Αναπαράσταση χωρικών εννοιών και δομές δεδομένων

Abstract

Σκοπός του κεφαλαίου αυτού είναι η περιγραφή τρόπων αναπαράστασης, γεωμετρικής και θεματικής πληροφορίας. Αναλύονται τα δύο βασικά μοντέλα αναπαράστασης: το μοντέλο πεδίων και το μοντέλο αντικειμένων και περιπτώσεις αξιοποίησης του ενός ή του άλλου. Για την υλοποίηση των μοντέλων αναπαράστασης γεωχωρικών δεδομένων έχουν αναπτυχθεί δύο γεωμετρικές δομές: η διανυσματική και η κανονικοποιημένη που παρουσιάζονται εκτενώς στο παρόν Κεφάλαιο, δίνοντας τους ορισμούς τους, τις ιδιότητές τους, παραδείγματα χρήσης τους και τρόπους διαχείρισής τους. Σχολιάζονται επίσης, τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κάθε δομής, γίνεται κριτική αποτίμησή τους, και αναφέρονται τρόποι μετατροπής από τη μία στην άλλη. Επιπλέον, το παρόν Κεφάλαιο παρουσιάζει μια από τις σημαντικότερες σχέσεις που υποστηρίζονται στις χωρικές βάσεις δεδομένων, την τοπολογία. Αρχικά, δίνεται ο ορισμός της τοπολογίας, αναλύονται οι ιδιότητές της τοπολογικής δομής, και τα πλεονεκτήματα της σε σχέση με τον τρόπο που διαχειρίζεται τις γεωμετρικές ιδιότητες των αντικειμένων, με σκοπό να καταδείξει την αναγκαιότητα δόμησης τοπολογίας σε διανυσματικά δεδομένα. Επιπλέον αναφέρεται η διαδικασία και οι τεχνικές δόμησης τοπολογίας για: σημειακά, γραμμικά και επιφανειακά διανυσματικά δεδομένα. Πέρα από τον κλασικό διαχωρισμό μεταξύ κανονικοποιημένης και διανυσματικής δομής και τα αντίστοιχα μοντέλα (πεδίων, αντικειμένων), παρουσιάζονται επίσης δύο προχωρημένες δομές, που χρησιμοποιούνται σε ειδικές περιπτώσεις δεδομένων και για ειδικές εφαρμογές ΣΓΠ: το Δίκτυο Ακανόνιστων Τριγώνων και τα πολύγωνα Thiessen. Ακόμη, γίνεται λόγος για ιεραρχικούς τρόπους οργάνωσης (π.χ. R-δέντρο, τετραδικό δέντρο), σάρωσης (π.χ. κατά Morton) και συμπίεσης (π.χ. αλυσιδωτή κωδικοποίηση) των δεδομένων ανάλογα με τη δομή τους. Τέλος, δίνονται παραδείγματα χρήσης των δομών και αναλύονται τα πλεονεκτήματά τους.

The purpose of this chapter is to describe ways of representing geometric and thematic information. The two basic models of representation are analyzed: the field model and the object model, and cases of utilization of one or the other. Two geometric structures have been developed to implement the geospatial data representation models: the vector and the normalized structures, which are extensively presented in this chapter, giving their definitions, their properties, examples of their use and ways of managing them. The advantages and disadvantages of each structure are also commented on, their critical evaluation is made, and ways of converting from one to the other are mentioned. In addition, this chapter introduces one of the most important relationships supported in spatial databases, topology. First, the definition of topology is given, the properties of topological structure are discussed, and its advantages over the way it handles the geometric properties of objects are discussed, in order to demonstrate the necessity of structuring topology on vector data. In addition, the process and techniques of topology building for: point, linear and surface vector data are described. In addition to the classical distinction between normalized and vector structure and the corresponding models (fields, objects), two advanced structures, used in special data cases and for specific GIS applications, are also presented: the Irregular Triangle Network and Thiessen polygons. Furthermore, hierarchical ways of organizing (e.g. R-tree, quadtree), scanning (e.g. Morton's tree) and compressing (e.g. chain coding) data according to their structure are discussed. Finally, examples of the use of the structures are given and their advantages are discussed.