Определение концепции системы

При разработке концепции ГИС нужно определиться с принципиальным выбором:

- взять за основу архитектуру одной из существующих систем и в дальнейшем приступить к её "улучшению", создавая свою версию архитектуры (другими словами, заняться определённым копированием чужих идей);

- взяться за разработку принципиально новой архитектуры, не имеющей аналогов.

Оба подхода имеют и достоинства, и недостатки. В первом случае самой серьёзной проблемой является перспектива "изобретения велосипеда", и если его рыночная цена ещё и не очень сильно уступает цене других аналогичных систем, добившихся успеха на рынке, то новой ГИС суждено так и остаться в аутсайдерах. Основная причина неудачи - отсутствие в реализованном продукте технологической новизны в необходимом масштабе.

Второй путь позволяет создать, возможно, удивительный продукт, но существует опасность в его самобытности переборщить настолько, что потребителю будет непонятна вся глубина подхода, да и конкуренты постараются испортить впечатление от продукта. Только немалые вложения в разъяснения и рекламу способны позволить продукту завоевать рынок. Усложнить дело могут ошибки, связанные отладкой новой технологии. Таким образом, основной недостаток второго пути - прямая противоположность статичности - чрезмерная революционность.

Здравый смысл подсказывает, что целесообразно избрать в качестве руководства к действию "золотую середину", с которой связан эволюционный подход. В соответствии с ним до разработки необходимо проанализировать состояние технологий в предметной области, для которой создаётся ГИС, выявить проблемы, которые требуют своего быстрейшего решения, ознакомиться с существующими архитектурами ГИС, определить их недостатки и разработать новую архитектуру (концепцию) ГИС, избавленную от недостатков, осложняющих эффективное решение наиболее важных проблем предметной области.

Следование эволюционному подходу может привести к появлению такого продукта, в котором есть немало новаторских решений, который удобен в работе, позволяет решать задачи предметной области и не слишком шокирует пользователей, имеющих опыт работы с другими геоинформационными системами.

Геоинформатика весьма молодая область, если учитывать, что первые достаточно серьёзные технологии в этой области появились в последнее десятилетие (однако первые системы, относимые к ГИС, - возникли примерно 25-30 лет назад). Основным недостатком большинства существующих на сегодня инструментальных ГИС является недостаточная продуманность в подходе к формированию цифровой карты как существенно нереляционной модели данных.

Если рассматривать чисто предметный аспект, то, как правило, структура карты представляется линейным списком слоев. Пользователям таких систем достаточно создать один слой и можно сразу приступать к наполнению электронной карты пространственными объектами. Через некоторое время появляется красивая электронная карта участка территории и появляется иллюзия, что работы ведутся в нужном направлении. Лишь по прошествии некоторого времени пользователи начинают понимать, что все созданное является лишь картинкой, не столько подготовленной к автоматизированному анализу, сколько просто копирующей бумажные карты.

Для адекватного отражения объектов реального мира концепции слоев недостаточно - необходим современный объектно-ориентированный подход. При использовании инструментальных ГИС, реализующих такой подход, создание электронных карт начинается с анализа тех объектов реального мира, которые будут присутствовать в электронной карте. По результатам анализа при помощи объектно-ориентированных средств ГИС формируется классификация объектов, и лишь затем начинается наполнение электронной карты экземплярами пространственных объектов.

При проектировании современной инструментальной ГИС необходимо уделить повышенное внимание концепции и процедурам формирования классификатора пространственных объектов.
Для начала вместо термина слой необходимо ввести термин класс пространственных объектов, для которого определяется набор характеристик, присущих всем объектам данного класса. ГИС должна предоставлять пользователям возможность организации перечня всех классов не в виде линейного списка, а в виде множественных пересекающихся иерархий (не иерархии, подобной наследованию классов, а системе иерархий, подобной применяемой в файловой системе - каталоги и ссылки - ярлыки). Данное требование обусловлено тем, что при составлении сложных муниципальных карт, приходится оперировать не десятками, а сотнями и даже тысячами классов пространственных объектов.

Какие категории характеристик должны определяться для класса пространственных объектов? Можно выделить следующие категории характеристик класса "пространственный" объект:

- способы отображения пространственных объектов данного класса на карте;

- набор атрибутивных характеристик пространственных объектов данного класса;

- набор отношений объектов данного класса с объектами других классов.

Способы отображения пространственных объектов одного класса можно представить в виде таблицы стилей. Каждый стиль описывает, каким образом система должна отображать объект на карте. Для описания сложных способов отображения объектов стиль содержит перечень методов отображения, каждый из которых регламентирует отдельные аспекты отображения объекта: как закрашивать площадные участки объекта, как отображать окантовку объекта, надо ли выводить текст вдоль контура объекта, в каком диапазоне масштабов должен применяться данный метод отображения.

Почему необходим список стилей? Не достаточно ли одного стиля? -Недостаточно, поскольку пространственный объект потенциально может находиться в одном из нескольких состояний и тогда может понадобиться возможность визуально отражать на карте текущее состояние объекта. Для этого и пригодится несколько различных стилей, связанных с одним классом пространственных объектов, которыми объект будет изображаться в зависимости от его состояния. Кроме того, инструментальная ГИС должна уметь представлять пространственные объекты, имеющие составную геометрию из нескольких подобъектов. При такой концепции пространственный объект состоит из набора геометрических форм, с каждой из которых связывается свой стиль, которым необходимо отображать данную форму. Разделение геометрии объекта на относительно независимые формы находит ряд интересных применений: часть форм может использоваться для выполнения аналитических задач, а часть - для оформительских; прикладные системы могут использовать разные геометрические формы одного объекта для решения разных задач.

Набор атрибутивных характеристик определяет структуру семантических данных, которыми будет обладать каждый объект класса. Поскольку атрибутивная информация вполне хорошо описывается реляционной моделью, то её принято хранить в реляционных таблицах общего назначения. Тогда инструментальная ГИС должна позволять описывать соответствие между декларированными атрибутивными характеристиками класса и физическими столбцами существующих реляционных таблиц. В идеальной ситуации такая ГИС должна предоставлять возможность создания новых таблиц и изменения структуры существующих реляционных таблиц. Набор отношений описывает все допустимые и запрещённые связи объектов данного класса с объектами других классов. Связи между объектами можно подразделить на две категории: логические и топологические. Отличие топологических связей от логических заключается в том, что при топологической связи контуры связанных объектов имеют общие части - вершины или ребра, лишь при этом условии между объектами может быть установлена топологическая связь. При логических связях фиксируется лишь сам факт того, что объекты как-то связаны между собой, их конкретное содержательное наполнение определяется прикладной геоинформационной системой, построенной на базе инструментальной.