4.6.2. Топологическая модель

В нетопологических ГИС цифруются пространственные объекты, изначально не знающие друг о друге, и построение отношений между ними осуществляется в режиме постпроцесса. В топологических же ГИС фиксация топологических пространственных отношений между объектами (смежности, связности, вложенности и др.) является основой их конструкции. Топологические системы являются более адекватным инструментом для создания цифровых карт, на основе которых можно производить различные аналитические и статистические операции. Топологические модели позволяют представить всю карту в виде графа. Площади, линии и точки описываются с помощью узлов и дуг. Каждая дуга идет от начального к конечному узлу. Известно, что находится справа и слева.

Векторная топологическая модель обязана своим происхождением задаче описания полигональных объектов. Ее называют еще линейно-узловой моделью. С ней связаны и особые термины, отражающие ее структуру. Главные ее элементы (примитивы):

– узел;

– дуга;

– сегмент (линейный сегмент, отрезок (прямой);

– полигон (область, полигональный объект, многоугольник, контурный объект), в том числе:

– простой полигон;

– внутренний полигон («остров», анклав);

– составной полигон;

– универсальный полигон (внешняя область).

Рис. 11. Примитивы линейно-узловой модели

Для каждого узла у линейных объектов существует характеристика – валентность. Валентность узла – это количество смежных узлу дуг. Концы обособленных линий одновалентны. Для уличных сетей (пересечение улиц) валентность чаще всего равна четырем. В гидрографии чаще встречаются трехвалентные узлы (основное русло реки и приток).

Описание полигона в векторной топологической модели – это множество трех типов элементов: узлов, дуг и собственно полигонов. Между этими объектами устанавливаются топологические отношения, необходимым элементом которых должна быть связь дуг и узлов, полигонов и дуг. Последним приписываются указатели разграничиваемых ею правого и левого полигонов, конвенциализирущие направление обхода контуров.

Рис. 12. Направление при описании полигонов в рамках векторной топологической модели

Рис. 13. Структура узлов, дуг и полигонов в векторной нетопологической модели.

1, 2, 3, 6, 8, 10, 11, 12, 13 – узлы; 4, 5, 7, 9, 14, 15 – промежуточные точки линейных сегментов (дуг); (1–2), (2–3), (3–6), (6–8), (8–1), (10–11), (11–8), (3–12), (12–10) – дуги; А, В, С – полигоны; D – внутренний полигон («остров», анклав), для описания которого вводится фиктивный узел (псевдоузел) (16), Е – внешний (по отношению ко всем полигонам в пределах прямоугольного участка координатной плоскости) полигон.

Когда атрибутивные данные управляются средствами реляционной СУБД и организованы в таблицы, связь между позиционной и атрибутивной составляющей устанавливается и поддерживается через идентификатор объекта.

Рис. 14. Связь между позиционными и атрибутивными данными в векторной топологической модели

Необходимая процедура при работе с топологическими данными – подготовка геометрических данных. Этот процесс трудно автоматизировать: топологические характеристики должны быть вычислены заранее и занесены в базу данных вместе с координатными данными.