Базові структури даних в ГІС

 

Дані - це ймовірно найбільш важливий компонент ГІС. Дані про просторове положення (географічні дані) і пов'язані з ними табличні дані можуть збиратися й підготовлятися самим користувачем, або здобуватися в постачальників на комерційній або іншій основі. У процесі управління просторовими даними ГІС інтегрує просторові дані з іншими типами й джерелами даних, а також може використовувати СУБД, що застосовуються багатьма організаціями для упорядочення й підтримки наявних у їхньому розпорядженні даних.

ГІС зберігає інформацію про реальний світ у вигляді набору тематичних шарів, які об'єднані на основі географічного положення. Цей простий, але дуже гнучкий підхід довів свою цінність при вирішенні різноманітних реальних завдань. Будь-яка географічна інформація містить відомості про просторове положення, будь те прив'язка до географічних або інших координат, або посилання на адресу, поштовий індекс, виборчий округ або округ перепису населення, ідентифікатор земельної або лісової ділянки, назва дороги й т.п. При використанні подібних посилань для автоматичного визначення місця розташування або місць розташування об'єкта (об'єктів) застосовується процедура, що має назву геокодування. З її допомогою можна швидко визначити й подивитися на карті, де перебуває об'єкт, що цікавить вас, або явище, такі як будинок, у якому проживає ваш знайомий або перебуває потрібна вам організація, де відбулося землетрус або повінь, за яким маршрутом простіше й швидше добратися до потрібного вам пункту.

ГІС може працювати із двома типами даних, що істотно відрізняються - векторними й растровими. У векторній моделі інформація про крапки, лінії й полігони кодується й зберігається у вигляді набору координат X,Y. Місце розташування крапки (крапкового об'єкта), наприклад свердловини, описується парою координат (X,Y). Лінійні об'єкти, такі як дороги, ріки або трубопроводи, зберігаються як набори координат X,Y. Полігональні об'єкти, типу річкових водозборів, земельних ділянок або областей обслуговування, зберігаються у вигляді замкнутого набору координат. Векторна модель особливо зручна для опису дискретних об'єктів і менше підходить для опису безупинно мінливих властивостей, таких як типи ґрунтів або доступність об'єктів. Растрова модель оптимальна для роботи з безперервними властивостями. Растрове зображення являє собою набір значень для окремих елементарних складових (осередків), воно подібно відсканованій карті або картинці. Обидві моделі мають свої переваги й недоліки. Сучасні ГІС можуть працювати як з векторними, так і з растровими моделями.

Геоінформаційні дані містять чотири інтегрованих компоненти:

• Географічне положення (розміщення) просторових об'єктів представляється 2-х, 3-х або 4-х мірними координатами в географічно співвіднесеній системі координат (широта/довгота)
• Атрибути - властивість, якісна або кількісна ознака, що характеризує просторовий об'єкт (але не пов'язаний з його місцевказанням)
• Просторові відносини визначають внутрішні взаємини між просторовими об'єктами (наприклад, напрямок об'єкта А в відношенні об'єкта В, відстань між об'єктами А и В, вкладеність об'єкта А в об'єкт В)
• Тимчасові характеристики представляються у вигляді строків одержання даних, вони визначають їхній життєвий цикл, зміна місця розташування або властивостей просторових об'єктів у часі.

Основні елементи бази просторових даних:

• Елементи дійсності, змодельовані в базі даних ГІС мають дві тотожності: реальний об'єкт і змодельований об'єкт (об'єкт БД).
• Реальний об'єкт - явище навколишнього світу, що представляє інтерес, що не може бути більше підрозділене на явища того ж самого типу.
• Об'єкт БД - елемент, у тім виді, у якому він представлений у базі даних. Об'єкт БД є "цифровим поданням цілого або частини реального об'єкта".
• Метод цифрового подання явища змінюється виходячи з базового масштабу й ряду інших факторів.

Модель бази просторових даних:

• Кожний тип реального об'єкта представляється певними просторовими об'єктами бази даних.
• Просторові об'єкти можуть бути згруповані в шари, також називані оверлеями, покриттями або темами.
• Один шар може представляти одиночний тип об'єкта або групу концептуально зв'язаних типів.

Подання просторових даних - спосіб цифрового опису просторових об'єктів. Найбільш універсальні й вживані з них:

• векторне подання (крапки, лінії, полігони):
• (векторно-топологічне подання;
• векторно-нетопологічне або модель "спагетті");
• растрове подання (осередку, сітки);
• регулярно-ніздрювате подання;
• квадродерево (квадротомічне подання).

До менш розповсюджених або застосовуваних для подання просторових об'єктів певного типу відносяться також гіперграфова модель, модель типу TIN і її багатомірні розширення.

Існують способи й технології переходу від одних просторових даних до інших (растрово-векторне перетворення, векторно-растрове перетворення).