Свойства пространственных данных.

К основным свойствам пространственных данных относится, в первую очередь, наличие координат в некоторой системе координат. Другими свойствами (или скорее группами свойств) являются геометрические характеристики объектов (размеры, форма и т.д.) и характеристики взаиморасположения объектов (как топологические, такие как отношение соседства, так и пространственные статистические характеристики распределения по территории).

Перечислим основные характеристики пространственных данных, которые необходимо тем или иным способом представлять в компьютере:

• Наличие координат в некоторой системе координат

• Масштаб объектов и явлений

• Пространственная непрерывность или дискретность объекта или явления

• Размерность объектов (точки, линии, области и тела)

• Форма и размер объектов, их численное представление и описание

• Распределение объектов или явлений в пространстве

• Рисунок (текстура, паттерн) пространственного распределения

• Наличие атрибутивной информации с различным уровнем измеримости

Координаты.

Каждая точка на земной поверхности может быть позиционирована в различных системах координат. Во-первых, это может быть трехмерная система координат с центром в центре масс Земли (такая система применяется, например, в системах глобального геопозиционирования – GPS). Эта система может быть, например, Декартовой (в этом случае координаты точки задаются тремя проекциями X, Y и Z на оси системы координат) или полярной (в этом случае координаты точки задаются двумя углами  и , и расстоянием до начала координат ).

Если теперь выбрать эллипсоид, наилучшим образом аппроксимирующий поверхность Земли, то точку можно представить либо как центральную проекцию на этот эллипсоид (тогда координат будет две – долгота и широта). Для передачи реального положения точки в этом случае нужно ее превышение над поверхностью эллипсоида, но значение превышения является не новой координатой, а атрибутивным значением, связанным с данной точкой.

Наконец, можно построить картографическую проекцию точки на плоскость, получив новую Декартову систему координат проекции. Каждая проекция, естественно, искажает реальные пространственные характеристики проецируемых объектов (углы, площади, линейные размеры), поэтому расчеты, выполненные в координатах проекции, имеют определенную погрешность, зависящую от выбранной проекции.

Чаще всего используется среднемасштабные и крупномасштабные картографические данные (масштабы от 1:500 000) и крупнее, для которых на территорию Татарстана и большинства регионов России применяется проекция Гаусса-Крюгера, а область работ предполагается ограниченной одной-двумя зонами такой проекции, то упомянутые выше искажения можно считать незначительными, и выполнять все расчеты в декартовой системе координат проекции.

Отметим, что такая (прямоугольная) система координат является наиболее естественной для машинных расчетов, особенно при использовании растровой модели с осями растра, параллельными осям системы координат проекции.

Говоря о проекции и системах координат, следует сделать еще одно существенное замечание, относящееся к моделям данных.

Хотя использование компьютеров сделало пересчет координат пространственных данных из одной системы в другую достаточно простой и рутинной работой, этот процесс для растровой и векторной моделей данных принципиально различается.

Если для векторной модели достаточно механистического перересчета координат точек, то для растровой модели данных при любом изменении системы координат (даже таком простом, как например поворот или изменение размера ячеек растра) необходим пересчет всех атрибутивных значений. Кроме чисто вычислительных сложностей, связанных с объемом данных, которые нужно обработать, такое преобразование атрибутивной информации практически всегда приводит к образованию различных артефактов. Это означает, что если при многократном преобразовании пространственных данных из одной проекции в другую информация в векторной модели данных не теряется, то для растровой модели при каждом преобразовании происходит потеря полезной информации, поэтому многократное преобразование таких данных нежелательно.

В заключение отметим, что наличия координат не всегда достаточно для того, чтобы полностью передать информацию об пространственных данных, и рассмотрим более подробно другие свойства пространственных данных.