Построение запросов к базам данных ГИС на примере ArcMap. Изучение форматов пространственных данных ArcCatalog и ArcMap

Слои включают информацию о способах изображения, настройках отображения, надписях, запросах, отношениях - т. е. обо всех параметрах изображения географических данных на карте. Например, слой может отображать города, выбираемые из шейп-файла по запросу, голубыми квадратиками и надписывать их значениями атрибута из связанной таблицы. Слои не содержат сами данные; они содержат ссылки на источники данных. Папка может содержать шейп-файлы, которые хранят географические объекты и их атрибуты. Географические объекты в шейп-файле могут быть представлены точками, линиями и полигонами. В папке могут также находиться таблицы dBASE, содержащие дополнительные атрибуты, которые можно связать с пространственными объектами шейп-файла. Все файлы, имеющие расширения .txt, .asc, .csv или .tab, по умолчанию отображаются в ArcCatalog как текстовые файлы. Однако в диалоговом окне Опции вы можете настроить, какие из этих типов файлов следует отображать как текстовые файлы, а какие не отображать в Каталоге вообще. Если текстовый файл содержит значения, разделенные запятой или знаком табуляции, вы можете просмотреть их в ArcCatalog в виде Таблица или соединить с другими пространственными данными. Текстовые файлы в ArcCatalog могут быть удалены, но их содержимое доступно в ArcCatalog только для чтения. В дополнение к шейп-файлам и файлам dBASE, пользователи ArcView GIS работают с файлами проекта, файлами легенд и скриптами Avenue. Чтобы просмотреть их в Каталоге, требуется добавить их файловые расширения в список типов файлов, в диалоговом окне Каталога Опции. Например, чтобы увидеть в Каталоге проекты ArcView GIS, добавьте в список расширение файла .apr. Для представления пространственных объектов покрытия используют наборы классов пространственных объектов. Каждый класс содержит набор точек, линий (дуг), полигонов или аннотаций (текста). Классы пространственных объектов могут иметь топологию, которая определяет пространственные отношения между объектами. Для представления объектов часто требуется более одного класса пространственных объектов. Например, как линейный, так и полигональный классы объектов присутствуют в покрытии, совместно описывая полигональные объекты. Кроме того, полигональные объекты имеют точки меток, которые хранятся в отдельном классе пространственных объектов. Каждое покрытие располагает классом объектов, содержащим контрольные точки (тики), которые представляют известимте реальные координатына земной поверхности. Атрибуты объектов хранятся в таблицах INFO, отдельно для каждого класса пространственных объектов покрытия. Другие атрибуты могут храниться в таблицах INFO, либо в таблицах реляционных систем управления базами данных (RDBMS), и затем соединяться с объектами посредством класса отношений. Покрытия PC ARC/INFO аналогичны покрытиям ArcInfo, с тем отличием, что их атрибуты хранятся в таблицах dBASE. Покрытия PC ARC/INFO можно просматривать в Каталоге и создавать метаданные для них, однако другие операции управления данными, такие как копирование и вставка, недоступны.

2.3. Способы представления данных  в ArcCatalog.

Данные в  приложении ArcCatalog могут быть представлены различными способами, как-то:

Базы геоданных - это реляционные базы данных, содержащие географическую информацию. Базы геоданньгх содержат классы пространственных объектов и таблицы. Классы иространст- венньгх объектов могут быть собраны в набор классов, но могут существовать и но отдельности внутри базы геоданных. Классы пространственных объектов хранят географические объекты, представленые с помощью точек, линий, полигонов, аннотаций, объектов-размеров, составных объектов и их атрибутов. Все классы объектов в наборе классов имеют общую систему координат. Таблицы могут содержать дополнительные атрибуты для класса пространствеппых объектов или пространственную информацию, такую как адреса или координаты x,y,z.

