Täckningsdata

En täckning är den digitala representationen av något spatio-temporal fenomen. ISO 19123 ger definitionen:

[a] funktion som fungerar som en funktion för att returnera värden från dess intervall för vilken direkt position som helst inom dess rumsliga, tidsmässiga eller spatiotemporala domän

Täckningar spelar en viktig roll i geografiska informationssystem (GIS), geospatialt innehåll och tjänster, GIS- databehandling och datadelning .

En täckning representeras av dess "domän" (omfattningens universum) och en samling som representerar täckningens värden på varje definierad plats inom dess räckvidd. Till exempel kan en satellitbild som härrör från fjärranalys registrera olika grader av ljusföroreningar . Flygfotografering , landtäckedata och digitala höjdmodeller tillhandahåller alla täckningsdata . I allmänhet kan en täckning vara flerdimensionell, såsom 1-D sensortidsserier, 2-D satellitbilder, 3-D x/y/t bildtidsserier eller x/y/z geo tomogram eller 4 - D x / y/z/t klimat- och havsdata.

Emellertid är täckningarna mer generella än bara bilder med regelbundet rutnät. Motsvarande standarder (se nedan) adresserar regelbundna och oregelbundna rutnät, punktmoln och allmänna maskor.

En interoperabel tjänstdefinition för navigering, åtkomst, bearbetning och aggregering av täckningar tillhandahålls av Open Geospatial Consortium (OGC) Web Coverage Service (WCS) och Web Coverage Processing Service (WCPS), ett frågespråk för rumslig-temporal täckning.

Standarder

Täckningar representerar digital geospatial information som representerar rum/tidsvarierande fenomen. OGC Abstract Topic 6 - som är identisk med ISO 19123 - definierar en abstrakt modell av täckningar. Många implementeringar är tänkbara som alla överensstämmer med denna abstrakta modell samtidigt som de inte är interoperabla. Denna abstrakta täckningsmodell är konkretiserad till nivån av interoperabilitet av OGC-standarden GML 3.2.1 Application Schema - Coverages (ofta kallad GMLCOV ) som i sin tur är baserad på Geography Markup Language (GML) 3.2, en XML -grammatik skriven i XML-schema för beskrivning av applikationsscheman samt transport och lagring av geografisk information.

Den europeiska rättsliga ramen för en enhetlig infrastruktur för rumslig data, INSPIRE, i dess bilagor II och III förlitar sig på OGC-definitionerna av täckningar också, men ändrar dem på platser på ett sätt som gör dem mindre kompatibla och interoperabla med OGC-standarden. Till exempel kombineras komponenter i täckningskonceptet selektivt till nya, olika definitioner av en täckning.

Täckningsmodell

Formellt, i GMLCOV är AbstractCoverage en undertyp av AbstractFeature (som indikerar dess nära relation). En abstrakt täckning består av följande komponenter:

täckningsdomän: i vilken utsträckning giltiga värden är tillgängliga;
intervalluppsättning: uppsättningen värden (" pixlar ", " voxels ") täckningen består av, tillsammans med deras platser
intervalltyp: en typdefinition av intervalluppsättningsvärdena
metadata: en plats där alla typer av metadata kan läggas till

Denna abstrakta täckning förfinas till flera konkreta täckningstyper, som kan instansieras, till exempel:

rutnät:
- GridCoverage : ett regelbundet, jämnt fördelat rutnät som inte är spatialt refererad (som en rasterbild som inte har några geografiska koordinater associerade)
- RectifiedGridCoverage : ett regelbundet, jämnt fördelat rutnät som är spatialt refererat (som en satellitbild som har geografiska koordinater associerade)
- Referenceable GridCoverage : ett rutnät som inte nödvändigtvis är jämnt fördelat (som satellitbilders tidsserier där bilder inte kommer med regelbundna tidsintervall, eller kurvlinjära rutnät som följer flodmynningar)
täckning med flera funktioner:
- MultiPointCoverage : uppsättningar av värden associerade med punkter som finns i rum/tid ("punktmoln")
- MultiCurveCoverage : uppsättningar av värden associerade med kurvor placerade i rum/tid (som banor)
- MultiSurfaceCoverage : uppsättningar av värden associerade med ytor som är belägna i rum/tid (som iso-ytor)
- MultiSolidCoverage : uppsättningar värden associerade med fasta ämnen som finns i rum/tid (som CAD-objekt)

