Toate bazele de date, atât de specialitate și de masă pot reprezenta în mod direct numai anumite tipuri de informații. Pentru orice baze de date în valoare de model de date: o descriere precisă a tipurilor de informații și de modul în care informațiile ar trebui să fie organizate în mod logic. Din aceasta rezultă că, pentru o bază de date bine conceput, una care poate fi extins în mod logic formularea de model de date corespunzătoare trebuie să preceadă dezvoltarea efectivă a bazei de date. Astfel, modelarea datelor joacă un rol important în dezvoltarea bazei de date. Acest articol discută despre conceptul de tip de date spațiale din punct de vedere al teoriei tipurilor de date, modele de date și baze de date. Datele spațiale pot fi de diferite tipuri și destinații, cum ar fi un model digital de teren (scalare sau vectoriale câmpuri), forme geometrice (bidimensionale sau tridimensionale) a acoperirii.
Tipuri de date spațiale, pentru baza de date ar trebui să fie:
- închis în setul de operații,
- au semantică definite în mod formal,
- care urmează să fie definite în ceea ce privește prezentarea finală a calculatoarelor disponibile,
- oferă oportunități adecvate pentru a reprezenta obiecte spațiale reale,
- să fie independentă de un model de baze de date specifice, ci pentru a interacționa cu nimeni.
Prezentarea geometriei obiectelor
Scopul principal al tipurilor de date spațiale - astfel de proprietăți reprezintă obiecte reale ca locație, formă, mărime și anume geometria obiectelor.
Geometria acestei combinații a geometriei și a sistemului de coordonate de referință [3]. COGO este format din patru componente:
- Secvența de puncte de coordonate stabilite în același sistem de referință.
- Set alte geometrii definite în același sistem de referință.
- Algoritmul de interpretare care utilizează geometria și punctele de „construi“ coordonate geometrie care definește implicit geometria aspect în spațiu și timp.
- Sistemul de legare Spatiotemporal care determină corespondența dintre geometria de coordonate și localizarea, dând interpretarea geometriei în „lumea reală“.
De obicei scalar coordonatele punctelor, dar poate fi din diferite domenii. De exemplu:
în care x, y și (opțional) z - numere reale (coordonate geometrie abstractă)
in care E si N (Easten și Northing) - numere reale (coordonatele hărții)
Exemple simple de geometrie multiple asociate cu puncte de coordonate care sunt proiectate pe puncte „lumea reală“, prin constanta de legare pentru o anumită geometrie a sistemului. Mai multe geometrii complexe pot fi construite folosind câteva geometrii simple. Această clasă particulară geometrie va avea o metodă asociată de interpretare, care utilizează punctele de coordonate corespunzătoare pentru a efectua construcția de coordonate geometriei, care determină localizarea geometriei sistemului de referință spațiu-timp. Rețineți că adâncimea definiției recursive poate fi astfel încât este necesară pentru construirea de proiectare geometrice complexe, și că sistemul de spațiu-timp este o constantă de legare pentru întreaga structură. De exemplu, fiecare inel poligon poate fi reprezentat ca o curbă închisă simplă (secvență de puncte cu interpolare liniară). Depozitul de deșeuri poate fi reprezentat ca un set de inele de delimitare cu interpolare convențională.
Sistemul de legare este un mod de a atribui valori de poziție, timp, sau alți descriptori de calitate sau cantitate. Sistemul de legare poate fi o funcție nu numai a geometriei coordonate, dar, de asemenea, din timp în timp. In general, sistemul de legare poate fi împărțit în spațială, temporală și spațială-temporal.
Sistemul de referință spațială este o caracteristică faptul că dispozițiile din spațiul atribuie geometria coordonatelor tuple într-un spațiu matematic, de obicei, un spațiu vectorial cu valorile reale ale coordonatelor și invers atribuie valorile coordonatelor și geometria situației din „lumea reală“.
Sistemul de referință temporală este o funcție care asociază timpul de coordonate (puncte de obicei, cu o singură dimensiune și intervale) și vice-versa, coordonează geometria atribuie timpul în „lumea reală“.
legarea sistemelor spațiale și temporizare compuse sistem Spatiotemporal, care este folosit pentru a coordona geometria pune în corespondență poziție în spațiu și timp. De obicei, acest compus utilizează coordonate ortogonale pentru a reprezenta spațiu și timp.
In majoritatea DBMS spațiale suportă trei tipuri principale de geometrie coordonate: punct, linie, arealului. obiecte punctiforme sunt reprezentate de unul sau mai multe puncte, linii - una sau mai multe linii, - una sau zonale mai multe componente, fiecare componentă constă dintr-o graniță exterioară și un număr arbitrar de limite interne.
