27.Концептуальная модель пространственной информации.

На концептуальном уровне создания БД рассматривается основополагающая проблема баз пространственных данных - представление в них реального мира. Досконально эта проблема изучается в курсе геоинформатики. Рассмотрим основные стороны этой проблемы, необходимые для БД ГК.

Для представления сложного реального мира создаются образы - модели действительности, назначение которых - создать подобие некоторых ее сторон. На основе этих моделей создают карты и базы данных. Можно сказать, что база данных является моделью действительности в том смысле, что она представляет некоторые реальные явления или их аппроксимации.

Различают три концептуальные модели пространственной информации, основанные на разных представлениях реальности, необходимых для ее интерпретации и анализа (рис. 3):

·         дискретно в виде отдельных объектов (как реальных, так и их картографических изображений), покрывающих все пространство, без пробелов (объектно-ориентированное представление);

·         в линейно-узловом или сетевом виде, когда важно отображение связей между объектами и путей перемещения в пространстве;

·         в виде географических полей непрерывного распространения переменных, которые могут быть оценены в любой точке пространства с заданными координатами.

Эти модели хорошо коррелируют с образно-знаковыми картографическими моделями. На топографических и многих тематических картах реальность представляется в виде различных объектов, разделенных границами, которые характеризуют смену семантической характеристики объекта; в пределах объекта эта характеристика считается постоянной. Традиционно такие пространственные объекты классифицируются по виду их пространственной локализации: в точках, на линиях или площадях. Размеры и форма объектов определяются методами тематической интерпретации и генерализации при заданном масштабе исследования. Объектно-ориентированная модель подчеркивает индивидуальность явления и хорошо подходит для моделирования реальности, но при этом возникает проблема определения положения границы, особенно для природных объектов.

Примером применения второй модели служат карты транспорта, транспортных потоков, гидрологической сети. 

Модели географических полей предназначены для исследования и отображения пространственных географических распределений и непрерывного представления реальности. Действительно, некоторые географические данные меняются непрерывно, например, высота земной поверхности, температура воздуха, атмосферное давление, растительность или тип почв. Такие модели дают возможность отображать на картах объекты и явления «сплошного» распространения, но они целиком зависят и от дискретности снятия отсчетов, и от выбранного метода интерполяции их семантического показателя. Непрерывность их изменения можно показать несколькими способами, например:

- производя измерения в отдельных точках или на профилях, и затем интерполируя их;

- вычерчивая изолинии или псевдоизолинии;

- выполняя построение цифровых моделей по данным, снятым с изолиний.

Все эти способы приблизительны, они лишь отчасти улавливают реальные изменения. Так, при точечных измерениях упускается из виду изменение между точками, профили не отображают изменений в окружающем их пространстве. При районировании предполагается, что на границах происходит резкое изменение, а в пределах зон изменения отсутствуют.

Легко сделать вывод, что выбор концептуальной модели пространственной информации связан с видом ее приложений, например, для решения транспортных задач и для природно-ресурсных приложений необходимы разные модели.

На концептуальном уровне определяется и содержание картографической базы данных, в свою очередь определяемое сутью явления, характером его пространственного распространения и задачей, для которой создается БД. Здесь можно выделить создание одной карты или серии карт одного типа, решение задач комплексного картографирования, создание синтетических карт или системы ГК для многоцелевого и многократного использования.

С первого взгляда очевидно, что при детальном анализе для решения двух различных задач даже на основе однотипных данных содержание БД оказывается разным: при составлении лесохозяйственных и природоохранных карт используют информацию о растительности, но при этом ее параметры выбирают разные.

Итак, первый этап Проектирования базы данных - отбор и определение включаемых в нее типов объектов, второй - поиск адекватных способов пространственного представления каждого типа объектов.