Покрытие — это цифровое представление некоторого пространственно-временного явления. ISO 19123 дает определение:
Покрытия играют важную роль в географических информационных системах (ГИС), геопространственном контенте и услугах, обработке данных ГИС и обмене данными .
Покрытие представлено его «доменом» (вселенная протяженности) и коллекцией, представляющей значения покрытия в каждом определенном месте в пределах его диапазона. Например, спутниковое изображение, полученное с помощью дистанционного зондирования, может фиксировать различные степени светового загрязнения . Аэрофотосъемка , данные о почвенно-растительном покрове и цифровые модели рельефа предоставляют данные покрытия . Как правило, покрытие может быть многомерным, например, временные ряды одномерных датчиков, двухмерные спутниковые изображения, временные ряды трехмерных изображений x/y/t или геотомограммы x/y/z или четырехмерные климатические и океанические данные x/y/z/t.
Однако покрытия являются более общими, чем просто регулярно сеточные изображения. Соответствующие стандарты (см. ниже) касаются регулярных и нерегулярных сеток, облаков точек и общих сеток.
Определение совместимого сервиса для навигации, доступа, обработки и агрегации покрытий предоставляется пакетом Web Coverage Service (WCS) Открытого геопространственного консорциума (OGC) и Web Coverage Processing Service (WCPS), языком запросов пространственно-временного покрытия.
Покрытия представляют собой цифровую геопространственную информацию, представляющую явления, изменяющиеся в пространстве/времени. OGC Abstract Topic 6 [1] - который идентичен ISO 19123 - определяет абстрактную модель покрытий. Возможны многие реализации, которые все соответствуют этой абстрактной модели, но не являются интероперабельными. Эта абстрактная модель покрытия конкретизируется до уровня интероперабельности стандартом OGC GML 3.2.1 Application Schema - Coverages [2] (часто называемым GMLCOV ), который, в свою очередь, основан на Geography Markup Language (GML) 3.2, [3] грамматике XML , написанной на XML Schema для описания схем приложений, а также транспортировки и хранения географической информации.
Европейская правовая база для единой инфраструктуры пространственных данных INSPIRE в своих приложениях II и III также опирается на определения покрытий OGC, но изменяет их местами таким образом, что они становятся менее совместимыми и взаимодействующими со стандартом OGC. Например, компоненты концепции покрытия выборочно рекомбинируются в новые, другие определения покрытия.
Формально в GMLCOV AbstractCoverage является подтипом AbstractFeature (что указывает на его тесную связь). Абстрактное покрытие состоит из следующих компонентов:
Это абстрактное покрытие детализируется в несколько конкретных типов покрытия, которые могут быть реализованы, например:
Среди особых случаев, которые можно моделировать с помощью покрытий, можно назвать:
Покрытие — это особый вид географического объекта , отличительными характеристиками которого являются то, что другие объекты имеют одно конкретное связанное значение (например, номер дороги, который остается постоянным на всем протяжении дороги), тогда как покрытие обычно передает различные значения в разных местах в пределах своей области. ISO 19109 (2-е изд.) объясняет связь между объектами и покрытиями следующим образом (пункт 7.2.2):
Обе точки зрения необходимы, поскольку каждая из них выражает фундаментальную метамодель мира: как пространство, населенное вещами, или как пространство, в котором свойства изменяются. Более того, требования, касающиеся обеих точек зрения, могут возникать в одном приложении, обычно сопоставляя поток данных: от наблюдения через интерпретацию, а затем разработку и моделирование. [4]
Независимая от формата логическая структура покрытий может быть отображена в GML (например, для временных рядов датчиков) или в любом из ряда форматов данных, таких как GeoTIFF , NetCDF , HDF-EOS или NITF .
Поскольку некоторые из этих форматов кодирования не способны включать все метаданные, составляющие покрытие, модель покрытия предусматривает многокомпонентное кодирование MIME (см. рисунок), где первый компонент кодирует описание покрытия (протяженность домена, тип диапазона, метаданные и т. д.), а вторая часть состоит из «полезной нагрузки» набора диапазонов с использованием некоторого формата кодирования.
В веб-сервисах, соответствующих открытым стандартам OGC , покрытия могут использоваться различными типами сервисов:
Ранние ГИС-системы часто характеризовались как «растровые» или «векторные» системы, в зависимости от базового подхода к обработке геометрии. Растровые ГИС можно было интерпретировать как использующие обычную дискретную модель покрытия, в то время как векторные ГИС больше ориентированы на объекты. Термин «покрытие» наиболее заметно применялся к устаревшему формату ARC/INFO (ArcInfo), разработанному ESRI . В то время это была новая концепция, расширяющая форматы САПР в более пространственно-ориентированные данные, которые включали связанные атрибуты . Такое использование соответствовало обсуждаемой здесь концепции покрытия, в том смысле, что покрытие ArcInfo обеспечивало однозначное отображение из пространства в тематическое значение или классификацию для каждого слоя или покрытия. Однако покрытия ArcInfo имели особый топологический подход для обеспечения полноты и уникальности, обработанные с помощью команд BUILD и CLEAN, представляют собой двумерные планарные наборы данных, которые поддерживают топологическую информацию, таким образом, полигон «знает», какие сегменты своего периметра он разделяет с соседними полигонами. Из-за нехватки вычислительной мощности в вычислительной технике на момент ее разработки [ когда? ] , модель Coverage использует индексированные двоичные файлы для хранения пространственных и атрибутивных данных отдельно, в отличие от использования СУРБД . [5]
Ситуация изменилась с появлением технологии растровых баз данных, такой как Rasdaman , которая делает возможной эффективную фильтрацию и обработку по запросу. [6] [7]