Acoperirea este un tip (subtip) al obiectului. Acoperirea are capacitatea de a funcționa în mod normal, numit capac. a cărei valoare este o funcție care are o regiune spațială ca domeniul definiției, iar valorile setate pot fi orice set. De obicei, un set de valori este un set de tuple similare. Acoperirea poate avea mai multe proprietăți, având funcția de acoperire ca valoare.
Tipul de acoperire are multe subtipuri importante. De exemplu:
- imagine raster
- plasă
- Acoperind puncte discrete
- Acoperind un lanț liniar
- acoperire TIN
- geometria de acoperire
- suprafață
- acoperind poliedre
- Cel mai apropiat vecin și o zonă de pierdut
- Linii de acoperire segmentat
Acoperirea poate fi utilizată pentru a reprezenta un singur obiect sau mai multe obiecte. De exemplu, setul de toate drumurile dintr-o țară poate fi considerată ca o singură entitate - rețeaua de drumuri. Domeniul spațial poate fi orice colecție de geometrie sau geometrii. În general, geometria este însoțită de un sistem de referință spațial, astfel încât punctul său asociat cu poziția în spațiu. Cel mai frecvent domeniu este setul de nochek. Acest lucru poate fi un set finit de puncte sau un set de toate punctele care aparțin unei anumite geometrie. Acoperirile cu un domeniu de puncte de definiție se atribuie o valoare (vector). Se presupune, de asemenea, că domeniul constă dintr-o multitudine de geometrii. Materiale de acoperire de acest tip geometrii puse în valoare de corespondență (vector).
Pentru formularea matematică a acestor tipuri de sisteme de concepte utilizate algebra eterogene [4]:
A = (S1 S1s | s O S>, d | DdS>)
unde S - set finit de denumiri de soiuri (tipuri), S - set finit de simboluri (nume) operații, As - Clasa I (set) s numite, f d: A s1 x. După cum xAsn Yu este o operație d notată. Operații suplimentare pot fi o-dimensional nulă: această operație (U s) specifică obiectul (elementul) As. Perechea (S1 S) se numește semnătura algebra A.
Există trei clase principale în operațiunile de date spațiale:
- predicate spațiale care exprimă geometria relațiilor;
- Operațiunile care returnează valorile spațiale atomice;
- Operațiuni care returnează numărul.
predicate spațiale compara două valori spațiale în ceea ce privește relația lor și să se întoarcă o valoare booleană.
Următoarele clase de relații pot fi distinse:
- relație topologic cum ar fi adiacente în interiorul divizat; acestea sunt izomorfism topologic; GEOxGEO Yu BOOL
- raportul de orientare, de exemplu, mai sus, mai jos, spre nord, sud; GEOxGEO Yu BOOL
- relatii metrice, cum ar fi „distanța <100". GEOxGEOxREAL Ю BOOL
relațiile topologice sunt cele mai importante și a studiat destul de profund. Principala întrebare este dacă este posibil să se afișează toate opțiunile relațiilor. O metodă de a face acest lucru a fost propus în [5]. Acesta a fost inițial formulat pentru zonele comune (legate și lipsit de goluri) și se bazează pe o comparație a frontierelor lor de trecere și regiunile interne. Pentru oricare două obiecte sunt determinate de patru seturi de intersecții, fiecare dintre acestea pot fi goale sau nevid, oferind în total 16 de combinații (vezi. Tabelul). Opt dintre ei nu au nici un sens, cele două sunt simetrice, iar rezultatul este un șase relații diferite: separate în interiorul capacului se referă ca se suprapune.
Exprimarea relațiilor topologice prin zone transfrontaliere și interne
A suprapunerile B
Al doilea grup este format din operațiunile operatorilor returnează o valoare atomică spațială.
- Operatorii de intersecție, unire, diferența reprezintă operațiunile atomice respective set-teoretic pe două variabile spațiale. GEOxGEO Yu GEO
- Operatorul găsește linia comună de delimitare a frontierei comune (e) a două variabile, cum ar fi linia sau zona. GEOxGEO Yu GEO
- Operatorul calculează linia de contur, care este un tip de regiune tip de valoare limită. GEO GEO Yu
- Operatorul se aplică în interiorul valorilor liniare, și returnează o valoare de tip regiune a cărei limită este dată de linie. GEO GEO Yu
- operatorul teaca returneaza dreptunghiului minim de încadrare (shell interval), raza minimă a cercului care conține obiectul sau coca convexe obiect. Cojile sunt în general utilizate pentru a filtra obiectele atunci când se efectuează interogări și pentru indexarea multitudinii de obiecte. GEO GEO Yu
Al treilea grup cuprinde operațiuni operatori spațiale, numărul de retur.
algebra ROSE
Una dintre cele mai cunoscute lucrări consacrate tipuri de date spațiale este trandafirul algebra [2].
