Как ГИС представляет и моделирует географическую информацию

Любая географическая информация обрабатываются в ГИС с помощью трех начальных структур данных:

• Классы пространственных объектов
• Атрибутивные таблицы
• Наборы растровых данных

Каждый из этих основных типов данных может быть расширен за счёт дополнительных возможностей для поддержания целостности данных (например, используя топологию), для моделирования географических отношений (связности сети или поток) или для добавления расширенного поведения.

Обычно ГИС используется для обработки нескольких разных наборов данных, каждый из которых содержит данные об определенном наборе пространственных объектов (например, дорожная сеть), географически привязаном к земной поверхности.
Дизайн базы данных ГИС основан на сериях тем с данными, каждая из которых имеет определенное географическое представление. Например, отдельные географические элементы могут быть представлены как пространственные объекты (точки, линии и полигоны), как растровые изображения или как поверхности с помощью пространственных объектов, растров и TIN, а также в виде хранящихся в таблицах описательных атрибутов.
В ГИС однородные коллекции географических объектов организованы по таким темам с данными, как земельные участки, колодцы, строения, орто-изображения и основанные на растрах цифровые модели рельефа (ЦМР). Точное и простое определение географических наборов данных очень важно для полезности географических информационных систем, а концепция слоёв тем данных - важная концепция ГИС.
Наборы данных ГИС - это логические коллекции географических объектов.
Набор данных – это собранный по темам набор однородных пространственных объектов. Географические представления организованы в серии наборов данных или слоёв. Большинство наборов данных представляют собой наборы таких простых географических элементов, как дорожная сеть, набор границ земельных участков, типы почв, поверхность рельефа, спутниковые изображения от определенной даты, местоположения колодцев и т.д.
В ГИС наборы пространственных данных обычно организованы как наборы данных классов пространственных объектов или основанные на растрах наборы данных.
Многие темы данных лучше всего представляются в виде одного набора данных, например, типы почв или колодцы. Другие темы, такие как дорожно-транспортная сеть, лучше представлять несколькими наборами данных (отдельные классы пространственных объектов для улиц, перекрёстков, мостов, железных дорог и т.д.). В таблице ниже показано, как рельеф можно представить с помощью нескольких наборов данных.
Наборы растровых данных используются для представления пространственно привязанных изображений, а также непрерывных поверхностей высот, уклонов и аспектов.
Обычные представления ГИС.

Тематические слои становятся наборами данных. Это ключевой принцип организации в базе данных ГИС.

Каждая ГИС стала содержать множество тем для общей географической территории. Набор тем работает как комплект слоёв. С каждой темой можно работать как с набором информации, независимым от других тем. У каждой есть своё представление (в виде набора точек, линий, полигонов, поверхностей, растров и т.д.).
Так как слои пространственно привязаны, они налагаются друг на друга и их можно комбинировать в общем отображении карты. Кроме того, такие инструменты ГИС-анализа, как наложение полигонов, могут агрегировать информацию из нескольких слоёв данных, чтобы выявлять производные пространственные отношения и работать с ними.
Любая эффективная база данных ГИС будет наследовать эти общие принципы и концепции. Для каждой ГИС требуется механизм для описания географических данных в этих терминах, а также обширный инструментарий для использования, управления и обеспечения общего доступа к этой информации.
Как пользователи ГИС работают с географической информацией.
Существует два основных способа работы с географическими данными:

• В качестве наборов данных, однородные коллекции географических объектов, растров и атрибутов организованы по таким темам с данными, как земельные участки, колодцы, строения, орто-изображения и основанные на растрах цифровые модели рельефа (ЦМР).
• В качестве отдельных элементов или поднаборов, такие отдельные пространственные объекты, растры и значения атрибутов содержатся в отдельных наборах данных.

В ArcGIS однородные коллекции географических объектов организованы по таким темам с данными, как земельные участки, колодцы, строения, орто-изображения и основанные на растрах цифровые модели рельефа (ЦМР).
Многие выполняемые в ArcGIS операции работают с наборами данных как входными данными или создают новые наборы данных на выходе. Наборы данных также чаще всего используются для обеспечения общего доступа к данным пользователям ГИС.
Наборы данных предоставляют первичные источники информации для всего описанного ниже:
Карты, глобусы, 3D сцены: На них географическая информация принципиально отображается как серии слоёв карты. Каждый слой карты ссылается на определенный набор данных ГИС и используется для отображения и надписывания наборов данных. Таким образом, слои карты "оживляют" наборы данных ГИС.

         

Слои на 2D картах и 3D сценах используются для отображения и надписывания наборов данных ГИС. Таким образом, на карте есть слои городов, автострад, государственных границ, рек и озер. Каждый из этих слоёв используется для изображения набора данных ГИС.
Входные и производные данные геообработки: Наборы данных ГИС - это обычные источники данных для геообработки, которые используются для автоматической обработки данных и ГИС-анализа. Наборы данных используются в качестве входных и производятся как результаты работы разнообразных инструментов геообработки.
Геообработка помогает автоматизировать многие задачи как серии операций, чтобы их можно было запустить за один раз. Это позволяет создать повторяемый, хорошо документированный рабочий процесс по обработке данных.
Пользователи работают с наборами данных ArcGIS также и для выполнения пространственного анализа.

Помимо работы с наборами данных, пользователи также работают с отдельными элементами, содержащимися в наборах данных. Эти элементы включают отдельные пространственные объекты, ряды и столбцы атрибутивных таблиц и отдельные ячейки наборов растровых данных. Например, если вы щёлкаете мышкой и идентифицируете отдельный земельный участок, то вы работаете с отдельным элементом набора данных:

      

При редактировании пространственных объектов вы работаете с отдельными элементами данных — как в данном примере с редактированием осевых линий дорог:
При работе с таблицами используется описательная информация, содержащаяся в строках и столбцах, как показано выше