3.3 Модели данных
Модели пространственных данных – логические правила для формализованного цифрового описания пространственных объектов.
Векторные модели данных.
Существует несколько способов объединения векторных структур данных в векторную модель данных, позволяющую исследовать взаимосвязи между объектами одного слоя или между объектами разных слоев. Простейшей векторной моделью данных является "спагетти"- модель (рис.3.3). В этом случае переводится "один в один" графическое изображение карты.
Объект |
номер |
Положение |
Точка |
5 |
Одна пара координат (x,y) |
Линия |
16 |
Набор пар координат (x,y) |
Область |
25 |
Набор пар координат (x,y), первая и последняя совпадают |
Рис. 3.3 - "Спагетти"- модель
В этой модели не содержится описания отношений между объектами, каждый геометрический объект хранится отдельно и не связан с другими, например общая граница объектов 25 и 26 записывается дважды, хотя с помощью одинакового набора координат. Все отношения между объектами должны вычисляться независимо, что затрудняет анализ данных и увеличивает объем хранимой информации.
Векторные топологические модели (рис. 3.4) содержат сведения о соседстве, близости объектов и другие, характеристики взаимного расположения векторных объектов.
Файл узлов |
||
Номер дуги |
Координата X |
Координата Y |
1 |
19 |
6 |
2 |
15 |
15 |
3 |
27 |
13 |
4 |
24 |
19 |
Файл областей |
|
Номера областей |
Список дуг |
1 |
1, 4, 3 |
2 |
2, 3, 5 |
3 |
5, 6, 7, 8 |
Файл дуг |
||||
Номер дуги |
Правый полигон
|
Левый полигон |
Начальный узел |
Конечный узел |
1 |
1 |
0 |
3 |
1 |
2 |
2 |
0 |
4 |
3 |
3 |
2 |
1 |
3 |
2 |
4 |
1 |
0 |
1 |
2 |
5 |
3 |
2 |
4 |
2 |
6 |
3 |
0 |
2 |
5 |
Рис. 3.4 - Векторная топологическая модель данных
Топологическая информация описывается набором узлов и дуг.
Узел - это пересечение двух или более дуг, и его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит.
Каждая дуга начинается и заканчивается либо в точке пересечения с другой дугой, либо в узле, не принадлежащем другим дугам. Дуги образуются последовательностью отрезков, соединённых промежуточными точками. В этом случае каждая линия имеет два набора чисел: пары координат промежуточных точек и номера узлов. Кроме того, каждая дуга имеет свой идентификационный номер, который используется для указания того, какие узлы представляют её начало и конец.
Разработаны и другие модификации векторных моделей, в частности, существуют специальные векторные модели для представления моделей поверхностей, которые будут рассмотрены далее.
Растровые модели используются в двух случаях.
В первом случае – для хранения исходных изображений местности. Во втором случае, для хранения тематических слоев, когда пользователей интересуют не отдельные пространственные объекты, а набор точек пространства, имеющих различные характеристики (высотные отметки или глубины, влажность почв и т.д.), для оперативного анализа или визуализации.
Существует несколько способов хранения и адресации значений отдельных ячеек растра, и их атрибутов, названий слоев и легенд.
При использовании растровых моделей актуальным является вопрос сжатия растровых данных, для которого разработаны методы группового кодирования, блочного кодирования, цепочного кодирования и представления в виде квадродерева.