Типы данных в геоинформационных системах

Сведения, полученные путем измерения, наблюдения, логических или арифмети­ческих операций и представленные в форме, пригодной для постоянного хране­ния, передачи и (автоматизированной) обработки, представляют собой данные.

Тип данных - характеристика набора данных, которая определяет:

· диапазон возможных значений данных из набора;

· допустимые операции,которые можно выполнять над этими значениями;

· способ хранения этих значений в памяти.

Различают простые типы данных: целые, действительные числа и др. и состав­ные типы данных: массивы, файлы и др.

Метаданные - данные о данных: каталоги, справочники, реестры, базы мета­данных, содержащие сведения о составе данных, содержании, статусе, происхож­дении, местонахождении, качестве, форматах и формах представления, условияхх доступа, приобретения и использования, авторских, имущественных и смежных с ними правах на данные и др.

Модель данных - совокупность принципов организации данных. Известно множество различных моделей данных. Модели данных отличаются друг от друга прежде всего способами организации связи между данными. Модель дан­ных должна использоваться для описания информации модели реального мира. Свойства этого мира делятся на статистические (инвариантные во времени) и ди­намические (изменяющиеся, эволюционирующие). Сложные модели данных мо­гут включать в себя несколько разнородных структур.

Структура данных - организационная схема записи или массива, в соответ­ствии с которой упорядочены данные для того, чтобы их можно было интерпрети­ровать и выполнять над ними определенные операции.

Различают следующие структуры данных: файловые, реляционные или таблич­ные, иерархические, сетевые, объектно-ориентированные и объектно-реляционные.

Файловые данные - наиболее простая структура данных. Файл - совокупность связанных записей (кластеров), хранящихся во внешней памяти компьютера и рассматриваемых как единое целое. Обычно файл однозначно идентифицирует­ся указанием имени файла, его расширения и пути доступа к файлу. Каждый файл состоит из атрибутов и содержимого. Различают текстовые, графические и звуко­вые файлы.

Реляционные или табличные данные, основанные на теории отношений, опи­раются на систему понятий, важнейшие из которых: таблица, отношение, строка, столбец. Все объекты представлены в виде отношений или таблиц. Таблица имеет имя, строки и столбцы. Каждый столбец - атрибут. Каждая строка - запись или кортеж.

Иерархические данные - логическая структура данных в виде древовидной структуры. Граф иерархической структуры включает два типа элементов: дуги и узлы. Дугами соединяются только те узлы, между которыми есть функциональ­ная связь. Одно из важнейших понятий иерархической структуры - уровень. Уро­вень представляет собой совокупность равных между собой по функциональному значению узлов. Для описания разных уровней применяют понятия: корень, ствол, ветви, листья, что подчеркивает их сходство с древовидной структурой. Дуги долж­ны быть направлены от корня в листья дерева. Между двумя узлами может быть не более одной дуги.

Сетевые данные - логическая структура данных в виде произвольного графа. В отличие от иерархических данных, в сетевых каждый объект может иметь не­сколько подчиненных и несколько старших объектов.

Объектно-ориентированные данные основаны на принципах пользователь­ских типов данных, а также наследовании и полиморфизме.

Объектно-реляционные данные отражают модульный подход к созданию абс­трактных типов данных.

В соответствии с концепцией и структурой ГИС, представленных в предыду­щих параграфах, можно выделить следующие типы данных, наиболее часто ис­пользуемые в ГИС.

Атрибутивные данные. Как уже было сказано выше, пространственные дан­ные всегда имеют четкую связь между атрибутивной и геометрической составля­ющими. Атрибутивная информация - это информация, описывающая различные характеристики и параметры объектов.

