Сущность геореляционной модели данных

+

В базе данных, спроектированной как реляционная модель данных, данные хранятся как наборы таблиц (называемых отношениями), которые логически ассоциированы друг с другом с помощью общих атрибутов. Отдельные записи хранятся как строки таблиц, в то время как атрибуты хранятся в виде колонок. Каждая колонка может содержать атрибутивные данные только одного типа: дату, текстовую строку, числовые данные и т.п. Таблицы обычно стандартизуются для минимизации дублирования.

ГИС содержит два типа данных – пространственные и семантические. Пространственные даные географических объектов хранятся в отдельных

таблицах пространственных данных в виде последовательности координатных пар Х, У.

Атрибутивные данные географических объектов организовываются в таблицы атрибутивных данных. Число записей в таблицах атрибутов равно числу графических объектов в двоичных файлах.

Отношения между географическими объектами делаются явными с помощью топологии, которая также представляется соответствующими таблицами.

Сущность этой модели заключается в раздельном хранении значений координат и атрибутивных данных. Эта модель основана на геометрическом типе объекта и отображает мир в виде наборов точек, линий и полигонов. Координаты каждого объекта с уникальным идентификационным номером, хранятся в двоичных файлах. Атрибутивные значения и описание топологии хранятся в таблицах реляционной СУБД (Рис. 3.3).

Записи связаны с геометрией посредством идентификационного номера объекта (Identifier – ID). Модель географических данных представляет географические объекты как набор взаимосвязанных пространственных и атрибутивных данных. При этом ГИС осуществляет совместное согласованное управление целостной информацией объектов, распределяемой между файловой системой и базой данных.

Рисунок 3.3 Принцип геореляционной модели

+

Таким образом, геореляционная модель данных определяется следующими условиями:

1) между записями в таблицах пространственных данных, которые отображают модели географических объектов (точками, линиями, полигонами),

и записями в таблице атрибутов устанавливается отношение " один-к-одному";

2) связь между географическим объектом и записью в таблице атрибутов поддерживается через единственный уникальный номер – идентификатор объекта;

3) идентификатор хранится в двух местах: в файлах географических объектов, содержащих пары координат Х, У, и в соответствующих записях таблицы атрибутов географических объектов.

3.4.2. Модель данных " Шейпфайл"

Модель данных " Шейпфайл" представляется цифровым форматом

Shapefile.

Формат Шейпфайл (Shapefile) – это цифровой векторный формат ESRI для хранения пространственной и связанной семантической/атрибутивной информации о географических объектах.

Этот формат не приспособлен для хранения топологической информации. Формат Shapefiles создан для ArcView GIS; он может использоваться в

ARC/INFO, ArcGIS.

Формат Shapefile содержит набор файлов с одинаковым названием, но с разным расширением. Эти файлы делятся на обязательные и факультативные (дополнительные). Обязательными файлами являются три файла с расширением

.shp,.shx,.dbf, так как они содержат базовые данные:

· Файл формы с расширением.shp (shape file) – это главный файл, который хранит географические объекты в его собственной записи как список координатных пар x, y.

· Файл индекса формы.shx ускоряет вычерчивание всех пространственных объектов в шейпфайле.

· Файл атрибутов с расширением.dbf (dBASE file) хранит атрибутивную информацию о пространственных объектах в.shp файле как таблицу атрибутов в формате dBASE.

Шейпфайлы являются простыми, поскольку они хранят примитивные геометрические типы данных точечные, линейные и полигональные. Эти примитивы имеют ограниченное использование без каких-либо признаков для указания того, что они представляют.

+

Таким образом, таблица записей будет хранить пространственные объекты / атрибуты для каждой примитивной формы в шейпфайле. Формы (точечные, линейные, полигональные), а также данные атрибутов могут создавать бесконечное множество представлений о географических данных. Представление предоставляет возможности для мощного и точного вычисления.

3.4.3. Модель данных " Покрытие"

Покрытие (Coverage) - это геореляционная модель, которая имеет векторный топологический формат данных.

Покрытие содержит пространственные и атрибутивные данные географических объектов. Покрытие использует набор классов пространственных объектов для представления географических объектов.

Модель данных Покрытие использует следующие классы пространственных объектов (Рис.):

· Точка (Point) – используется для представления точечных пространственных объектов или пользовательских идентификаторов ID полигонов. Точка определяется координатной парой x, y.

· Дуга (Arc) – используется для представления линейных пространственных объектов или границ полигонов. Дуга определяется последовательностью координатных пар x, y начального узла, промежуточных вершин, конечного узла. Дуги топологически связываются через их конечные точки (узлы). Один линейный объект может быть образован многими дугами.

· Узел (Node) – представляет конечные точки дуг или пересечение линейных объектов. Узел имеет уникальный идентификатор. Узел может быть топологически связан с набором дуг, которые соединены одна с другой.

· Путь (Route) – линейный пространственный объект, составляющий одну или несколько дуг или части дуг.

· Секция (Section) – дуга или часть дуги, которая используется для определения пути или создания путевых блоков.

· Полигон (Polygon) - представляет площадные объекты. Полигоны топологически определяются серией дуг, которые формируют их границы, включая дуги, определяющие острова внутри. Пользовательские идентификаторы ID полигонов представляются точками внутри границ.

· Регион (Region) – совокупность полигонов, представляющих географический объект.

· Аннотация (Annotation) - текст, используемый для обозначения объектов. Аннотации не имеют топологических связей с другими объектами, не используются для аналитических целей.

+

· Реперная точка (Tic) – регистрационная точка, определяющая положение известной точки на земной поверхности, для которой известны координаты реального земного пространства. Реперные точки позволяют регистрировать и трансформировать координаты покрытия. Количество реперных точек рекомендуется 4 и более.

· Охват покрытия (Coverage Еxtent) – минимальный прямоугольник, ограничивающий покрытие, который представляет территориальный охват покрытия. Охват покрытия определяется предельными координатами Xmax, Xmin, Ymax, Ymin его элементов.

Рисунок 3.4 Классы пространственных объектов в покрытии

Описательные данные для классов пространственных объектов хранятся в соответствующих таблицах атрибутов. Связывание пространственных объектов

и атрибутов обеспечивается следующими базовыми положениями:

· Пространственные объекты в покрытии существуют в отношении один-к-одному с соответствующими записями в таблице атрибутов пространственных объектов;

· ArcGIS поддерживает связь между пространственными объектами и атрибутами посредством уникального идентификатора, назначенного каждому объекту;

· Порядковый номер пространственного объекта физически хранится в двух местах покрытия: в файлах, содержащих пространственные данные для каждого пространственного объекта (координатные пары) и с соответсвующей записью в таблице атрибутов пространственных объектов. ArcGIS автоматически создает и поддерживает эти связи.