12. Цифровое моделирование и цифровые модели

12.1. Основные понятия

Развитие автоматизированных методов обработки пространст­венной информации привело к появлению нового направления в моделировании- цифрового моделирования.

Термин «цифровое моделирование» - синоним термина «ком­пьютерное моделирование». В геоинформатике оно заключается в использовании возможностей математических методов и программ­ных средств для моделирования объектов земной поверхности.

Основным элементом данного моделирования является циф­ровая модель (местности) ЦМ(М), которая может быть получена с помощью разнообразных технологий.

В отличие от всех рассмотренных выше теоретических моделей цифровые являются их формой представления для обработки на ЭВМ. Из этого следует, что цифровая модель может иметь в каче­стве структурной основы иерархическую, реляционную, сетевую или комплексную модель.

Цифровые модели хранится двумя способамиб в базах данных или независимо в виде файловых структур. Наибольшее распростра­нение цифровые модели нашли в геоинформатике, строительстве, архитектуре.

В настоящее существует множество определений ЦММ. Это объясняется их эволюцией и узкоспециальными областями приме­нения. Тем не менее, можно выделить общие признаки ЦММ с помощью методов абстракции для построения структур моделей.

Структура ЦММ, построенная на основе обобщения, (с исполь­зованием принципа "цифровая модель есть часть ..." [98, 124]) отра­жает четыре основных свойства модели, вытекающие из ее опреде­ления.

1. Как модель объекта конкретной предметной области она должна быть специализированной моделью, т.е. содержать специ­альную информацию о данной предметной области. Из этого следует необходимость определена логической структуры модели на основе информационных единиц данной области.

2. Как модель данных ЦММ определяется на известном клас­се моделей, т.е. имеет вполне определенную структуру и содержит в своей основе одну или несколько теоретических моделей данных.

164 Это означает, что ЦММ должна быть организована в соответствии с правилами построения и использования класса моделей.

3. ЦММ как модель цифровая должна быть оптимально ор­ганизована и удобна при работе на ЭВМ. Это означает, что для полной реализации модели должна быть определена ее физическая структура.

4. Как элемент базы данных ЦММ предназначена для модели­рования, многократного использования, анализа и решения различ­ных задач. Отсюда следует, что ЦММ должна содержать допол­нительную информацию для ее многократного использования.

Из четвертого свойства вытекает, что ЦММ должна быть ин­формативно переопределена по отношению к одиночной модели объекта, Это означает, что она должна содержать свойства подклас­са (группы) объектов, а не только одного объекта. Это свойство необходимо учитывать при организации технологии систем, исполь­зующих цифровое моделирование

Второе и третье свойство определяет синтаксис модели, первое семантику, четвертое прагматику. Таким образом, цифровая модель содержит все три семиотические части и является полной моделью.

Особенность цифровой модели в ее ресурсное™ [59, 104]. Эф­фект от такой модели возрастает с течением времени, по мере за­полнения базы данных и ее оптимального использования. В ресурс­ной модели информация накапливается не только в виде суммы дан­ных о единичных объектах, но и в виде взаимосвязанных методов преобразования информации и накапливаемой суммы свойств и связей классов объектов.

Обобщенное описание цифровых моделей местности должно выполняться на уровне типов, т.е. для этого необходимы пред­варительный анализ и последующая максимальная типизация про­странственных объектов.

Индивидуальные свойства конкретного объекта должны выра­жаться на уровне знаков. Такое сочетание индивидуального и обобщенного описания в теории моделей данных известно под названием классификация. Следовательно, для полного создания ЦММ необходимо разработать систему классификации или некий классификатор.