Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ технологий и моделей организации геопространственных данных 11
1.1 Общие принципы описания пространственных данных 11
1.2 Модели организации пространственных данных в ГИС 14
1.2.1 Модели представления графической информации 17
1.2.2 Модели организации атрибутивной информации 26
1.2.3 Технологии связи атрибутивной и графической информации 27
1.3 Организация пространственных данных в инфраструктурах пространственных данных 29
1.3.1 Инфраструктуры пространственных данных 29
1.3.2 Организация геопространственных данных в ИПД 31
1.3.2 Доступ и обмен пространственными данными в ИПД 36
ГЛАВА 2 Разработка концепции и архитектуры регионального узла РИПД 42
2.1 Региональный узел РИПД 42
2.2 Концепция работы с пространственными данными 46
2.3 Информационно-функциональная структура регионального узла РИПД..49
2.3.1 Подсистема «Архивная база данных» 50
2.3.2 Подсистема «Хранилище» 57
2.3.3 Подсистема «Геопортал» 62
2.4 Выбор инструментально-программных средств 68
2.5 Предложения по развитию организационной структуры для поддержания функционирования узла РИПД 72
2.6 Оценка эффективности программных средств Регионального узла РИПД77
ГЛАВА 3 Разработка модели и структуры пространственных данных в узле РИПД 86
3.1 Общая технологическая схема подсистемы «Хранилище» 86
3.1.1 Хранение пространственных данных 88
3.1.2 Подготовка выходной продукции 88
3.1.3 Подготовка web-публикации 89
3.2 Требования и выбор модели данных для пространственного представления объектов местности в узле РИПД 89
3.2.1 Основные модели данных в узле РИПД 89
3.2.2 Классификация объектов 91
3.2.3 Идентификация объектов 94
3.2.4 Модель пространственного объекта 97
3.2.5 Моделирование рельефа 106
3.2.6 Точность 110
3.2.7 Выбор математической основы 110
3.3 Организация хранения геопространственных данных в подсистеме «Хранилище» 114
3.4 Топологические особенности при манипулировании геопространственными данными в подсистеме «Хранилище» 120
ГЛАВА 4 Реализация технологии организации пространственных данных на примере пилотного проекта «Банк геопространственных данных УрФО» 128
4.1 Архитектура Банка геопространственных данных УрФО 128
4.1.1 Технологическая схема Банка геопространственных данных УрФ0129
4.2 Применение разработанной технологии организации пространственных данных в Банке геопространственных данных УрФО 130
4.2.1 Архивное хранение готовой продукции 131
4.2.2 Внедрение модели данных пространственного описания объектов местности в подсистеме Хранилище 145
4.2.3 Подсистема Геопортал 162
Заключение 173
Список иллюстраций 175
Список литературы 177
- Технологии связи атрибутивной и графической информации
- Предложения по развитию организационной структуры для поддержания функционирования узла РИПД
- Организация хранения геопространственных данных в подсистеме «Хранилище»
- Внедрение модели данных пространственного описания объектов местности в подсистеме Хранилище
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время особенно острыми являются вопросы оперативного предоставления актуальной пространственной информации потребителям (органам государственной власти, местного самоуправления, организациям и гражданам) и создания условий для межведомственного и межуровневого информационного обмена.
Однако большой объем данных, накопленный в результате производственной деятельности предприятиями Роскартографии, а также разнообразие форматов, систем координат и технологий затрудняют, а иногда и вовсе препятствуют процессам обмена информацией. Новые требования рынка, предъявляемые к информации о местности, и развитие информационных технологий обуславливают необходимость поиска новых решений.
Выход из сложившейся ситуации видится в создании условий, обеспечивающих доступ потребителей к пространственным данным в электронном виде и их эффективное использование. За рубежом подобного рода системы получили название «инфраструктуры пространственных данных». Для Российской Федерации эта задача сформулирована в «Концепции создания и развития российской инфраструктуры пространственных данных» (РИПД), в которой РИПД определена как территориально распределенная система сбора, обработки, хранения и предоставления потребителям пространственных данных. Создание и развитие РИПД является приоритетной задачей для Российской Федерации на ближайшие годы, решение которой возможно только при создании сети локальных узлов РИПД для каждого региона России по новым единым правилам и стандартам. Это позволит обеспечить эффективное управление территорией при решении таких задач как обеспечение градостроительной деятельности, создание схем территориального планирования, развитие коммуникационных сетей и других.