Многие объекты в базе геоданных  могут быть связаны друг с другом. Чтобы явно определить отношения  между объектами базы геоданньгх, вы должны создать класс отношений. Отношения позволяют использовать атрибуты, хранящиеся в связанном объекте, для отображения, надписывания или запросов к классу пространственных объектов. Классы пространственных объектов в наборе классов могут быть организованы в геометрическую сеть. Эта сеть объединяет линейные и точечные классы объектов для моделирования линейных сетей - например, электрических сетей, - и поддерживает топологические отношения между классами пространственных объектов сети. Топология - это набор взаимоотношений пространственных объектов одного или нескольких классов пространственных объектов, имеющих общие элементы геометрии. Для управления вашими собственными пространственными данными вы можете создать персональную базу геоданных. Если вы это сделаете, ваши данные будут храниться в базе данных Microsoft Access. Для создания многопользовательской базы геоданных используйте продукт ArcSDE, который позволяет осуществлять одновременный доступ многих пользователей к данным, хранящимся централизовано, в одной РСУБД (RDBMS). SDK for Coverages позволяет обращаться к покрытиям и базам данных ArcStorm или Map LIBRARIAN, точно так же, как вы могли бы иметь доступ к RDBMS. К персональным базам геоданных можно обращаться непосредственно из Каталога. Чтобы получить доступ к базе геоданных, хранящейся в РСУБ Д, вы должны добавить в Каталог подключение базы данных. Для этого дважды щелкните Добавить подключение базы данных в папке Подключения базы данных. Вам потребуется ввести такие данные, как имя пользователя, пароль, а также пмя базы данных, к которой вы хотите подключиться. Все подключения баз данных но умолчанию сохраняются в папке Подключения баз данных, однако могут быть перемещены в любое другое место. Подключения баз данных имеют параметр состояния: они либо подключены, либо отключены. Когда вы в первый раз выбираете подключение к базе данных, ArcCatalog предпринимает попытку соединиться с базой данных. Если попытка подключения бьша успешной, вы увидите в ArcCatalog список элементов, содержащихся в базе данных. Если вы вндите маленький красный крестик на значке подключения к базе данных, это означает, что база данных в данный момент отключена. Пока вы не восстановите связь с базой данных, вы не сможете обращаться к ее данным.

Владельцем элементов в РСУБД  является тот пользователь, который их создал. Когда Каталог отображает содержимое базы геоданньгх ArcSDE, имя владельца отображается перед именем элемента. Например, класс пространственных объектов с именем "valves", владельцем которого является пользователь "admin", в Каталоге будет отображен как "admin, valves". Если РСУБД поддерживает базу данных, такую как SQL Server, тогда имя базы данных появится между именем владельца и именем объекта.

ArcCatalog позволяет вам напрямую обращаться к растровым данным, хранящимся в разных форматах. Вы можете работать с множеством типов изображений, гридов ESRI и растрами, хранящимися в базах геоданных. Поддерживаемые растровые форматы перечислены в диалоговом окне Опции в ArcCatalog. Все растровые данные в ArcCatalog отображаются одинаково, независимо от их формата. Однако вы можете сделать видимыми расширения расторвых файлов, отключив онцпю Скрыть расширения файлов в диалоговом окне Опции. Наборы растровых данных состоят из одного или нескольких диапазонов (каналов). Канал растрового изображения представляет собой прямоугольную матрппу ячеек. Отдельные гриды, такие как цифровые модели высот (DEM), или изображения с одним диапазоном отображаются в Каталоге как растровые наборы данных с одним каналом. Многозональные изображения отображаются как растровые наборы данных, содержащие несколько каналов. Для некоторых форматов растровых данных в виде Таблица вы можете увидеть атрибуты, описывающие набор растровых данных. Атрибуты могут содержать описательную информацию о значениях растра, такую например, как типы землепользования для классифицированного растрового изображения или статистики по значениям растра. С большими файлами растровых данных часто бывает трудно работать. Поэтому, большие наборы растровых данных традиционно разбиваются на меньшие составные части (листы - tiles), хранящиеся как отдельные файлы на диске. В ArcSDE эти отдельные части могут быть загружены в один растровый набор данных для создания бесшовной растровой мозаики. Каталоги растров содержат или ссылаются на многие связанные растры, которые могут быть представлены в различных форматах и с различным разрешением. В базе геоданных растровый каталог содержит и управляет всеми своими растровыми данными; в базе геоданных может храниться подробная атрибутивная информация и метаданные, описывающие каждый растр в каталоге растра. Такие каталоги растров обозначаются в базе геоданньгх специальным значком. Также каталоги растровых данных могут бьггь представлены с помощью таблиц, содержащих ссылки на наборы растровьгх данных, хранящихся в разных местах вашей ГИС - приложение ArcCatalog показывает такие каталоги в виде таблиц. Предварительный просмотр двух вышеназванньгх типов каталогов растровых данных может осуществляться с помощью закладки Просмотр. В виде География будут нарисованы все растры каталога, а в виде Таблица вы сможете посмотреть список всех содержащихся в каталоге растровых данных. Закладка Содержание предоставляет возможности работы с растровыми данными из каталога. Вы можете осуществлять выбор, запросы и отображение отдельных растров или целых наборов растров каталога. Каталоги растров, хранящих ссылки на внешние растровые данные, могут составляться с использованием любых табличных форматов. В таблицах должны существовать столбцы IMAGE, XMIN, YMIN, ХМАХ, и YMAX. Столбец image (изображение) содержит имя или путь набора растровых данньгх, а остальные столбцы описывают его экстент.В базе геоданных ArcSDE имя растра представляется в Каталоге как совокупность имени владельца и имени растра. Например, набор растровых данных с именем "KansasDEM", владельцем которого является пользователь "Ryan" появится в ArcCatalog под именем "Ryan.KansasDEM". Если РСУБД хранит наборы таблиц в различных базах данных, таких как SQL Server, имя базы данных будет показано между именем владельца растра и именем растра. Например, если база данных называется "USA", то в Каталоге вы увидите набор растровых данных с именем "Ryan. USA. KansasDEM".

