Topologische structuren
implementatiespecificaties voor een
DBMS-omgeving. De OpenGIS abstrac
te specificaties lijken veel op, en zijn
min of meer op hetzelfde abstractie
niveau geschreven als, overeenkomsti
ge standaarden van de ISO TC 211 (3],
Deze twee activiteiten, OpenGIS en ISO
TC211, zijn relatief goed op elkaar af
gestemd en maken beide onderscheid
tussen geometrische primitieven (in
de Engelstalige standaard aangeduid
als point, line, surface en solid oftewel
in het Nederlands: punt, lijn, opper
vlak en lichaam) en topologische pri
mitieven (zonder een poging dit te ver
talen: node, edge, face en solid). In de
standaarden worden de 3D-geometrie
en topologische primitieven beide aan
geduid met term 'solid'. We stellen
dan ook voor de term volume voor de
3D-topologische primitieve te gebrui
ken.
Ingeval van topologie structuur ma
nagement kan het DBMS de correct
heid en de consistentie controleren en
garanderen. Tevens kunnen dan ook
complexe operaties binnen het DBMS
worden uitgevoerd. Ondanks het feit
dat topologische structuren goed be
kend zijn en de verwijzingen prima in
een DBMS kunnen worden opgeslagen,
is het nog steeds een onbeantwoorde
vraag hoe de topologische modellen ef
ficiënt in een relationele DBMS zijn te
implementeren. In dit artikel beschrij
ven we het ontwerp en de implementa
tie van topologische structuren op
DBMS-niveau. Een belangrijk aspect hier
bij is het vertalen van de topologische
primitieven in hun geometrische tegen
hangers. Het is dan mogelijk om een
DBMS-view op een topologische primi
tieve te definiëren, die het dan doet
voorkomen als een geometrische pri
mitieve. Zo kan het beste van twee we
relden worden verkregen: aan de ene
kant topologische structuren (zonder
redundantie) en aan de andere kant
het gemak van geometrische primitie
ven tijdens het bevragen, analyseren
en presenteren van de geo-informatie.
De beschikbaarheid van ruimtelijke
datatypen en operatoren is een deel
van de DBMS-diensten die voor een GIS
prof.dr.ir. P.J.M. van Oosterom,
mevr. drs. 1. E. Stoter,
co-auteurs: drs. C. W. Quak en
mevr. dr.dipl.eng. S. Zlatanova,
allen afdeling Geodesie TU Delft.
noodzakelijk zijn. Twee andere aspecten zijn: ruimtelijke
indexering en clustering, zoals een quadtree of een r-tree
[4] [5], en representeren en manipuleren van topologische
structuren. Topologische structuren
worden onder andere gebruikt om een
plenaire partitie zonder redundantie
te representeren. Een ander mogelijk
gebruik van een topologische struc
tuur is het representeren van een line
air netwerk. In dit artikel zullen we
ons echter concentreren op een topo
logische structuur voor een ruimte
lijke partitie. Topologische structuren
voor ruimtelijke partities zijn al zeer
lang bekend, bijvoorbeeld in TIGER [6],
DIME [7], het Arc/Info-systeem, het
Nederlandse Kadastrale LKI [8] en vele
andere systemen. Ook zijn topologi
sche structuren intensief bestudeerd
door bijvoorbeeld Molenaar [9]. Rela
tionele DBMSen kunnen prima topolo
gische verwijzingen opslaan: face links
en face rechts verwijzingen van een edge, van edge naar ed
ge kringverwijzingen, verwijzingen naar enclaves. Dit be
treft dus het (data) modelmatige aspect van topologie. De
DBMSen ondersteunen echter geen topologie structuur ma
nagement, want ze zijn niet in staat consistentie te bewa
ken tijdens de bijhouding (face gesloten?, geen kruisende
edges?) en ze beschikken ook niet over de noodzakelijke
operatoren als:
basisbewerkingsoperatoren (splitsen of samenvoegen
van face/invoegen of verwijderen edge);
berekenen van de omtrek en de oppervlakte van een
(topologisch gestructureerde) face;
beantwoorden van de vraag: welke faces worden door
deze lijn doorsneden?;
kaart versnijding (map-overlay) van twee of meer ple
naire partities;
selectie van buren;
routeplanning in een lineair netwerk.
Hoewel sommige operaties op topologische structuren
niet mogelijk zijn in een relationele DBMS (zoals bereken
oppervlakte van een face), bieden deze structuren vele voor
delen:
het voorkomt redundante opslag (compacter dan het vol
ledige polygonenmodel);
het is gemakkelijker om consistentie te bewaken na be
werking;
het is efficiënter gedurende de visualisatie in een GIS
front-end, omdat er minder data van disk behoeven te
worden gelezen;
het is het meest natuurlijke datamodel voor sommige
applicaties; bijvoorbeeld bij het kadastraal landmeten
worden edges (grenzen) met hun attributen gemodel
leerd (fig. 2);
het is efficiënt voor bepaalde operaties (bijvoorbeeld zoe
ken van buren).
GEODESIA 2003-2