Изначально цифровая геоинформация подготавливалась в основном для использования в виде цифровых топографических карт (ЦТК), со всей сложившейся сложной системой классификации, системой символизации, компоновки условных знаков и с полным дублированием атрибутов в подписях. И как следствие, созданные карты перегружены цифровыми объектами, часто не имеющими никакого отношения к пространственным данным, а присутствующими на ней только для оформления и печати (подписи, рамки, легенда и т. п.). Кроме того, пространственные данные созданных ЦТК не обеспечивают единого покрытия территории РФ. Для обеспечения покрытия без разрывов на стыках номенклатурных листов необходимы их сводка и сшивка, что в условиях создания РИПД и переходу к использованию наборов базовых пространственных данных является недопустимым.
Данные в таком виде не пригодны не только для обмена, но и для хранения в объектных базах данных, получивших в последнее время широкое распространение, и последующего создания на их основе новых пространственных данных. Соответственно кроме разработки программных компонент для каждого регионального узла РИПД необходим пересмотр существующих технологических процессов по производству и актуализации пространственных данных. Также необходим переход на новые модели данных, форматы обмена и т.д.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка концепции регионального узла РИПД, а также технологии обработки пространственных данных для решения производственных задач в узле РИПД, с использованием новой модели представления пространственных объектов.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выполнить анализ информационных технологий по проектированию ИПД;
описать требования, предъявляемые к региональному узлу РИПД и используемым в нем моделям геоданных;
разработать архитектуру регионального узла РИПД и новую модель пространственных данных, обеспечивающую эффективность его функционирования;
разработать состав объектных метаданных и уровни их организации;
разработать критерии оценки эффективности функционирования РИПД и выполнить тестирование разработанных компонентов РИПД.
Объект и предмет исследования. Объектом исследований является технология организации пространственных данных в условиях работы регионального узла РИПД, а предметом исследований являются модели геоданных и принципы работы с ними.
Методы исследования. Теоретические и практические исследования выполнялись на основе последних достижений в областях геоинформатики и цифровых методов составления топографических карт. При выполнении исследований были использованы цифровые модели, геоинформационные системы, СУБД Oracle, производственные материалы ФГУП «Уралгеоинформ». Для разработки моделей предметной области применялся метод объектно–ориентированного моделирования с использованием нотации UML. Для проектирования баз данных использовались реляционные методы, в том числе теория нормальных форм.
Научная новизна работы заключается в:
разработке концепции и построении архитектуры регионального узла РИПД, комплексно охватывающей вопросы унификации, мониторинга и предоставления пользователям базовых пространственных данных;
разработке структуры основной базы данных регионального узла РИПД, не зависящей от принятого каталога, и позволяющей управлять различными версиями пространственного объекта, его метрикой, семантикой, поддерживать различные уровни метаданных;
разработке модели и структуры пространственных данных, объединяющей достоинства цепочно-узловой и объектной моделей, специально ориентированной под перевод данных с цифровых топографических карт в форматы пространственной базы данных;
разработке новой схемы мониторинга пространственной информации;
Практическое значение работы. Работа выполнена в рамках государственного контракта по созданию «Банка геопространственных данных на территорию УрФО». Предложенная в работе концепция легла в основу архитектуры Банка, а разработанные технологии используются в процессах создания, мониторинга и обработки геоданных в Банке геопространственных данных УрФО, функционирующем на базе ФГУП «Уралгеоинформ».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований представлены и одобрены на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
Региональной научно-технической конференции «Информационное обеспечение экологической безопасности территорий» (г. Екатеринбург, 2008 г.);
Международных научно-технических конгрессах «ГЕО-Сибирь» (г. Новосибирск, 2009, 2010 г.г.);
Международном научно-техническом конгрессе «INTERGEO» (г. Karlsruhe, 2009 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 статьях и тезисов докладов, из них 3 из списка ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 186 страницах, содержит 62 рисунка и 4 таблицы, состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 125 наименований, перечня сокращений, списка иллюстраций, а также включает 4 приложения.
