13007

Основные типы моделей баз даних в геоінформаційних системах реального часу

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекция №2.2. Основные типы моделей баз даних в геоінформаційних системах реального часу. План 2.2.1.Тематична модель картографічних даних. .Графічна модель картографічних даних. Просторова модель картографічних даних. 2.2.4. Інфологіч

Украинкский

2013-05-07

148 KB

0 чел.

Лекция №2.2.

Основные типы моделей баз даних в геоінформаційних системах реального часу.

План

2.2.1.Тематична модель картографічних даних.

  1.  .Графічна модель картографічних даних.
    1.  Просторова модель картографічних даних.

     2.2.4. Інфологічна модель картографічних даних 

2.2.1. Тематическая модель картографических данных

Пусть ТО — набор классов тематических объектов, выделяемых на картографическом изображении администратором КБД. При этом структура взаимосвязей между элементами имеет иерархическую природу рис. 2.4.  Под  картографической генерализацией понимаются  изменения информационной нагрузки карты при увеличении или уменьшении масштаба. Введем отображение ранжирования тематических объектов и их атрибутов:

 ,    ,  

где  Z — множество целых положительных чисел, являющихся значениями рангов объектов;

, — инъективные  отображения;  — набор  атрибутов  і-го класса тематических объектов.

Значения рангов тематических объектов и их атрибутов можно рассматривать как критерии отбора картографических данных при масштабировании. Причем первый ранг может объединять множество объектов, выводимых при самом мелком масштабе; второй ранг — множество дополнительных объектов для следующего масштаба и т. д., рис. 2.5.

Таким образом, тематическую модель картографических данных можно представить следующим  образом:

,  ,  , , , , , ,  

где  ТО — множество классов тематических объектов;

— семантическая связь обобщения;

 — связь отбора, определяющая модель отбора тематических объектов при картографическом масштабировании;

— множество тематических атрибутов;

HzT0 — наборы значений интегральных характеристик классов тематических объектов;

 HzTA — наборы значений интегральных характеристик тематических атрибутов;

,  — отображения, определяющие соответственно взаимосвязь между классами тематических объектов, их атрибутами и конкретными наборами интегральных характеристик;

— отображения, определяющие характеристики связей.

Здесь в качестве интегральных характеристик классов тематических объектов могут быть: уровень обобщения, значение ранга, количество экземпляров объектов в классе.

2.2.2 Графическая модель картографических данных

Изображение картографической проекции реализуется с помощью картографических условных знаков. Под КУЗ понимают применяемые на картах обозначения объектов, построенные путем комбинации изобразительных средств графики: точки, линии, окружности или ее части, т.е. дуги, шрифта, цвета, фоновых (текстурных) обозначений,  в совокупности образующих полутоновые изображения.

Условимся, что всю совокупность КУЗ можно подразделить на следующие виды: внемасштабные, линейные,  площадные и  текстовые.

Внемасштабные КУЗ применяются для изображения точечных объектов: населенные пункты, ориентиры, пункты геодезической привязки и т. п.

Линейные КУЗ употребляются для объектов линейного характера: дорожная сеть, границы, реки и др. Они сохраняют подобие линейных очертаний, но могут значительно преувеличивать ширину объекта.

Площадные КУЗ используются для заполнения площадей объектов, выраженных в соответствующем масштабе: акватории морей и океанов, ландшафтные зоны, единицы административного и территориального деления и др.

Текстовые КУЗ служат для нанесения различных справочно-пояснительных надписей с помощью указанного типа шрифта, определенного вида ориентации и цвета.

Формально КУЗ можно представить в следующем виде:

KYZ= <PC, F, Т>,

где Рс — содержательное значение знака; F — графическая форма выражения содержательного значения; Т — некоторый фиксированный момент времени.

Графическая модель картографических данных  представленная на рис. 2.6, имеет следующий вид:

где  KYZP — множество внемасштабных графических объектов;

KYZL — множество линейных графических объектов;

KYZS — множество площадных графических объектов;

KYZTx — множество графических объектов типа «надпись» или текст;

AtG —множество графических атрибутов;

HzG0, HzGAнаборы интегральных характеристик соответственно классов графических объектов и их атрибутов;

 — отображения, определяющие соответственно взаимосвязи между классами графических объектов, их атрибутами и конкретными наборами интегральных характеристик.

При формировании изображения КУЗ на экране СО необходимо осуществлять строгую привязку к некоторой мировой системе координат. Такая привязка обусловливает тесную связь графической модели картографических данных с пространственным отображением участка местности, представляемым номенклатурныйм листом карты в мировой системе координат.

