Глава 2. Обзор базовых концепций гис
2.1. Основные направления и использование гис в современном
обществе. Базовые концепции ГИС
Пространственный объект может быть определен как цифровое представление объекта реальности, иначе цифровая модель объекта местности, содержащая его координаты и набор свойств, характеристик, атрибутов, или сам этот объект. Термин «картографический объект» встречается и в англоязычной литературе по цифровой картографии и ГИС: картографируемый объект местам (Cartographic entity (real world)), его цифровое представление (Cartographic object (digital storage)) и обобщающего понятия картографических объектов (Cartographic feature), которое применимо и к объектам реальности, и к их цифровым представлениям, описаниям, моделям.
Объект - представление в цифровом виде всей и части сущности ее
характеристиками (атрибутами), геометрией и (возможно) связями с другими
предметами (например, описание в цифровом виде участка дороги, включая категорию дороги, ширину проезжей части…, его геометрическое положение также связь с мостом, если такая существует).
Картографический объект - графический объект, необходимый для
обеспечения определенных требований представления информации. Атрибуты картографического объекта (если они необходимы) обеспечивают дополнительные указания по воспроизведению. Примеры картографических объектов: стрелка направления течения [10].
Пространственный объект - как цифровая модель объекта так и сам объект «реальности», или «местности». Распространен синоним термина «пространственный объект» - географический объект, или «геообъект».
Представление пространственных объектов реальной действительности основано на следующих допущениях:
пространственные данные состоят из цифровых представлений реально существующих дискретных пространственных объектов;
свойства, показанные на карте, например, озера, здания, контуры должны пониматься как дискретные объекты;
содержание карты может быть зафиксировано в базе данных путем превращения свойств карты в пространственные объекты;
многие свойства, которые показаны на карте, на самом деле виртуальны. Например, контуры или границы реально не существуют, но здания и озера – реальные объекты.
Множество цифровых данных о пространственных объектах образует пространственные данные. Пространственные данные состоят из двух взаимосвязанных частей: позиционной и непозиционной составляющей данных, иначе говоря, описания пространственного положения и тематического содержания данных. При этом выделяются соответственно тополого-геометрические и атрибутивные данные. В самом общем виде в пространственных данных следует различать и выделять три составные части: топологическую, геометрическую и атрибутивную. В настоящее время сформировалось два различных подхода к определению понятия «пространственные данные» [2]. В первом случае под пространственными данными понимаются цифровые данные об объектах реальности (местности, территории, акватории и т.п.), которыми оперируют при создании геоинформационной системы. Во втором случае термин «пространственные данные» понимается в более широком смысле слова, включая в себя не только данные в первом значении, но все «пространственно-координированные данные» (цифровые изображения, цифровые карты, каталоги координат пунктов опорной геодезической сети и т.п.). Термин «пространственные данные» имеет несколько синонимов, употребляемых в обоих значениях. Первый из них (по частоте употребления)- «географические данные» - может претендовать на роль стандартизованного, наряду с «пространственными данными». К менее распространенным относятся «геоданные», «геоинформационные данные» и «геопространственные данные», имеющие свою концептуальную схему в организации [рис. 2].
Рис. 2. Концептуальная схема организации данных в ГИС [15]
Перечень элементарных пространственных объектов (основные метрические и тополого-геометрические примитивы), которыми оперируют современные ГИС, выглядит следующим образом:
Точка син. точечный объект;
Линия син. линейный объект;
Полигон син. полигональный объект, многоугольник, контурный объект, область;
Поверхность син. Рельеф;
Тело;
Пиксел син. пиксель, пэл;
Ячейка (регулярной сети).
Выбор способа организации данных в ГИС, и, в первую очередь, модели
данных, т.е. способы цифрового описания пространственных объектов, значительно важнее, чем выбор программного продукта, поскольку напрямую определяет функциональные возможности создаваемой ГИС и применимость или иных технологий ввода информации.
От типа модели данных зависит как пространственная точность представления графической части информации, так и возможность получения качественного картографического материала и организации контроля карт. Для облегчения работы и получения наиболее удачного варианта проекта карты, применяется выборка, определяющаяся темой [рис. 3].
Рис. 3. Пространственная выборка (уточнение территории) [2]
Содержание базы пространственных данных включает:
1) цифровые версии реально существующих объектов (например, зданий);
2) цифровые версии искусственно выделенных свойств карты (например, контуры);
3) искусственные объекты, созданные специально для целей построения базы данных (например, пиксели).
Разновидность непрерывных свойств:
1) некоторые свойства пространственных объектов существуют повсеместно, изменяются непрерывно над земной поверхностью (высота, температура, атмосферное давление) и не имеют реально представленных границ.
Компоненты пространственных данных:
- расположение: пространственные данные вообще часто называются данными о размещении;
- пространственные отношения: взаимосвязи между пространственными объектами описываются как пространственные отношения между ними;
- атрибуты: атрибуты фиксируют тематические описания, определяя различные характеристики объектов;
- время: временная изменчивость фиксируется разными способами:
1) интервалом времени, в течение которого существует объект;
2) скоростью изменчивости объектов;
3) временем получения значений свойств.