Технологии связи атрибутивной и графической информации
Первые три группы служат основой для организации класса координатных моделей и трех групп графических примитивов в геоинформатике (последняя может рассматриваться как расширение третьей) [37]. Использование данных примитивов хорошо отражает тип пространственной локализации реальных объектов.
Состав элементарных объектов может различаться в разных ГИС. Объекты точечного, линейного и площадного характера являются прямыми аналогами картографических объектов. Постоянные и временные группировки элементарных объектов образуют неэлементарные объекты. Если такая группировка имеет уникальный идентификатор, то она рассматривается как индивидуальный объект [46].
Растровые модели это графические модели, описывающие пространственную реальность, в которых весь объект (исследуемая территория) отображается как совокупность усредненных значений характеристик (цвет, оптическая плотность), полученных для участков поверхности объектов в пределах каждой ячейки регулярной пространственной- сети [34 , 36, 42]. Растровая модель обеспечивает слияние позиционной и семантической атрибутики растрового слоя в одной прямоугольной матрице. Позиция объекта определяется столбцом и строкой, а семантика - значением (с неограниченным числом атрибутов) или кодом (идентификатором). Отпадает необходимость отдельного хранения семантики, подобно тому, как это делается обычно в векторных моделях, что упрощает манипуляцию объектами и аналитические операции [34]. Если векторная модель дает информацию о том, где расположен тот или иной объект (см. п. 1.2.2.3), то растровая — информацию о том, что расположено в той или иной точке территории. Это определяет основное назначение растровых моделей - непрерывное отображение поверхности.
В растровых моделях в качестве основной элементарной модели используют двухмерный элемент пространства - пиксель (ячейка) Упорядоченная совокупность атомарных моделей образует растр. Основной характеристикой для растровых моделей является разрешение. Разрешение — это минимальный линейный размер наименьшего участка реальной поверхности, отображаемый одним пикселем. Простота растрового представления оборачивается большими затратами памяти и необходимостью сжатия данных [34]. Наиболее часто растровые модели применяют при отображении полей, где требуется непрерывное отображение характеристики (например, высоты), обработке аэрокосмических снимков для получения данных дистанционных исследований Земли [37]. В отличие от занимающих все пространство растровых моделей векторные модели данных строятся на линиях, занимающих часть пространства. Это определяет основное преимущество векторных моделей, которое заключается в том, что им требуется на порядки меньшая память для хранения и меньшие затраты времени на обработку и представление [37]. Векторные модели отображают все типы элементарных моделей: точечные, линейные, площадные. Векторная модель представления цифровой картографической информации - это способ математического описания объектов карты в виде набора векторов фиксированной длины. При векторном формате картографическое изображение дается в параметрической форме: При этом каждый объект (его изображение на карте) описывается функцией, имеющей общий вид: х, у — координаты характерных точек пространственного объекта; — содержательная характеристика (семантика); — отображение объектов на данный период времени.
При построении векторных моделей объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями, дугами, полилиниями. Площадные объекты в векторных моделях задаются наборами линий. Точность векторных данных выше, чем растровых, так как векторные данные могут кодироваться с любой мыслимой степенью точности, которая ограничивается лишь возможностями метода внутреннего представления координат. Обычно для представления векторных данных используется 8 или 16 десятичных знаков (одинарная или двойная точность).
Подобное описания линейных объектов, отождествляемых с границами, контурами и элементами линейных сетей, не содержит аппарата описания топологических отношений между линейными объектами и является примером векторного нетопологического представления. Такое представление часто называют «картографическое спагетти».
Главной особенностью данной модели является подход, при котором описание каждого объекта цифровой карты является отдельной информационной единицей и состоит из двух частей - метрики и семантики. При этом модель не предполагает какого-либо прямого описания связей между объектами.
