Albert Zimmermann
Basismodelle der Geoinformatik
Strukturen, Algorithmen und Programmierbeispiele in Java
Vorwort
6
Inhalt
8
1 Einführung
12
1.1 Geoinformationssysteme und Geoinformatik
12
1.2 Modelle
16
1.2.1 Softwaretechnik
16
1.2.2 GI-Modelle
20
1.2.3 Dimensionen
23
1.3 GI-Standards
25
1.3.1 Unterscheidungsmerkmale
26
1.3.2 OGC- und ISO-Standards
26
1.4 Zusammenfassung
28
2 Grundlagen
30
2.1 Der objektorientierte Ansatz
30
2.1.1 Das objektorientierte Softwaremodell
30
2.1.2 UML-Klassenmodelle
33
2.1.3 Java
36
2.2 Vektorgeometrie
40
2.2.1 Euklidische Koordinatensysteme
40
2.2.2 Vektoren
43
2.2.3 Punkte, Geraden und Ebenen
49
2.2.4 Allgemeine Kurven und Oberflächen
54
2.2.5 Matrizen
58
2.3 Topologie
63
2.3.1 Grundbegriffe
63
2.3.2 Allgemeine Graphen
65
2.3.3 Ebene Graphen
69
2.4 Relationen und SQL
73
2.4.1 Relationen
73
2.4.2 Operatoren und Funktionen
77
2.4.3 Datenmanipulation
82
2.4.4 Datendefinition
83
2.5 Zusammenfassung und Ausblick
85
3 Computergraphik
86
3.1 Java 2D Graphics API
86
3.1.1 Graphische Elemente
89
3.1.2 Zusammengesetzte Geometrien
95
3.1.3 Punkte
97
3.1.4 Graphische Gestaltungsmittel
99
3.2 Kurven
103
3.2.1 Eigenschaften von Bézier-Kurven
103
3.2.2 Intererpolation von Freiformkurven
109
3.3 Transformationen
118
3.3.1 Der Abbildungsprozess
118
3.3.2 Zweidimensionale Transformationen
120
3.3.3 Dreidimensionale Transformationen
134
3.4 Zusammenfassung
142
4 Geometrische Modelle
144
4.1 Zweidimensionale Modelle
144
4.1.1 Graphische Primitive
144
4.1.2 Grundlegender Modellansatz
147
4.2 Simple-Feature-Modell
149
4.2.1 Klassenmodell
150
4.2.2 Implementierung in Java
161
4.3 Ebene geometrische Algorithmen
165
4.3.1 Laufzeitverhalten
165
4.3.2 Sweep-Verfahren
167
4.3.3 Divide-And-Conquer-Verfahren
177
4.3.4 Verschneidung geometrischer Objekte
180
4.3.5 Puffer und Abstände
184
4.4 Zweieinhalbdimensionale Modelle
187
4.4.1 Modellvarianten
188
4.4.2 Ergänzungen des Simple-Feature-Modells
190
4.4.3 Geometrische Interpolationsverfahren
193
4.5 Dreidimensionale Modelle – ein Überblick
201
4.6 Zusammenfassung
204
5 Topologische Modelle
206
5.1 Topologische Eigenschaften
206
5.2 Graphenmodelle
210
5.2.1 Allgemeine Datenstrukturen für Graphen
211
5.2.2 Allgemeines Modell für Maschennetze
214
5.2.3 Netzwerkmodell der Java Topology Suite
218
5.3 Topologische Algorithmen und Operatoren
220
5.3.1 Grundlegende Graphenalgorithmen
220
5.3.2 Topologische Operatoren
228
5.4 Topologische Klassen im Spatial-Schema-Modell
234
5.5 Zusammenfassung
236
6 Modelle der Realwelt
238
6.1 Realweltobjekte
238
6.1.1 Objektorientierter Modellansatz
239
6.1.2 General-Feature-Modell
240
6.1.3 Einfaches Realweltmodell von GeoTools
242
6.2 Geodatenbanken
250
6.2.1 Objektrelationale Datenbanken
250
6.2.2 Abbildung nach ISO 19125-2
251
6.2.3 PostGIS
255
6.2.4 Datenbankanbindung mit JDBC
260
6.2.5 Datenbank-Kommunikation mit GeoTools
264
6.3 Räumliche Indexstrukturen
267
6.3.1 Eindimensionale Indexstrukturen
268
6.3.2 Quadtrees
272
6.3.3 Weitere räumliche Indexstrukturen
277
6.4 Zusammenfassung
278
7 Ausblick
280
Literatur
284
Index
290
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