Концептуальне моделювання геопросторових даних

В ГІС ще й сьогодні переважає парадигма винятковості геопросторових даних, наслідком якої є різноманіття підходів та форматів від різних виробників інструментальних ГІС поряд з високим рівнем уніфікації представлення і обробки фактографічних даних в універсальних системахкерування базами даних (СКБД) на рівні стандартної мови SQL та уніфікованих механізмів і засобів доступу до даних. Така ситуація на початкових етапах розвитку ГІС, що випали на 80-ті роки минулого століття, мала об'єктивні причини, оскільки технології фактографічних даних дійсно не могли запропонувати геоінформатиці готових ефективних рішень для обробки просторових даних. Розширення сфер застосування ГІС у 90-х роках та їх практична спроможність перетворитися в засіб інтегрування різноманітних даних про навколишнє середовище стимулювали розвиток в універсальних СКБД засобів для представлення та маніпулювання просторовими і багатовимірними даними [7]. В геоінформаційних системах третього покоління ми спостерігаємо повне інтегрування ГІС з універсальними СКБД, а також їх вихід у глобальний інформаційний простір через Internet.

Така технологічна "зрілість" ПС, з точки зору універсальних методів інформаційних технологій, та ідеї об'єктно-орієнтованого погляду на світ при проектуванні інформаційних систем створюють умови для переходу на вищий теоретичний і практичний рівень в моделюванні і проектуванні геоінформаційних систем. Стосовно концептуального моделювання геопросторових даних це означає перехід від "графічного примітивізму" (з його основними концептами: "шар об'єктів", "лінійний об'єкт", "полігональний об'єкт", "точковий об'єкт або позамасштабний знак" тощо) до об'єктно-орієнтованих моделей реального світу, які ґрунтуються на категорії класів об'єктів, що мають просторові та фактографічні властивості, а також різноманітні просторові, топологічні та семантичні зв'язки і відношення.

"Графічний примітивізм" при моделюванні геопросторових даних успадкований від картографії, коли об'єкти розбиваються на групи за типом просторової локалізації. При цьому, як справедливо зазначено у праці [10], поняття просторової локалізації підмінюється поняттям розмірності, оскільки усі об'єкти розділяються на точкові, лінійні та площинні. Реальні ж об'єкти є фізичними тілами (дискретними об'єктами) або полями, а їх локалізація може бути точковою, лінійною, смуговою, площинною, просторовою, комбінованою і глобальною. Поля мають глобальний тип локалізації, оскільки існують у будь-якій точці земної поверхні або її частини, що моделюється. Дискретні об'єкти можуть мати будь-який тип просторової локалізації, крім глобального, а також мати множинне уявлення (multiple representations) геометричними моделями в базі геопросторових даних. Наприклад, вулиці можуть бути представлені осьовими лініями, двома осьовими у відповідності з напрямками руху, осьовими окремих сегментів або площинними (смуговими) об'єктами окремих ділянок. Разом з тим, осьові сегменти вулиць можуть входити до складу комплексного об'єкта типу вулично-дорожньої мережі або типу "маршрут певного транспортного засобу". Сказане, справедливе для моделювання річок, мережі залізниць тощо.

Таким чином, маємо досить складні відношення як між об'єктами реального світу та їх просторовими моделями, так і між певними елементами графічної моделі й моделями реальних об'єктів на рівні ситуаційного встановлення відношень. Аналогічно поля можуть бути представлені регулярними та нерегулярними сітками, TIN-моделями, ізолініями тощо. Для об'єктів реального світу характерні також відношення агрегування, композиції та асоціації, які практично не реалізуються в ПС з графічним підходом до геоінформаційного моделювання.

Загальні принципи визначення змісту концептуальних схем (КС) та підходи до моделювання проблемних сфер сформульовані в ДСТУ 3329 - 96 (ТОСТ 34.320 - 96) [7], який відповідає міжнародному стандарту ISO/TR 9007:1987 "Concepts and terminology for the conceptual schema and the information base". До основних складових змісту КС належать: описи класів (типів) сутностей проблемної сфери; описи понять, які найменше піддаються змінам; внесення правил або обмежень, які мають широкий вплив на поведінку проблемної сфери.

У стандартах рекомендовані два загальних принципи концептуальних схем: принцип 100 відсотків та принцип концептуалізації. Згідно з "принципом 100 відсотків" усі загальні аспекти проблемної сфери повинні бути описані в КС, причому інформаційна система не може відповідати за недотримання правил і законів, описаних поза концептуальною схемою. Згідно з "принципом концептуалізації" КС повинна містити статичні та динамічні аспекти проблемної сфери лише концептуального рівня, не торкаючись зовнішніх і внутрішніх аспектів подання та організації даних. Основними підходами до моделювання інформаційних систем та баз даних є: об'єктно-орієнтований підхід (ООП), підходи "сутність-атрибут-зв'язок"; підходи на основі бінарних і елементарних n-арних відношень та підходи на основі інтерпретованої логіки предикатів.

Цікаві статті з розділу

Екологічна характеристика населеного пункту Мізоч
Проблема захисту навколишнього середовища одна з найважливіших задач сучасності. Викиди промислових підприємств, енергетичних систем і транспорту в атмосферу, водойми і надра на сучасному ст ...

Екологічний стан р. Південний Буг. Характеристика та заходи щодо його поліпшення
В умовах науково-технічного прогресу, коли діяльність людини набула справді планетарних масштабів, проблема раціонального використання природних ресурсів, їх відтворення і охорони стає одніє ...

Технологія метанового зброджування гнойової біомаси
Робота виконана на основі даних отриманих під час проходження виробничої практики в сільськогосподарському товаристві з обмеженою відповідальністю розташованому у Васильківському районі Київ ...