Формат представления в памяти машины у данной модели может быть различный. В некоторых форматах ГИС (например .sxf ГИС «Карта») пространственные данные представлены в виде последовательности координат, наряду с которой имеется запись, указывающая на тип объекта (точка, линия, полигон) и блок атрибутивной информации. В остальных же модель картографического спагетти реализована так: имеются« координаты первой точки объекта, а далее хранятся приращения и углы поворота, также есть запись типа объекта и блок атрибутивной информации (так организован шейп- файл .БЬр ГИС Агс018).
Данная модель стала основной в цифровой картографии по двум основным причинам. В первую очередь — из-за своей простоты. Кроме того, она неплохо согласуется с правилами отображения цифровых карт в виде условных знаков. Поскольку условный знак призван передавать визуально информацию о свойствах объекта, то их фиксация на протяжении всего объекта позволяет всю метрику отобразить одним условным знаком.
Предложения по развитию организационной структуры для поддержания функционирования узла РИПД
Региональный узел РИПД — это, по сути, та же инфраструктура пространственных данных только регионального масштаба. Исходя из перечисленного выше, определим более четко узел РИПД. Региональный узел РИПД - это банк данных, содержащий цифровую пространственную информацию на территорию некого субъекта Российской Федерации, входящий в состав государственного банка пространственных данных, имеющий совокупность предметно-ориентированных баз данных (возможно, территориально-распределенных), центральное хранилище базовых данных, средства ведения метаданных, комплекс прикладных программ, систему распределенного доступа через сеть Интернет, и находящихся под единым управлением, и выполняющий функции унификации, обеспечения доступа и мониторинга данных. При этом под унификацией данных подразумевается приведение цифровых пространственных данных к единообразию, к единой форме, составу, структуре, или модели на основе установления единых стандартов правил ввода и систем классификации, идентификации и кодирования. Мониторингом пространственных данных называется специально организованное систематическое наблюдение за состоянием пространственных объектов с целью планового обновления цифровой пространственной информации [16].
Т.к. региональный узел РИПД является частью инфраструктуры пространственных данных РФ, то цели и задачи его создания представляются такими же как у РИПД только по территориальному охвату решаются на. уровне субъекта федерации.
При разработке регионального узла РИПД должны быть созданы основные компоненты РИПД: - Информационные ресурсы, включающие базовые пространственные данные и метаданные; - Организационная структура; - Нормативно-правовое обеспечение; - Технологии и технические средства. Ясно, что формирование такого рода региональных узлов РИПД «с чистого листа» не оправдано как по экономическим, так и по временным ограничениям. С другой стороны, предприятия - производители геоданных уже имеют в своем распоряжении огромные массивы пространственной информации в цифровой форме. Как устанавливает Концепция [44] мероприятия по созданию и развитию РИПД и в частности региональных узлов РИПД предусматривается осуществлять с максимальным использованием уже созданных в Российской Федерации пространственных данных. Эффективный подход состоит в извлечении и реорганизации тех геоданных, которые уже инкорпорированы в имеющуюся картографическую продукцию (в первую очередь — в форме ЦТК) или накоплены в различных ведомственных информационных базах. Целесообразно провести ревизию, унификацию имеющейся цифровой картографической продукции и в результате осуществить переход к базовым пространственным данным. Это возможно при использовании общепризнанных и широко используемых стандартов структурирования информации. Безусловно, основная компонента узла - информационная. Узел инфраструктуры должен выступать как поставщик геопространственных данных. Необходимо иметь базы геопространственных данных: - пространственных объектов, как основу для формирования БПД, - готовых продуктов (растров, ЦТК, ортофотопланов и т.п.) Кроме того, каждая единица хранения должна сопровождаться метаданными, т.е. необходимо вести базы метаданных. Региональный узел РИПД должен создаваться как свободно масштабируемая распределенная информационная система. В ее рамках распределенными являются подсистемы: - информационные ресурсы (данные и метаданные), - производители информации, - сервисы, - пользователи. Должна быть предусмотрена возможность подключения к информационным ресурсам узла ресурсы различных производителей информации, а также расширения состава сервисов по доступу и работе с пространственными данными. В связи с чем, потребуется обеспечить высокую степень масштабирования программных и аппаратных средств. Это возможно при использовании современного программного и аппаратного обеспечения.
