21. Топологічні векторні структури (dime-структура)

Значного поширення в наш час набули топологічні векторні структури, у яких, крім ідентифікаторів об'єктів і координат, кодується також інформація про взаємне розміщення об'єктів.

DIME-структура

Наприкінці 60-х років XX ст. у Бюро перепису США (US Bureau of the Census) при підготовці до чергового перепису населення було розроблено структуру збереження просторової інформації, яку було названо за першими літерами слів Dual Independent Map Encoding (подвійне незалежне кодування карт) DIME-структурою. Вона належить до топологічних векторних структур даних.

Основним елементом DIME-структури є дуга (arc) або сегмент (segment) — послідовність ліній, що починається і закінчується вузловими точками. Під вузловою точкою (node) розуміють точку перетину трьох і більш ліній. Хоча сьогодні як вузлова точка або вузол найчастіше розглядається будь-яка початкова або кінцева точка послідовності ліній, що утворює сегмент, або дугу. Так, зокрема, трактується поняття «вузлова точка» у рамках пакета IDRISI.

Введення топологічних характеристик у структуру векторних даних дозволило уникнути основного недоліку точкових полігональних структур — необхідності подвійного обведення спільних меж і пов'язаних з цим похибок. Кожна точка при цьому запам'ятовується тільки один раз у складі якого-небудь сегмента (дуги) і може використовуватися багаторазово — стільки разів, скільки це буде необхідно.

22. Нетопологічні векторні структури ("спагетті")

Спосіб векторного подання метричних даних з використанням трьох зазначених вище елементарних графічних об'єктів має назву точкової полігональної структури (Point Polygon Structure) векторних даних. Він належить до категорії нетопологічних векторних структур даних, які часто називають «спагеті».

Цей різновид векторних структур просторових даних відповідає початковому періоду розвитку ГІС-технології, хоча деякі сучасні ГІС-пакети використовують цей формат і далі. Прикладом може бути формат MIF/MID — MapInfo Data Interchange Format — відкритий обмінний формат пакета MapInfо, а також шейп-файли (shapefiles) ГІС-пакетів фірми ESRI.

Основний недолік цього способу формалізації просторових даних полягає у відсутності в запису даних топологічної інформації (інформації про взаємне розміщення об'єктів), що вимагає при введенні метричних даних за допомогою дигітайзера проводити повний обхід кожного полігона. Це призводить до подвійного проходу по спільних для двох суміжних полігонів межах, що обумовлює значне збільшення витрат часу на введення, а також появу двох, що не збігаються через неточності позиціонування дигітайзера, спільних границь суміжних просторових об'єктів, які створюють так звані «паразитні» полігони.

23.Для чого використовується топологія

Велика кількість графічних даних в ГІС зі специфічними взаємозв’язками вимагає топологічного опису об’єктів і груп об’єктів, який залежить від "зв’язаності" (простої або складної).

Топологічні властивості фігур не змінюються при довільних деформаціях, які виконуються без розривів або з’єднань. Наприклад, топологічно спорідненими фігурами є чотирикутник, замкнутий контур довільної форми без петель, коло, трикутник.

В ГІС термін топологічний означає, що в моделі об’єкту зберігаються деякі взаємозв’язки, які дозволяють виконувати додатковий просторовий аналіз, який, наприклад, відсутній в САПР.

Топологічні моделі дозволяють представляти елементи моделей об’єктів у вигляді графів. Площі, лінії і точки описуються границями і вузлами (дугова/вузлова структура). Кожна границя йде від початкового до кінцевого вузла і відомо які площі знаходяться зліва і справа. Теоретичною основою моделей служать алгебраїчна топологія і теорія графів. У відповідності з алгебраїчною топологією координатні типи даних: площі, лінії і точки називаються 2-комірками, 1-комірками і 0-комірками відповідно. Карта розглядається як орієнтований двомірний комірковий

комплекс.

Топологічні моделі в ГІС задаються сукупністю наступних характеристик:

• зв’язаність векторів – контури, дороги та інші вектори повинні зберігатися не як незалежні набори точок, а як взаємозв’язані один з одним об’єкти;

• зв’язаність і примикання районів – інформація про взаємне розміщення районів і про вузли перетину районів;

• перетин – інформація про типи перетинів дозволяє відтворювати мости і дорожні перетини. Так Т - подібний перетин (3 лінії) є тривалентним, а Х – подібний (4 лінії сходяться в точці перетину) називається чотиривалентним.

• близькість - показник просторової близькості лінійних або ареальних об’єктів, оцінюється чисельним параметром, в даному випадку символом δ.