ملزومات مدل سازی داده جغرافیایی

در این قسمت ملزومات مدل سازی داده­ جغرافیایی بر حسب ویژگی های خاصی که این نوع داده دارد توضیح داده می شود. جنبه هایی که باید درباره اشیای موجود در مدل داده های جغرافیایی در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• موقعیت و وسعت: موقعیت مکانی و وسعت به وسیله مختصات x,y,z در یک سیستم مختصات مرجع تعریف می شود.
• ­مقادیر موضوعی: یک شئ چندین صفت خاصه دارد که ویژگی های موضوعی آن را بیان می کند.
• گستردگی زمانی: لازم است حضور یک شئ و تغییرات زمانی آن را دنبال و برداشت کرد؛ یعنی زمان های تراکنش و اعتبار. زمان تراکنش از هنگامی است که یک شئ در پایگاه داده ذخیره می شود و زمان اعتبار زمانی است که یک شئ هنوز در دنیای واقعی حضور دارد.
• ساختار جغرافیایی: ساختارهای ۱، ۲، و ۳ بعدی پدیده های جغرافیایی به یکی از حالات نقاط، خطوط، چندضلعی ها، و رستر نشان داده می شوند.
• شناسه شئ : وجود یک شناسه منحصر به فرد شئ برای اهدافی مانند تبادل داده لازم می­شود. وقتی موسسات و نهادهای مختلف به تبادل داده­ها نیاز دارند، عاملی که به این پروسه جهت می دهد شناسایی منحصر به فرد اشیاء است و راه حلی که به این مسئله کمک می کند ایجاد یک پایگاه یا منبع ملی شناسه شئ است.
• نقش­ها: وجهی که بسیار به نمایش وابسته است نقش یک شئ است. یک شئ جغرافیایی بسته به کاربرد آن می­تواند به شکل های گوناگون تعریف گردد. یک مثال در این باره، خط ساحلی است؛ که می­تواند بر اساس نمایش آن روی یک عکس هوایی در یک نقشه توپوگرافی تعریف گردد، و این در حالی است که تعریف آن در یک چارت دریایی بر اساس سطح آب می­باشد. در حقیقت نقش یک شئ اتصال سطح دامنه و سطح مفهومی مدل می­باشد.

توضیحات ذکر شده در بالا همه­ی موارد لازم برای داده های جغرافیایی نیستند و فقط شامل ویژگی­های مکانی زمانی و نقش اشیاء است. در ادامه مثالی ارائه خواهیم کرد از این که چگونه ملزومات شرح داده شده در بالا را مدل می کنیم. مثال مطرح شده عمدتاً بر پایه­ی گسترش UML در طراحی الگوها می­باشد.

بررسی مثال

مثال موردی درباره یک شئ با نام ROAD است. ROAD در دو پایگاه داده توپوگرافی و کاداستر آمده است و در این دو،  ویژگی های متفاوتی دارد. در پایگاه داده توپوگرافی نوعی از شئ است با ویژگی تعداد خط عبور و قرار است بر اساس پاره خط ها بصری سازی می شود اما در پایگاه­ داده کاداستر ویژگی هایی از قبیل تعلق ROAD به منطقه شهرداری و مالک ROAD مد نظر است و باید بر اساس سطوح (چندضلعی ها) مدل می شود.

خصوصیات مکانی زمانی

برای مدل سازی این ویژگی ROAD ، از بسته ابزاری Perceptory[1] استفاده شده است. بسته ابزاری Perceptory یک ابزار مدل سازی بصری است که برای طراحی مدل مفهومی کلاس های اشیاء بر اساس دیدگاه شئ گرای UML از آن استفاده می شود. با استفاده از چنین ابزاری مدل سازی پایگاه داده مکانی ساده تر می شود.  Perceptory از لغات Perception به معنای قدرت ادراک و Repository به معنای منبع اقتباس شده است.

 Perceptory در تمامی اجزای پایه ای UML حضور پیدا می کند و مدل سازی ویژگی های مکانی اشیای جغرافیایی را در ساده ترین شکل میسر می سازد. چند استانداردی و چندزبانه بودن این ابزار یکی از ویژگی های بارز آن به شمار می رود. در داخل مجموعه ی Perceptory آیکون هایی با عنوان صورت نگاشت[۲] وجود دارد که هر کدام تعریف و عملکرد خاصی دارند. صورت نگاشت های پایه می توانند برای ایجاد هندسه های پیشرفته و متنوع به اشیاء ملحق می شوند، ترکیبی از یکی از صورت نگاشت ها با دیگری در یک فضای خاص مثل شئ ROAD ، قابلیتی برای آن ایجاد می کند که در آن ROAD می تواند بر اساس پاره خط ها و چندضلعی ها نمایش داده شود.

صورت نگاشت های مکانی زمانی در Perceptory

ROAD یک شئ مکانی دوبعدی است و وابسته به زمان هم می باشد، چرا که با گذشت زمان می تواند تغییر پیدا کند. . مطابق شکل، ROAD دارای شناسه شئ ­ای منحصر به فرد، یک اسم، نوع، و یک کد است و آیکون های پیکتوگرام در داخل آن درج شده است. این نمادها بیان­گر این هستند که ROAD دارای زمان حیات است و از نظر مکانی نیز، هر دو ویژگی­ خطی و چندضلعی را دارد.

ROAD به همراه ویژگی های مکانی زمانی آن

نقش­های اشیاء

شئ ROAD در مثال ما دو نقش متفاوت دارد و در پایگاه های داده مجزا ذخیره شده است؛ پایگاه داده توپوگرافی و کاداستر. این مثال یک مسئله ی شناخته شده ای در بحث مدل سازی است، چرا که همواره ممکن است دو یا چند شئ وجود داشته باشند که در دنیای واقعی به یک پدیده دلالت دارند. راه حل رایج در مدل کردن نقش­های چنین اشیایی استفاده از زیرکلاس ها و به طور مشخص استفاده از مکانیزم های انتزاعی تعمیم و تخصیص می باشد. به شکل زیر توجه کنید.

شئ Road و دو زیرکلاس توپوگرافی و حقوقی

مثال بررسی شده امکاناتی را در جهت توسعه UML نشان داد که از طریق آن می­توان ویژگی های مکانی زمانی را مدل کرد. ویژگی های مکانی زمانی اساس داده های جغرافیایی هستند و تا حدودی با روش های مختلف مدل کردن این ویژگی ها آشنا شدیم. Perceptory روشی است شهودی و آسان، اما برخی از جنبه های مهم مثل ابعاد زمانی را پشتیبانی نمی کند. در مقابل، UML توسعه یافته[۳] اغلب جنبه های مورد نیاز در مدل سازی داده های جغرافیایی را پشتیبانی می کند، اما استفاده از آن به مراتب مشکل تر از روش دیگر است.

[۱] Case-Tool Perceptory

[۲] pictogram

[۳] Extended UML