А. Слоевая бд

Б. Реляционная бд

Дороги

N	Районы	Население, тыс. чел.	S, т. кв. км
П Д С …	Подольский Домодедовский Серпуховский …	823.2 546.3 423.7 …	601.3 245.7 456.3 …

Гидрография

Районы
N	Координаты
П Д С …	x 1y1 … xnyn, x1y1 x1y1 … xmym, x1y1 x1y1 … xpyp, x1y1 …

…

В. Экранное отображение слоя «Районы»

Г. Тематический шаблон

(картографическая шкала)

Население, тыс. чел

Д

800

С

400

200

…

Д. Экранное отображение

Тематического слоя

«население»

Рис 3.

Со структурной точки зрения цифровая карта представляет собой составную геоструктуру, в которой соединены пространственная (слоевая), атрибутивная (таблицы), математическая (проекция) и графическая (условные знаки) структуры данных (рис. 3)

3.2. Модели плоских структур геоданных.

Модель данных - способ или правило организации данных в структуре. Пространственные данные, представляющие собой плоские структуры, могут быть организованы двумя основными способами - в виде растровой или векторной моделей.

Растровая модель - плоская структура, называемая растром, в которой геоданные организованы в виде матрицы, каждая ячейка которой имеет координаты (положение в строке и колонке, ij) и содержит в памяти значение (данные об атрибутах или о цвете). Эта модель организации геоданных применяется в ГИС растрового типа. В ГИС векторного типа она имеет ограниченное применение при вводе данных с помощью сканера. Главной особенностью модели является то, что в каждой ячейке матрицы представлены и пространственная (позиционная), и атрибутивная или графическая составляющие геоданных. Растровые модели различаются между собой следующими основными характеристиками: размером ячейки, пространственным разрешением, значением, разрядностью значения. Размер ячейки - это размер участка территории, отображаемого одной ячейкой. Разрешение- количество ячеек на единицу длины. Значение - содержание данных, обозначаемых целыми, действительными (десятичными) числами или буквами. Разрядность значения - количество бит или байт памяти, отведенных одной ячейке для размещения атрибутивных или графических данных. Бывают одно, восьми и 24-х разрядные модели. При описании изображений планов, карт и снимков 1-разрядная модель передает только 2 цвета, 8-зарядная - 256 оттенков цвета, 24-разрядная – более 16,5 миллионов цветов и их оттенков.

Векторная модель - плоская структура или 2D-структура, данные которой представляют собой последовательности значений плоских координат, называемые вектором. Они применяются для организации пространственных данных однородных по размерности - точечных или линейных или контурных и относящихся к одному тематическому классу предметов территории в виде слоя. Главная особенность моделей: они состоят только из пространственных геоданных, описывающих размещение предметов, а атрибутивные данные этих предметов находятся отдельно в АТБ и связанны с первыми посредством общих идентификаторов. Различают две разновидности моделей данного типа: простые векторные и векторно-топологическая.

Базовыми элементами простой векторной модели являются: пара координат х, у - точка; две пары координат, х₁,у₁;х₂,у₂ - отрезок; последовательность пар координат - звено; замкнутая последовательность пар координат - кольцо. В соответствии с этой моделью слой, описывающий размещение точечных предметов представляет собой группу пронумерованных записей значений пар; слой, описывающий размещение линейных предметов, - группу пронумерованных последовательностей записей значений пар; слой, описывающий контуры, - группу пронумерованных замкнутых последовательностей записей значений пар.

Сеть связанных контуров описывается данным вариантом простой векторной модели в виде совокупности несвязанных колец (рис 4. а), поэтому получила название «кольцевая». Она применяется для организации пространственных геоданных, получаемых цифрованием контуров с помощью дигитайзера. Модель предполагает двойной обвод контуров, который в два раза увеличивает трудозатраты цифрования и в результате которого по границам смежных контуров могут возникать пустые и ложные кольца. Поэтому ее можно оценить как малоэффективную, не достаточно полную (отсутствуют связи между смежными кольцами) и не совсем надежную (из-за вероятности возникновения ложной информации).

Другой вариант простой векторной модели, называемой «спагетти», представляет контур также в виде кольца, но собранного не из одного замкнутого звена, как в первом варианте, а из нескольких несвязанных звеньев. Поэтому сеть связанных контуров описывается этой моделью как сеть связанных колец, собранных из несвязанных звеньев (рис 4. б). В ней смежные кольца связаны общим звеном, что предполагает разовый обвод и возникновение ошибок (ложных колец) в местах стыковки смежных звеньев. Она может быть оценена как недостаточно полная (отсутствуют связи между смежными звеньями) и соответственно не совсем надежная, поэтому применяется, главным образом, для организации геоданных о линейных сетях.

Для организации геоданных более жестко (без разрывов) и надежно (с перекрытием) описывающих контурные сети, применяют топологическую разновидность векторной модели, в устройстве которой кроме координат используются топологические отношения инцидентности, смежности, а также направления и взаимного положения (слева, справа).

Отношением инцидентности связаны точка и примыкающий к ней отрезок (дуга) или звено, цепь и примыкающий к ней полигон. Отношением смежности связаны одинаковые структурные элементы которые имеют общую границу, в частности, два соседних полигона, имеющих общую цепь или две цепи, имеющих общий узел.

Базовыми элементами векторно-топологической модели являются: пара координат, которая одновременно является местом соединения смежных цепей и полигонов – узел; последовательность пар координат, соединяющая два соседних узла и два смежных полигона – цепь; замкнутая последовательность цепей – полигон. Сеть связанных контуров в этой модели, состоящей не только из метрических данных (значений координат), но и топологических отношений (инцидентности и смености), представлена тремя взаимосвязанными и взаимоперекрывающимися структурами: 1) цепей, собранных из двух узлов и последовательностей точек между ними и соединяющих смежные полигоны; 2) узлов, связывающих смежные цепи и полигоны; 3) полигонов, собранных из цепей (Рис 4. в). Благодаря этому векторно-топологическая модель лишена недостатков простых векторных моделей. Примеры записей, описывающих сеть из трех контуров А, В, С в трех вариантах векторных моделей и графических иллюстраций этих взаимосвязанных записей показаны на рисунке 4.

а) Простая векторная модель «кольцевая»:

Не обеспечивает однозначное соединение смежных колец

Кольца как замкнутые

последовательности точек:

Кольца	Координаты
А В С	x1y1, …, x9y9, x1y1 x1y1,…, x7y7, x1y1 x1y1,…, x8y8, x1y1

б

2)Кольца как последовательности звеньев:

1)Звенья как поспоследовательности точ точек:

) Простая векторная модель «спагетти»:

Не обеспечивает однозначное соединение смежных звеньев.

Кольца	Звенья
A B C	a,b,c b,d,e e,f,c

Звенья	Координаты
а b c d e f	x1y1,…,x6y6 x1y1,…,x3y3 x1y1,…,x3y3 x1y1,…,x4y4 x1y1,…,x3y3 x1y1,…,x5y5

в) Векторно-топологическая модель:

1) Цепи как последовательности точек, соединяющие смежные узлы и полигоны:

3) Полигоны как последовательности цепей:

2) Узлы, соединяющие смежные

цепи и полигоны:

Полигоны	Цепи
A B C	a,b,c b,d,e e,f,c

Узлы	Цепи	Полигоны
1 2 3 4	b,c,e a,f,c b,d,a f,d,e	A,B,C C,D,A B,A,D D,C,B

Рис 4.