Microsoft Word 03062014 Пушкин

Модели пространственных данных геоинформационных систем

В геоинформационных системах данные разделены, как прави- ло, на две группы: пространственные (геометрические) и тематиче- ские, или атрибутивные, данные.

Базовыми принципами организации пространственных данных являются принцип послойной организации (классический) и объект- но-ориентированный подход, которые определяют представление пространственных объектов в ГИС. Пространственный объект (гео- графический объект, геообъект) – цифровая модель объекта местно- сти или явления, содержащая данные о его местоположении, набор свойств и атрибутов.
Принцип послойной организации данных заключается в делении пространственных объектов местности на определенный перечень картографических слоев [1, 4].


Гидрография Строения Дороги
Земельные участки Рельеф (горизонтали)

Участок местности

Рис. 2.7. Принцип послойной организации пространственных данных

Картографический слой – полный набор однотипных объектов одного класса в пределах данной территории
При этом выделяют следующие основные типы пространствен- ных объектов: точечные (0-мерные), линейные, площадные (полиго- нальные), пиксели растровых изображений, ячейки регулярных сетей.
Характеристики типов пространственных объектов рассмотрены ниже в рамках различных моделей данных.


22
Объекты одного картографического слоя образуют некоторую ло- гически (а часто и физически) отдельную единицу данных. Как прави- ло, они собираются в один файл или каталог, имеют единую систему координат и отдельную систему идентификаторов, к ним можно обра- щаться, как к некоторому множеству. Например, в один слой выносят- ся объекты гидрографии, строений, дорожной сети, горизонталей и др.
Сформированный таким образом «слоеный пирог» образует об- щий вид цифровой карты, который пользователь видит на экране мо- нитора. Геоинформационные системы включают ряд программных функций по управлению картографическими слоями: включение и от- ключение, изменение атрибутов отображения (толщины контуров, цвета, типа заливки), настройка масштабов отображения, конвертация форматов и др.
Зачастую такой подход к реализации структуры данных в ГИС называют геореляционной моделью. Суть данной модели заключается в раздельном хранении картографических данных в системе файлов, а атрибутивных данных – в базе данных (БД). При этом ГИС осущест- вляет совместное согласованное управление целостной информацией объектов, распределяемой между файловой системой и БД. Эта мо- дель основана на геометрическом типе объекта и отображает мир в виде наборов точек, линий и полигонов, а операции с геометриче- скими свойствами организованы как отдельные процедуры.
Объектно-ориентированный принцип организации данных в ГИС делает акцент не столько на общих свойствах пространственных объ- ектов, сколько на их положении в какой-либо иерархической схеме классификации и взаимоотношениях между объектами. При объектно- ориентированном подходе организации данных ГИС нет различий между геометрическими и атрибутивными данными.
Объектно-ориентированный и послойный принцип организации данных не противоречат друг другу. Удачный симбиоз этих подходов представлен в базе геоданных геоинформационной системы ArcGIS. База геоданных – технология, позволяющая хранить пространствен- ные и атрибутивные данные различных картографических слоев в од- ном файле. Такой подход значительно упрощает администрирование данных, а также позволяет определять отношения между объектами.
Практика использования геоинформационных систем показыва- ет, что в настоящее время преобладает послойный принцип органи- зации данных.
Способы организации цифровых описаний пространственных данных принято называть моделями данных.


23
В настоящее время наибольшее распространение получили сле- дующие модели пространственных данных:

• 
  растровая на регулярной сетке (с одним размером ячейки);
  
• 
  векторная (нетопологическая и топологическая);
  
• 
  модель нерегулярной триангуляционной сети (TIN).