Авторы далеки от
мысли, что ввели новое понятие в науке, поскольку в предметных областях,
не относящихся к картографии, концептуальные отношения активно
используются. Тем не менее, нам не удалось увидеть реализацию
концептуальных отношений в известных ГИС, а в периодических ГИС-изданиях -
упоминания об этом классе отношений (хотя некоторые "логические"
контролирующие отношения на уровне элементарных классов (слоев)
используются, - например, в дополнительных модулях к ArcInfo, - [Инф.
Бюллетень ГИС-ассоциации №2(4) 1996г., стр.17]).
Хорошо известен
традиционный подход к установлению топологических отношений, реализованный
в топологических ГИС. Однако, он распространяется только на примитивы или
экземпляры объектов. Это объясняется тем, что широко представленные на
рынке ГИС не являются объектно-ориентированными. В
объектно-ориентированных системах мы имеем дело не только с экземплярами
объектов, но и с их классами, причем эти классы связаны в многоуровневые
конструкции путем реализации механизма наследования свойств.
Для
объектно-ориентированных ГИС, которым уже пора дать свою аббревиатуру -
ООГИС - можно было бы ввести понятие концептуальных топологических
отношений (КТО), распространяющих топологические отношения на классы
объектов. В пределе, - когда осуществляется переход от класса (т.е.
множества однотипных объектов) к их экземплярам, - КТО вырождаются в
традиционные топологические отношения. КТО образуют многоуровневую
систему, поскольку определяют связи между классами, также образующими
многоуровневые конструкции.
Полезность
использования КТО в ГИС состоит в следующем:
1.
Появляется возможность при реализации КТО освободить пользователя от
необходимости самому следить за тем, чтобы не ввести ошибки во взаимное
расположение объетов разных классов на карте. Например, в качестве
некоторых КТО можно ввести следующие:
-
объекты класса "здания" не
должны пересекать границы объектов класса "земельные участки";
-
объекты класса "здания" не могут
накладываться на объекты классов "лес" или "река";
-
объекты класса "квартал" образуют
топологически связанную группу с объектами классов "сегмент улицы" и
"перекресток";
-
границы объектов классов "сегмент
улицы", "перекресток", "лесной массив" (и т.п.) должны совпадать (быть
топологически связанными) с границами объектов класса "земельные
участки";
-
изображенная на карте
энергетическая подстанция из соответствующего класса была обязательно
подключена к соответствующей кабельной сети, а колонка водопроводной
сети - к водоводу;
-
и др.
Задание подобного
рода "разрешительных" или "запретительных" отношений между классами
объектов, позволяют ООГИС непрерывно следить за действиями пользователя и
давать ему рекомендации непосредственно в процессе создания электронной
карты.
2.
Реализации КТО может помочь автоматизировать процесс построения объектов
некоторых классов. Например, когда границы объектов одного класса
определяются через границы объектов другого класса (например, "сегменты
улиц", "перекрестки" и "кварталы"), то нарисовав слой кварталов,
пользователь может дать команду для ООГИС автоматически создать слои
"сегментов улиц" и "перекрестков", поскольку они по определению
размещаются между кварталами ("перекрестки" - между смежными сегментами
улиц). При этом система сразу установит все необходимые топологические
отношения между экземплярами этих объектов.
Наряду с КТО в ГИС
могут устанавливаться логические отношения между объектами и
классами объектов, которые не имеют отношения к пространственным связям.
Фактически эти логические отношения фиксируются в семантических таблицах -
каждый столбец таблицы есть логическое отношение. Логические отношения не
следует путать с КТО.
Таким образом,
создание электронной карты, по-крупному, может состоять в создании а)
многоуровневой системы слоев; б) установления между этими слоями
(классами) концептуальных топологически отношений; в) рисования
электронной карты с контролирующим и помогающим в работе участием со
стороны ГИС.
Гибкие
топологические связи.
В известных нам
топологических ГИС, топологические отношения, установленные между
объектами, при редактировании последних (изменение формы) или при их
переносе приходится разрывать, а после окончания операции опять
восстанавливать. Это представляется несколько неудобным, поскольку в этом
случае операция редактирования потенциально способствует возникновению
ошибок, которые пользователь может забыть исправить (например,
восстановить утраченные топологические связи). В современной ГИС
целесообразно было бы сохранять установленные топологические связи при
редактировании карты тогда, когда это возможно. Так в муниципальной ГИС (МГИС)
"Альбея 96" реализован механизм непрерывного поддержания топологической
корректности электронной карты как во время создания объекта (например,
полигон не требует замыкания, поскольку он сразу таковым и создается), так
и для режимов редактирования объектов (изменения формы) или их переноса.
Для этого часть слоёв объектов объявляются как состоящие из "гибких"
объектов, а часть, как состоящая из "жестких" объектов. "Гибкие" объекты
могут изменять свою форму, если изменяется форма соседнего топологически
связанного с ним объекта (возможно из другого слоя)), а "жесткие" объекты
форму изменять не могут, хотя допускается их перенос с сохранением формы
вслед за изменением соседнего топологически связанного с ним объекта.
Указанная технология позволяет работать и в рамках традиционной
линейно-узловой топологии, изначально и навсегда являющейся в рамках
приведенных понятий "жесткой" моделью, так и в рамках смешанной
методологии, - вплоть до полностью "гибкой" сети объектов. Реализованная в
МГИС "Альбея 96" расширенная топологическая концепция позволяет, установив
топологические отношения между объектами (или между частями объекта),
редактировать эти связи лишь в тех случаях, когда это действительно
необходимо; появился новый объект, который нужно "встроить" в существующую
топологическую сеть объектов, либо был уничтожен старый объект и
необходимо установить новые топологические связи между оставшимися
объектами, или же объект изменил свою форму путем добавления новых узлов
или рёбер - тогда нужно связать вновь появившиеся узлы с соседними
объектами.
Аналогией
полностью "гибкой" сети объектов может выступать обыкновенная мыльная
пена; изменение формы одного объекта происходит за счет изменения формы
соседних пузырьков. При этом отношения между ними остаются неизменными -
до тех пор, пока не нарушится равновесие и один или несколько соседей не
лопнут или не "всплывет" новый. Тогда нужно установить некоторые
дополнительные связи.
Другими словами,
приведенная выше концепция топологических отношений упрощает работу
пользователей и является более "дружественной" и надежной, поскольку не
заставляет пользователя работать на уровне примитивов тогда, когда идёт
работа с объектом как целым.
|
