29. Векторні моделі даних: нетопологічна спагетті-модель, топологічні моделі.

Векторна модель, або векторний спосіб подання просторових даних, — спосіб формалізації просторових даних, що базується на використанні певного набору елементарних графічних об'єктів, чи «графічних примітивів», до яких належать: точка, лінія, полігон, дуга або сегмент.

Сукупність цих трьох елементарних графічних об'єктів — точки, лінії та полігону — цілком достатня для опису форми як лінійних, так і просторових картографічних об'єктів, які в цьому випадку кодуються як сукупність координат точок, що апроксимують форму лінійного об'єкта, наприклад, адміністративного кордону, русла ріки і т.п., або контуру (границі) територіального об'єкта, наприклад, території землекористування населеного пункту, басейну ріки і т.п.

Спосіб векторного подання метричних даних з використанням трьох зазначених вище елементарних графічних об'єктів має назву точкової полігональної структури (Point Polygon Structure) векторних даних. Він належить до категорії нетопологічних векторних структур даних, які часто називають «спагеті».

Цей різновид векторних структур просторових даних відповідає початковому періоду розвитку ГІС-технології, хоча деякі сучасні ГІС-пакети використовують цей формат і далі. Прикладом може бути формат MIF/MID — MapInfo Data Interchange Format — відкритий обмінний формат пакета MapInfо, а також шейп-файли (shapefiles) ГІС-пакетів фірми ESRI.

Основний недолік цього способу формалізації просторових даних полягає у відсутності в запису даних топологічної інформації (інформації про взаємне розміщення об'єктів), що вимагає при введенні метричних даних за допомогою дигітайзера проводити повний обхід кожного полігона.

Значного поширення в наш час набули топологічні векторні структури, у яких, крім ідентифікаторів об'єктів і координат, кодується також інформація про взаємне розміщення об'єктів.

Наприкінці 60-х років XX ст. у Бюро перепису США (US Bureau of the Census було розроблено структуру збереження просторової інформації, яку було названо Dual Independent Map Encoding (подвійне незалежне кодування карт) DIME-структурою. Вона належить до топологічних векторних структур даних.

Основним елементом DIME-структури є дуга (arc) або сегмент (segment) — послідовність ліній, що починається і закінчується вузловими точками. Під вузловою точкою (node) розуміють точку перетину трьох і більш ліній.

Введення топологічних характеристик у структуру векторних даних дозволило уникнути основного недоліку точкових полігональних структур — необхідності подвійного обведення спільних меж і пов'язаних з цим похибок. Кожна точка при цьому запам'ятовується тільки один раз у складі якого-небудь сегмента (дуги) і може використовуватися багаторазово — стільки разів, скільки це буде необхідно.

Подальшим розвитком DIME-структури є векторні топологічні структури типу дуга-вузол (Arc-Node Structure), або лінійно-вузлові структури векторних даних, у яких об'єкт у базі даних структурований ієрархічно, а базовими елементарними графічними об'єктами, крім точки, лінії і полігону є дуга (або сегмент). Опис метричного навантаження карти в базі даних з використанням лінійно-вузлової структури векторних даних, як і в DIME-структурі, складається з трьох наборів даних: 1) таблиці пар координат (х, у) точок введення, що представляють геометрію дуг, 2) таблиці атрибутів дуг і 3) таблиці атрибутів полігонів.

Останніми роками для організації векторних даних у рамках лінійно-вузлової моделі широко використовується реляційна, або геореляційна, структура даних, де метрична та топологічна інформація організована так само, як у лінійно-вузлових структурах, але додаткова (атрибутивна) інформація зберігається в базі даних в окремих реляційних таблицях. Таким чином, геореляційна структура забезпечує однозначну відповідність точкових, лінійних і полігональних об'єктів атрибутивній інформації, яка дозволяє вибирати й аналізувати інформацію, що міститься в базі даних, як за просторовими, так і за атрибутивними критеріями.