2.3. Структура дуга-вузол

У дуга-вузол структурі даних об`єкти у базі даних структуруються ієрархічно. У цій системі точки є елементарними базовими компонентами.

Дуги - це індивідуальні лінійні сегменти, визначені множиною пар координат x,y. Вузли є кінцями дуг й утворюють точки їх перетину. Може розрізняти вузли на кінцях ліній й точками, які не пов`язані з лініями. Полігони - це площі, повністю обмежені множиною дуг. Тобто вузли одночасно відносяться і до дуг і до полігонів.

Структури “Дуга-вузол” дозволяють кодувати геометрію даних без надлишків. На відміну від непросіяної полігональної структури (whole polygon structure), точки зберігаються лише один раз. Вони з`являються стільки разів, скільки необхідно.

У базу даних “Дуга-вузол” можна легко включати атрибути різних якостей. На прикладі вулиці та контролю руху атрибути явно прив`язані до геометрії. Так, опис засобів контролю руху зберігається з відповідними вузлами, а довжини доріг та якість тротуарів зберігаються разом з відповідними дугами.

Зауважимо, що у цьому дуга-вузол транспортному прикладі зберігаються довжини дуг. Щоправда, збереження цієї інформації в базі даних - надлишкове, оскільки теоретично ці довжини можуть бути обчислені з координат вузлів на кінцях дуг. Але, якщо у додатках інтенсивно використовуються довжини дуг, то може бути більш ефективним визначити довжини один раз при конструюванні бази даних, ніж обчислювати кожного разу при використанні даних. Це приклад класичної проблеми у системах баз даних (СБД) досягнення балансу між вартістю зберігання, редагування та обробки. У сучасних ГІС користувач повинен бути в змозі впливати на цей баланс, базуючись на певних вимогах застосувань.

2.4. Реляційна структура

Іншу форму векторної організації даних “Дуга-вузол” називають ще іноді реляційною структурою даних. У останньому прикладі значення атрибутивних даних зберігаються вкупі з топологічною інформацією. У реляційній структурі даних атрибутивна інформація зберігається окремо.

Топологічні дані у реляційній структурі організовані так само, як і у структурі “Дуга-вузол”. Принципові відмінності є в атрибутивних значеннях. Вони зберігаються у реляційних таблицях.

Ці таблиці прямі: рядок таблиці представляє один запис, а стовпчики представляють різні поля або атрибути.

Одна з реляційних таблиць зберігає ряд атрибутів точок або вузлів у просторовій базі даних. У нашому прикладі ця таблиця містить: вказівники на вузли, типи контролю руху, що існують у цих вузлах, та наявність розміченого переходу на перетинах вулиць. Аналогічні таблиці для дуг можуть містити інформацію про довжини доріг, типи дорожнього покриття, дату, коли вулиця реставрувалась. Таблиці для полігонів можуть містити площу, зонування, вартість та власника.

Зауважимо, що цей спосіб зберігання даних подібний до структури “Дуга-вузол”. Головна відміна полягає у тому, що у реляційній структурі атрибутні дані підтримуються окремо від топологічної інформації. Таким чином, існує більше окремих файлів та вказівників, які необхідно підтримувати.

2.5. Dlg структура

DLG - (Digital Line Graph) - один з найпопулярніших форматів, розроблених у U.S. Geogical Survey. Очевидно, саме на його основі були розроблені радянські класифікатори картографічної інформації.

Дані, що містяться у DLG файлах, розділені на різні тематичні шари. Перший шар містить адміністративні границі регіону. Другий шар призначений для гідрографічних об`єктів. Третій призначений для зберігання інформації про транспортну мережу. Нарешті, четвертий шар базується на громадській земельній реєстраційній системі (Public Land Survey System), що підпорядковується Бюро земельного управління США.