Топографические данные. Как правило, являются основой информационного наполнения ГИС. Важные характеристики данных - масштаб, наличие атрибутив­ной информации. Топографические данные могут использоваться как комплек­сные топографические планшеты, т. е. матрицы информации, где одновременно находится вся топографическая информация, и как отдельные топографические слои: гидрографическая сеть, населенные пункты, рельеф и т. д. Топографические данные, используемые в ГИС, обязательно должны использовать единую систему координат. Точность привязки данных относительно друг друга - параметр, кото­рый необходимо определить заранее и который зависит от поставленных задач. Например, при подготовке карты 10-миллионного масштаба точность привязки данных относительно друг друга должна быть значительно ниже, чем при созда­нии карт 10-тысячного масштаба. Как правило, выбор точности отображения объ­ектов на картах в зависимости от масштаба карты определяется инструкциями при составлении карт.

Данные дистанционного зондирования - важный источник актуальной опе­ративной информации и, пожалуй, единственный из возможных. Наиболее важ­ными характеристиками ДДЗ являются: разрешение, спектральный диапазон, на­бор каналов, охват. База данных по различным спутникам и камерам.

Тематические данные. Примеров тематических данных может быть приведено огромное множество, начиная от различных карт зонирования по ландшафтному, почвенному, инженерно-геологическому или любому другому признаку и кончая картами структурно-функционального зонирования. В качестве примера тема­тических данных можно привести лесоустроительные данные, которые могут ис­пользоваться в виде отдельных планшетов с детальным описанием выделов или же быть сильно генерализованными и описывать породный состав целых лесни­честв или лесхозов. Другим примером тематических данных в экологии является информация о биоразнообразии - точки встреч видов, ареалы, зоны плотности. Во многих странах существуют специальные службы, проводящие инвентариза­цию подобного рода данных.

Представление пространственных данных - способ цифрового описания пространственных объектов, тип структуры пространственных данных. Наиболее употребительными представлениями являются: векторное, растровое, регулярно- ячеистое и квадротомическое. К менее распространенным или применяемым для представления пространственных объектов определенного типа относятся также гиперграфовая модель, модель типа ТПМ и ее многомерные расширения. Извест­ны гибридные представления пространственных данных. Машинные реализации представления пространственных данных называют форматами пространствен­ных данных. Существуют способы и технологии перехода от одних представлений пространственных данных к другим (к примеру, растрово-векторное преобразо­вание, векторно-растровое преобразование).

Векторное представление - цифровое представление точечных, линейных и по­лигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар, с опи­санием только геометрии объектов. Векторное представление - наиболее гибкий и широко используемый способ для представления данных в базе геоданных, ко­торый пригоден для отображения объектов с дискретными границами, таких, на­пример, как: скважины, улицы, реки, штаты и земельные участки. Обычно вектор­ные данные пространственно отображаются в виде точек, линий или полигонов. Ниже дан обзор векторных элементов в базе геоданных.

Класс объектов. Это таблица в базе геоданных, которой вы можете приписы­вать «поведение». Строки в таблице соответствуют записям для отдельных объек­тов, которые имеют свое «поведение» в ГИС. Например, к классу объектов могут быть отнесены объекты типа «собственник» «земельных участков». Пользователь может устанавливать взаимоотношения между полигональными векторными объектами для земельных участков и объектами класса собственников.

Класс векторных объектов. Совокупность векторных объектов одного типа. Век­торным объектом является простой объект, который имеет географическое положе­ние, сохраняемое как одно из его свойств или в соответствующих полях в строке таб­лицы. Обычными типами геометрии таких объектов являются точки, линии, полиго­ны или аннотации. Примерами векторных объектов могут служить реки, админис­тративные округа, административные регионы для проведения переписи населения и т. п. Классы векторных объектов могут быть независимыми или взаимосвязаны с другими классами векторных объектов. Если классы взаимно связаны, то вместе они организуются в набор векторных объектов, о которых сказано чуть ниже.

Атрибуты векторных объектов. Свойства объектов хранятся как данные в по­лях таблицы для класса векторных объектов. Атрибуты определяют стандартные и частные свойства векторных объектов и могут быть численными, текстовыми или описательными идентификаторами.

Пространственная привязка. Система наземных координат, в которой пред­ставлен набор данных. Она служит для описания реального положения набора данных на земле. Пространственная привязка включает такие характеристики, как тип картографической проекции, тип данных, допустимый диапазон значений ко­ординат (например, для координат х, у или х, у, г) и т. п.