Для связи распределенных подсистем необходимо внедрение сетевых технологий и единых форматов и протоколов информационного обмена. Хранение и обновление пространственных данных должно осуществляться с использованием реляционных баз данных. Дополнительным осложняющим обстоятельством является то, что не вся пространственная информация может быть предъявлена для открытого использования в сети Интернет. Создающийся региональный узел должен содержать два сектора - открытый (для информации, предъявляемой к открытому использованию в сети) и закрытый (в котором размещается вся доступная геопространственная информация). Обмен информацией между секторами узла должен выполняться только через внешние носители.
РИПД формируется как совокупность региональных инфраструктур. Соответственно, для каждого региона необходимо выбрать организацию, ответственную за реализацию (или координацию) основных этапов формирования ИПД, за отработку основных нормативных, организационных и технологических решений и за практическое создание базовых элементов инфраструктуры. При этом создание РИПД сопряжено с глубокой реорганизацией больших массивов уже накопленной геопространственной информации.
Очевидны преимущества решения, при котором в роли ответственного координатора-исполнителя выбирается предприятие, профессионально работающее в области создания картографической и прочей геопространственной продукции на базе современных информационных технологий - и при этом имеющее в своем распоряжении пространственные данные с региональным охватом.
Основная функция инфраструктуры пространственных данных — это интеграция информации из различных источников. Опишем в общих чертах идеологию работы с пространственными данными в условиях полного развертывания регионального узла РИПД, когда все производители и потребители пространственных данных вовлечены в ИПД.
Организация хранения геопространственных данных в подсистеме «Хранилище»
Источниками данных хранилища служат оперативные транзакционные системы, которые обслуживают повседневную учетную деятельность компании. В региональном узле роль источника данных выполняет подсистема «Архивная база данных». Также в качестве источников данных, могут быть рассмотрены внешние системы, в том числе и Интернет (геопортал). Детальные данные из источников могут либо напрямую поступать в хранилище, либо предварительно агрегироваться до требуемого уровня обобщения (подготавливаются к загрузке).
Оперативный склад служит буфером между транзакционными источниками данных и хранилищем. Данные, прежде чем попасть в хранилище, должны быть преобразованы в единые форматы, очищены, объединены и синхронизированы. Оперативный склад данных служит аккумулятором данных, поступающих от источников, перед их загрузкой в хранилище. В отличие от хранилища данных информация в складе данных может изменяться со временем в соответствии с изменениями, происходящими в источниках данных. Данные оперативного склада регулярно обновляются. Каждый раз, когда данные изменяются в оперативных системах и внешних источниках, соответствующие им данные из оперативного склада также должны быть изменены. Частота обновления оперативного склада зависит как от частоты обновления источников, так и от регламента загрузки данных в склад. В региональном узле в качестве оперативного склада выступает само «Хранилище», точнее специальная область «Хранилища» (буферная зона) в виде рабочих таблиц, подготовленная для хранения временных (не проверенных) данных. В рабочих таблицах данные ждут проверки, обработки и загрузки в основные таблицы хранилища, после чего из рабочих таблиц удаляются.
Хранилище данных представляет собой предметно-ориентированную базу или совокупность БД, извлекаемых из источников, которые организованы по сегментам, отражающим конкретную предметную область.
Витрины данных (data mart) можно рассматривать как маленькие хранилища, которые создаются с целью информационного обеспечения аналитических задач конкретных групп пользователей. Витрины данных можно представить в виде логически или физически разделенных подмножеств хранилищ данных. Источником данных для витрин служат данные хранилища, которые агрегируются и консолидируются по различным уровням иерархии. Детальные данные могут также помещаться в витрину или присутствовать в ней в виде ссылок на данные хранилища.
У «Хранилища пространственных объектов» должно быть несколько витрин данных: база пространственных объектов публикуемая в Интернет через геопортал не содержащая секретных сведений и несколько витрин с данными, подготовленными для картиздания, т.е. в соответствующих масштабах (подробнее см. главу 3).
