Основные модели пространственных данных

При описании в ГИС реальные пространственные объекты разделяются на множество атомарных, элементарных объектов-примитивов. Их иногда называют индивидуальными объектами.

Традиционно в геоинформатике используют векторную модель представления пространственных данных и выделяют три основных типа пространственных объектов: точечные (точки), линейные (линии, полилинии), площадные (области, ареалы, полигоны). Размерность этих объектов 0-, 1-, 2- соответственно.

Итак, перечисленные типы пространственных объектов могут иметь разную размерность в геометрическом смысле – быть точечными (нулевая длина и ширина, размерность 0), линейными (ненулевая длина при нулевой ширине, размерность 1), площадными (ненулевые длина и ширина, размерность 2). Однако такое деление по размерности условно и зависит от масштаба рассмотрения. Для ГИС этот факт имеет большее значение, чем для традиционной картографии, так как карта в ГИС – объект динамический в общем случае, с меняющимся по ходу работы масштабом рассмотрения.

Объекты могут относиться к разным категориям и образовывать целые иерархии, например, линейные объекты могут быть реками (элементы гидрографии), железными дорогами, автомобильными дорогами, линиями улиц (элементы транспортной сети), линиями газопроводов, нефтепроводов (элементы трубопроводной сети). Более того, например, автомобильные дороги могут быть далее подразделены на множество различных классов по разным признакам и т.п.

Определение 3.1. Представление пространственных данных или модель пространственныхданных – это способ цифрового описания пространственных объектов, тип структуры пространственных данных (способ структурного описания исходных данных).

Наиболее универсальными и употребительными из моделей пространственных данных являются:

· векторное представление;

· растровое представление;

· регулярно-ячеистое представление;

· поверхности (синонимы – геополя или рельефы).

В свою очередь, векторное представление делится на векторно-нетопологическое (модель «спагетти») и векторно-топологическое представления. К менее распространенным или применяемым для представления пространственных объектов определенного типа относятся также:

· гиперграфовая модель;

· модель типа TIN и ее многомерные расширения;

· квадротомическое представление (квадродерево);

· гибридные модели представления пространственных данных.

Определение 3.2. Машинные реализации представления (модели) пространственных данных называют форматами пространственных данных.

Кроме пространственных данных в любой ГИС могут быть и другие типы данных. С точки зрения их взаимного использования в ГИС различают следующие типы данных:

· пространственные данные;

· атрибутивные данные, связанные с пространственными данными;

· библиотеки условных знаков, используемые при тематическом картографировании;

· цифровые карты и атласы как некоторые оформленные композиции пространственных и атрибутивных данных, а также оформленные тематические карты и т.д.;

· метаданные – данные о данных (сведения о назначении баз данных, о методах сбора информации и т.д.);

· документные описания пространственных и атрибутивных данных, библиотек знаков, композиций цифровых карт.

В современных ГИС все перечисленные типы данных кроме, в ряде случаев, последнего типа, связанного с документным описанием данных, хранятся в виде баз данных. По мере развития ГИС организация и структура баз данных все усложняется. Более того, системы должны обрабатывать все более сложные запросы к базам данных. Последнее влечет за собой создание более сложных моделей данных, усложнение их логико-математической структуры.