Векторная топологическая модель

Векторная топологическая модель. Модель имеет сложную структуру и содержит элементы нескольких видов. Базовые элементы: дуга, точка, внутренняя точка полигона. Вспомогательный (связующий) элемент: топологический узел. Схема сочетания элементов показана на рис 2.

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 полигона, количество точек в метрике дуги. 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, представляющей собой обычный точечный объект, помещенный во внутреннюю область полигона и имеющий идентификатор полигона.

Метрика полигона формируется на основе идентификатора его внутренней области, путем т.н. процесса сборки, после выполнения, которого получается список дуг (т.н. таблица сборки) из которых состоит полигон. Суть процесса состоит в том, что программа автоматически определяет все замкнутые области, а затем вычисляет какие из них содержат точки-идентификаторы. Только эти полигоны и запоминаются в виде таблиц сборки. Также в процессе сборки происходит заполнение полей записей дуг, определяющие примыкающие к этим дугам полигоны. Создание таблиц сборки полигонов - операция необязательная, т.к. 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 производить после любого редактирования метрических данных, поскольку в процессе редактирования сформированная система полигонов разрушается.

Важное значение процесса сборки топологии состоит в том, что во время ее выполнения осуществляется контроль корректности формирования цифровой карты. Например, после окончания сборки может оказаться так, что некоторые полигоны содержат по две метки полигона, или некоторые метки не расположены внутри замкнутого контура, что сигнализирует о наличии ошибки в формировании топологической структуры.

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 (рис 3).

Топологическая модель используется в случае, если для решения задачи, поставленной перед ГИС, требуется знание о топологических отношениях. Например, при построении ГИС предназначенной для управления системой трубопроводов требуется хранить информацию о соединениях труб (раструбах). В данном случае применяется топологическая модель. При решении ряда задач требуется так называемое "непрерывно-дискретное" представление информации о территории. В этом случае территория делится на ограниченное количество участков, которые не пересекаются друг с другом и полностью покрывают всю территорию. Такое представление используется, например, при построении земельного кадастра. В данном случае также необходимо применить топологическую модель, которая будет обеспечивать корректность построения системы участков (полигонов) и легкость вычислений на них, например определение смежных участков.

Топологическое представление имеет ряд недостатков, которые относятся главным образом к процессу построения топологической модели:

- разрушение сформированной системы полигонов в процессе редактирования и необходимость процесса сборки для ее восстановления. Процесс сборки сложных моделей может быть весьма продолжительным (до нескольких часов).

- большая стоимость и продолжительность создания модели. Средняя продолжительность создания топологической модели превышает продолжительность создания бесструктурной модели в 1.5-2 раза.

- создание модели должно проводится специалистом, разбирающимся в тонкостях предмета моделирования. В противном случае возникнут проблемы с интерпретацией и созданием адекватной модели для той или иной ситуации.

Достоинство модели состоит в том, что она максимально полно описывает моделируемую территорию, поскольку содержит описание, как метрической информации, так и топологических отношений.

Лекция 2