ularning tartiblari qo'shiladi.
Raqamlarni bo'lishda dividendning mantisasi bo'linuvchining mantisiga bo'linadi va bo'linish tartibini olish uchun bo'linuvchining tartibi dividend tartibidan chiqariladi. Bundan tashqari, agar dividendning mantissasi bo'linuvchining mantisidan kattaroq bo'lsa, u holda bo'linishning mantissi 1 dan katta bo'ladi (to'lib ketish sodir bo'ladi) va vergul chapga siljiydi va bir vaqtning o'zida bo'linish tartibini oshiradi.
Kompyuterda belgilarning tasviri
Kompyuterda har bir belgi (masalan, harf, raqam, tinish belgisi) belgisiz ikkilik butun son sifatida kodlanadi. Belgilarni kodlash - bu har bir belgi belgi kodi deb ataladigan bitta belgisiz ikkilik butun songa birma-bir yozishmalarga ega bo'lgan konventsiyadir.
Rus alifbosi uchun bir nechta kodlashlar mavjud (5.3-jadval).
5.3-jadval. Rus alifbosining harflarini kodlash
866, 1251, KOI-8 va Unicode kodlashlarida 0 dan 127 gacha kod qiymatlari bo'lgan birinchi 128 ta belgi (raqamlar, katta va kichik lotin harflari, tinish belgilari) bir xil va ASCII standarti (Amerika standarti) bilan belgilanadi. Axborot almashinuvi uchun kod). 0, 1, ..., 9 raqamlari mos ravishda 48, 49, ..., 57 kodlariga ega; Lotin bosh harflari A, B, ..., Z (jami 26 ta harf) – 65, 66, ..., 90 kodlari; kichik lotin harflari a, b, ..., z (jami 26 ta harf) - kodlar 97, 98, ..., 122.
Kod qiymatlari 128 dan 255 gacha bo'lgan ikkinchi 128 ta belgi 866, 1251, KOI-8 kodlashlari psevdografik belgilar, matematik operatsiyalar va lotin tilidan boshqa alifbo belgilarini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari turli xil belgilar turli alifbolar bir xil kodga ega edi. Masalan, 1251 kodlashda rus alifbosi B belgisi standart ASCII kodlashidagi Á belgisi bilan bir xil kodga ega. Ushbu noaniqlik matnni kodlash bilan bog'liq muammolarni keltirib chiqardi. Shu sababli, ko'plab lotin bo'lmagan alifbolardagi belgilarni kodlash imkonini beruvchi ikki baytli Unicode kodlash taklif qilindi.
866, 1251 va Unicode kodlashlarida rus alifbosi harflari kodlarining o'nlik qiymatlari jadvalda keltirilgan. 5.4.
5.4-jadval. Rus alifbosi harf kodlarining ma'nolari
KOI-8 kodlashda (5.5-jadval) rus alifbosi harflarining kodlari alifbodagi harflarning joylashuvi bo'yicha emas, balki lotin alifbosi harflariga mos kelishi bilan tartibga solinadi. Masalan, A, B, C lotin harflarining kodlari mos ravishda 65, 66, 67 kasr qiymatlariga ega, ruscha A, B, C harflari esa 225, 226, 227 qiymatlariga ega.
5.5-jadval. Rus alifbosi harf kodlarining ma'nolari
KOI-8 kodlashda
| A | TO | X | A | Kimga | X | ||||||
| B | L | C | b | l | ts | ||||||
| IN | M | H | V | m | h | ||||||
| G | N | Sh | G | n | w | ||||||
| D | HAQIDA | SCH | d | O | sch | ||||||
| E | P | Kommersant | e | P | ' | ||||||
| E | R | Y | e | R | s | ||||||
| VA | BILAN | b | va | Bilan | b | ||||||
| Z | T | E | h | T | uh | ||||||
| VA | U | YU | Va | da | Yu | ||||||
| Y | F | I | th | f | I |
Grafik ma'lumotlarni taqdim etishning ikkita formati mavjud:
l rastr;
l vektor.
Rastr formatida tasvir displey ekranida ko'rsatilgan tasvirning piksellariga mos keladigan ko'plab nuqtalardan iborat mozaika to'plami sifatida faylda saqlanadi. Skaner tomonidan yaratilgan fayl rastr formatida kompyuter xotirasida (bitmap deb ataladi) joylashgan. Ushbu faylni standart matn va grafik muharrirlar yordamida tahrirlash mumkin emas, chunki ular axborotning mozaik tasviri bilan ishlamaydi.
Vektor formatida ma'lumot shriftlar, belgilar kodlari, paragraflar va boshqalar xususiyatlari bilan aniqlanadi. Standart matn protsessorlari ma'lumotlarning aynan shu tasviri bilan ishlashga mo'ljallangan.
