1. Модели данных.

Модель данных в ГИС – это метод организации данных в геоинформационной системе, т.е. способ цифрового описания пространственных объектов, что является логическим описанием объектов реального мира. Логическим в смысле восприятия объектов, как человеком, так и компьютером, то есть модели данных ГИС описывают также служебную информацию, необходимую для эффективной компьютерной обработки пространственных объектов.

Рис. 1. Уровни организации данных в ГИС.

Выбор этого описания значительнее важнее, чем выбор ПО, так как от модели данных напрямую зависит: пространственная точность представления визуальной части информации, возможность получения качественного картографического материала и даже производительность системы (например, запрос в БД).

Уровни организации данных можно представить в виде пирамиды (Рис. 1.).

Из нее следует, что модель данных – это концептуальный уровень организации данных.

Модели данных выделяют в зависимости от области применения, адекватности модели для конкретной ситуации и того на сколько модель отражает реальную ситуацию.

Что касается ГИС. Данные об объекте в ГИС могут быть представлены в двух видах:

- в табличном виде (обычная таблица), или в БД, в которой информация об объекте представлена в текстовой и цифровой форме.

- в виде картинки. В этом виде данные о пространственных объектах представляются в ГИС при помощи двух основных моделей (двух способов представления) векторной, и растровой моделей. Растровая модель основывается на представлении исследуемой территории с помощью сетки одинаковых ячеек, образующих регулярную сеть. При этом каждой ячейке соответствует одинаковый по размерам, но разный по характеристикам (цвет, интенсивность) участок поверхности. Растровая модель использует те же форматы данных, что и различные графические программы - .jpg, .tif, .bmp и.т.д. Векторная модель строится на основе комбинации элементарных графических примитивов – точек, отрезков прямых и дуг, занимающих лишь часть пространства, а остальной место картинки занимает фон.

2. Характеристики объектов реального мира:

-Индивидуальные объекты – могут иметь различную размерность быть точечными, линейными, площадными, стоит выделить размерность объекта и его пространственное описание.

-непрерывно распространенные в простр объекты

Линейное пространство – это сист координат вдоль линии.

Двухмерное плоское пространство – любая карта на плоскости.

Трехмерное пространство реальный мир.

Размерность пространственного описания связана с размерностью объекта.

Объекты могут относится к разным категориям условных знаков и находятся между собой в сложных иерархических структурах.

3. Измерение простр взаимоотношений.

Примеры пространственных характеристик для индивидуальных объектов: длинна, объем, уклон, площадь, форма и тд. Измерение зависит от методов измерения, условий, и масштабов. Часто пространственную характеристику измеряют не одним способом, так что указанное значение этой характеристики без описания способа измерения будет лишено смысла. Иногда для определения одной характеристики надо использовать несколько измерений. Для однородных объектов можно рассматривать их групповые, пространственные характеристики как для описания 1 объекта, так и для описания характеристик нескольких однородных объектов. Часто используют 1 из вариантов обобщенного генерализованного описания:

1. минимальное и максимальное значение характеристики или диапазон возможных значений

2. среднее значение характеристики и характеристика степени ее отклонения

Некоторые пространственные характеристики имеют значение только для множества объектов. Или, например, единичным объектом можно обозначать группу:

- рисунок распределения в пространстве не связанных между собой отдельных объектов будут отличаться (сгруппировано, рассеяно)

- объекты могут располагаться (компактно, порознь)

- могут граничить с различным количеством объектов такого же типа(вырубка)

- объекты могут быть связаны разным образом или соединены(авиалинии)

- группы пространственных объектов могут характеризоваться по закономерности в порядке расположения или отсутствия последовательности (зоны высотной поясности)

Для атрибутов объектов важнейшей характеристикой будет являться тип использованной шкалы измерений. Общепринятое деление шкал - качественные и количественные.

Качественные - это номинальные и порядковые, а количественные это интервальные и рациональные.

Номинальные - наличие или отсутствие какого-либо признака. Качественное отличие объектов, отнесение к одному и тому же объекту, классу.

Порядковые - место в определенной последовательности, относительная позиция по сравнению с другими.

Интервальные - разделение между объектами, условное начало отсчета

Рациональные - отношение во сколько раз.

Атрибуты могут быть первичными и вторичными. Первичные - измеренные, веденные; вторичные - вычисленные из первичных.

Классические атрибуты - алфавитно-цифровые значения.

Расширенные атрибуты (мультимедийные объекты) - атрибуты действия.

Пространственные отношения определяют внутренние взаимоотношения между пространственными объектами (например, направление объекта А в отношении объекта В, расстояние между объектами А и В, вложенность объекта А в объект В).

4.Формы представления непрерывных признаков или полей.

1. В виде нерегулярной сети точек - это произвольно расположенные точечные объекты, в качестве атрибутов имеющие какое-то значение в данной точке поля. Пример такой формы представления данных показан на Рис. 1

Рис. 2. Пример формы представления объектов в виде нерегулярной сети точек.

2. В виде регулярной сети точек - это равномерно расположенные в пространстве точки достаточной густоты. Регулярную сеть точек можно получать интерполяцией из нерегулярных либо путем проведения измерений по регулярной сети.

3. Способ представления изолиний (наиболее распространен). Недостатком данного представления является то, что обычно нет никакой информации о поведении объектов, находящихся между изолиниями. Данный способ представления является не самым удобным для анализа. На Рис.2 приведен пример этой формы представления.

Рис. 3. Пример формы представления объектов в виде изолиний

4. Tin модель. (TIN - это нерегулярная триангуляционная сеть Triangulated Irregular Network). Модель данных TIN является наиболее удобным и эффективным способом представления поверхностей в трехмерном пространстве и обеспечивает высокую эффективность применения TIN. Поверхности могут быть построены как в виде триангуляционной сети, так и в виде регулярной матрицы точек с использованием в качестве исходных данные по нерегулярной сети точек, данные, заданные в виде карт изолиний и другие.