Реляционные модели и пространственная индексация геоданных

Авторы: Лященко А.А.


Источник: http://gki.com.ua/DyWP/bindata/_0003661_path.pdf


Традиционно в ГИС пространственные данные хранятся в специализированной базе данных, имеющей уникальный формат данной фирмы-разработчика, а атрибутивные данные — в реляционных таблицах стандартных СУБД. Эти две базы обычно имеют связь «один к одному» и порядковый номер объекта указывает его смещение как в файле пространственных данных, так и в таблице атрибутивных данных. Такая смешанная структура хранения данных позволяет ГИС использовать свои собственные эффективные методы для хранения и доступа к геометрическим данным о пространственных объектах, тогда как любая реляционная СУБД эффективно выполняет операции модификации атрибутивных данных. Системы с такой структурой имеют ряд общих недостатков, а именно: 1. Сложность поддержки связанности пространственной и атрибутивной баз данных. Пространственные и атрибутивные данные имеют тенденцию к потере синхронности из-за того, что для выполнения операций над объектами базы (как-то: вставка, удаление, обновление) используются разные СУБД: собственная, частная система фирмы-изготовителя — для базы данных о пространственных характеристиках, и универсальная СУБД — для атрибутивной базы. Поэтому программист приложения должен работать с двумя раздельными потоками ввода/вывода.
2. Смешанная структура базы данных не предоставляет полного набора возможностей обычной СУБД, таких как контроль доступа, мобильность, защита, а также универсальные средства удаленоого доступа в архитектуре клиент/сервер.
3. Разнообразие структур пространственных данных часто вынуждают приложение разделять данные на картографические уровни (слои) по геометрическим типам объектов, что усложняет взаимодействие между двумя различными потоками ввода/вывода — геометрическими и атрибутными данными.
4. Методы доступа и манипулирования для пространственных данных чрезвычайно зависят от структуры данных и изменения в этой структуре часто влекут за собой перестройку базы данных и серьезные изменения в структуре программы.
5. Частная архитектура и формат базы пространственных данных усложняют или вообще делают невозможным процесс обмена данными между приложениями, а также создают дополнительные несовместимые форматы хранения.
Указанные недостатки, однако, могут не оказывать существенного влияния на эффективность системы в целом, благодаря дополнительным усовершенствованиям, производимым разработчиками инструментальных ГИС. Для геоданных реальных ситем кадастра и регионального управления характерны:
– большое количество объектов информатизации (до сотен тысяч);
– важность пространственных характеристик объектов;
– необходимость совместного использования графических данных (карт, планов, схем, чертежей) и атрибутных (аналитических) данных об объекте; – большое количество источников и пользователей информации;
– постоянные изменения состояния объекта;
– необходимость применения сложных и мощных современных компонентов информационных технологий (ГИС, СУБД, вычислительных сетей, графических интерфейсов и др.), предоставляющих новый уровень информационного обеспечения деятельности людей, занятых контролем и управлением.
В 1996-1997 годах в арсенале ГИС-средств появились первые инструментальные решения для построения открытых ГИС (OpenGIS), которые обеспечивают:
?? интеграцию с общими системами объектно-ориентированного программирования (Visual Basic, C++, Delphi);
?? динамическую интеграцию данных из разных источников; ?? интеграцию с системами автоматизации офисов;
?? переход к обработке геометрических данных в технологии сетей Internet.
В настоящее время компоненты открытых ГИС есть в арсенале всех ведущих разработчиков ГИС-технологий. Они рассчитаны на платформу Windows с использованием её основных компонентов: объектной модели (СОМ), методов интеграции (OLE и OLE4D&M) и разработки (OLE Automation) интерфейса пользователя Windows, методов доступа к базам данных (ОDВС), технологии визуализации (OpenGL, GDI), электронной почты (MAPI) и доступа к Internet и Web (Internet Services).
Наиболее перспективным и адекватным концепции открытых систем является развитие технологий с использованием Spatial Data Option (SDO) от Oracle и Spatial Database Engine (SDE) – института ESRI, которые позволят применять единый подход к накоплению и обработке как атрибутивных, так и графических данных в единой среде реляционных СУБД (рис.2), вплоть до применения SQL для формирования пространственных запросов. Применение такой технологии позволит привести к общему базису наиболее наукоёмкие компоненты: пространственный анализ и банки картографических данных.