Bland de speciella fall som kan modelleras av täckningar är

uppsättning Thiessen-polygoner , som används för att analysera rumsligt fördelade data såsom nederbördsmätningar
triangulerat oregelbundet nätverk (TIN), som ofta används för terrängmodeller

Förhållande till funktioner

En täckning är en speciell typ av geografiskt särdrag , med de utmärkande egenskaperna att andra egenskaper har ett särskilt värde associerat (som ett vägnummer, som förblir konstant över hela vägens utbredning) medan en täckning vanligtvis förmedlar olika värden på olika platser inom dess domän. ISO 19109 (andra upplagan) förklarar förhållandet mellan funktioner och täckningar enligt följande (klausul 7.2.2):

Många aspekter av den verkliga världen kan representeras som egenskaper vars egenskaper är enkelvärdiga och statiska. Dessa konventionella funktioner ger en modell av världen när det gäller diskreta föremål som finns i den. I vissa applikationer är det dock mer användbart att använda en modell som fokuserar på variationen av fastighetsvärden i rum och tid, formaliserad som täckningar.

Båda synpunkterna krävs eftersom de var och en uttrycker en grundläggande metamodell av världen: som ett utrymme befolkat av saker, eller som ett utrymme inom vilket egenskaper varierar. Dessutom kan krav relaterade till båda synpunkterna förekomma i en enda applikation, typiskt sett matchande ett dataflöde: från observation till tolkning, och sedan utarbetande och simulering.

Täckningskodning

Olika täckningskodningar

Den formatoberoende logiska strukturen för täckningar kan mappas till GML (som för sensortidsserier) eller till något av en serie dataformat, som GeoTIFF , NetCDF , HDF-EOS eller NITF .

Eftersom vissa av dessa kodningsformat inte kan inkludera all metadata som utgör en täckning, förutser täckningsmodellen en MIME- kodning med flera delar (se figur) där den första komponenten kodar täckningsbeskrivningen (domänens omfattning, intervalltyp, metadata, etc.) och den andra delen består av intervalluppsättningen "nyttolast" som använder något kodningsformat.

Tjänster

I webbtjänster som följer de öppna OGC -standarderna kan täckningar användas av olika tjänstetyper:

Webbtäckningstjänst som erbjuder ett enkelt åtkomstprotokoll för underinställning av täckning, såväl som valfri avancerad funktionalitet
Web Coverage Processing Service som erbjuder ett flerdimensionellt täckningsfrågespråk för ad hoc-bearbetning, fusion, aggregering och filtrering
Web Feature Service (även om täckningar bara kan betjänas som en helhet, vilket gör det otympligt inför de ofta höga volymerna, som satellitkartor)
Webbearbetningstjänst som tillåter publicering av alla typer av algoritmer genom ett avancerat protokoll för anropsformat för fjärranrop

Branschterminologi: GIS-format

Tidiga GIS-system karakteriserades ofta som antingen "raster" eller "vektor"-system, beroende på den underliggande strategin för hantering av geometri. Raster GIS kan tolkas som att använda en vanlig diskret täckningsmodell, medan Vector GIS är mer funktionsorienterade. Termen "täckning" användes framför allt för det äldre ARC/INFO- formatet (ArcInfo) som utvecklats av ESRI . På den tiden var detta ett nytt koncept som utökade CAD- format till mer rumsligt medvetna data som innehöll länkade attribut . Denna användning överensstämde med täckningskonceptet som diskuteras här, i den meningen att en ArcInfo-täckning gav en en-till-en-mappning från rymden till det tematiska värdet eller klassificeringen för varje lager eller täckning. Emellertid hade ArcInfo-täckningar ett speciellt topologiskt tillvägagångssätt för att säkerställa fullständighet och unikhet, bearbetade med kommandona BUILD och CLEAN är 2D- planära datauppsättningar som upprätthåller topologisk information, så en polygon "vet" vilka segment av sin omkrets den delar med intilliggande polygoner. På grund av bristen på processorkraft i datorer vid tidpunkten för dess utveckling [ ^{när ? ]} använder täckningsmodellen indexerade binära filer för att lagra rumslig data och attributdata separat i motsats till att använda en RDBMS .

Detta har förändrats med tillkomsten av rasterdatabasteknologi som rasdaman som gör effektiv ad hoc-filtrering och bearbetning möjlig.