Наборы данных TIN (триангуляционные нерегулярные сети) могут использоваться для отображения и анализа поверхностей. Они состоят из нерегулярно расположенных точек, координаты x,y которых описывают местоположение точек, а значение координаты z описывает поверхность в каждой точке. Поверхность может представлять рельеф, осадки или температуру. Точки соединяются в треугольники с помощью ребер. Результирующая мозаика, состоящая из треугольников, формирует многогранную непрерывную поверхность, в которой каждый треугольник-грань имеет свой уклон и экспозицию. TIN может быть создан из нескольких типов данных (растров, точечных, линейных или полигональных классов пространственных объектов), имеющих координату z. При создании TIN z-значения пространственных объектов используются для построения поверхностей. Но z-значения также могут использоваться для прерывания гладкой поверхности, чтобы более реалистичным образом передать такие пространственные объекты как реки, плотины, здания и т.п., вокруг которых происходит резкое изменение уклонов.

В ArcCatalog вы можете напрямую обращаться к чертежам САПР. Чертежи САПР обычно имеют множество слоев, каждый из которых представляет определенный тип географического объекта. Например, чертеж может иметь отдельные линейные слои для улиц, водных артерий и границ участков. Другие слои чертежа могут представлять географические объект точками или полигонами, либо содержать аннотации для надписывания объектов. Каждому чертежу САПР на диске в дереве Каталога соответствуют два элемента: набор данных САПР и чертеж САПР. Набор данных САПР содержит точечные, липейные, полигональные классы пространственных объектов, а также классы аннотаций и классы пространственных объхектов мульти-патч. Линейный класс пространственных объектов может представлять все линейные объекты слоев чертежа, а также их атрибуты. Дополнительные атрибуты пространственных объектов могут храниться в отдельных таблицах.

Vector Product Format (VPF) — это стандарт Министерства обороны США, определяющий структуру и организацию больших географических баз данных. Данные VPF доступны в ArcCatalog только для чтения. Однако если у вас есть право доступа на запись к тем папкам, где хранятся данные, вы можете создавать в Каталоге метаданные. Существует четыре уровня данных VPF.

База данных VPF представляет собой набор данных, который рассматривается как единица данных с точки зрения управления. Библиотека VPF, подобно библиотеке LIBRARIAN, содержит набор покрытий, имеющих общий экстент и систему координат. Покрытие VPF, как и покрытие Arclnfo, может содержать много классов пространственных объектов. Имя покрытия VPF состоит из имени библиотеки, к которому добавляется собственно имя покрытия. Например, покрытие с именем "elev" в библиотеке "algiers" будет отображаться в Каталоге под именем "algiers:elev". Имена покрытий часто оговариваются в спецификации VPF продуктов. Класс пространственных объектов VPF — это набор пространственных объектов (примитивов) с одинаковыми атрибутами. Каждый класс пространственных объектов содержит точки (узлы), линии (ребра), полигоны (грани) либо объекты аннотаций, а также связанную с объектами таблицу атрибутов. Классы пространственных объектов внутри покрытия представляют разные типы объектов. Например, покрытие Гидрография может содержать классы пространственных объектов, представляющих дамбы, каналы, реки и озера. Объекты покрытия отображаются непрерывными, хотя на самом деле они могут быть разделенными. Они также должны быть связаны между собой в соответствии с определенной топологией покрытия. В покрытиях VPF существует четыре уровня топологии (0, 1, 2 и 3). В покрытиях уровня 0 нет топологической информации. Покрытия уровня 3 имеют полную полигональную топологию. Таблицы VPF описывают содержимое баз данных, библиотек, покрытий и классов пространственных объектов. Они располагаются в папках, соответствующих каждому уровню данных. Таблицы, описывающие содержимое базы данных появляются в ее списке покрытий. Таблицы, описывающие библиотеку, находятся внутри ее папки вместе с папками покрытий. В свою очередь, папка покрытия содержит таблицы, описывающие его содержимое, и по одной папке для каждого листа (если они существуют).

