СТРУКТУРА ТА ФУНКЦІЇ БАЗИ ДАНИХ ЕЛЕКТРОННОГО КАТАЛОГУ ТОПОГРАФІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ — Р. В. Рунець, А. Г. Черін

СТРУКТУРА ТА ФУНКЦІЇ БАЗИ ДАНИХ ЕЛЕКТРОННОГО КАТАЛОГУ ТОПОГРАФІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ — Р. В. Рунець, А. Г. Черін

Вісник геодезії та картографії. - 2010. № 3. - С.31-35

Вступ. База даних електронного каталогу (далі – електронний каталог) містить абстрактні моделі реального світу і подає їх як визначену сиcтему класифікації об’єктів та явищ. В електронному каталозі забезпечено однозначну інтерпретацію абстрактних моделей комп’ютерними системами та їх користувачами, створено умови для розподіленого вироблення, поширення та використання геопросторових даних.

Електронний каталог являє собою перелік груп і типів (моделей) усіх топографічних об’єктів, передбачених класифікатором інформації, що вказуються на топографічних картах масштабу 1:10 000.

Аналіз останніх досліджень та постановка задачі. Сучасне формування та використання геопросторових даних потребує чіткого порядку класифікації просторових об’єктів, їх властивостей і відношень. Один із засобів вирішення цієї проблеми – формування відповідних каталогів та класифікаторів об’єктів і явищ як необхідних складових метаданих для наборів геопросторових даних. Це потрібно і для загальної цифрової топографічної основи (базового набору геопросторових даних), і для профільних наборів, що формуються за специфікаціями окремих предметних сфер. Застосування єдиної структури, яка основується на міжнародних та багатомовних каталогах, є одним із засобів досягнення функціональної сумісності наборів і баз геопросторових даних та геоінформаційних сервісів їх оброблення у відкритих інформаційних середовищах [4, 5].

Виклад основного матеріалу. У статті розглядаються принципи формування, структура і склад електронного каталогу топографічних об’єктів для наборів геопросторових даних, які відповідають загальній методології створення каталогів об’єктів географічної інформації за проектом міжнародного стандарту ISO 19110 [2].

Цей стандарт призначено для каталогізації об'єктів, що подаються в цифрових форматах, але його принципи можуть бути поширені також на каталогізацію інших форм географічних даних та адаптовані до певних умов внутрішнього середовища ГІС тієї країни, в якій розробляється каталог.

Призначення та сфера застосування електронного каталогу. Топографічні об’єкти визначаються як об’єкти природного або артефактного походження, які розташовані на земній поверхні (над і під нею), обмежені в просторі, стаціонарні відносно поверхні та відносно сталі в часі.

Каталогізація об’єктів та їх властивостей має на меті систематизацію класифікаторів різних предмет них сфер застосування геопросторових даних на основі єдиної структури, єдиних правил і вимог до системи кодування, опису об’єктів, їх властивостей, операцій з об’єктами і просторових відношень між об’єктами. У каталозі об’єктів визначено типи об’єктів, операції з ними, атрибути і відношення, що подаються у формалізованому вигляді, достатньому для перетворення даних у придатну для використання інформацію. Такий каталог об’єктів дає змогу поширювати, використовувати топографічні дані завдяки забезпеченню кращого та однозначного розуміння їх змісту і значення.

Електронний каталог призначений для уніфікації опису структури і складу наборів геопросторових даних з метою підвищення якості й ефективності використання даних на всіх етапах створення, супроводження та використання баз даних у різних ГІС-аплікаціях (мал.1).


На етапі збирання даних і створення відповідних наборів геопросторових даних каталог об’єктів та їх властивостей регламентує склад об’єктів, систему їх кодування і класифікацію атрибутів.

На етапі формування баз геопросторових даних каталог фактично задає концептуальну модель наборів даних, оскільки містить вичерпну інформацію про склад атрибутів, систему їх кодування та домени значень, а також про атрибутивні відношення, що задають асоціації між об’єктами різних типів.

Електронний каталог має важливе значення для оцінювання якості наборів геопросторових даних, адже він становить інформаційну базу для програм тестування відповідності наборів визначеним у каталозі системам класифікації та кодування даних і доменам значень атрибутів.

Принципи побудови електронного каталогу. Метою побудови каталогу є концептуальна модель даних, яка має дати відповідь на питання, що необхідно зберігати в базі даних, а не як дані повинні зберігатися.

