Векторные нетопологические модели

Множество точечных объектов, образующее слой однородных данных (например, множество объектов, соответствующих населенным пунктам), может быть представлено в векторном формате в виде неупорядоченной (необязательно упорядоченной) последовательности записей, каждая из которых содержит три (не менее двух) числа: уникальный идентификационный номер объекта ID (идентификатор), значение координаты Х и значение координаты Y (табл.2).

Таблица 2. Описание точечных объектов

Множество линейных объектов (например, элементов гидросети), образующих однородных слой (в данном примере он не может содержать границ внутренних водоемов, точнее это не всегда допустимо или желательно), может быть представлено последовательностью координат точек, аппроксимирующих кривые, соответствующие этим объектам, ломаными (дугами, нитями), составленными из линейных отрезков (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Аппроксимация объекта линейными отрезками

Именно с представлениями линейных объектов в виде последовательности образующих их точек связано изначально понятие о векторном формате представления данных: любая кривая может быть описана с заданной точностью совокупностью отрезков прямых – сегментов или векторов. Линейные отрезки, на которые первоначально разбивается слой линейных сетей, могут быть представлены идентификаторами и упорядоченными последовательностями значений координат образующих их точек. Например, такая модель реализована в векторных форматах ГИС IDRISI и ARC/INFO (форматы приведены в табл.3). Как видно из табл.3, кроме идентификатора (№1) линейного объекта и координатных пар пяти (в случае рис. 3.6) точек, запись должна содержать элемент, позволяющий выделить заданный линейный объект (набор из 4 отрезков) в общей совокупности записей линейных объектов слоя (которому соответствует обычно файл данных). В первом случае в ГИС IDRISI (столбец А) это делается путем помещения вслед за идентификатором (1) целого числа (5), указывающего число координатных пар, во втором – в ГИС ARC/INFO (столбец В) линейные отрезки отделяются друг от друга меткой, например, словом END.

Таблица 3. Векторные форматы представления линейных отрезков

Запись линейного объекта может содержать также позиции для семантических (смысловых) атрибутов. Описанные форматы представления линейных объектов (линейных сетей или границ контурных объектов) носят название «спагетти», поскольку они не содержат аппарата описания топологических отношений между линейными объектами и их элементами, которые могут соответствовать, например, указанию соподчиненности «главный водоток – приток» в линейных сетях или указанию принадлежности линейных отрезков к описываемым ими контурам. Такие модели (представления) называются поэтому векторными нетопологическими.

Рассмотрим простейший случай описания контуров (полигонов): каждый именованный контур (со своим идентификатором) представляется записью пар координат, образующих его границу в виде совокупности линейных отрезков в избранной последовательности (например, по часовой стрелке). Каждый линейный отрезок, заключенный между двумя узловыми точками, может быть описан в общем случае дважды (при движении по и против часовой стрелки). При обходе контура по часовой стрелке полигон должен оставаться справа, при обходе против часов стрелки – слева. Как только координаты узла повторятся, значит контур замкнут, обход закончен. Этот способ представления контурных объектов в виде полигонов (сейчас становится понятным происхождение этого термина, используемого в большинстве ГИС: контур описывается отрезками прямых), является векторным нетопологическим. Он применяется на практике в недорогих программных средствах ГИС, не предусматривающих поддержку векторных топологических представлений и их обработку.

Векторный нетопологический формат, однако, не является эффективным с точки зрения объемов хранимых данных, и, в особенности, с точки зрения возможностей их обработки с использованием широкого комплекса аналитических функций ГИС.