Идентификация объектов цифровой карты

Для начала отметим те особенности информации об объектах реального мира, с которыми мы имеем дело в ГИС. Информация о нем частично относится к индивидуализированным объектам, частично к некому непрерывно распределенному в пространстве свойству, т. е. пространственному полю каких-либо характеристик.

Например, мы имеем отдельные дома и рельеф местности. Объекты могут быть с четкими, определенными границами или положением, достаточно хорошо описываемыми, например, линией их контура (для площадных), или быть размытыми с нечеткими границами. Объекты могут иметь разную размерность в геометрическом смысле - быть точечными (нулевая длина и ширина, размерность 0), линейными (ненулевая длина при нулевой ширине, размерность I) и площадными (ненулевые длина и ширина, размерность 2).

Однако такое деление условно и зависит от масштаба рассмотрения. Для ГИС этот факт имеет большее значение, чем для традиционной картографии, так как карта в ГИС - объект динамический, с меняющимся по ходу работы масштабом рассмотрения. Объекты могут относиться к разным категориям и образовывать целые иерархии, например, линейные объекты могут быть реками (элементы гидрографии), железными дорогами, автомобильными дорогами, центральными линями улиц (элементы транспортной сети), линиями газопроводов, нефтепроводов (элементы трубопроводной сети). Автомобильные дороги, например, могут быть далее подразделены на множество различных классов по разным признакам и сочетаниям признаков. Такие смысловые группировки объектов в разные категории тоже не могут быть абсолютными на все случаи жизни - выбор той или иной из них зависит от стоящих перед нами задач. Это, конечно, не исключает того, что для конкретных массовых применений такие группировки могут быть заданы как стандартные или рекомендуемые, т. е. имеют право на существование стандартные классификаторы объектов, например, имеющие иерархическую структуру. Но классификатор объектов не может служить основой построения модели данных - получающиеся при этом модели оказываются малопригодными для комплексного использования, слишком статичны, трудно расширяемы и изменяемы, имеют проблемы связи с реляционными СУБД.

Модель данных, тип модели данных - это концептуальный уровень организации данных. Рассматриваемые далее термины «полигон», «полилиния», «дуга», «идентификатор», «таблица» как раз относятся к этому уровню, равно как и понятия «слой», «тема». Основной решаемый на этом уровне вопрос - это степень адекватности модели данных решаемой задаче. Достаточно ли точно, с сохранением всех ли нужных связей выбранная модель данных позволит представить в компьютере реальную ситуацию? И к рассмотрению проблем на этом уровне обязательно следует привлекать пользователя - специалиста по конкретной задаче, конкретному применению ГИС.

Более детальный уровень рассмотрения организации данных часто называется структурой данных (или, может быть, лучше структурой модели данных). Здесь уже фигурируют и математические и программистские термины, такие, как матрицы, списки, системы ссылок, указатели, механизмы сжатия информации. А основные вопросы, рассматриваемые на этом уровне, - это вопросы эффективности в смысле экономии места и быстродействия, т. е. уже чисто внутренние компьютерные вопросы эффективности.

На следующем по детальности уровне организации данных мы уже имеем дело со структурой файлов данных и их конкретными форматами. Это уже вопросы размещения информации в файле - что вынесено в его заголовок и как он организован, что в какой последовательности и какими формами представления чисел записано в этих файлах. Это уровень уже чисто программистский, рядовому конечному пользователю вникать в этот уровень обычно нет необходимости. Другое дело, что назначение конкретных файлов в определенных структурах данных, возможности и ограничения по использованию конкретных форматов файлов знать полезно.

Ну, и, наконец, следует сказать об уровне организации конкретной структуры базы данных ГИС, которая уже может быть уникальна для каждого конкретного проекта: какие объекты вносятся в базу данных, как они распределены между слоями (если мы используем принцип послойной организации данных), какие применяем классификаторы и т.д. Этот уровень не является предметом нашего рассмотрения.

Итак, какие же бывают модели пространственных данных? Как часто случается в жизни, их нельзя четко классифицировать по одному признаку. Несколько схематизируя ситуацию, заметим, что в ГИС о модели данных можно говорить в нескольких смыслах.

Во-первых, сами пространственные данные, а это в значительной части графический, позиционный компонент, могут быть организованы различно по своему внутреннему устройству в соответствии с разными моделями.

Во-вторых, можно говорить и о разных моделях организации атрибутивных данных внутри себя, безотносительно к графическому компоненту.

В третьих, и это уже момент, специфичный именно для ГИС, можно говорить о разных моделях, способах организации связей между пространственной и атрибутивной информацией, то есть между графической и описательной.

Модели данных в ГИС различаются по назначению. Как правило, разные их типы используются для организации данных об индивидуализированных объектах, непрерывных полях, и нередко особый тип моделей применяется для описания поверхностей, в первую очередь рельефа.

В любой модели данных ГИС, имеющей дело с индивидуализированными объектами, должна иметься информация, по крайней мере, трех типов: идентификатор, информация положения, атрибуты. С индивидуальным объектом должен быть связан его уникальный идентификатор - например, какой-то номер, формальный, присваиваемый ему программой в процессе ввода или его номер по какому-то перечню или кадастру. Информация положения (локатор) - информация о положении и форме объекта. Она отделена от идентификатора.

Вся остальная информация об объекте может рассматриваться как его атрибуты - набор характеристик.