Електронний каталог об’єктів реалізований у вигляді реляційної бази даних (мал.2) та описаний з використанням спеціалізованої мови на основі синтаксису стандарту XML-мови.


Реалізація моделі реляційної бази даних електронного каталогу дає суттєві переваги: одночасний доступ до геопросторових даних багатьох користувачів, стандартні засоби збереження й відновлення даних, можливість роботи в режимі “клієнт – сервер”, забезпечення подання геопросторових даних у нових абстрактних типах даних (і в просторових розширеннях SQL також), забезпечення сумісності різних додатків за форматами даних і методами доступу до них.

Модель реляційної бази даних подається у вигляді таких основних об’єктних відношень:

Реєстр груп об’єктів: GrupsReg {#Grup_Code, Grup_Name}, де:

Grup_Code – код групи;

Grup_Name – назва групи природною мовою.

Реєстр типів об’єктів: ObjTypeReg {#Grup_Code, #Obj_Code, #Obj_ID, Obj_Name, Obj_Definition, Obj_Info}, де:

Grup_Code – код групи;

Obj_Code – код типу;

Obj_ID – ідентифікатор типу;

Obj_Name – назва типу природною мовою;

Obj_Definition – визначення типу природною мовою;

Obj_Info – додаткова інформація про тип природною мовою (докладний опис, малюнки і т. п.).

Реєстр атрибутів типів обєктів: AtrObjReg {#Grup_Code, #Obj_Code, #Atr_ID, #Atr_Code, Atr_Na me, Atr_Definition, Atr_Status, Atr_unit, Dom_Info, Min, Max, Dom_clas}, де:

Grup_Code – код групи;

Obj_Code – код типу;

Atr_ID – ідентифікатор атрибута;

Atr_Code – код атрибута;

Atr_Name – назва атрибута природною мовою;

Atr_Definition – визначення атрибута природною мовою;

Atr_Status – статус атрибута;

Atr_unit – одиниці вимірювання значення атрибута;

Dom_Info – додаткова інформація домену значень атрибута природною мовою;

Min – мінімально допустиме значення атрибута;

Max – максимально допустиме значення ат рибута;

Dom_clas – посилання на класифікатор значень атрибута.

Реєстр діаграм: SchReg {#Grup_Co de, #Obj_Code, #Sch_Na me, Sch_Info, Sch_Resourse}, де:

Grup_Code – код групи;

Obj_Code – код типу;

Sch_Name – описова назва, що унікально ідентифікує одне значення діаграми типу;

Sch_Resourse – ймовірний розмір діаграми.

Реєстр операцій: OperReg {#Grup_Code, #Obj_Code, #Oper_Name, Oper_Definition}, де:

Grup_Code – код групи;

Obj_Code – код типу;

Oper_Name – описова назва, що унікально ідентифікує одне значення операції з об'єктом;

Oper_Definition – визначення операції з об’єктом природною мовою.

Реєстр асоціацій: AssocReg {#Grup_Code, #Obj_Co de, #Obj_Co de_Assos, As soc_Code, As soc_Na me}, де:

Grup_Code – код групи;

Obj_Code – код основного типу об’єкта в асоціації;

Obj_Code_Assos – код типу об’єкта зв’язку;

Assoc_Code – код асоціації;

Assoc _Name – назва асоціації (роль основного типу в асоціації).

Реєстр класифікаторів: ClassReg {#Atr_ID, #Atr_Code, Code, Name, Short_Name}, де:

Atr_ID – ідентифікатор атрибута;

Atr_Code – код атрибута;

Code – код атрибута в переліку значень;

Name – значення атрибута природною мовою;

Short_Name – коротка назва значення атрибута.

Основні засоби реалізації електронного каталогу:

- інтерфейс – IDE: Visual Studio 2008;

- мова програмування – C#;

- система керування базою даних – Postgres SQL 8.3;

- система – Windows 98 та пізніші.

Каталог орієнтовано безпосередньо на подання інформації про місцевість, а не на її картографічну модель. Інформацію можна здобувати з різних джерел, а тому каталог не «прив'язаний» до особливостей жодного з них. Найважливіше в цьому принципі – відмова від орієнтування складу каталогу на систему умовних знаків у традиційних топографічних картах. У методології формування стандартизованого каталогу принцип безпосереднього моделювання об’єктів місцевості є концептуально основним.

На відміну від традиційної картографії, цифрова модель місцевості не обмежує склад об'єктів, що описуються в ній. Таким чином, в електронний каталог включаються об'єкти місцевості, виходячи із завдань геоінформаційного моделювання.

