База геоданных: геометрия пространственных объектов

В 1999 году компания ESRI выпустила в свет свою последнюю разработку – новый формат географических данных, - который называется база геоданных.

Базы геоданных реализуют объектно-ориентированную модель данных ГИС. В базе геоданных каждый пространственный объект хранится в виде строки таблицы. Векторная форма объекта хранится в поле формы объекта, а атрибуты - в других полях. В каждой таблице хранится класс объектов.

В дополнение к пространственным объектам базы геоданных могут хранить растры, таблицы данных и ссылки на другие таблицы. Базы геоданных - это хранилища, позволяющие держать все пространственные данные в одном месте. Их можно определить как СУБД с добавлением покрытий, шейп-файлов и растров. Однако, в них имеются также важные новые возможности, отсутствующие в файловой модели данных.

Одно из преимуществ базы геоданных в том, что в ней можно задавать поведение объектов; все пространственные объ­екты базы геоданных хранятся в одной базе данных, при этом большие классы объектов базы геоданных можно хранить, не разделяя на части.

Помимо общих объектов, таких как точки линии, полигоны, можно создавать пользовательские объекты, например, трансформаторы, трубопроводы или участки. Для пользовательских объектов можно определить специальное поведение, что позволяет лучше представить объекты реально­го мира. Поведение объектов можно использовать для под­держки сложного моделирования сетей, предотвращения ошибок при вводе данных, особого способа визуализации объектов, создания собственных форм для проверки или ввода атрибутов объектов.

Поскольку возможно создание собственных пользовательских классов объектов, количество классов объектов неограниченно. Класс пространственных объектов имеет специальное поле, хранящее форму и положение пространственных объектов. Это поле называется shape (форма), и оно является полем типа геометрия (geometry). Все пространственные объекты в пределах одного класса пространственных объектов обладают одним типом геометрии. Базовыми геометрическими классами объектов (формами) являются точки, мультиточки, линии и полигоны. Вы можете также создавать объекты с новой геометрической формой.

База геоданных: отношения между объектами.

Объекты в реальном мире имеют отношения с другими объектами. Одни объекты имеют фиксированный пространственный экстент (на пример, леса), другие – не имеют (например, люди).

Одним из примеров отношений между объектами является связь земельного участка с владельцем, зоной землепользования, учетной записью или зданием.

Желательно отслеживать эти отношения так, чтобы, когда один объект меняется, связанные с ним объекты могли реагировать. Например, когда удаляется инженерная опора, должны удаляться и все прикрепленные к ней трансформаторы и другое оборудование.

Формат базы геоданных имеет средства явного определения отношений среди пространственных и непространственных объектов.

Различают три вида отношений: топологические, пространственные и общие.

Топологические отношения встраиваются в данные в момент создания геометрической сети или плоской топологии (внутри одного класса). Топология базы геоданных аналогична топологии покрытия Arc/Info. Эти отношения позволяют быстро находить соседние полигоны или пересекающиеся линии. В базе геоданных кроме плоской топологии реализован еще один топологический механизм, позволяющий отслеживать пространственные отношения между объектами разных классов пространственных объектов (между объектами разных слоев), осуществляя, таким образом, межслойную или трехмерную топологию. Например, если граница между государствами подходит по реке, то объекты линейного класса реки должны совпадать с объектами линейного класса граница. Или изолиния с нулевой отметкой должна точно соответствовать границе полигона, представляющего акваторию моря.

Пространственные связи. ArcGIS ArcInfo реализует богатый набор пространственных операций, которые позволяют определить такие пространственные отношения между объектами как касание, совпадение, пересечение, размещение внутри или вовне. Например, может быть решена такая задача: «Определить общую протяженность автомобильных дорог Республики Татарстан» или «Найти все автомобильные дороги, пересекающие железнодорожную».

Логические отношения – формируют явную постоянную связь между пространственным или непространственным объектом из класса- источника с пространственным или непространственным объектом из класса- адресата.

Топология реализуется в виде набора правил целостности, определяющих поведение пространственно взаимосвязанных географических объектов и объектных классов. Топологические правила, применяемые к географическим объектам или объектным классам в базе геоданных, позволяют пользователям ГИС моделировать такие пространственные отношения как связность (связаны ли линии дорожной сети?) и смежность (существует ли промежуток между двумя полигонами участков?).

Топология полезна также для контроля целостности совпадающей геометрии у различных классов объектов (например, совпадает ли береговая линия и с границей страны?).