Эльдар Мамедов, DATA+
База геоданных — уникальная технология, созданная компанией ESRI для хранения разнородных данных, позволяющая повысить эффективность хранения и использования данных в сколь угодно сложных проектах и системах. В этой статье мы главным образом коснемся новых возможностей этой технологии, появившихся в ArcGIS 9.
В прошлых выпусках ArcReview мы довольно подробно останавливались на особенностях хранения данных при помощи этой технологии. Кратко напомним, для чего нужна База геоданных (БГД), каковы ее особенности и преимущества.
База геоданных
Система ArcGIS, подобно другим мощным информационным системам, обладает четко определенной моделью для работы с данными, прежде всего пространственными. Эта модель — База Геоданных (База географических данных) — является основной для хранения всей информации, которая используется в процессе работы с продуктами ArcGIS, и определяет структуру и правила хранение различных видов объектов: пространственных и растровых, адресных пространств, результатов геодезических измерений и других. Можно сказать, что база геоданных является хранилищем разнородных данных, которое позволяет не только эффективно управлять информацией хранимой в локальном виде или на сервере, но и строить сколь угодно сложные модели, отвечающие требованиям различных отраслей или конкретного проекта, где ArcGIS используется в качестве системы для работы с географической (имеющей пространственный компонент) информацией.
Использование базы геоданных обеспечивает не только быстрый доступ и эффективную работу с хранящимися с ее помощью данными. Вы также можете задавать правила и отношения внутри хранилища и получаете ряд других полезных возможностей, позволяющих более продуктивно взаимодействовать с данными и представить информацию как объекты реального мира.
Структура и функциональные возможности базы геоданных постоянно совершенствуются. Так, версия ArcGIS 8.3 предоставила мощный набор средств редактирования, предназначенных для построения и поддержки топологии в базе геоданных. Топология устанавливает пространственные отношения между географическими объектами и является основой для гарантии целостности и корректности данных. Она обеспечивает возможность проведения расширенного пространственного анализа и имеет фундаментальное значение для создания полноценной базы данных ГИС. Топология реализуется в виде набора правил целостности, определяющих поведение пространственно взаимосвязанных географических объектов и объектных классов. Топологические правила, применяемые к географическим объектам или объектным классам в базе геоданных, позволяют моделировать в ГИС такие важные пространственные отношения как связность (связаны ли между собой линии дорожной сети?) и смежность (существует ли промежуток между двумя полигонами участков?). Топология полезна также для контроля целостности совпадающей геометрии у разных классов объектов (например, совпадает ли береговая линия с границей страны?).
Кроме того, в версии 8.3 появилась возможность автономного редактирования баз геоданных. Оно позволяет откреплять пространственные объекты из многопользовательской базы геоданных для работы с ними в полевых условиях или на локальной машине. При прикреплении открепленных данных в родительскую версию базы геоданных вносятся только сделанные изменения и добавления, а связность сетей при необходимости перестраивается на лету. Также технология автономного редактирования позволяет создавать и извлекать базы данных для распределенного использования или распределять главную базу данных между несколькими агентствами, местами или отдельными пользователями.
Дальнейшее развитие технология базы геоданных получила в 9-й версии.
Новое в версии ArcGIS 9
Итак, какие новые возможности появились в базе геоданных версии 9.
Прежде всего, это дополненный и переработанный механизм базы геоданных, в котором за счет оптимизации использования процессора и памяти увеличена скорость обработки пространственных запросов, в том числе в многопользовательской среде.
К нововведениям относится и понятие Открытая база геоданных. Благодаря инструментам, встроенным в приложения ArcGIS, пользователям теперь доступна возможность экспорта Базы геоданных в файлы, где информация представлена в виде XML схемы. Это облегчает переносимость данных как между продуктами ArcGIS, так и между ArcGIS и продуктами сторонних фирм. Ранее приходилось производить экспорт в шейп-файлы и не было возможности обмениваться базами геоданных целиком. Использование XML схемы устраняет эти барьеры. Если сравнить, то XML для ArcGIS — это по сути то же, что и шейп-файлы для ArcView 3.х, но при этом XML обладает несравненно большими преимуществами. Основное заключается в том, что пользователям теперь доступен обменный формат для Базы геоданых в целом, а не отдельных её частей. Экспортировать можно всю Базу геоданных или отдельные ее объекты (например, классы пространственных объектов или таблицы), также можно экспортировать отношения, домены, правила топологии. Файлы XML могут хранить данные целиком или только схему базы геоданных.
Поддержка новых типов данных. Благодаря многочисленным доработкам, которые ведутся с целью оптимизации хранения и управления растровыми данными, в новой версии Базы геоданных значительно повышена производительность при загрузке и чтении растровых данных. Теперь персональные базы геоданных «умеют» хранить растровые данные и растровые каталоги. В ArcCatalog появился ряд инструментов для эффективного управления растровыми данными и растровыми каталогами. Те инструменты, которые ранее применялись только для классов пространственных объектов, теперь можно использовать и для растровых данных. Например, при помощи инструмента «Извлечь Данные» можно подготовить растровые данные или растровые каталоги для автономного редактирования. Механизм управления персональной базой геоданных автоматически сохраняет растровые данные в формат IMG и хранит их рядом с персональной базой геоданных в отдельных папках.
