Общая характеристика персональных и многопользовательских баз геоданных.

Выше изложенное свидетельствует о том, что формат базы геоданных является в настоящее время наиболее развитым ГИС-форматом векторных данных, позволяющие более точно моделировать сложное поведение и разнообразные свойства объектов реального мира. У формата базы геоданных есть еще одно важное и полезное свойство, существование которого в других форматах векторных данных невозможно. Эта особенность заключается в возможности использования одной базы геоданных многими пользователями одновременно.

База геоданных представляет объектно-ориентированную модель данных. Вся информация о данных (пространственная, атрибутивная, отношения и т.д.) хранится в таблицах реляционных СУБД.

Базы геоданных работают со многими платформами СУБД, могут быть разного размера и обслуживать разное количество пользователей. Они варьируют от маленьких однопользовательских баз данных на основе Microsoft Jet Engine до крупных многопользовательских баз данных для рабочих групп, отделов и предприятий. По своей архитектуре база геоданных может быть персональной или многопользовательской.

Персональные базы геоданных, напрямую использовать которые могут все пользователи ArcGIS, используют файловую структуру базы данных Microsoft Jet Engine для хранения ГИС-данных в базах данных небольшого размера. Персональные базы геоданных во многом похожи на файловые рабочие области и поддерживают базы данных размером до 2 Гб. Для работы с атрибутивными таблицами в персональных базах геоданных используется Microsoft Access.

Персональные базы геоданных оптимальны для работы с небольшими наборами данных отдельных ГИС-проектов и малочисленных рабочих групп. Обычно пользователи применяют несколько персональных баз геоданных для сбора своих данных и одновременно используют их при работе с ГИС. Персональные базы геоданных поддерживают только однопользовательское редактирование. Не предусмотрен механизм поддержки версий.

Для работы с многопользовательскими базами геоданных необходимы серверное приложение ArcSDE и возможность работы с разными моделями хранения данных в СУБД (IBM DB2, Informix®, Oracle(с или без Oracle Spatial) и SQL Server). Многопользовательские базы геоданных в первую очередь используются на уровне рабочих групп, отделов или всей организации. Они используют все преимущества архитектуры соответствующих СУБД для поддержки:

очень больших, непрерывных баз ГИС-данных;

одновременной работы многих пользователей;

длинных транзакций и работы с версиями.

Многопользовательские базы геоданных могут иметь очень большие размеры и обеспечивают многопользовательский режим работы. Массовый опыт использования крупных баз геоданных свидетельствует об эффективности СУБД для перемещения больших двоичных объектов, например растровых изображений, в/из таблиц ГИС-данных. Кроме того, размеры базы данных ГИС и количество поддерживаемых пользователей могут быть гораздо большими, чем в случае ГИС на основе файловых баз.

 

Хранение объектов базы геоданных.

При просмотре базы геоданных в ArcCatalog вы видите таблицы базы геоданных как совокупности наборов классов или просто как отдельные классы объектов.

Каждый класс пространственных объектов базы геоданных содержит объекты одного геометрического типа. Классы объектов можно объединять в наборы классов объектов. Наборы классов объектов удобны для организации классов объектов с совместной топологией. Их можно также использовать для организации классов объектов по тематическому признаку. Например, можно объединить в один набор классов три класса водных объектов: точки – родники; линии- реки; полигоны- озера. Внутри набора классов объектов все классы объектов имеют единую систему координат.

В файловой системе (просмотр через Проводник Windows) персональные базы геоданных представлены файлом Microsoft Access (.mdb). Если открыть этот файл в Access то вы увидите совокупность взаимосвязанных таблиц.

 

 

Таблицы.

Таблица (table) состоит из строк и столбцов.

Строка (raw) — это фундаментальная единица информации в таблице и заключает в себе набор свойств объекта. Все строки в таблице должны иметь одинаковый набор свойств.

Столбец (column) представляет один и тот же атрибут для всех объектов-строк. Определение столбца — его имя и формат, обеспечивающий хранение идентификатора или геометрии объекта, действительного или целого числа, или символьной строки - называют полем.

Виды таблиц. В базе геоданных, таблицы могут хранить непространственные объекты, пространственные объекты и отношения.

Таблицу, содержащую непространственные объекты, называют объектным классом. Эти таблицы обычно содержат дополнительные атрибуты, расшифровки кодов или значения координат. Они могут быть получены из других приложений.