Vektor formatlari va rastr formatlari o'rtasidagi tub farqni quyidagi misol bilan ko'rsatish mumkin: vektor formatida aylana radiusi, markazining koordinatalari, chiziq qalinligi va turi bilan aniqlanadi; Rastr formati oddiygina geometrik ravishda aylana hosil qiluvchi ketma-ket nuqta qatorlarini saqlaydi.
Rastr grafik formatlari
PSD formati- o'z dastur formati Adobe Photoshop, tasvirni tahrirlash (barcha rangli modellarni, qatlamlarni cheklovlarsiz qo'llab-quvvatlaydi va har bir qatlamda 24 tagacha alfa-kanal bo'lishi mumkin).
BMP formati(bitmap) yoki DIB(qurilmadan mustaqil bitmap) - grafik tasvirlarni saqlash formati. Rang chuqurligi piksel boshiga 1 dan 48 bitgacha - Windows uchun mo'ljallangan, 2, 16, 256 yoki 16 million rangdagi palitralardan foydalanishga imkon beradi. Ushbu formatning bir nechta turlari mavjud:
Muntazam, kengaytmali .bmp;
Siqilgan, kengaytirilgan .rle; siqilish yo'qotishsiz sodir bo'ladi, lekin qo'llab-quvvatlanadi
Faqat 4 va 8 bitli ranglar;
Kengaytmali qurilma mustaqil bitmap .dib.
TGA formati(Truevision Graphic Adapter) - televizor standartlariga maksimal darajada moslashtirilgan video tasvirlar uchun, shuningdek, MS DOS operatsion tizimiga ega kompyuterlarda grafiklarni saqlash uchun 32 bitli rangni qo'llab-quvvatlaydi.
TIFF formati(Tagged Image File Format) raqamli tasvirlar uchun universal grafik fayl formati boʻlib, monoxromdan 24-bitli RGB modeliga va 32-bitli CMYK modeligacha boʻlgan ranglarni koʻpaytirishning eng keng diapazoni boʻlib, turli platformalarda koʻchma hisoblanadi. Format TIFF qo'llab-quvvatlaydi LZW- axborotni yo'qotmasdan siqish.
JPEG formati(Joint Photographic Experts Group) - fotografik tasvirlarni saqlashning eng mashhur formati, shu jumladan Internet uchun standart, rastrli tasvirlarni 100 martagacha (deyarli 5 dan 15 martagacha) siqishni ta'minlaydi.
GIF formati(Graphics Interchange Format) - grafik ma'lumotlarni almashish formati, kichik fayl hajmini ta'minlaydi, Internetda qo'llaniladi va siqilish nisbati bo'yicha formatdan keyin ikkinchi o'rinda turadi. JPEG. Format 256 rang palitrasi bilan cheklangan va fotografik tasvirlarni saqlash uchun unchalik mos kelmaydi.
PNG formati(Portable Network Graphics) – portativ tarmoq grafikasi, yo'qotishsiz siqish algoritmining o'zgarishiga asoslangan (farqli ravishda GIF rastrli tasvirlarni gorizontal va vertikal ravishda siqadi), rang chuqurligi 48 bitgacha bo'lgan rangli grafiklarni qo'llab-quvvatlaydi, saqlashga imkon beradi to'liq ma'lumot alfa kanali deb ataladigan shakldagi tasvirning har bir nuqtasida shaffoflik darajasi haqida.
Flashpix (FPX) formati- CD-ROMda yoki Internetda taqdim etish uchun tasvirlarni bir nechta ruxsatda saqlash imkonini beruvchi grafik format, bu sizga katta hajmdagi xotira va disk maydonini ishlatmasdan yuqori sifatli tasvirlar bilan ishlash imkonini beradi. Biroz raqamli kameralar rasmlarni ushbu formatda saqlang.
Bitmap uni saqlash uchun juda katta hajmdagi xotirani talab qiladi. Shunday qilib, A4 hujjatining bir varag'idan (204297 mm) 10 nuqta / mm ruxsatli va yarim tonna uzatishsiz (chiziqli tasvir) bitmap taxminan 1 MB xotirani egallaydi va kul rangning 16 rangini takrorlashda - 4 MB, qachon yuqori sifatli rangli tasvirni qayta ishlab chiqarish (HighColor standarti - 65 536 rang) - 16 MB.
Bitmaplarni saqlash uchun zarur bo'lgan xotira hajmini kamaytirish uchun, turli yo'llar bilan ma'lumotni siqish. CCITTGroup 4 xalqaro telegraf va telefon konsultativ qo'mitasi tomonidan taklif qilingan eng keng tarqalgan rastrli siqish algoritmi axborotni 40:1 gacha siqish nisbatini beradi (fayl mazmuniga qarab - grafikalar matnga qaraganda ancha yaxshi siqiladi).