Метаданные являются ключевым элементом в Хранилище. Они содержат полное описание логической и физической структуры данных, всех процессов загрузки данных, специализированных приложений для анализа и представления данных в определенных областях, а также дополнительную информацию обо всех элементах Хранилища, помогающую легко ориентироваться в его сложной структуре. Для отражения жизненного цикла пространственных объектов и возможности проводить ретроспективный анализ, в «Хранилище» необходимо вести подробные метаданные о модификациях объектов, об их качестве, источниках получения и т.п.
Процессы работы с данными, предусмотренные в «Хранилище»:
1. Загрузка - перемещение информации от источников данных в БД Хранилища. 2. Преобразование — подготовка информации к хранению в оптимальной форме. 3. Выгрузка - получение цифровых наборов пространственных данных. 4. Представление; 5. Обновление. В «Хранилище», как и в «Архивную базу данных», попадают данные имеющие режимные ограничения, соответственно «Хранилище» должно функционировать в специализированной сети, аттестованной для обработки секретной информации и не имеющей связи с другими сетями. Доступ к «Хранилищу» могут иметь только определенные группы пользователей. Для повышения интероперабельности данных проектные решения подсистемы «Хранилище» должны соответствовать международным стандартам серии ISO 19 . Итак, «Хранилище» изначально формируется в результате переработки материалов «Архивной базы данных» и является репозитарием пространственной информации с объектной организацией; кроме того, «Хранилище» содержит базу метаданных ко всем пространственным объектам (база объектных метаданных). Подробное описание модели хранения данных и их процедур обработки в «Хранилище» дается в главе 3. Не зависимо от структуры данных, форматов и способа хранения в узле, пространственная информация должна публиковаться в Интернет. Удаленные пользователи должны иметь возможность найти сведения об уже созданных пространственных данных на основе поиска по метаданным. Для решения такой задачи необходима разработка и внедрения подсистемы «Геопортал» (далее Геопортал), с помощью которой участники и пользователи РИПД смогут получить доступ к распределенным геоданным и сервисам. Под Геопорталом понимается web-сайт, перечень функций которого, реализованных в виде Web-cepвиcoв (геосервисов), включает поиск наборов данных, их визуализацию (геовизуализацию), загрузку и трансформирование, а также вызов других сервисов. Геопортал основной Интернет-ресурс интерактивной коммуникации поставщиков и потребителей пространственных данных. Геопортал занимает ключевое место в открытом секторе регионального узла РИПД, т.к. предоставляет инструмент взаимодействия пользователей с информационными ресурсами ИПД. Для обеспечения работы портала необходимо подключение к нему баз публикаций и витрин данных. База публикаций — это база данных, в основе своих ресурсов имеющая данные из подсистем закрытого сектора, но содержащая данные, подготовленные для открытого опубликования в сети Интернет (пространственные данные, прошедшие рассекречивание)- и функционирующая в открытом секторе регионального узла РИПД. Базы публикаций и витрины могут быть как на стороне оператора РИПД, так и на стороне участников РИПД. Базовые подсистемы, размещаемые в открытом секторе узла РИПД, предназначены для непосредственного обмена пространственной информацией по сетям, в соответствии с принципами создания РИПД. Изначальное наполнение баз открытого сектора узла РИПД должно осуществляться на основе материалов закрытой части узла, допущенных к открытому опубликованию (возможно, после дополнительной разгрузки). Основными подсистемами открытого сектора узла РИПД являются: - База базовых пространственных объектов (База БПО), - База метаданных пространственных объектов, - База публикаций готовой продукции (ЦТК и ортофотопланы, допущенные к опубликованию через Интернет), - База метаданных готовой продукции. Геопортал должен представлять из себя web-сайт, имеющий ряд интерфейсов и сценариев использования различных распределенных ресурсов. Геопортал должен соответствовать следующим критериям:
Внедрение модели данных пространственного описания объектов местности в подсистеме Хранилище
Довольно часто в информационных ресурсах существуют сложные пространственные объекты, агрегированные из более простых. Такой пространственный объект может быть разбит на множество обособленных по определенному принципу пространственных объектов. Множество обособленных пространственных объектов может быть представлено как один пространственный объект.
