Модель данных «база геоданных»

База геоданных – это объектно-ориентированная модель данных, представляющая географические объекты и атрибуты в виде объектов и отношений между объектами, но существующая внутри реляционной системы управления базами данных. База геоданных может хранить объекты, такие как классы пространственных объектов, наборы классов

объектов, непространственные таблицы и классы отношений.

Данная модель сближает логическую и физическую модель карты. Геометрические объекты данных те же, что в модели данных покрытие, но они воспринимаются как единая сущность, а правила поведения объектов реализуются с помощью доменов, отношений, правил топологии и других функций.

Топология БГД определяет структурированный набор пространственных отношений между объектами внутри класса или подтипа пространственных объектов, или между объектами двух подтипов или классов объектов. Это отношения задаются через топологические правила при задании поведения объектов.

Правила целостности для топологии покрытия имеют соответствующий эквивалент в топологии базы геоданных.

Сохраняются три основных топологических концепции покрытий (геометрические правила соединения, смежности, фигуры и непрерывности).

1. Дуги соединяются между собой в узлах (связанность)

2. Дуги, ограничивающие фигуру, определяют полигон (определение фигуры)

3. Дуги имеют направление, а также левую и правую сторону (непрерывность)

Но! Геометрия объектов в БГД (графическое представление), в отличие от покрытия, хранятся в одной строке в базе данных. А топологические взаимоотношения пространственных объектов прописываются в правилах топологии.

Однако у топологии базы геоданных есть ряд преимуществ, недоступных в модели покрытия.

· Пользователи могут указывать, какие слои данных участвуют в топологии.

· В одних и тех же топологических взаимоотношениях могут участвовать несколько классов полигональных, точечных и линейных объектов.

· Существует намного большее число пространственных условий (топологических правил).

· Пользователи могут устанавливать, какие правила являются подходящими для соответствующих слоев данных.

· Топологические отношения хранятся в многопользовательской, непрерывной, стандартной СУБД.

Линейно-узловая топологияявляется жестко контролируемой средой, в которой постоянно поддерживается топологическая целостность, заданная этой моделью. Топология базы геоданных предлагает более гибкую среду, в которой пользователь может применить более широкий набор правил и условий для поддержки топологической целостности данных.

Отношения между пространственными объектами можно разделить на три категории:

1. топологические (при редактировании линейных объектов нужно быть уверенными, что концы первичной и вторичной линий соединяются)

2. пространственные (возможность определения пространственного взаиморасположения объектов),

3. логические связи. Некоторые объекты обладают связями не существующими на карте. Например, земельный участок имеет владельца. Но владелец не является пространственным объектом. Участок и владелец связаны общим отношением. Или счетчик и трансформатор, которые могут быть пространственными объектами, но принадлежат к разным классам, также связаны общим отношением.

Топология реализуется в виде набора правил целостности, определяющих поведение пространственно взаимосвязанных географических объектов и объектных классов. Топологические правила, применяемые к географическим объектам или объектным классам в базе геоданных, позволяют пользователям ГИС моделировать такие пространственные отношения как связность (связаны ли линии дорожной сети?) и смежность (существует ли промежуток между двумя полигонами участков?).

Топология полезна также для контроля целостности совпадающей геометрии у различных классов объектов (например, совпадает ли береговая линия и с границей страны?).

Топология создается и хранится как новый класс базы геоданных. Она хранит в себе:

1. Перечень участвующих в топологических отношениях классов (подтипов)

2. Кластерный допуск, ранги (топологические параметры) и правила

3. Имеющиеся топологические ошибки и исключения

4. Устанавливает и поддерживает требуемые пространственные взаимоотношения в момент проверки топологии

Топологические правила

Топологические правила могут быть заданы для объектов внутри объектного класса или для объектов, принадлежащих двум или более объектным классам. Примерами правил могут служить следующие условия: полигоны не могут перекрываться, линии не должны иметь висячих узлов, точки должны лежать в пределах границ полигона, между полигонами не должно быть промежутков, линии не должны пересекаться, точки должны быть расположены на конечных точках линий.

Правила используются для задания пространственных отношений между объектамивнутри объектного класса, а также между объектами разных классов.

Топологические параметры

Кластерный допуск похож на допуск неразличимости. Это расстояние, на котором вершины считаются совпадающими. Вершины и конечные точки, попадающие в пределы кластерного допуска, замыкаются в процессе проверки топологии.

Ранги координатной точности задаются на уровне класса объектов и определяют, сколько объектов класса могут потенциально быть передвинуты по отношению к объектам других классов при проверке топологии. Чем выше ранг (единица является максимальным значением), тем меньше объектов будет передвинуто в процессе проверки топологии.

Домены и отношения

Атрибутивные домены – это правила, которые описывают допустимые (т.е. правильные с точки зрения вашей задачи) значения поля таблицы (атрибута). Один хранящийся в базе данных атрибутивный домен может использоваться несколькими классами пространственных объектов и таблицами. Однако совсем не обязательно, чтобы все объекты одного класса пространственных объектов или таблицы использовали один и тот же атрибутивный домен.

Отношения – это правила логического взаимодействия объектов различных классов между собой. При описании отношений выбирается два класса, один из которых является исходным (владельцем), а второй – целевым (подчиненным). Кардинальность (тип отношений) определяет возможное количество объектов в классе-адресате, которые могут быть связаны с одним объектом в классе-источнике. Чаще всего отношения определяются кардинальностью один ко многим (одному объекту исходного класса соответствует несколько объектов целевого класса).

Проверка ошибок топологии

Операция проверки топологии используется для замыкания (слияния) геометрии объектов при попадании вершин в пределы кластерного допуска и для контроля нарушений заданных топологических правил. Проверка топологии начинается с замыкания вершин объектов на расстоянии меньше кластерного допуска, принимая в расчет ранг классов объектов (как это описано выше). Если вершины объектов находятся в пределах допуска, объекты из класса с минимальным рангом координатной точности будут передвинуты к объектам с более высоким рангом. В рамках процедуры замыкания во время операции проверки топологии также будут добавляться вершины в местах пересечения объектов, если такие вершины не существуют.

Также любые нарушения правил, обнаруженные в процессе проверки топологии, помечаются как ошибки.

Коррекция ошибок топологии

При обнаружении ошибок в процессе проверки топологии пользователь может действовать тремя путями:

1. Исправить ошибку при помощи инструмента Исправление топологической ошибки или другого метода.

2. Оставить ошибку без исправления.

3. Пометить ошибку как исключение. Инструмент Исправление топологической ошибки предлагает много способов коррекции в зависимости от типа ошибки и типа объекта.

Исключения

При разрешении ситуаций с ошибками пользователь всегда может пометить отдельную ошибку или группу ошибок как исключение. Иногда появление определенной ошибки может быть допустимым. В таких случаях ошибка должна отмечаться как исключение. К примеру, если здание, показанное в нашем примере, является торговым центром, то такое здание, перекрывающее несколько земельных участков, не будет ошибкой, а исключением из правила. Когда ошибка помечена как исключение, она остается в этом качестве до тех пор, пока она не будет переустановлена вновь как ошибка. Запуск проверки топологии по той же области не покажет ошибку для варианта, помеченного как исключение.