ИДЕЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

Перед тем как приступить к новому уровню представления реальности, который позволяет компьютеру оперировать с пространственными данными, будет неплохо вспомнить, как мы перешли от реальной Земли к более отвлеченным представлениям, которыми мы можем оперировать в уме. Когда мы путешествуем по изучаемой области, пешком или используя устройства дистанционного зондирования, мы начинаем процесс отвлечения с простейшего представления наблюдаемого как групп точек, линий, областей и поверхностей. Этот процесс, как вы помните, преломляется через вопросы, которые мы задаем, и то, как мы собираемся на них отвечать. Мы принимаем решения о том, какие объекты принять во внимание, а какие - проигнорировать. Затем мы выбираем метод сбора данных, будь то полная перепись или какой-либо выборочный метод. Некоторым объектам мы присваиваем имена, другие измеряются на более высоких шкалах (т.е. порядковой, интервальной и отношений).

Собрав данные, мы принимаем решение о представлении их в графической форме. Мы сравниваем и группируем данные, выбираем проекцию и систему координат и т.д. В некоторых случаях, особенно при отсутствии ГИС, мы создаем карту непосредственно из этих данных, и только позднее вводим их картографическую базу данных для использования в ГИС. Сегодня данные чаще вводятся прямо в ГИС, образуя географическую базу данных, основанную на прямых наблюдениях.

Рисунок 4.1. Преобразование географического пространства в базу данных ГИС.

Диаграмма показывает изменение уровня представления от реального мира к представлению картографа, картографическому представлению и, в конце концов, к компьютерному представлению.

Упомянутые процессы включают вначале обзор окружения и решение о том, какое его концептуальное представление необходимо, и дальнейшее его абстрагирование либо в форме карты, либо в некой форме для прямого ввода в ГИС (Рисунок 4.1). При этом компьютер вынуждает нас к определенному взгляду на наши данные. Компьютеры не мыслят как мы это понимаем, не оперируют они непосредственно и с визуальными или графическими объектами, как мы бы изображали их на листе бумаги. Вместо этого к компьютерам нужно обращаться на каком-либо языке программирования вроде Фортрана, Си или Паскаля.

Когда мы сформировали наше представление о пространстве и пространственных отношениях, мы можем организовать наши данные таким образом, чтобы в этом был какой-то смысл. Некоторое время карта была графическим языком, который мы использовали для визуализации пространства и его объектов. Но наш графический язык имеет определенно другую структуру, нежели то, что имеется в компьютере. Возьмите в качестве простого примера процесс исследования карты для определения отношений между озером внутри острова, покрытого деревьями на севере, и с чистым пляжем на юге.

Словесное описание мгновенно порождает визуальный образ, а карта легко понимается с небольшими явными указаниями. Мы ясно видим, что озеро находится "внутри" острова, что остров "окружен" океаном, что деревья занимают его северную часть, а пляж - южную. Опять же, нам не требуется явных инструкций, чтобы обнаружить эти факты. Но компьютер ничего не знает об озерах, островах, лесах, пляжах или направлениях. Мы должны создать формальный язык, который позволит компьютеру использовать его цифровое (из нулей и единиц) видение мира для определения пространственной протяженности каждого объекта, его положения в какой-либо координатной системе, различения смежных объектов и опознавать и сортировать объекты по ориентации, размеру, положению и т.д. Это похоже на попытку объяснить кому-то в мельчайших подробностях выполнение задачи посещения магазинов. Должна быть включена каждая деталь, от поворота дверной ручки, до управления автомобилем, определения маршрута по улицам, обнаружения магазина и выбора покупки. Такие вещи, требующие аналогового мышления для их выполнения, очень просты для нас, но очень трудны для компьютера.

К счастью, мы, изучая геоинформатику, не собираемся начинать с нуля в объяснении всех деталей представления и операций с географическими объектами в пространственном контексте. Но чтобы разобраться с ГИС, нам нужно познакомиться с некоторыми основными приемами, придуманными другими для того, чтобы компьютеры делали все это. Мы начнем с элементарного уровня компьютерных структур, но не с машинного уровня.

Вместо этого мы начнем с рассмотрения традиционныхструктур компьютерных файлов, обеспечивающих хранение, упорядочивание и поиск элементов данных. Потом мы перейдем к более высокому уровню организации данных в компьютере, называемомубазами данных, которые состоят из комбинаций файловых структур для поддержки более сложных методов управления данными. Затем мы рассмотрим способ явного представления географического пространства в формеграфических структур данных, и в конце концов расширим его для включения множественных графических слоев данных и их атрибутивных БД в то, что мы называем ГИС.