Особенности организации пространственных данных в ГИС

Главной отличительной особенностью ГИС является наличие так называемых координатных моделей данных, взаимосвязанных с атрибутивными (описательными). Как для координатных моделей в целом, так и для их атомарных элементов существуют различные способы представления. Основными разновидностями координатных моделей являются растровые и векторные.

Векторные модели. Минимальной (атомарной) единицей векторной координатной модели является графический примитив. В различных векторных ГИС понятия графического примитива несколько отличаются между собой.

Общим для всех ГИС типом является точка. Графические примитивы для линейных объектов – отрезок, дуга, полилиния, замкнутая полилиния (контур). В некоторых системах встречаются такой примитив, как мультилиния. Для площадных объектов – полигон. В пакете ArcView используется три типа графических примитивов – точка, полилиния, полигон (Point,Polyline,Polygon).

Совокупность графических примитивов, связанных определенными пространственными отношениями, обычно называют покрытием. Покрытие, рассматриваемое в контексте его тематического содержания, называют слоем.

Покрытия и слои в ГИС могут определяться через графические примитивы различным способом. Например, в ArcView слой может содержать только один тип графических примитивов, а в MapInfo - несколько.

Между графическими примитивами координатных моделей существуют несколько типов взаимосвязей:

1) взаимосвязи построения – между различными типами графических примитивов для их взаимного преобразования;

2) аналитические взаимосвязи пространственной локализации – рассчитываются по координатам отдельных точек;

3) семантические (интеллектуальные) взаимосвязи – не рассчитываются и должны быть описаны в атрибутивных данных.

Векторные модели подразделяются на топологические и нетопологические. Топологическая модель предполагает хранение в явном виде пространственных взаимосвязей между графическими примитивами. Такими характеристиками являются: 1) связность; 2) примыкание; 3) близость; 4) пересечение. Наличие этих характеристик в явном виде не обязательно. Кроме того, редактирование графических данных в топологической модели существенно сложнее, чем в нетопологической (нетопологический способ организации полилиний иногда называют «спагетти»). В целом, два указанных типа моделей взаимно преобразуемы, и многие топологические характеристики могут быть получены непосредственно в процессе геоинформационного моделирования. Обычно топологические модели используется для решения задач на графах (достижимость, оптимальный маршрут и т.п.). В этом случае базовой топологической связью является примыкание, обеспечивающее пространственную связность сети, на которой выпоняются оптимизационные расчеты.

Растровые модели подразделяются на бесструктурные и структурно определенные (мозаики).

Бесструктурные модели обрабатывают данные как наборы строк без какой-либо структуры. Среди них выделяют гиперграфовые и решетчатые модели. В гиперграфовых моделях взаимосвязи организуются на базе объектной модели Чена, которая рассматривалась ранее. Объекты, классы и связи этой модели описываются графами, которые, в свою очередь, образуют гиперграфы. Для организации такой модели требуется наличие некоторой иерархии объектов и классов. В противном случае используются решетчатые модели.

Структурно-определенные модели (мозаики) делятся на регулярные, нерегулярные и вложенные. Выделяют три типа плоских регулярных мозаик: квадрат, треугольник и шестиугольник. Для плоских моделей наиболее удобен квадрат. Треугольные мозаики применяются для создания выпуклых покрытий.

Из нерегулярных мозаик чаще всего используются треугольные сети неправильной формы (Triangulated Irregular Network –TIN) и полигоны Тиссена (диаграммы Вороного). TIN удобны для создания цифровых моделей рельефа по заданному набору точек. Полигоны Тиссена представляют собой геометрические конструкции, образованные серединными перпендикулярами к полигонам TIN. Полигоны Тиссена удобны для анализа на соседство, близость и достижимость.

Шестиугольники используются в иерархических или вложенных мозаиках (рекурсивная модель Гибсона). Однако наиболее распространенным примером иерархической мозаики является квадратомическое дерево.

Взаимосвязь координатных и семантических (атрибутивных) моделей данных. Наиболее простая взаимосвязь в векторных моделях. Именно поэтому векторные ГИС удобны в тех задачах, где требуется работать с большими объемами содержательной информации. Каждому графическому примитиву сопоставляется кортеж (вектор данных). Связь осуществляется через первичный ключ (индексный файл *.shx в шейп-структурах ArcView).

Модели согласования растровых и атрибутивных данных немного сложнее. Существует 3 основных типа.

1. GRID/LUNR/MAGI. Каждой растровой ячейке сопоставляется кортеж (вектор данных). Хорошо работать с наборами измерений, например с многозональной информацией. Плохо работать с картами (оверлей слоев).
2. IMGGRID. Каждый тематический слой представляется в двоичном коде. Результат оверлея – карта. У каждого бинарного слоя – свой атрибут. Плохо, когда большой кортеж.
3. Наиболее популярна модель MAP (рис.5).

Дата добавления: 2014-01-11