2.2.3. Пространственная модель картографических данных.

Пусть G — ограниченная область картографического изображения. Введем в G регулярную граничную сетку, определяющую подобласти:

і = 1,N – 1,  j = 1, M – 1.

При  этом 1,N – 1 :  1, M – 1 : ,

где — шаг по оси X; — шаг по оси У.

Здесь под значениями х и у понимаются произвольные метрические единицы: географические координаты, декартовы координаты точек в выбранной картографической проекции. Зоной картографического изображения будем называть замыкание      подобласти :

,   і = 1,N – 1,  j = 1, M – 1;

где   -   пространственный объект карты типа «зона»;

KR - плоская карта, включающая множество зон, покрывающих изображение.

Кроме зон в пространственной модели выделяются наборы точек начала и конца осевых линейных элементов, граничных линий площадных элементов и т. п. Этот набор POW образует множество основных вершин. Множество , элементами которого являются координаты привязки символов, символьных строк, образует совокупность точечных объектов изображения.

Связанную чередующуюся последовательность основных вершин и дуг, в которой ни одна дуга не встречается более одного раза, назовем линейным элементом.         Дугой  назовем вектор:

,

где Z — множество вспомогательных вершин.

 Под вспомогательными вершинами будем понимать точки, являющиеся узлами для аппроксимации формы дуг. Выбор узлов аппроксимации осуществляется на основе используемых методов кодирования и точности представления пространственных данных картографического изображения.

Заметим, что совокупность линейных элементов образует множество линейных объектов . Множество площадных элементов может задаваться либо массивом точек, либо аппроксимирующим контуром. Причем, кроме внешнего контура может задаваться и внутренний.

Пространственную модель, показаную на рис. 2.7., можно  представить в следующем виде:

              ,

где POZ — пространственные   объекты   типа   «зона»;

' — точечные пространственные объекты;

" — линейные пространственные объекты;

 — площадные пространственные объекты;

 — пространственные объекты типа «основные вершины»;

— пространственные объекты типа «дуги»;

 — набор пространственных атрибутов;

— наборы интегральных характеристик соответственно классов пространственных объектов и их атрибутов;

— отображения, определяющие соответственно взаимосвязи между классами пространственных объектов, их атрибутами и конкретными наборами интегральных характеристик.

Рассмотрим теперь взаимосвязи между элементами тематической, графической и пространственной моделей данных, которые будем называть картографическими. Введение связей между тематическими и пространственными данными позволяет: во-первых, осуществить строгую привязку всех тематических объектов к мировой системе координат, во-вторых, описав масштабные связи между ТО и РО, осуществлять логическое масштабирование автоматически, в-третьих, с помощью этих связей обобщить тематические объекты по зонам, что, по нашему мнению,  повысит скорость выборки графических данных при построении картографического изображения, состоящего из зон. Кроме того, связь между тематической и графической моделями позволит учитывать особенности визуальных характеристик картографических данных для каждого масштаба.

Таким образом, инфологическая модель картографических данных, как типичный пример представления сложных структурированных графических изображений, может быть представлена в виде:

где   — характеристики инфологической модели КБД, включающей  тип используемой проекции, тип карты, масштабы и т. п.;

Lc— совокупность картографических связей между тематическими, пространственными и графическими данными;

AtL — атрибуты картографических связей;

— наборы интегральных характеристик соответственно картографических связей и их атрибутов;

— отображение, задающее характеристики инфологической модели;

— отображения, определяющие соответственно взаимосвязи между картографическими связями, их атрибутами и конкретными наборами интегральных характеристик;

— отображение, определяющее соотношение между классами объектов, вовлекаемых в картографические связи.

Проиллюстрированный выше подход базируется на дифференциации описания объектов, что позволяет представить процесс инфологического проектирования рассмотренной предметной области в виде композиции результатов проектирования отдельных подобластей. В такой постановке процесс проектирования БГД — можно назвать совокупностью оптимизационных подпроцессов проектирования по каждой модели данных, определяемых выделенными подобластями. Оптимальное решение ищется на основе локальной субоптимизации, что приводит к повышению качества организации БГД. Введение системы рангов на основе анализа картографических изображений, представленых в различных масштабах позволяет осуществить процесс картографической генерализации как бы автоматически, а с другой стороны, существенно сокращает избыточность картографических данных, требуемых для каждого масштаба в отдельности.

