Картографические и геоинформационные структуры данных

До сих пор мы рассматривали географию только в ее традиционных формах, как ориентированных на полевые исследования, или как картографически представленные и в дальнейшем анализируемые через картографические измерения или отдельные пространственно-аналитические и статистические методы. Вместе эти традиции внесли свой вклад в понимание того, как функционируют распределенные по поверхности Земли объекты. С развитием компьютерной техники, географы начали экспериментировать с автоматизированными методами исследований. Эти методы включают и анализ картографического представления объектов и пространственный анализ без применения карт. Трудно, или даже невозможно, отделить любой из этих методов исследования от развития геоинформационных систем. Да это и ни к чему. И те и другие являются частью большего инструментария компьютерной географии.

Одни коммерческие ГИС-продукты имеют прямую связь с множеством статистических программ, что позволяет выполнять анализ характеристик объектов отдельно от самой карты. Другие используют специальные форматы данных для передачи данных карты в отдельные статистические или аналитические программы для самостоятельного анализа. В обоих случаях цель одна - дать аналитику доступ к широчайшему набору методов исследования пространственных данных. Эта интеграция компьютерных методов укрепляется по мере развития данной отрасли и расширения знакомства пользователей с компьютерной географией. Как специалистам по геоинформатике вам следует приветствовать эти перемены и поощрять все новые комбинации, например, геостатистические программы, программы специального моделирования и т.п.

Для эффективного выполнения нашей работы нам необходимо понимание структурного строения ГИС. Каждая система имеет свои собственные уникальные структуры, методы представления и способы анализа пространственных данных. К счастью, они могут быть сгруппированы в относительно небольшое число основных типов структур данных, каждый из которых используется теми или иными системами.

Поскольку за время своей карьеры вы скорее всего будете работать с разными системами, вам нужно познакомиться со всеми основными типами. У вас будет достаточно возможностей сконцентрироваться на конкретной системе, с которой вы будете чаще всего работать, уже в процессе самой работы.

Представление пространственных данных - еще один формализм, подобный тем, что мы рассматривали при переходе от реальных земных объектов к ограниченному набору геометрических примитивов, называемых точками, линиями, областями и поверхностями. Разница всего лишь в том, как мы представляем их внутри компьютера таким образом? чтобы мы могли их редактировать, измерять, анализировать и выводить в какой-либо удобной форме. В этой главе мы рассмотрим некоторые основные структуры компьютерных файлов. Затем мы перейдем к структурам баз данных, которые обеспечивают организацию, поиск и анализ больших объемов данных. Мы рассмотрим основные концепции, связанные с представлением пространства и его объектов с помощью графических структур данных. Затем мы выработаем детальные модели данных, которые позволяют связать множественные наборы картографических данных с их атрибутами для образования завершенной БД ГИС.

По мере чтения главы вы будете знакомиться с этими структурами в порядке роста их сложности. Не пожалейте время на понимание простых типов структур данных прежде чем переходить к более сложным моделям данных ГИС. Если в вашем распоряжении имеется несколько геоинформационных программ, вам следует определить, какие структуры данных каждая из них использует и как они работают. Исследуя эти программы, задайте себе вопрос, каковы возможные преимущества одного типа перед другим. Какие из них лучше подходят для экономии дисковой памяти? Какие более точны в пространственном отношении? Какие лучше всего представляют точки, линии, области или поверхности? Каковы преимущества каждой системы с точки зрения географических вопросов, которые вы могли бы задать? Ответы на эти вопросы окажутся полезными вам как аналитикам (т.е. пользователям ГИС) и неоценимыми, если ваша карьера будет связана с разработкой систем для потенциальных пользователей ГИС.