Qo'llaniladigan boshqa siqish formatlari: CTIFF(CompressedTagged Image File Format) 3-guruh, MPEG oilasi (Multimedia Photographics Experts Group), JPEG (Joint Photographics Experts Group), GIF (Graphics Interchange Format) va boshqalar.
Siqilmagan formatlar: Siqilmagan TIFF (Tagged Image File Format), BMP (BitMaP) va boshqalar.
Skaner odatda tasvirni aniqlash dasturlari - OCR (Optik belgilarni aniqlash) bilan birgalikda ishlatiladi. OCR tizimi skaner tomonidan hujjatdan o‘qilgan belgilarning bit (mozaik) konturlarini taniydi va ularni ASCII kodlari bilan kodlab, matn muharrirlari uchun qulay formatga aylantiradi.
Ba'zi OCR tizimlari birinchi navbatda o'qitilishi kerak - tan olingan belgilarning shablonlari va prototiplari va ularning tegishli kodlari skaner xotirasiga kiritilishi kerak. Turli alifbolarda (masalan, lotin (ingliz) va rus tilida - kirill) va turli shrift to'plamlarida bir xil uslubga ega harflarni ajratishda qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Ammo aksariyat tizimlar treningni talab qilmaydi: tan olingan belgilar allaqachon ularning xotirasida saqlanadi. Shunday qilib, eng yaxshi OCRlardan biri - FineReader - o'nlab tillardagi matnlarni (jumladan, Basic, C++ va boshqalar dasturlash tillarini) taniydi, ko'plab elektron lug'atlardan foydalanadi, tanib olish vaqtida imloni tekshiradi, matnlarni Internetda nashr etish uchun tayyorlaydi , va boshqalar. .
IN o'tgan yillar Omnifont (masalan, Cunei Form 2000) kabi tasvirlarni aniqlashning aqlli dasturlari paydo bo'ldi, ular belgilarni nuqtalar bo'yicha emas, balki ularning har biriga xos individual topologiyasi bilan taniydilar.
Agar tasvirni aniqlash tizimi mavjud bo'lsa, matn kompyuter xotirasiga bitmap ko'rinishida emas, balki kodlar ko'rinishida yoziladi va uni oddiy matn muharrirlari bilan tahrirlash mumkin.
Quyidagi hollarda fayllarni rastr formatida saqlash maqsadga muvofiqdir:
l hujjatlar va tegishli fayllar ulardan foydalanish vaqtida tahrir qilinmasligi kerak;
l hujjat asl nusxaning faksimil nusxalari (fotosuratlar, chizmalar, rezolyutsiyalari bo'lgan hujjatlar va boshqalar) ko'rinishida saqlanishi kerak;
l katta hajmdagi (1–20 MB) fayllarni saqlash va ko'rish uchun texnik imkoniyatlar mavjud.
Skanerni tanlashda e'tiborga olish kerak bo'lgan asosiy omillar:
l skanerdan o‘tiladigan hujjatlarning o‘lchami, rangi va shakli (varaq, bog‘langan va hokazo) skanerning imkoniyatlariga mos kelishi kerak;
l skanerning o'lchamlari hujjatlarning elektron tasvirlaridan yuqori sifatli nusxalarini ko'paytirishni ta'minlashi kerak;
l skanerning ishlashi natijada olingan tasvirning maqbul sifati bilan etarlicha yuqori bo'lishi kerak;
l elektron hujjatdagi tasvirning o'lchamlari hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun asos bo'lib xizmat qiladigan bo'lsa, asl nusxaga nisbatan olingan elektron tasvirning o'lchamlarida minimal xatolikni ta'minlash kerak;
l kompyuter xotirasida saqlashda rastr fayllarni siqish uchun dasturiy ta'minot mavjudligi;
l kompyuter xotirasida vektor fayllarni saqlashda tasvirni aniqlash dasturining (OCR) mavjudligi;
l rastrli fayllardagi tasvir sifatini yaxshilash uchun dasturiy va apparat vositalarining mavjudligi (tasvirning kontrasti va yorqinligini oshirish, fon "shovqinini" olib tashlash);
l tashuvchi qog'ozning sifati va turi, ma'lum chegaralarda, natijada paydo bo'lgan elektron tasvirning sifatiga katta ta'sir qilmasligi kerak;
l skanerning ishlashi qulay va sodda bo'lishi va media noto'g'ri yuklanganligi sababli skanerlashda xatolarni bartaraf etishi kerak;
l skanerning narxi.
