Модель базы пространственных данных.

Каждый тип реального объекта представляется определенными пространственными объектами базы данных.

- Пространственные объекты могут быть сгруппированы в слои, также называемые оверлеями, покрытиями или темами.

- Один слой может представлять одиночный тип объекта или группу концептуально связанных типов.

Общие подходы к представлению пространственных объектов в БД.

1. Растровый способ: ячейки, сетки.

2. Векторный способ: точки, линии, полигоны.

Растровая модель данных:

· разбивает всю изучаемую территорию на элементы регулярной сетки или ячейки;

· каждая ячейка содержит только одно значение;

· является пространственно заполненной, поскольку каждое местоположение на изучаемой территории соответствует ячейке растра, иными словами – растровая модель оперирует элементарными местоположениями.

Соглашения, принятые для растровой ГИС:

1. Разрешение. Минимальная линейная размерность наименьшей единицы географического пространства, для которой могут быть приведены какие-либо данные. В растровой модели данных наименьшей единицей для большинства систем выступает квадрат или прямоугольник. Такие единицы известны как сетка, ячейка или пиксель. Множество ячеек образует решетку, растр, матрицу.

2. Площадной контур (Зона). Набор смежных местоположений одинакового свойства. Термин «класс» (или район) часто используется в отношении всех самостоятельных зон, которые имеют одинаковые свойства. Основными компонентами зоны являются ее значение и местоположение.

3. Значение. Единица информации, хранящаяся в слое для каждого пикселя или ячейки. Ячейки одной зоны (или района) имеют одинаковое значение.

4. Местоположение. Наименьшая единица географического пространства, для которого могут быть приведены какие-либо характеристики или свойства (пиксель, ячейка). Такая частица картографического плана однозначно идентифицируется упорядоченной парой координат – номерами строки и столбца.

Векторная модель данных:

· основана на векторах (направленных отрезках прямых);

· базовым примитивом является точка;

· объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами;

· площади определяются набором линий;

· представляет собой объектно-ориентированную систему.

Векторная структура – это представление пространственных объектов в виде набора координатных пар (векторов), описывающих геометрию объектов. Пример векторного представления пространственных объектов рис.2).

4. Типы векторных объектов, основанные на определении про-странственных размеров:

Безразмерные типы объектов:

-точка – определяет геометрическое местоположение;

- узел – топологический переход или конечная точка, также может определять местоположение.

Одномерные типы объектов:

· линия – одномерный объект;

· линейный сегмент – прямая линия между двумя точками;

· строка – последовательность линейных сегментов;

· дуга – геометрическое место точек, которые формируют определенную математической функции;

· связь – соединение между двумя узлами;

· направленная связь – связь с одним определенным направлением;

· цепочка – направленная последовательность непересекающихся линейных сегментов или дуг с узлами на их концах;

· кольцо – последовательность непересекающихся цепочек, строк, связей или замкнутых дуг.

Двумерные типы объектов:

· область – ограниченный непрерывный объект, который может включать или не включать в себя собственную границу;

· внутренняя область – которая не включает собственную границу;

· полигон – область, состоящая из внутренней области, одного внешнего кольца и нескольких непересекающихся, не вложенных внутренних колец;

· пиксель – элемент изображения, который является самым малым;

Пример слоев, составленных из пространственных объектов линейного типа (рис.2.7).

Примеры слоев, составленных из пространственных объектов полигонального типа (рис.2.8).

Рис. 2.8. Пространственные объекты полигонального типа

Формы векторной модели данных:

- цельнополигональная структура (структура типа «спагетти»);

- линейно-узловая структура (топологическая структура);

- реляционная структура;

- нерегулярная триангуляционная сеть (TIN);

Топологическое представление векторных объектов см. на рис.2.9.

Рис. 2.9.Топологическое представление векторных объектов

Формирование топологии включает определение и кодирование взаимосвязей между точечными, линейными и площадными объектами.

Сопоставление растровой и векторной моделей данных представлено на