Векторные топологические модели

Топологические модели — это модели, которые отражают взаимные связи между объектами, не зависящие от геометрических свойств и содержат топологическую информацию в явном виде. Для возможности использования аналитических методов необходимо внести в систему максимальное количество топологических отношений. Топологическая модель данных объединяет решения некоторых из наиболее часто используемых в географическом анализе функций.

Топологическая структура имеет сложную структуру и содержит базовые элементы — дугу, точку, внутреннюю точку полигона и вспомогательный (связующий) элемент — топологический узел. Узел — это пересечение двух или более дуг, его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит. В этом случае каждая линия имеет два набора чисел: пары координат промежуточных точек и номера узлов. Схема сочетания элементов показана на рисунке 1.

Модель представляет собой ориентированный граф, где дугами являются контуры объектов, а вершинами топологические узлы. Описание каждой дуги содержит два идентификатора узлов, к которым примыкает дуга, идентификаторы правого и левого полигонов, количество точек в метрике дуги. топологическая структура модель Совокупность таких данных для всех объектов карты называют топологической таблицей. Каждая дуга, кроме того, содержит два идентификатора: внутренний, идентифицирующий саму дугу, и пользовательский, описывающий принадлежность дуги к объекту, полигон описывается при помощи внутренней точки, представляющий собой обычный точечный объект, помещенный во внутреннюю область полигона и имеющий идентификатор полигона.

Рисунок 1 — Принципиальная схема построения векторных топологических моделей 1, 4, 3; 2, 3, 5; 5, 6, 7 — список дуг; 1, 2, 3, 4, 5 — узлы Метрика формируется на основе идентификатора его внутренней области путем, так называемого процесса сборки. После выполнения этого процесса получаем список дуг (таблица сборки) из которых состоит полигон.

Создание таблиц сборки полигонов — операция необязательная, так как список дуг, ограничивающий тот или иной полигон, можно получить по идентификатору посредством анализа описания дуг. Дуга попадает в список в том случае, если идентификатор полигона указан в качестве правого или левого полигона для данной дуги.

Сборку необходимо воспроизводить после каждого редактирования метрических данных, поскольку в процессе редактирования сформированная система полигонов разрушается. В геоинформационных системах последнего поколения (ARCGIS) процесс сборки полигонов после редактирования его границ производится автоматически.

Следует отметить особенность так называемых физических структур цифровых карт. Цифровые карты являются программно-зависимыми, то есть, конкретная физическая структура, созданная при помощи одного программного средства ГИС, не сможет функционировать под управлением другого программного средства без операции конвертирования над данными. В процессе конвертирования данных часто происходит искажение или полная потеря топологических отношений. Важное значение процесса сборки топологии состоит в том, что во время ее выполнения осуществляется контроль корректности формирования цифровой карты.

Таким образом, в топологической модели можно выделить два состояния подготовки данных: состояние редактирования, когда полигоны еще не собраны, и окончательное состояние.

Топологическое представление данных может быть использовано для получения других, производных от топологических, отношений между объектами. Например, условие соседства может выглядеть так: два объекта находятся в соседстве, если какие-либо две дуги этих объектов ограничивают один и тот же полигон.