За счет новой возможности построения пирамидных слоев значительно увеличилась производительность работы с базами геоданных, хранящимися при помощи ArcSDE. Преимущество перед предыдущими версиями заключается в том, что при загрузке новых данных в растровый набор механизм построения пирамидных слоев в ArcSDE будет перестраивать только обновленную часть, а не весь набор целиком. При этом значительно облегчается процесс построения мозаик изображений на крупные территории.
Новые инструменты ArcCatalog позволяют при импорте нескольких наборов растровых данных сразу создавать из них мозаику на сервере или в локальной базе геоданных, что существенно сэкономит ваше время.
Также доработаны механизмы и инструменты управления каталогами растров. Тут доступны следующие возможности:
— Пользователи могут создавать Каталоги растров прямо из ArcCatalog – это также просто, как и создать любой другой источник данных. При создании каталога планшетов или серии аэрофотоснимков каждый планшет или снимок будет представлен в каталоге растров в виде полигона, хранящего всю информацию, необходимую для легкого поиска по каталогу и выполнения других операций, таких как выбор отдельных растров или просмотр их характеристик, используя, например, инструмент идентификации.
— При создании растрового каталога в персональной базе геоданных метаданные каталога – полигональное покрытие, представляющее набор снимков растров, — будут храниться в базе геоданных. При этом пользователь может выбрать один из двух режимов работы с каталогом растров: Managed и Unmanaged. В первом случае при добавлении растров в каталог в персональной базе геоданных они будут храниться в IMG файлах в специальных папках рядом с базой геоданных, или непосредственно в самой базе геоданных в случае использования ArcSDE. Причем при удалении из каталога записи о растре будет удален и сам растр. При использовании режима Unmanaged база геоданных будет использовать исходные растры на дисках и не будет копировать их в IMG файлы или на сервер. При этом удаляется запись о растре из каталога, а растровые данные не удаляются.
- С растрами в растровых каталогах можно выполнять такие операции как копирование, удаление, экспорт и создание пирамидных слоев.
- Растровые каталоги поддерживают растры различных типов (RGB, черно-белые или с индексированными цветами). Растровый каталог может состоять из нескольких типов растров. Такая возможность хранить и оперировать растрами различных типов очень полезна, например, при создании мозаичных изображений. Следует отметить, что для отображения и управления таким каталогом растров необходимы большие ресурсы системы, так как используются сразу несколько механизмов обработки для различных растров.
- Используя возможность хранить в растровых каталогах разнотипные растры, можно также эти растры и отображать, используя для каждого из них различные методы. Во время добавления растрового каталога в ArcMap приложение само выбирает наиболее подходящий метод, а пользователь может выбрать доступные для данного типа методы.
В новой версии в формате GRID можно хранить растры размером более 2,1 Гб – нет ограничений на количество ячеек (пикселей). Тем не менее, мы рекомендуем большие объемы растровых данных хранить при помощи ArcSDE. Это значительно увеличит скорость чтения и анализа растровых данных.
В проект ArcMap теперь можно добавить более 25 источников GRID данных. Улучшение коснулось механизма ArcMap, отвечающего за отображение растровых данных. Новое окно свойств растров теперь имеет древовидную структуру, благодаря этому вся необходимая информация находится на виду, что облегчает работу в этом окне.
Добавлена поддержка новых растровых форматов: JPEG 200 (это GeoJP2 от MSI), Intergraph CIT/COT, DIGEST ASRP/USRP, MrSID (поколения 2 и 3). Команды и инструменты экспорта позволяют создавать MrSID 2-го поколения.
По многочисленным просьбам пользователей в ArcGIS 9 добавлена возможность хранения в базе геоданных атрибутов растрового типа. Поля с такими типами могут хранить любой поддерживаемый в ArcGIS растр – это могут быть и обзорные изображения ДДЗ, и снимки отдельных объектов, и схемы сооружений, и другие документы. Для каждого объекта внутри базы геоданных может быть только одно поле с таким типом.
При хранении растров с использованием растровых атрибутов поддерживаются, как и в случае с Каталогами растров, два режима: Managed или Unmanaged. При помощи инструмента идентификации можно просматривать закрепленные за объектом снимки.
Также в новой версии базы геоданных появилась поддержка Глобальных уникальных идентификаторов (GUID) и специальных атрибутов, которые хранят стили представления. Эти параметры уникальны для каждого объекта или записи в таблице базы геоданных и позволяют разработчикам использовать их в распределенных базах геоданных.
При помощи ArcCatalog в ArcGIS 9 можно создавать данные типа Multipatch, которые позволяют хранить сложные трехмерные объекты внутри базы геоданных.