Істотні елементи даних рівня 3 DLG структури аналогічні до інших векторних структур (DIME, дуга-вузол, реляційна). Вузли представляють кінцеві точки ліній або їх перетини, тоді, як додаткові точки використовуються для відображення важливих властивостей уздовж ліній. Лінії мають початковий та кінцевий вузли, що, дозволяє визначити їх напрямок, і області, що знаходяться від неї ліворуч та праворуч. Спеціальна вироджена лінія позначена як лінія нульової довжини і використовується для визначення точкових об’єктів карти. Вироджені лінії легко впізнати, оскільки вони мають однакові початковий і кінцевий вузли. Площі (області) в DLG форматі повністю обмежуються лінійними сегментами. Кожна область може мати асоційовану точку, що представляє характеристики області; розміщення точки довільне, і може бути навіть не всередині області.

Токовий, лінійний і площинний елементи забезпечують інформацію про топологію і розташування. Нарешті, створена розвинута система для кодування атрибутної інформації елементів. Коди атрибутів базуються на властивостях, що представлені на USGS топографічних картах. Коди атрибутів структуруються визначеним способом при допомозі головної і другорядної компонент кодування. Головний код складається із 3-х цифр. Перші дві цифри позначають загальну категорію елемента, тоді як третя представляє додаткові деталі. Кілька головних кодованих категорій:

Головний код Категорія

020 гіпсографія (hypsography)

050 гідрографія

070 покриття поверхні (surface cover)

Другорядні коди складаються з чотирьох цифр. Перша цифра звичайно нуль. Решта три забезпечують подальші деталі:

Другорядний код Опис

001-099 вузли

100-199 області

200-299 лінії

300-399 вирождені лінії

400-499 загальноцільові коди

500-599 описові коди

Загальноцільові коди використовуються для тих властивостей, що можуть цифруватися як вузли, області або лінії, залежно від розміру та положення властивості. Описові коди використовуються для забезпечення додатковою інформацією.

Кілька кодів атрибутів мають спеціальне призначення. Код 000 0000 зарезервований для області поза даним листом карти. Інші коди зарезервовані для властивостей, що перевіряються фотографічно та об’єктів, що не можуть бути ідентифіковані з вихідних матеріалів. Для ілюстрації деякої частини, що може бути збережена у DLG форматі, представлено кілька кодів з шару гідрографії. Зауважимо, що головний код 050 визначає гідрографію:

Вузли(Nods)

050 0001 Верхній кінець потоку

050 0004 Потік, що входить в основне русло

050 0005 Потік, що виходить з основного русла

Області(Area)

050 0101 Резервуар

050 0103 Льодовик

050 0106 Рибний розсадник (fish hatchery)

Лінії(Lines)

050 0200 Берегова лінія

050 0201 Рукотворна берегова лінія

Загальноцільові атрибути

050 0400 Пороги

050 0401 Водоспади

050 0406 Дамба або гребля

Загальні описові атрибути

050 0601 Підземний

050 0603 Підвищений

050 0604 Тунельний

DLG файл даних третього рівня містить кілька записів заголовків, та відповідних записів даних.

Записи заголовка надають інформацію про дату створення файлу, картографічну проекцію, координатну систему і кількість точок, ліній і областей, що зберігаються у файлі.

Записи даних для вузлів включають опис (включаючи положення кута), головні та другорядні коди атрибутів, текстовий ряд. Записи даних для областей включають описи (в тому числі про розміщення координат представляючих точок), коди атрибутів, асоційований текстовий ряд. Записи даних для ліній включають опис (в тому числі ідентифікацію початкових і кінцевих вузлів із областей зліва і справа), впорядковану послідовність x,y координат, коди атрибутів і текстовий ряд.

Є також, щоправда, необов'язковий кінцевий запис з інформацією про оціночну точність даних. Треба відмітити, що вже існує нова розробка, що, як очікується, замінить DLG і DIME структури даних для використання в Бюро перепису США, названа TIGER: (Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing).