Тема 3. Моделі даних в гіс. Формалізація опису просторових даних. План
Моделі даних. Карта як модель місцевості та носій інформації про навколишній світ.
Векторне представлення просторових даних.
Растрове представлення просторових даних.
Порівняння векторних і растрових моделей.
Атрибутивна модель даних.
Процес проектування атрибутивної БД.
Всесвіт навколо нас наповнений реальними об’єктами, явищами і системами, а все, що ми про них знаємо і відображаємо будь-якими способами, є їхніми моделями. Отримані знання про модель є придатними для екстраполяції їх на аналогічні об’єкти в природі.
Модель є штучною (часто віртуальною) системою, яка служить засобом здобуття інформації про реальну (штучну чи природну) систему різними методами дослідження. Тобто, модель – це створена аналітиком система, яка відтворює взяті для вивчення, вагомі для поставленої мети пізнання, сторони (елементи, властивості, відношення, параметри) об’єкта (явища) і служить опосередкованим засобом здобуття знання про цей об’єкт. Відповідно, моделювання є відтворенням певних ознак і властивостей системи-оригінала на створеному за вибраними методами аналізі.
Будь-які Моделювання – це завжди порівняння відомого (достовірного) з новим (невідомим) за аналогіями. Спираючись на аналогії, дослідник висуває гіпотези – передбачення, здогадки, які згодом перевіряє шляхом експериментів.
Отже, модель – це уявна чи матеріально реалізована система, яка відображаючи чи відтворюючи об’єкт, здатна змінювати його так, що її вивчення дає нам нову інформацію про ці об’єкти.
Реальні об’єкти й явища спочатку фіксують термінами (словесні описи), відображають малюнками, світлинами, графіками, діаграмами, математичними формулами.
Об’єктивно існують дві основні групи моделей: матеріальні (тобто фізичні або дієві) і абстрактні (ідеальні, уявні). За своєю природою матеріальні моделі бувають предметні та знакові. Предметні моделі поділяють на природні (натурні) й виготовлені (фізичні) макети, а знакові – на мовні (вербальні) й математичні (статистичні, імітаційні тощо).
За складом підтримуючих моделей даних можна робити висновки про потенційні можливості й характер функцій просторового аналізу в ГІС.
Моделлю подання даних називається система концепцій і правил, яка використовується для опису типів об’єктів та взаємозв’язків між ними та їх елементами.
Модель просторової інформації визначає характер практично всіх наступних операцій і методів аналізу інформації, спосіб вводу даних і особливості отримуваних результатів.
Перехід між різними моделями даних хоч і можливий, але складний, потребує значних додаткових затрат праці і може призвести до безповоротних втрат інформації.
Найбільш поширеними моделями представлення даних в ГІС є векторна (топологічна і нетопологічна) і растрова моделі.
Вибір тієї чи іншої моделі в ГІС є питанням значно принциповішим і визначальнішим, ніж вибір конкретного програмного забезпечення.
Цифрова топографічна карта (план) - це цифрова модель місцевості, сформована з урахуванням законів картографічної генералізації у деякій картографічній проекції, системі координат і висот, у прийнятій системі умовних позначень, із врахуванням топологічних взаємозв’язків між об’єктами, створена за допомогою спеціальних програмних засобів на ПК.
Цифрові топографічні карти одержують шляхом запису просторових координат об'єктів місцевості і кодів їх характеристик в числовому вигляді в процесі польового топографічного знімання, а також картометричним (за графічними оригіналами) або фотограмметричним шляхом (за аерокосмічними знімками).
Відомо, що карта є графічним представленням географічних даних. Для того, щоб служити ефективним джерелом інформації, карта повинна бути максимально візуально зрозумілою. Принцип графічного дизайну – розміри, пропорції, розміщення, баланс, символи, типографія – є необхідними для карти так само, як для будь-якого іншого типу ілюстрацій. Читаючи карту, можна отримати інформацію про форму, та розташування географічних об’єктів, про певні атрибутивні дані, пов’язані з цими об’єктами, про певні просторові взаємозв’язки між об’єктами.
ГІС дає можливість отримати специфічну інформацію з карт, наприклад, поширення, щільність, взаємозв’язки та тенденцію певних об’єктів, інтегрування та накладання різних картографічних даних, пошук оптимальних шляхів та напрямів руху, моделювання і прогнозування процесів у майбутньому.
Карта в ГІС перетворюється зі статистичного об’єкта в динамічну модель і презентацію просторових даних.