2.2.1. Топологічна модель

На відміну від спагетті-моделі, топологічні моделі, як це випливає з назви, містять топологічну інформацію в явному вигляді. Для підтримки просунутих аналітичних методів потрібно внести в комп'ютер як можна більше явною топологічної інформації. Подібно до того, як математичний співпроцесор об'єднує багато спеціалізовані математичні операції, так і топологічна модель даних об'єднує вирішення деяких з найбільш часто використовуваних в географічному аналізі функцій. Це забезпечується включенням в структуру даних інформації про суміжності для усунення необхідності визначення її при виконанні багатьох операцій. Топологічна інформація описується набором вузлів і дуг. Вузол (node) – більше, ніж просто точка, зазвичай це перетин двох або більше дуг, і його номер використовується для посилання на будь-яку дугу, якій він належить. Кожна дуга (arc) починається і закінчується або в точці перетину з іншою дугою, або у вузлі, не приналежному іншим дугам. Дуги утворюються послідовностями відрізків, з'єднаних проміжними (формотворними) точками. У цьому випадку кожна лінія має два набори чисел: пари координат проміжних точок і номери вузлів. Крім того, кожна дуга має свій ідентифікаційний номер, який використовується для вказівки того, які вузли представляє її початок і кінець.

2.3. Об'єктно-орієнтована модель

Розглянемо об'єктно-орієнтовану модель даних. Ця модель включає мову просторових запитів і відображає визнання того факту, що потрібно об'єктно-орієнтований доступ і до БД ГІС і до виконуваних з нею операціям. Ідеї, що лежать в основі цих систем практично ідентичні об'єктно-орієнтованого підходу в програмуванні.

Щодо поняття "об'єктно-орієнтований" не існує спільної угоди, але відомо, що "об'єкт" це є якась сутність, яка має стан, репрезентовану локальними змінними (цього об'єкта) і набором операцій, які можуть застосовуватися до цього об'єкта. Оскільки кожний окремий об'єкт належить якомусь безлічі об'єктів і операцій, його можна розглядати як член цього класу (тобто безлічі, визначеного одночасно наборами локальних змінних і операцій). Кожен з цих класів успадковує властивості від свого Надклас - подібно до того, як люди успадковують характеристики більш загального безлічі, званого ссавцями. У разі ГІС для ілюстрації цієї ідеї можна навести приклад класу об'єктів полігон, який дає кожній області в базі даних всі її властивості (наприклад, списки вузлів, дуг і областей; процедури обчислення центроїдів, відображення, накладення і так далі).

Об'єктно-орієнтована модель є подальшим розвитком технології баз даних ГІС. У цьому випадку вся сукупність даних, що буде зберігатися й оброблятися в базі даних, подана не у вигляді набору окремих картографічних шарів і таблиць, а у вигляді об'єктів певного класу. Об'єктно-орієнтована модель поряд з геометричною й атрибутивною інформацією зберігає програмний код, що визначає поведінку об'єктів того чи іншого класу при введенні і редагуванні, аналізі або поданні даних. Класи об'єктів являють собою ієрархічну структуру — під ними розуміють загальний батьківський клас (наприклад, робочий простір), на підставі властивостей якого визначаються й описуються похідні класи (векторні, растрові, TIN-просторові дані). У свою чергу, на базі похідних класів другого рівня описуються класи третього, четвертого та інших нижче розміщених рівнів (наприклад, лінії, точки і полігони векторного подання просторових даних). Похідні об'єкти успадковують усі властивості батьківського об'єкта, у програмний код додаються тільки деякі специфічні функції.

Об'єкти можуть бути як стандартними для середовища якогось програмного ГІС-пакета (визначені правила обробки даних конкретними програмними модулями і функціями). Властивості і правила поведінки об'єкта можуть бути визначені також користувачем. При використанні стандартних класів об'єктів користувач одержує заздалегідь визначену структуру даних: ідентифікатори, типи і розміри полів табличної бази даних, набір методів обробки (наприклад, до складу стандартних об'єктів ГІС-пакета Arc View 8.3 додані об'єкти для створення муніципальних баз даних, транспортних баз даних, землевпорядкування та ін.). Об'єкт бази даних являє собою цілісну сутність, наприклад, ріка, вулиця, будинок, установа. Крім знака на карті і запису в табличній базі даних, об'єкт має визначену поведінку. Спеціальний інтерфейс буде контролювати весь процес роботи з об'єктом визначеного класу: перевіряти правильність цифрування об'єкта (наприклад, не дозволить використовувати лінію для цифрування контуру будинку); перевіряти правильність заповнення табличної бази даних (типи і формат даних, заповнення обов'язкових полів); перевіряти топологію різних картографічних шарів (наприклад, заборона на взаємоперетинання певних типів об'єктів); перевіряти взаємоположення об'єктів на одному картографічному шарі (наприклад, з'єднання доріг різного класу – необхідний обладнаний з'їзд та ін). Об'єкти мають визначений інтелект при організації запитів, аналізі, представленні даних, що значною мірою дозволяє автоматизувати обробку даних, створювати різні сценарії обробки даних, у яких більшість конфліктних ситуацій буде відслідковуватися і виправлятися без участі оператора. На основі об'єктно-орієнтованої моделі, зокрема, побудована База геоданих сімейства ГІС-пакетів ArcGIS. Вона має єдину внутрішню структуру, що дозволяє в рамках єдиного проекту використовувати і взаємно перетворювати різні типи просторових даних, погоджувати й усувати конфлікти при редагуванні наборів даних різних картографічних шарів, організовувати доступ до різних об'єктів бази геоданих.

Рис. 11. Відображення вулично-дорожньої мережі на електроній карті населеного пункту