3 ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ПОБУДУВАННЯ МОДЕЛЕЙ ДАНИХ У ГІС
Модель, зазвичай, відбиває найбільш загальні властивості об'єкта чи досліджуваного процесу. Використання різних аспектів розгляду та критеріїв оцінки моделей даних дозволяє на основі об'єктивного порівняльного аналізу вибирати оптимальну модель для вирішення проблем, що виникають.
Типізація. Одне із протиріч опису моделей полягає у прагненні відобразити, з одного боку, загальні властивості класу об'єктів, з іншого — індивідуальні ознаки вужчого підкласу та індивідуальні ознаки конкретного об'єкта. Це зумовлює поділ моделей даних на два класи: сильно типізовані та слабо типізовані
Дуже типізовані — це моделі, у яких більшість даних задовольняє певним умовам та обмеженням і може бути віднесено до вузького підкласу (типу). Якщо вихідні дані не можна віднести до одного типу, їх можна за допомогою штучних прийомів (введенням додаткових умов або обмежень) віднести до набору типів за допомогою процедур типізації. p align="justify"> Сильно типізовані моделі ефективні при обробці однотипних потоків даних, Прикладом сильно типізованих даних в ГІС служать координатні (метричні) дані і всі табличні дані.
Мінливість. Можна виділити два класи моделей: статичні та динамічні.
До статичних відносять інваріантні моделі щодо часу. Динамічні моделі як допускають зміна параметрів і структур у часі, а й служать опису зміни процесів і моделей саме у часі. Прикладами таких моделей у ГІС можуть бути два види електронних карт: електронні карти в режимі поділу часу (електронні атласи) — статична модель, електронні карти в реальному масштабі часу (навігаційні системи) —динамічна модель.
Слід підкреслити, що поняття мінливості моделей даних у ГІС щодо, оскільки вся інформація носить просторово-часовий характер і через якийсь час потребує оновлення. Тому, застосовуючи поняття статичні та динамічні моделі, необхідно вказувати період часу, який використовується при аналізі гео - інформаційних даних, або визначати альтернативну модель порівняно з вихідною.
Будь-яка модель даних повинна різною мірою мати дві ці властивості. Динаміка моделей визначає їх можливий перехід один до одного. Вона дозволяє пов'язувати модель з безліччю правил породження та безліччю операцій.
Подання моделей. Виділяють табличні та графові форми подання моделей.
Таблична форма дає уявлення моделі чи її характеристик як однієї чи сукупності взаємозалежних таблиць. При цьому дані в осередках таблиці не можуть заноситися довільно, вони підпорядковуються певним правилам, зокрема, стовпці мають у своєму розпорядженні типізовані дані. Прикладом табличного представлення моделі крім таблиці може служити логічний запис (див. рис 4.4, 4,5), яка є верхнім рядком таблиці,
Графова форма полягає в побудові моделі як графічної схеми, званої графом. Ця схема включає елементи графа, звані вершинами (вузлами) та ребрами (дугами). На відміну від довільно намальованої схеми, графова модель, як і таблична, будується за певними правилами. Зокрема, кожне ребро може бути орієнтоване, якщо визначено шлях від однієї вершини до іншої, та не орієнтоване, що відповідає можливому шляху від однієї вершини до іншої в обох напрямках. Найпростіший приклад орієнтованого графа – вектор у тривимірному просторі, анеорієнтованого графа - крива шляху з однієї точки до іншої. Крім вершин і ребер існують інші елементи, значення яких настільки істотно.
Деякі фахівці в галузі моделювання даних замінюють терміни вершина та ребро термінами вузол та дуга. При аналізі графових форм стосовно моделей даних у ГІС ці терміни слід вважати взаємно замінюваними.
Форма відображення об'єкта модель. Цей аспект розгляду визначає дискретну та аналогову моделі. Прикладами таких моделей ГІС можуть бути звичайна (аналогова) карта і цифрова карта.
Аналогові моделі своєю чергою розбиваються на дві групи: прямий і непрямої аналогії. Моделі прямої аналогії створюються на основі фізичного моделювання (аналогові карти, моделі суден, літаків, гідротехнічні споруди тощо), моделі непрямої аналогії – на основі математичного моделювання (аналітичного опису), наприклад, цифрова модель рельєфу, побудована на основі аналітичного опису поверхні.
Дискретні моделі будуються шляхом заміни безперервних функцій набором дискретних значень аргументів та функцій. Дискретність визначається кроком квантування. Для збереження інформативності дискретної моделі щодо об'єкта крок квантування має вибиратися з урахуванням теореми Шеннона-Котельникова. Прикладом дискретних моделей є більшість цифрових моделей, на основі яких здійснюється аналогове подання інформації ГІС.
4.4. Базові моделі даних, що використовуються в ГІС
4.4.1. Інфологічна модель
Інфологічна модель займає особливе положення стосовно інших моделей. Вона відповідає четвертому етапу побудови складної системи та дає формалізований опис проблемної галузі незалежно від структур.даних. Інфологічна область моделювання даних охоплює природні для людини концепції відображення реального світу.
Створення цієї моделі є першим кроком процесу формалізації. На відміну від уявлення природною мовою вона в основному виключає неоднозначність за рахунок використання засобів формальної логіки.
Одна з головних зрозуміла інфологічна модель — об'єкт. Це поняття пов'язане з подіями: виникнення, зникнення та зміна. Об'єкти можуть бути атомарними чи складовими.
Атомарний об'єкт — це об'єкт певного типу, подальше розкладання якого більш дрібні об'єкти всередині цього типу неможливо.
Складові об'єкти включають безліч об'єктів, кортежі об'єктів. Застосовуючи це визначення, рекурсивно можна отримати довільну структуру складових об'єктів,
Зазвичай об'єкт має певну властивість або взаємозв'язок з іншими об'єктами. Властивість може бути визначено формально, лише охарактеризовано як деяке твердження з приводу безлічі об'єктів.
Мета інфологічного моделювання — формалізація об'єктів реального світу предметної галузі та методів обробки інформації відповідно до поставлених завдань обробки та вимог подання даних природними для людини способами збору та подання інформації.
Інфологічні моделі дозволяють отримувати довільні уявлення найпростіших подій. На їх основі можуть бути сконструйовані також типи моделей, подібні до підтримуваних сильно типізованими моделями.
У таких моделях посилання на об'єкти і об'єкти розділені, а повідомлення інтерпретуються з урахуванням контексту. Це дозволяє реалізувати множинність посилань та забезпечити різноманітність інтерпретації.
Інфологічна модельможе включати ряд компонентів (рис. 3.6). Принциповою особливістю цієї моделі є можливість відображення як формалізованих засобами формальної логіки процесів та об'єктів, так і неформалізованих надалі процесів.
Основними компонентами інфологічної моделі є:
• опис предметної галузі;
• опис методів обробки;
• опис інформаційних потреб користувача.
Інфологічна модель має описовий характер. Через деяку довільність форм опису нині немає загальноприйнятих способів її побудови. Застосовують аналітичні методи, методи графічного опису, системний підхід.