Модели представления пространственных данных в ГИС

Организация пространственных данных

Данные в ГИС организуются различными способами. Наиболее распространённым является послойный принцип. Не будем пояснять его, так как он имеет тот же смысл, что и слой в общеизвестных системах AutoCAD или MicroStation.

Более перспективным является бесслоевой объектно-ориентированный подход к представлению объектов на цифровой карте. В соответствии с ним объекты входят в классификационные системы, которые отражают определённые логические отношения между объектами предметных областей. Группировка объектов разных классов для разных целей (отображения или анализа) производится более сложным способом, однако, объектно-ориентированный подход более близок к характеру человеческого мышления, чем послойный принцип. Следование ему ведёт к более продуктивным построениям данных в ГИС при решении самых сложных задач. Граница сложности задач, решаемых с помощью простой "послойной" технологии организации данных ГИС, лежит значительно ниже, чем при использовании объектно-ориентированной технологии.

К сожалению, объектно-ориентированных ГИС очень мало. Одним из редких представителей систем этого класса является ГИС SmallWorld. Среди отечественных таких ГИС, насколько известно авторам, вообще нет.

Чтобы не перегружать данную статью специальными терминами, мы не будем подробно рассматривать очень важный для ГИС-технологий вопрос, связанный с пространственными топологическим отношениями между объектами, отображаемыми на цифровой карте. ГИС, не поддерживающая топологические отношения между объектами, нельзя назвать серьёзной геоинформационной системой, поскольку в этом случае множество аналитических возможностей ГИС просто нереализуемы с необходимой эффективностью. Однако, это тема для другой статьи.

Модели представления пространственных данных в ГИС.

 

Модели пространственных данных – логические правила для формализованного цифрового описания пространственных объектов.

Наиболее универсальными и чаще используемыми моделями пространственных данных в ГИС являются следующие:

- векторное представление (точки, линии, полигоны);

Векторная модель данных (vector data model) или цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар, с описанием только геометрии объектов

- векторно-топологическое представление (линейно-узловая модель)

Главные ее элементы (примитивы):

— промежуточная точка;

— сегмент (линейный сегмент, отрезок (прямой);

— узел;

— дуга;

— полигон (область, полигональный объект, многоугольник, контур, контурный объект), в том числе:

простой полигон;

внутренний полигон («остров», анклав);

составной полигон;

универсальный полигон (внешняя область).

- векторно-нетопологическое или модель «спагетти»;

Переводится «один в один» графическое изображение карты.

В этой модели не содержится описания отношений между объектами, каждый геометрический объект хранится отдельно и не связан с другими, например общая граница объектов 25 и 26 записывается дважды, хотя с помощью одинакового набора координат. Все отношения между объектами должны вычисляться независимо, что затрудняет анализ данных и увеличивает объем хранимой информации.

- растровое представление (ячейки, сетки);

В растровых моделях дискретизация непрерывных последовательностей реального мира осуществляется наиболее простым способом: вся территория представляется последовательностью ячеек (пикселей), образующих регулярную сеть. Каждой ячейке соответствует одинаковый по размеру, но разный по характеристикам участок территории. В ячейке модели содержится значение характеристик, усредненные по участку территории. Процедура формирования изображения называется пикселизация.

- квадродерево (квадротомическое представление).

В его основе лежит разбиение территории или изображения на вложенные друг в друга пикселы или регулярные ячейки с образованием иерархической древовидной структуры — декомпозиции пространства на квадратные участки (квадраты, квадратные блоки, квадранты), каждый из которых делится рекурсивно на четыре вложенных до достижения некоторого уровня пространственного разрешения.