Инфологическая модель КБД, объединяющая три отмеченные выше подмодели графических данных, может быть представлена так,  как показано на  рис. 2.8.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24345. Экологическая этика и ее философские основания. Философия русского космизма. Учение о ноосфере 113.5 KB
  Что касается космистского мировоззрения то оно главным предметом своего познавательного и ценностного отношения делает взаимодействие человека и среды последняя понимается чаще всего как Космос. Спирин русский космизм как универсалистский тип миросозерцания отражающий бытие мира и человека в их единстве в нерасторжимой взаимосвязи микрокосма человека и микрокосма природы Казначеев В. Космопланетарный феномен человека: проблемы комплексного изучения. Хотя русский космизм внутренне исключительно разнообразен и включает полярные по...
24346. Сциентизм и антисциентизм как мировоззренческие позиции о роли науки в развитии общества. Наука и паранаука 95 KB
  В современной культуре отчетливо проявила себя дилемма: сциентизмантисциентизм что имеет непосредственное отношение к проблеме соотношения науки и искусства. Для сциентизма характерно преувеличение роли науки в познании окружающего мира и человека объявление ее вершиной развития культуры убеждение в ненужности других сфер культуры О. Противоположным сциентизму направлением мировозренческой ориентации является антисциентизм основанный на недоверии к возможностям науки и разума на критике научных методов познания.
24347. Роль науки в преодолении современных глобальных кризисов (экологический, энергетический, демографический, угроза локальных и ядерных воин) 141 KB
  Она представляет собой не просто окружающую среду которую можно рассматривать как поле для преобразующей деятельности человека а выступает единым целостным организмом в который включено человечество в качестве специфической подсистемы. Деятельность человека вносит постоянные изменения в динамику биосферы и на современном этапе развития техногенной цивилизации масштабы человеческой экспансии в природу таковы что они начинают разрушать биосферу как целостную экосистему. Третья проблема – это проблема сохранения человеческой личности...
24348. Развитие науки как социального института (признаки, функции). Научные сообщества и их исторические типы 105.5 KB
  175 184 Понятие науки как социального института Научноисследовательская деятельность в обществе носит упорядоченный организованный характер. Цель и назначение науки как социального института – производство и распространение знания разработка средств и методов исследования воспроизводство ученых и обеспечение выполнения ими своих социальных функций. В социологии в зависимости от методологических установок сформировались различные подходы к пониманию науки как социального института.
24349. Научные школы (функции, признаки, типы). Историческое развитие способов трансляции научных знаний (от рукописей до современного комп.) 142 KB
  Научные сообщества и их исторические типы: невидимый колледж научные школы. Другой распространенной формой неформального объединения ученых играющих заметную роль в развитии науки являются научные школы. В содержательном плане чаще всего для сторонников научной школы характерен особый подход к проблемам и методам познания.
24350. Наука и экономика (сущность научно-технического прогресса экономика как наука, экономика науки) 87 KB
  Инновационная экономика Одной из важных сфер функционирования науки как социального института является экономика. Термин экономика многозначен и включает в себя по крайней мере два класса явлений: а экономику как отрасль науки изучающую экономические отношения и народное хозяйство; б экономику как различные виды и отрасли производства народное хозяйство страны мирового сообщества отношения в этих сферах по поводу производства распределения и обмена. Непосредственная связь науки и экономики проявляется в экономике как научной...
24351. Наука и власть (политология, политизация науки и проблемы управления наукой) 122 KB
  При рассмотрении проблемы взаимоотношения науки и власти следует имеет в виду два вектора анализа: а воздействие государственной власти на науку; б влияние науки на власть государственную политику. Под научной политикой понимается деятельность государственных учреждений по развитию управлению контролю финансированию науки. Государство выступает по отношению к науке в следующих основных функциях: как законодатель устанавливающий правовые основы функционирования науки в обществе в целом и конкретные нормы регулирования его...
24352. Теория и практика. Критерии истинности познания. Научная истина 98.5 KB
  Мы исходим из установки что наши знания это не абсолютные истины но рабочие гипотезы которые мы готовы сменить отбросить если они противоречат новым фактам. б Понятие истины. Объективность истины. Диалектика абсолютной и относительной истины Важную роль в обосновании принципа доверия к субъекту имеет обоснование возможности достижения объективной истины.
24353. Создание новой базы данных 9.79 MB
  Access хранит все таблицы базы данных, а также другие объекты в одном файле. Прежде, чем приступить к созданию таблиц базы данных, необходимо создать файл пустой базы данных.