МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Любой метод изучения объектов реального мира (как теоретический, так и экспериментальный) основывается на моделировании, которое пред ставляет собой исследование каких-либо реально существующих предметов, явлений и конструируемых объектов путем построения и изучения их моделей [48].

Модель (франц, modele, итал. modello, от лат. modulus - мера, мерило, образец, норма) в широком понимании - образ (в том числе условный или мысленный - изображение, описание, карта и т.п.) или прообраз (образец) какого-либо объекта или системы объектов («оригинала» данной модели), используемый при определенных условиях в качестве их заменителя или «представителя». Например, глобус - модель Земли; человек - модель для живописца.

Исходя из данного определения, выделяют две группы принципов создания моделей: имитация (описание) чего-то сущего и реальное воплощение умозрительной концепции. В естественных науках следуют принципу имитации (описанию) чего-то сущего, т.е. модель связывается с воспроизведением свойств какого-либо объекта с помощью другого объекта, процесса или явления - его модели. В этой связи первое требование к модели - это полное тождество строения модели и «оригинала». Однако выполнение этого условия невыполнимо или ненужно, поскольку тождество не дает упрощения исследовательской задачи, и кроме того, при моделировании может потребоваться, чтобы модель была системой более высокого или более низкого уровня абстракции.

Все модели характеризуются следующими общими свойствами:

  • 1) рефлексивность (лат. reflexivus, букв. - повернутый назад) - любая система есть своя собственная модель;
  • 2) симметричность - любая система есть модель каждой своей модели, т.е. оригинал и модель могут меняться ролями;
  • 3) транзитивность (лат. transitivus - переходный) - модель модели есть модель исходной системы.

МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ В ГИС

Поскольку моделирование пространственных объектов с помощью ГИС осуществляется в компьютерной среде, то их модели являются цифровыми представлениями (цифровыми моделями) реальности. Эти модели, в отличие от аналоговых (данные на традиционных «бумажных» носителях), реализуется в виде цифровых кодов или цифровых сигналов. В этой связи, рассматривая данные по отношению к описываемым ими пространственным объектам, говорят о цифровых моделях данных пространственных объектов или просто о моделях пространственных объектов.

Модель пространственного объекта (feature, spatial feature, geographic(al) feature, object) - цифровое представление объекта реальности (entity) - цифровая модель объекта местности, содержащая его местоуказание и набор свойств, характеристик, атрибутов (позиционных и непозиционных пространственных данных соответственно) или сам этот объект [8].

Следует отметить, что термин «цифровая модель» отражает внешнюю форму представления данных. В то время как по своей сути (т.е. по набору логических правил построения системы из слагающих ее элементов) модели пространственных объектов относятся к типу информационных моделей.

Информационная модель - это сконструированное по особым правилам необходимое количество показателей свойств пространственных объектов, каждое из которых имеет определенное значение, в совокупности несущее ненулевое количество информации о моделируемом пространственном объекте. При этом правила конструирования совокупности показателей предопределяют процедуры представления и исследования информационной модели. Другими словами, информационная модель - это схема, описывающая информацию об объекте и процедуры его исследования, или модель данных, их структур и процедур обработки.

Модели пространственных объектов классифицируются по разным аспектам: по способу представления модели пространственных объектов подразделяются на сформированные с помощью формальных языков (язык математики, таблицы, языки программирования и т.д.) и графические модели (карты, гистограммы, диаграммы и т. д.);

по типу пространственной локализации* базовыми типами моделей пространственных объектов (геометрическими примитивами) считаются: точечные, линейные, полигональные модели пространственных объектов и поверхности;

по внутреннему устройству модели пространственных объектов подразделяются на: векторные модели (векторные нетопологические, векторные топологические); растровые модели; регулярные модели; мозаичные модели (нерегулярные, иерархические (вложенные) мозаики, TIN, полигоны Тиссена, квадродерево); модели геометрической сети; гибридные модели [36];

по способу соединения пространственной и атрибутивной информаций различают: геореляционную модель (пространственные и атрибутивные данные организованы по разным принципам и хранятся в разных БД; связь между данными устанавливается через идентификатор объекта); интегрированную модель (графическая и атрибутивная компоненты хранятся в одной БД и управляются средствами реляционных систем управления баз данных); объектную модель (пространственный объект представляется в ГИС в виде обособленного объекта) [38];

по принципу организации моделей пространственных объектов различают послойную и объектно-ориентированную организацию',

по назначению модели и форматы данных подразделяются на следующие группы: для использования в ГИС (используются связи между информацией положения и атрибутивной информацией объекта и обрабатываются непрерывно распределенные данные); для использования в САПР; для использования в простых чертежно-рисовальных системах;

8 Локализация объекта - способ формирования метрики объекта в соответствии с заданными правилами [15].

по моделям организации атрибутивных данных внутри себя модели пространственных объектов подразделяются на: иерархические, сетевые и реляционные.

Совокупность цифровых моделей пространственных объектов образует цифровую модель пространства. В общем случае эта цифровая модель представляет собой трехмерную пространственную модель, которая рассматривается как некий пространственный каркас, служащий основой для решения различных задач.

Цифровая модель имеет три основных вида.

Первый вид - произвольный. Цифровая модель создается в любой системе координат, произвольно расположенной в пространстве. Этот вид характерен для специальных исследований, где нет необходимости в привязке к общепринятым точкам отсчета или системам координат.

Второй вид - общеземной. Он привязан к референц-эллипсоиду и строится в криволинейной системе координат. Такая пространственная цифровая модель позволяет отображать криволинейную форму поверхности Земли и строить трехмерные визуализации и перспективные виды. Поэтому для визуализации этого типа цифровых моделей необходимы аналитические проекционные преобразования. Этот тип цифровых моделей характерен для мелких масштабов, особенно для данных, получаемых в космических исследованиях.

Третий вид - картографический. Он привязан к картографической проекции и представляет собой двухмерную цифровую, или электронную, карту, которая имеет базовый масштаб, базовую проекцию.

Цифровая карта (ЦК) - цифровая картографическая модель[1], содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба [12].

Электронная карга (ЭК) - цифровая картографическая модель, визуализированная или подготовленная к визуализации на экране средств отображения информации в специальной системе условных знаков, содержание которой соответствует содержанию карты определенного масштаба [12].

Цифровая карта служит основой для изготовления бумажных, компьютерных, электронных карт, входит в состав картографических баз данных, составляет один из важнейших элементов информационного обеспечения ГИС и в большинстве случаев является результатом функционирования ГИС.

  • [1] Цифровая (картографическая) модель - логико-математическое представление в цифровой форме объектов картографирования и отношений между ними [12].
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >