2. Использование гибридных моделей хранения данных

В настоящее время при реализации ГИС часто используют прин­цип, который предусматривает раздельное хранение и частично раз­дельную обработку пространственных и атрибутивных данных. При этом для хранения координатной информации применяются специали­зированные средства, а для обработки атрибутивных данных в составе ГИС реализуются средства для работы с реляционной базой данных. Программные средства инструментальных ГИС обычно предоставляют возможности хранения и обработки атрибутивных данных как средст­вами встроенной реляционной СУБД без привлечения дополнитель­ных программных средств, так и с помощью SQL-запросов к внешним СУБД. Такие модели данных называют геореляционными или гибрид­ными.

В основе механизма связи пространственных и атрибутивных данных в данном подходе лежит принцип идентификации объектов. Для реализации связи по идентификатору записи в таблице хранящие­ся характеристики объектов имеют в своем составе специальное поле идентификатора объекта. В свою очередь, объекты на карте также проидентифицированы. Совпадение идентификатора означает связь между пространственной сущностью объекта на карте и информацией о нем в базе данных. Схема организации связей по идентификатору показана на рис.4.3.

Рис. 4.3. Схема связи по идентификатору

3. Совмещение пространственных и атрибутивных данных в универсальной субд

С увеличением объема пространственных данных все более важ­ными становятся задачи поддержания их целостности, разграничения доступа, распараллеливания вычислений, репликации, поддержки рас­пределенных баз данных. Поскольку такие задачи успешно решаются в среде современных мощных серверов баз данных, в настоящее вре­мя активно развивается подход, в котором пространственные и атри­бутивные данные целиком совмещены в универсальной СУБД. При этом механизм организации связей реализуется средствами СУБД. Такие модели пространственных данных иногда называют интегриро­ванными в СУБД.

Для большинства ведущих СУБД разработаны специальные мо­дули, обеспечивающие работу с пространственными данными на уровне языка SQL.

Пространственный анализ – набор различных математических методов классификации, анализа графов, геометрических построений, анализа поверхностей, статистики и оптимизации. Спектр методов разнообразен и включает в себя задачи кластерного анализа множеств существующих пространственных объектов в географическом и атрибутивном пространствах, выделение на территории новых зон по заданным критериям или множествам критериев и др. Графовые модели применяются при решении топологических за­дач, геометрические построения используются для определения вза­имного расположения объектов, формирования новых объектов по различным правилам.

В ArcGIS используется при построении топологии: проверка пересечения двух строений, пересечения дорог и строений и пр.

Билет №4

1. Как представляются пространственные данные в базах геоданных? Что такое пространственные отношения? Как представляются наборы пространственных данных?

Ответ:

В ГИС, как и в САПР, для представления пространственных данных используют набор базовых геометрических типов моделей, из которых создают все остальные более сложные.

По характеру пространственной локализации все объекты на кар­тах разделяют на три типа:

Точечный объект - это объект, размеры которого не выражаются в масштабе карты или не существенны.

Линейный объект - это объект, характеризующийся некоторой протяженностью на местности и карте, ширина которого не выражает­ся в данном масштабе карты или не существенна.

Площадной объект - это объект, имеющий границу, которая мо­жет быть точно определена в данном масштабе карты.

Для представления объектов с указанными типами пространст­венной локализации в цифровых картах ГИС чаще всего используются следующие базовые модели данных:

• точка, которая определяется парой координат (х, у);

• линия - связанная ломаная из отрезков прямых, определяемая последовательностью пар координат;

• полигон - часть плоскости, ограниченная набором линий, образую­щих замкнутый контур.

Кроме перечисленных объектов, имеющих геометрическую ин­терпретацию, в ГИС иногда используются объекты неопределенной локализации (объекты без метрики). Эти объекты не имеют координат и служат, например, для привязки атрибутивных данных, относящихся к карте или местности в целом.

Описательная некоординатная информация об объектах записы­вается в виде характеристик, называемых атрибутами. Соответственно данные, которые представляют тематические и временные характери­стики объектов, называются атрибутивными данными. Например, для объекта город атрибутивными данными являются его название, число жителей, административное подчинение, дата основания и др. Атрибутивные данные чаще всего оформляются в виде таблиц и обрабатываются средствами реляцион­ной базы данных

База геоданных - это созданная компанией ESRI модель, определяю­щая структуру и правила хранения различных видов данных - вектор­ных и растровых, адресных точек, данных геодезических измерений и многих других. Уникальная технология позволяет эффективно хранить разнородные данные и с легкостью использовать их в сложных проек­тах и системах.

В базе геоданных пользователи могут задавать прави­ла и отношения внутри хранилища, которые определяют поведение пространственно-взаимосвязанных географических объектов и объект­ных классов и обеспечивают целостность данных (то, что обычно на­зывают топологией). База геоданных позволяет проводить редактиро­вание как в многопользовательском режиме, так и в автономном, с возможностью синхронизации версий. Экспорт базы геоданных в фор­мат XML позволяет перевести всю базу геоданных или отдельные ее элементы (например, таблицы, домены, правила топологии) в обмен­ный формат, доступный для других приложений.

Одной из важнейших причин существования связей в территориальной системе являются пространственные отношения между элементами территории. Эти отношения разделяют на:

1. Топологические

Определяют пространствен­ную структуру территориальной системы. К ним можно отнести нали­чие общих границ или общих точек у пространственных объектов, на­хождение одного объекта в границах другого, пересечение объектов и т.п. Эти отношения имеют качественный характер. Между двумя элементами они либо имеются, либо отсутствуют.

2. Метрические.

Это те, которые выражаются мерой в некоторой системе координат. Наиболее известным из них является расстояние между двумя объектами. Оно может определяться по прямой в евклидовой системе координат, по кратчайшему пути движения по сети дорог и множеством других способов (в других системах координат).

Пространственные отношения определяют состав и характер свя­зи в территориальной системе.