Brauzer kompyuterga parallel (LPT) yoki ketma-ket (USB) interfeyslar orqali ulanishi mumkin. Skaner bilan ishlash uchun shaxsiy kompyuter maxsus drayverga ega bo'lishi kerak, afzali TWAIN standartiga mos keladigan drayver. Ikkinchi holda, u bilan ishlash mumkin katta raqam TWAIN-mos skanerlar va TWAIN standartini qo'llab-quvvatlaydigan dasturlar bilan fayllarni qayta ishlash, masalan, CorelDraw, Adobe Photoshop, MaxMate, Picture Publisher, Photo Finish va boshqalar umumiy grafik muharrirlari.
Raqamlashtirgichlar
Raqamlayzer yoki grafik planshet - bu qurilma bo'lib, uning asosiy maqsadi tasvirlarni raqamlashtirishdir (14.5-rasm).
14.5-rasm. Raqamlashtirgich.
U ikki qismdan iborat: taglik (planshet) va tayanch yuzasi bo'ylab harakatlanadigan maqsadni belgilash moslamasi (qalam yoki kursor). Kursor tugmachasini bosganingizda, uning planshet yuzasidagi joylashuvi o'rnatiladi va koordinatalar kompyuterga o'tkaziladi.
Raqamlayzer yordamida foydalanuvchi tomonidan yaratilgan chizmani kompyuterga kiritish mumkin: foydalanuvchi kursor ruchkasini planshet ustida siljitadi, lekin tasvir qog‘ozda ko‘rinmaydi, lekin grafik faylga tushiriladi. Raqamlashtiruvchining ishlash printsipi planshetga o'rnatilgan ingichka o'tkazgichlar to'ri yordamida ulashgan o'tkazgichlar orasidagi (3 dan 6 mm gacha) juda katta qadam bilan kursorning joylashishini aniqlashga asoslangan. Ro'yxatdan o'tish mexanizmi ma'lumotni o'qish uchun mantiqiy qadamni olish imkonini beradi, bu panjara qadamidan ancha kichikroq (1 mm uchun 100 satrgacha).
Raqamlar bilan ishlashda foydalanuvchi ularni taqdim etish uchun turli formatlarni belgilashi mumkin. Hisoblash natijalarining chiqish formatini File Preferences buyrug'ini tanlash orqali o'zgartirishingiz mumkin. Bu Preferences dialog oynasini ochadi.
Chap paneldagi ro'yxatdan Buyruqlar oynasi tanlanganligiga ishonch hosil qiling. Bunday holda, o'ng tomonda Buyruqlar oynasining afzalliklari paneli ko'rsatiladi. Raqam formati ushbu panelning Matnni ko'rsatish maydonida joylashgan Raqamli format ochiladigan ro'yxatidan tanlanadi. Ushbu ochiladigan ro'yxatning standart formati qisqa.
Hisoblash natijalarini taqdim etishning boshqa formatini belgilash uchun Raqamli format ro'yxatidan uning nomini tanlang va OK tugmasini bosing. Ushbu format siz uni o'zgartirmaguningizcha keyingi barcha hisob-kitoblarning natijalarini ko'rsatish uchun ishlatiladi.
Raqamli format ochiladigan ro'yxatida mavjud formatlar jadvalda tasvirlangan
Misol: 3/7 raqamini turli formatlarda ifodalang:
Qisqa format - 0,4286
Uzun format - 0,42857142857143
Qisqa e formati - 4.2857e-001
Format long e – 4.285714285714286e-001
Qisqa g formati - 0,42857
Format long g - 0,428571428571429
Format banki - 0,43
Ratsional format - 3/7
Shuni ta'kidlash kerakki, qisqa format o'rnatilganda juda katta yoki juda kichik raqamlar eksponensial shaklda ko'rsatilishi mumkin, ya'ni. suzuvchi nuqta formatida.
Buyruqlar qatoriga quyidagi buyruqni kiritish orqali raqam formatini ham o'rnatishingiz mumkin.
>> formati format
Bu yerga format kerakli formatning nomidir. Masalan, raqamni o'n oltilik shaklda ko'rsatish uchun buyruq satriga quyidagi buyruqni kiriting.
>> hex formati
Va raqamning uzun ko'rinishini suzuvchi nuqta formatida o'rnatish uchun quyidagi buyruqni kiriting.
>> uzun format
Agar siz buyruq satriga buyruq kiritsangiz
>> yordam formati
buyruq oynasida MATLAB da mavjud barcha formatlar haqidagi ma'lumotlarni ko'rsatishingiz mumkin
Raqamni chiqarish formatini o'zgartirish faqat raqamlarning ekrandagi ko'rinishiga ta'sir qiladi va hech qanday tarzda ularning haqiqiy qiymatlariga ta'sir qilmaydi.