Таблицу, содержащую пространственные объекты, называют классом пространственных объектов. В таблице есть два набора полей: предопределенные поля (predefined fields) — для однозначной идентификации объектов и хранения формы пространственных объектов, — и пользовательские поля (custom fields) — для определения дополнительных атрибутов пространственных объектов. Для каждого класса, поля обоих видов располагаются в одной и той же таблице.

Например, класс пространственных объектов с линейной геометрией имеет ряд предопределенных полей: уникальный идентификатор пространственного объекта, попе слежения за геометрией для записи длины пространственного объекта, поле геометрии для представления формы пространственного объекта. Предопределенные поля управляются ArcGIS ArcInfo, их нельзя модифицировать какими-либо иными программами, осуществляющими доступ к базе данных.

Остальные показанные поля- пользовательские. В качестве примера различных типов атрибутов приведены кодированные значения для типа дороги, описательная строка для типа покрытия, непрерывное числовое значение для ширины дороги, дискретное числовое значение для числа рядов и текст для названий дороги.

 

Структура растровых данных.

Другим способом представления географического пространства является растровый способ. В настоящее время разработано множество форматов растровых данных. Но все они имеют одинаковую структуру.

Набор растровых данных хранит двухмерную матрицу, в каждой ячейке которой хранится измеренное, интерполированное или иначе вычисленное значение. Все ячейки имеют одинаковые ширину и высоту.

Географические координаты верхнего левого угла сетки вместе с размерами ячейки и количеством их строк и столбцов однозначно определяют пространственный экстент набора растровых данных.

 

Глубина цвета.

Изображения хранятся в файлах изображений, называемых также image-файлами, и содержат только числа. Такое представление данных преобразуется в изображение, когда они отображаются на экране монитора или выводятся на печать. При этом программа каждому значению пикселя (или нескольким значениям пикселя, если это многоканальный растр) ставит в соответствие один цвет и с помощью этого цвета отображает пиксель на экране монитора. Цвет каждого пикселя (красный, чёрный, белый или любой другой) хранится в компьютере как комбинация битов. Бит (двоичный разряд) является наименьшей единицей информации, которая может принимать лишь одно из двух значений (да/нет, плюс/минус, чёрное/белое, включено/выключено и т.д.). Чем больше битов используется для пикселя, тем больше оттенков цветов можно получить. Число битов, используемых компьютером для каждого пикселя, называется битовой глубиной, или глубиной цвета. В зависимости от различной глубины цвета выделяют следующие типы растровых изображений:

чёрно-белые штриховые (монохромные);

полутоновые (в оттенках серого);

с индексированным цветом;

полноцветные.

В чёрно-белых штриховых (монохромных) изображениях для хранения каждого пикселя используется лишь один бит информации. Одним битом кодируются два состояния, т.е. два цвета: черный или белый. Глубина цвета в этом случае - один бит, и такой тип изображения называется 1-битовым.

В полутоновых изображениях каждый пиксель кодируется 8 битами (8 бит составляют 1 байт). Глубина цвета такого изображения составляет 8 бит, а каждый его пиксель может принимать одно из 256 различных значений (28=256). Серая шкала имеет 256 градаций серого цвета, каждая из которых характеризуется значением яркости в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый). К полутоновым изображениям относятся аэрофотоснимки и панхроматические космические снимки (SPOT, Ikonos и т.п.). На них информация о земной поверхности представлена 256 оттенками серого цвета.

Изображения с индексированным цветом имеют ограниченную цветовую гамму. Пиксели таких изображений кодируются 4 битами (24=16 цветов) или 8 битами (28=256 цветов). Такие цвета называются индексированными (indexed color). Разумеется, 16 (и даже 256) цветами невозможно полностью передать цветовую гамму фото­изображений. Однако иногда изображения с индексированным цветом можно использовать вместо полноцветных, так как для хранения таких изображений требуется гораздо меньше ресурсов памяти компьютера. Например, топографическая карта имеет всего 8 цветов, и нет смысла хранить её в полноцветном или даже в 256-цветном режиме.

К полноцветным относятся изображения с глубиной цвета не менее 24 бит, что даёт возможность отобразить 16,7 млн цветов (224). Поэтому иногда полноцветные изображения называют true color (истинный цвет). Примером таких изображений могут служить высококачественные цветные фотографии, многозональные кос­мические снимки и т.п.