Ideea de bază ROSE algebra - utilizarea zăbrele (domeniu) ca un domeniu al tipurilor de date care stau la baza. Grille ca un concept de bază de date comună este finită dinamică definită de utilizator structură,, care stau la baza unuia sau mai multor tipuri de sisteme. zăbrele geometrică definită în ROSE algebra este un grafic planar peste grilă cu rezoluție finită. fiabilitate calcul și corectitudinea problemelor topologice sunt rezolvate în stratul cu zăbrele, astfel încât algebra spațială definită peste barele sunt proprietăți topologice foarte bune. Lattice, de asemenea, interacționa cu baza de date pentru a îmbunătăți corectitudinea geometrică la crearea sau actualizarea obiectelor. ROSE algebra definită peste barele și oferă pentru a reprezenta tipuri comune de puncte, linii și zone cu o multitudine de operații corespunzătoare. Acesta este descris ca parte a unui sistem de tip polimorf și interacționează cu modelul de date de baze de date și limbajul de interogare prin intermediul interfeței abstracte model de obiecte.
Zăbrele este setul de puncte și predeterminate segmente intersectate linie peste domeniul discret, adică o grilă. Valoarea tipurilor de date spațiale pot fi proiectate din reprezentarea obiect al grilajului. Zabrele tipuri de date spațiale ROSE algebra sunt numite puncte, linii și regiuni. Plasa de bază apare pur și simplu din faptul că memoria unui calculator are o reprezentare finită. În practică, aceste idei sunt de lungime fixă și corespund unei întregi sau date reale tipuri disponibile în limbaje de programare.
Definirea formală a tipurilor de date spațiale cu zăbrele (PDD) este reprezentat ca o serie de straturi. Fiecare strat definește propria structură și primitivele.
Stratul inferior reprezintă primitivele geometrice. Acesta definește nxn spațiu discret, unde N = - un subset al setului de numere naturale. Obiectele din acest spațiu punctele și segmentele de linie cu coordonatele N, N-numite N-puncte și segmente. Set definit de operații (predicat) este de exemplu dacă un punct situat pe N-N-segment, sau dacă două segmente disjuncte, sau punctul de intersecție al celor două N-segmente N-N-a găsit. Este important ca aceste definiții sunt date în termeni de aritmetice cu numere întregi „fără erori“, și, astfel, pot fi puse în aplicare cu ușurință.
În continuare sunt definite elementele geometrice cu zăbrele care se face referire la R-R puncte și segmente. Operațiile de bază sunt zăbrele intersecție, iar punctele de îndepărtare și N-N-segmente care pot genera segmente de rearanjare. Grilles oferă o interfață pentru interacțiunea cu baza de date. De exemplu, operarea N-inserție cu excepția segmentului cu zăbrele se întoarce modificat remodelat N-segment și o multitudine de baze de date de segmente rearanjate care trebuie schimbate împreună cu indicii logice la aceste segmente.
Al doilea nivel definește niște structuri indicate pe zăbrele, care sunt folosite ca bază pentru determinarea PDD. Zăbrele poate fi privit ca un grafic planar; R-ciclu este un ciclu în grafic. R-R-numitul ciclu feței corespunzător regiunii cu găuri, eventual anexând alte câteva R cicluri separate. R-primitiv este un minim R-față. Aceste trei concepte susțin definiția tipului de date al câmpului. numita-R unitate de rețea a componentelor conectate ale graficului, acesta susține determinarea tipului liniei de date. Pentru toate aceste structuri sunt definite de predicatele care descriu posibile relațiile lor.
Al treilea strat este spatio puncte tipuri de date, linii, zone, și definește structura valorilor respective ale acestor tipuri. O valoare punct este o pluralitate de R-puncte. Există două alternative pentru prezentarea liniilor și a zonelor. Prima valoare a tipului de linie este o pluralitate de segmente R, și un câmp de tip valoare R-set primitivelor. O altă alternativă este echivalentă, dar „semantically mai bogat“: valoarea de tip este o pluralitate de linii separate R-blocuri, și o valoare de câmp de tip - o pluralitate de R-fețe separate. În plus, există o algebră spațială primitivă definită pe valorile acestor tipuri.
Nivelul superior include definirea formală ROSE algebra de semantica tuturor operațiunilor.