بررسی مدل سازی های موجود در GIS/دنیای واقعی و نمایش آن

وقتی با داده ها و اطلاعات مرتبط با جغرافیا یا مکان سروکار داریم معمولاً در تلاش هستیم تا بخشی از دنیای واقعی را به آن شکلی که هست یا بوده یا خواهد بود نمایش دهیم. یک سیستم کامپیوتری میتواند به ایجاد و ذخیره چنین نمایشی کمک کند. ما خود را به بخشهایی از دنیای واقعی محدود میکنیم چرا که نمیتوانیم آن را به طور کامل نمایش دهیم. به این سوال که کدام قسمتها باید نمایش داده شود این گونه پاسخ میدهیم که این موضوع کاملاً به هدف ما بستگی دارد. یک نمایش صحیح کامپیوتری از دنیای واقعی این امکان را به ما میدهد که داده های مرتبط را وارد، ذخیره و تحلیل کنیم و حتی آن ها را به سیستم های دیگر انتقال دهیم.

مدل سازی

مدل سازی واژهای است رایج که خیلی وقت ها از آن استفاده میشود و معانی متفاوتی دارد. نمایش بخشی از دنیای واقعی میتواند یک مدل از آن بخش در نظر گرفته شود. از این جهت به آن یک مدل میگوییم چون که نمایش آن، ویژگیهای خاص مشترک با دنیای واقعی را در بر خواهد داشت و به ما امکان مطالعهی این نمایش را میدهد؛ یعنی مدل جایگزین دنیای واقعی شده است. ما میتوانیم داده ها را در یک مدل تغییر دهیم و اثر این تغییرات را بررسی کنیم که این خود یکی از مزایای مدل به شمار میرود چرا که در دنیای واقعی ما نمیتوانیم یا اجازه نداریم چنین تغییراتی را به وجود آوریم.

در مبحث ارائه و نمایش، مدلها در انواع گوناگون ظاهر میشوند، در GIS آشناترین نوع مدل نقشه است. یک نقشه مدل کوچک شدهی بخشهایی از دنیای واقعی است. نقشه های چاپی یا کاغذی شناخته شده ترین نوع هستند اما نقشه های رقومی نیز وجود دارند.

کلاس مهم دیگری از مدلها، پایگاههای داده هستند. یک پایگاه داده معمولاً حجم قابل ملاحظهای از داده در خود ذخیره میکند و توابع بسیاری را برای اعمال روی این دادهها در دسترس قرار میدهد. به وضوح مشخص است که ما علاقه مندیم روی پایگاه های داده ای که دادههای مکانی را ذخیره میکنند بحث داشته باشیم.

عبارت مدلسازی داده یک نام رایج در مرحلهی ایجاد پایگاه داده میباشد. این پروسه شناسهی انواع دادههایی را که قرار است در پایگاه داده ذخیره شوند و همچنین ارتباط بین این انواع داده را مد نظر قرار میدهد. در فرآیند مدلسازی مهمترین ابزار مدلداده میباشد.

یک مدل داده پدیده های دنیای واقعی را توصیف میکند و ساختار داده مورد نیاز برای حل مسئله خاص و ارتباط درونی بین ساختارها را تعریف می کند. دیاگرام ER[1] مثالی از این نوع است که بیشتر توسط طراحان و تحلیل گران سیستم به کار میرود. علاوه براین مدلداده تعیین میکند یک DBMS[2] چگونه داده را درون خود، به کاربران و برنامههای کاربردی نمایش دهد. موجودیت- ارتباط، سلسله مراتبی، شبکه ای و مدل های داده شئگرا برخی از انواع مدل پایگاه داده میباشند. (برای توضیحات بیشتر به عنوان نمونه میتوانید به http://hpkclasses.ir رجوع کنید.)

در حوزه سیستم های اطلاعات جغرافیایی، مدل دادهای تحت عنوان GIS Data Model مطرح می شود. یک مدل داده در سیستم اطلاعات جغرافیایی یک طرح ریاضی برای نمایش اشیاء یا سطوح مکانی به عنوان داده میباشد. برای مثال، مدل داده برداری یا وکتور پدیدهها را بر اساس مجموعهای از نقاط، خطوط، و چندضلعی ها نمایش می دهد. مدل داده رستر پدیده ها را بر اساس سلول ماتریس ها نمایش می دهد که این سلول ها در داخل خود مقداری عددی را ذخیره کرده اند، و مدل داده TIN[3] پدیدهها را بر اساس مجموعه ای از مثلث های پیوسته که با یکدیگر همپوشانی ندارند نشان می دهد.

[۱] Entity-Relationship

[۲] Database Management System

[۳] Triangulation Irregular Network

تصویر سادهای از ساختار و نحوه نمایش رستر و وکتور

نقشه ها و پایگاه های داده می تواند به عنوان مدل های ایستا در نظر گرفته شوند. مدل های ایستا در هر لحظه از زمان تنها یک حالت و وضعیت از اشیاء را نشان میدهند. معمولاً پیشرفتها و تغییرات صورت گرفته در دنیای واقعی به سادگی توسط این مدلها تشخیص داده نمیشوند. در مقابل این مدلهای پویا یا مدلهای پردازشی هستند که این مسئله را دقیق پوشش میدهند. این مدلها برای تغییرات صورت گرفته یا تغییرات در حال انجام و یا تغییراتی که بعداً صورت خواهند گرفت اهمیت قائل میشوند. مدلهای پویا ذاتاً پیچیدهتر از مدلهای ایستا میباشند و معمولاً برای دستیابی به نمایشی از پروسههای در حال انجام به محاسبات بسیار بیشتری نیاز دارند. مدلهای شبیه سازی نیز دسته دیگری از مدل های پویا هستند که امکان شبیه سازی فرآیندهای دنیای واقعی را فرآهم می آورند.