Предпосылки хранения цифровой модели местности в реляционных базах данных

После того как мы представили все компоненты и структурные взаимодействия внутри цифровой модели местности, возникает резонный вопрос о том, каким образом осуществить техническую реализацию такого подхода? Каким образом хранить объектные иерархии, связанные с ними атрибутивные данные и пространственную модель территории? Ответ на этот вопрос не вполне однозначен. В классическом подходе ГИС отвечает за хранение пространственной и объектной модели, присоединенные базы данных – за хранение атрибутивной информации.

Представим на мгновение, что мы при решении своих задач отказались от карты. Естественно, что этот шаг ограничит спектр решаемых задач, но в то же время большинство задач можно будет решить, опираясь только на объектную модель и атрибутивную информацию. Множество предприятий и организаций в своей ежедневной работе просто не используют карту и ГИС-подход. Таким образом, если анализировать, что является основой для построения треугольника объектная модель – атрибутивные характеристики – пространственная модель (рис. 3), следует признать, что именно объектная модель, явно или неявно, является основой функционирования любой системы. Но такой выбор приводит к другому важному вопросу: чем отличается пространственная модель от атрибутивных характеристик объектов? Мы изначально разделили эти модели, более того, мы разделили средства хранения и обработки атрибутивной и пространственной информации. Все атрибутивные характеристики объектов лежат, как правило, в таблицах реляционных баз данных, в то время как пространственные характеристики – внутри геоинформационной системы, которая традиционно для их хранения использует обычные файлы. Существующее расщепление моделей не отличается особой логикой, в гораздо большей степени оно обусловлено историческими причинами развития ГИС. Это приводит, в свою очередь, к тому, что при обращении к атрибутивным данным обычно поддерживается механизм блокировок и транзакций – то есть многопользовательский доступ, в то время как для пространственных характеристик используются гораздо менее мощные механизмы обработки данных.

Рис. 3.

Все это не может не приводить к серьезным проблемам. Во-первых, существенно усложняется программное обеспечение для совместной обработки и анализа пространственных и атрибутивных характеристик объектов. Во-вторых, множество ГИС используют совершенно разные форматы хранения пространственных данных, зачастую принципиально несовместимые друг с другом. В-третьих, осложняется проблема многопользовательского доступа к пространственной информации, то есть сетевая многопользовательская ГИС за невысокую цену остается мифом.

Для решения проблемы достаточно взглянуть на пространственную модель местности немного с иной точки зрения. По сути дела, пространственная модель содержит границы объектов. Каждый объект имеет атрибутивные характеристики. Вполне разумным кажется интерпретация набора границ как дополнительных атрибутивных характеристик объекта. В этом случае представленная выше схема (рис. 2, 3) может существенно упроститься. Каждый объект характеризуется некоторым набором атрибутивных характеристик, в том числе и своими пространственными границами, которые также хранятся в таблицах реляционной базы данных.

Подобное объединение имеет ряд преимуществ, в том числе может решить проблему многопользовательского доступа, причем как для пространственных, так и для атрибутивных данных; появляется возможность создания единых средств пространственного анализа с привлечением атрибутики объектов; наконец, появляется возможность создания единой системы безопасности, регламентация прав доступа пользователей к данным цифровой модели местности. Также решается проблема совмещения форматов (в случае, если для представления цифровой модели местности в реляционных базах данных используются одинаковые правила). Более того, возможен переход к объемной модели, поскольку ничто не запрещает топологической (пространственной) модели представлять трехмерные границы объектов. В то же время при создании цифровой карты появляется возможность внесения в базу огромного количества характеристик, причем то, что окажется несущественным для решения каких-либо специальных задач, может быть отброшено тривиальным запросом.