Данные ГИС

Данные ГИС и реальная действительность

Реальный мир слишком сложен для непосредственного и прямого восприятия пакетами ГИС. Специально для них создаются модели действительности, которые имеют некоторое подобие с выбранными аспектами реального мира.

Термин "данные" обычно подразумевает совокупность фактов, представленных в каком либо формализованном виде для их использования в науке или в других сферах человеческой деятельности.

В современной геоинформатике "данные" можно рассматривать, в двух контекстах: вне ГИС и в среде ГИС. В первом случае под "данными" понимаются какие-либо известные факты, во втором случае - вещи, известные об объектах реального мира, результаты наблюдений и измерений этих объектов. Элемент данных содержит три главные компоненты: атрибутивные сведения, которые описывают сущность, характеристики, переменные, значения и тому подобные его квалификации; географические сведения, описывающие его положение в пространстве относительно других данных; временные сведения, описывающие момент или период времени, репрезентатирующие элемент данных". В связи с этим возникает вопрос: термины "информация" и "данные" - это одно и тоже или они различны по содержанию?

По определению С. Н.Сербенюка и А. П.Тищенко "информация - одно из свойств предметов, явлений, процессов объективной действительности, созданных человеком автоматизированных систем управления, заключающееся в способности воспринимать внутреннее состояние и воздействия окружающей среды, передавать сведения (сообщения) и накопленные данные другим предметам, явлениям, процессам. Данные - это атрибут информации, обозначающий понятия, инструкции, которые представлены в условной форме, удобной для пересылки, интерпретации и обработки человеком или автоматическими средствами. В то же время информация - это смысл, вкладываемый человеком в данные на основании известных соглашений, используемых для их представления".

Для исследований, связанных с оценкой состояния окружающей среды, охраной природной среды и управлением природными ресурсами используются несколько видов данных. Большая часть непосредственно характеризует различные компоненты природной среды: Геологическое строение, растительный покров, воды, климат и т. д. Однако, при решении многих прикладных территориальных задач необходимо подключать данные, которые не воспринимаются как "естественные": транспортная сеть, политические границы, границы административных и хозяйственных единиц. Другие данные могут быть необходимы для моделирования, например, переменные или коэффициенты, касающиеся эрозии, поверхностного стока или продуктивности почвы.

Данные в ГИС являются формализованным отражением бесконечно освоенного реального мира, на базе которых исследователь получает информацию о геосистемах и вырабатывает специфические географизические знания. Пользователь видит реальный мир посредством базы данных, поэтому точность отображения содержащиеся в базе данных пространственных объектов должна быть максимально возможной.

Процесс преобразования реальной действительности в данные

Может быть очень сложным и включать в себя несколько промежуточных этапов. Наиболее известным промежуточным источником формализованных данных являются различные виды карт и аэро-космоснимков. После оцифровки этих источников в базе данных выделяется три типа пространственных объектов:

• Цифровые версии реальных объектов, например, домов или полей;
• Цифровые версии искусственных особенностей карты, например, детали рельефа;
• Искусственные объекты, созданные для целей базы данных, например, ячейки растровых карт.

Многие характеристики реальной действительности существуют и изменяются непрерывно относительно земной поверхности, например, рельеф, атмосферная температура и давление, растительность или тип почвы. Преобразование континуального пространства в цифровые объекты баз данных может осуществляться различными методами:

1. составлением контуров, например, горизонталей топографических карт;
2. Разделением области на зоны, считая, что описываемая характеристика постоянна в пределах каждой зоны, например, почва;
3. Проведением измерений в определенных пунктах, например, на Метеостанциях;
4. Проведением транссектов и профилей. Каждый из этих методов создает дискретные пространственные объекты: точки, линии или зоны, но это представление достаточно приблизительное, так как отображает только ограниченную часть действительности. Для отображения сложных динамических явлений эти методы могут группироваться и комбинироваться.

Реальные пространственные объекты представлены в базах данных в двух тождественных состояниях:

— элемент в действительности - как физический или юридический объект (контуры здания, участка землепользования и т. д.);

— элемент, представленный в базе данных как информационная модель реального объекта или явления (структуризованные наборы атрибутивных данных).

Можно выделить и третье состояние, важное для картографического отображения - символ, который используется для представления объекта на карте.

Цифровое представление пространственных объектов в базе данных требует выбора соответствующих типов объектов. Стандартный набор пространственных объектов, использующихся в большинстве существующих ГИС, основан на следующей классификации:

0-D - объект имеет только определенное местоположение Точка}',

1-D - объект имеет местоположение и длину (составлен из двух или больше 0-D объектов - Линия}',

2-D - объект имеет длину и ширину (ограничен по крайней мере тремя 1-D объектами - Область, полигон}',

3-D - объект имеет длину, ширину и высоту/глубину (ограничен по крайней мере четырьмя 2-D объектами - Объем}.

Все реальные пространственные объекты и явления могут быть с определенной точностью описаны перечисленными типами. В зависимости от тематики пространственные объекты в базах данных могут быть сгруппированы в слои, иначе называемые оверлейными программами, охватами или темами. Один слой может представлять отдельный тип или взаимосвязанную группу пространственных объектов. Например, слой гидрографии может иметь единственный сегментированный линейный объект типа линия, представляющий реку или может включать потоки, озера, береговую линию и болота. Выбор зависит от программного обеспечения, а также от модели базы данных.

Существует несколько концепций и подходов к оцифровке пространственно-распределенных данных, так как нет способа структурирования всего многообразия географических объектов и явлений, одинаково пригодного для всех случаев. Однако при организации пространственных данных в ГИС всегда можно выделить два логических уровня:

— фиксирование границ географических объектов и представление их как однородных элементов с последующим описанием через набор признаков и отношений;

— связывание структуризованных пространственных данных с прикладными задачами, в которых они рассматриваются как сложный объект со своими внутренними связями. На этом уровне в результате обработки образуются вторичные данные, описанные аналогичным образом.

В большинстве оболочек ГИС могут быть представлены три основных типа данных:

·  пространственные, характеризующие местоположение объекта, НПО размеры и форму;

·  структуризованные описательные данные, характеризующие эти объекты, служебные идентификаторы;

·  неструктурированные данные (в текстовом виде), носящие вспомогательный характер.