Укладання каталогу для базових наборів геопросторових даних проводилось на основі принципу максимального узагальнення об'єктів, які входять до його складу за їх основними топографічними особливостями. Для цього здійснено надійну ідентифікацію об'єктів усіх типів у ході отримання інформації з різних джерел, передусім дистанційними методами. Також проідентифіковано атрибути, класифікатори та асоціації між об’єктами.

Принципи побудови електронного каталогу ґрунтуються на таких основних положеннях міжнародного стандарту ISO 19110:

1) каталог є наскрізним, тобто не пов'язаним зі ступенем деталізації, що встановлюється для цифрових топографічних карт і планів або інших видів цифрової моделі місцевості конкретного масштабу;

2) у каталозі виділено типи об’єктів, ідентифікацію яких можна провести незалежно від джерела одержання інформації про об'єкти, а детальнішу ідентифікацію об'єкта здійснюють завдяки додаванню до опису об'єкта відповідних атрибутів та значень цих атрибутів;

3) картографічні об'єкти та їх характеристики, пов'язані з картографічним відображенням, в електронний каталог безпосередньо не увійшли, але їх можна буде використати при формуванні класифікаторів, що розробляються для різних технологій, або при створенні ЦММ різних видів і при значення;

4) на опис об'єкта місцевості в електронному каталозі не поширюються обмеження щодо способу його просторового подання, тобто об'єкт у каталозі описується незалежно від зв'язку з конкретним типом просторової локалізації та правилами цифрового опису;

5) каталог визначає тільки ті типи об'єктів місцевості та їх характеристики, які підлягають опису в складі БТД, не торкаючись при цьому їх тематичної класифікації або тематичного об'єднання в групи, крім груп, визначених у самому каталозі.

Структура та склад електронного каталогу. Електронний каталог складається з 16-ти тематичних груп, кожна з яких поділяється на відповідні їй типи об’єктів. Основний рівень класифікації – тип об'єкта. Каталог доступний для будь-якого набору географічних даних, що містить ви значені типи об'єктів.

Електронний каталог об'єктів включає такі елементи:

• ідентифікуючу інформацію для гарантування порівнюваності об'єктів каталогізації, що містяться в різних ГІС-аплікаціях;

• визначення й описи всіх типів об'єктів у наборах даних, включаючи всі атрибути об'єкта, асоціації (зв'язки) для кожного типу об'єктів, допустимі операції з об'єктом;

• класифікатори, що містять переліки допустимих змістових текстових та відповідних кодових значень;

• формальні моделі об'єктів каталогізації з використанням мови концептуальних схем для одно значної інтерпретації каталогів у різних ГІС-аплікаціях.

Форма назв і визначень. Усі назви груп, типів та їх атрибутів, а також визначення типів і атрибутів подаються в електронному каталозі природною мовою.

Опис типів об'єктів. Кожний тип об'єкта містить назву групи, до якої він належить, визначення і опис типу. Типи мають власний ідентифікатор, який є унікальним у межах даного каталогу, та код для забезпечення наступності з чинною системою класифікації топографічних об’єктів (їх подають згідно з Класифікатором інформації, яка відображується на топографічних картах масштабів 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 00, 1:1000 000) [3]. Тип об’єкта оптимально описаний функціональною мовою з використанням не залежного об’єктно-орієнтованого формату. Каталог включає для кожного типу об’єкта його атрибути, операції та асоціації (мал.3).


Опис атрибутів об’єктів. Атрибути об'єкта ідентифіковані й визначені для кожного типу об'єк та. Вони також мають назву та визначення природною мовою. Кожен атрибут об'єкта ідентифікований цифровим кодом, що є унікальним у межах каталогу та містить номер групи, номер типу в групі та номер атрибута в типі. Для кожного атрибуту визначено його статус, одиниці вимірювань, тип даних і домен допустимих значень або посилання на класифікатор доменних значень. Для реалізації всіх видів відношень як між складовими моделі в базі даних, так і між можливими тематичними розширеннями характеристик об’єкта в інших базах або наборах даних, у базі даних електронного каталогу передбачено для кожного виду об’єкта місцевості унікальний топографічний ідентифікатор TOID, який подається як атрибут об’єкта.

Опис класифікаторів доменних значень. Кожен класифікатор ідентифіковано за назвою відповідного йому атрибута та кодом атрибута. Класифікатор містить перелік значень природною мовою та відповідні цим значенням коди (мал.4).