Уникальность идентификатора — одна из необходимых фундаментальных характеристик. Для достижения уникальности идентификации объектов можно применить несколько подходов: 1. Использование уже существующих ведомственных систем идентификации; 2. Иерархическая организация федерального толка; 3. Указатель на место пространственного объекта в системе классификации (по топографическому классификатору или по др. каталогу); 4. Псевдослучайная генерация [100]. В настоящее время существует ряд систем идентификации пространственных объектов, формируемых в рамках отраслевых систем учета объектов, которые имеют статус государственных и обеспечивают уникальную идентификацию объектов на всей территории Российской Федерации. К ним относятся: - кадастровые номера земельного кадастра; - номера пунктов государственной геодезической,сети; - классификатор ОКАТО для единиц административно- территориального деления; - номера объектов лесного кадастра. Как правило, объекты, информация о которых учитывается в рамках соответствующих систем, отнесены в Концепции инфраструктуры пространственных данных к базовым объектам [43]. Вместе с тем, не для всех БПО такие системы установлены, не всегда прописан порядок идентификации и связи идентификаторов в процесс формирования объекта, начиная с планирования его создания и до момента учета в системах государственного учета объектов.
При иерархической организации федерального толка учреждается единый центральный орган, администрирующий некие префиксы верхнего уровня, которые он распределяет между уполномоченными органами следующего уровня, каждый из них последовательно дописывает свой текст к префиксу — и передает управление далее. Идентификатор в такой системе неизбежно становится все длиннее по мере продвижения вниз по дереву, однако практически не трудно остаться в пределах максимально допустимой длины кода [100].
Для использования указателя на место пространственного объекта в системе классификации необходимо для начала разработать правило (классификатор) в пределах которого будет происходить классификация. Этот подход не сильно отличается от иерархической организации федерального толка т.к. при нем в идентификаторе также фиксируется место объекта в некоторой иерархической системе. Существует возможность использования гибридной системы идентификации.
При описанных подходах необходимо назначение фирмы, ответственной за генерацию и назначение диапазонов идентификатора для разных производителей данных.
При псевдослучайной генерации используется единый алгоритм: генерации кодов, который мог бы применяться производителями данных без всякого контроля за диапазоном значений. Псевдослучайный- идентификатор должен быть уникальным как во времени, так и в пространстве. Формирование такого кода не предполагает официального органа для регистрации каждого идентификатора [100].
Идентификатор должен присваиваться однократно и не изменяться во времени. Чтобы обеспечить постоянство идентификатора он должен быть, бессмысленным, т.е. иными словами в нем не должна содержаться информация о данных. Мировая практика показывает, что включение информации в идентификатор может приводить к его изменению при неизменности пространственных данных.
Под пространственным объектом понимается информационная единица; имеющая пространственные координаты на местности (метрика), определенный набор свойств (семантика), уникальный идентификатор и отнесенная к одному из предопределенных классов.
Выделены два уровня объектов: экземпляры и типы. На уровне экземпляров пространственный объект представлен как дискретная сущность, ассоциированная с конкретными географическими и временными координатами, и может отображаться специальным графическим символом. Эти индивидуальные экземпляры объектов группируются в классы с общими характеристиками - типы объектов.
Состав типов пространственных объектов задается каталогом. Каталог пространственных объектов — это документ, содержащий определения и описания типов объектов, атрибутов объектов и ассоциаций объектов (отношения), встречающихся в одном или нескольких наборах географических данных, с указанием допустимых операций объекта [24]. Каталог должен использоваться в качестве эталона при формировании классификаторов объектов частных случаев цифровых моделей местности [37].
Способ группировки экземпляров в типы в рамках принятой классификационной схемы следующий: для выделения объекта в отдельный тип используются наиболее устойчивые определяющие его суть свойства, все остальные свойства фиксируются в атрибутах. Каталог не устанавливает ограничения к способам описания объекта, то есть при составлении каталога способ графического отображения объекта на карте не имеет значения.
В ИС «Хранилище пространственных объектов» для описания пространственного объекта принята модель, изображенная на Рисунок 18. Информация об объекте представляется 5-тью пакетами: идентификаторы, атрибуты, геометрия, метаданные, поведение. Состав атрибутов и поведение может различаться для объектов разных типов. Состав атрибутов и поведение объектов задается в рамках каталога ПО.