Приложение ArcCatalog предоставляет право чтения данных в формате Smart Data Compression (SDC). Данные SDC — это данные зашифрованные и имеющие высокую степень сжатия. Этот формат используется ESRI для предоставления данных по Европе в дополнительном модуле StreetMap™ Europe, а также владельцами коммерческих данных, распространяющих пространственную информацию с детальностью "до улиц" для геокодирования и построения маршрутов в различных программных продуктах ESRI. Наборы пространственных данных SDC — это таблицы атрибутов, содержащие один или несколько столбцов Shape (форма). Каждый столбец Shape содержит различные представления того же самого пространственного объекта. В Каталоге вы увидите один класс пространственных объектов SDC для каждого столбца Shape. Все классы пространственных объектов в наборе пространственных данных будут иметь один и тот же тип объектов, точек, линий или полигонов и тот же самый набор атрибутов. Таблица SDC не содержит столбцов Shape. Обычно для каждого масштаба карты используется отдельный класс пространственных объектов SDC. Например, набор пространственны данных SDC, представляющий основные транспортные магистрали может иметь четыре класса пространственных объектов: majhwys, majhwys_1, majhwys_2, and majhwys_3. Класс majhwys будет содержать самую детализированную информацию, а класс majhwys_3 — наиболее генерализованную. В таком случае появляется возможность использовать в групповом слое для отображения в крупных масштабах слой majhwys, а для отображения в мелких масштабах - слой majhwys_3. Для создания данных в формате SDC необходимо использовать Data Developer's Kit. Впрочем, ArcGIS предоставляет инструменты для конвертации, с помощью которых вы сможете конвертировать данные SDC в шейп-файлы и другие форматы.

Язык XML (Extensible markup language) подобен языку Hypertext markup language (HTML). HTML определяет как данные, так и их представление. Файлы XML содержат только данные, информация о представлении этих данных хранится в отдельных файлах — шаблонах стилей. В HTML узнать к чему относится число "24" можно только из содержания текста, появляющегося на странице: если рядом с числом стоит значок "°C" вы догадаетесь, что речь идет о температуре. В данные XML встроены теги, которые добавляют смысловые значения. Например, <price>24</price> объявляет, что число "24" является ценой. В XML эта цена является элементом. Другими элементами могут быть названия продуктов, количество или итоговые суммы. Во-первых, человек, просматривающий документ XML может понять, что "24" является ценой, но еще важнее, что элементы цены из файлов можно извлекать программно (это невозможно сделать в файлах HTML, где нет никакой связи между "24" и "°C"). XML данные могут отображаться в программах просмотра Web- страниц с помощью шаблонов стилей XSLT, которые трансформируют данные XML в страницы HTML. Шаблон стиля подобен SQL-запросу, и осуществляет выбор, располагает в определенном порядке, форматирует значения из таблиц RDBMS и представляет эти данные в виде отчета. С помощью шаблонов стилей можно отображать одни и те же данные XML различными способами. В выходной HTML странице появятся только значения выбранных XML элементов. Когда в Каталоге создаются метаданные для элемента, эти метаданные хранятся как данные XML либо в файле, рядом с источником данных, либо внутри базы геоданных. В ArcGIS метаданные сами становятся частью источника данных. Они автоматически перемещаются, удаляются и копируются вместе с источником данных. XML-документы метаданных, являющиеся частью источника данных, не видны в дереве Каталога, а хранящиеся отдельно — видны. Это могут быть документы метаданных, созданные вне среды ArcGIS, шаблоны или посторонние документы XML, такие например, как заказы клиентов. Вы можете просмотреть содержание независимо хранящихся документов XML в закладке Метаданные, используя шаблон стиля XML.