دي-9 آي إم

يُعدّ نموذج التقاطع التساعي الموسّع الأبعاد ( DE-9IM ) نموذجًا طوبولوجيًا ومعيارًا يُستخدم لوصف العلاقات المكانية بين منطقتين ( شكلين هندسيين في بُعدين ، ) ، في الهندسة ، وطوبولوجيا المجموعات النقطية ، والطوبولوجيا الجغرافية المكانية ، والمجالات المتعلقة بالتحليل المكاني الحاسوبي . وتتميز العلاقات المكانية التي يُعبّر عنها النموذج بثباتها تجاه الدوران والانتقال وتغيير الحجم .

تُوفّر المصفوفة منهجًا لتصنيف العلاقات الهندسية. وبشكلٍ عام، في مجال مصفوفة ثنائية الأبعاد (صواب/خطأ)، يوجد 512 علاقة طوبولوجية ثنائية الأبعاد مُمكنة، يُمكن تجميعها في أنظمة تصنيف ثنائية . تحتوي اللغة الإنجليزية على حوالي 10 أنظمة (علاقات)، مثل "يتقاطع" و"يتلامس" و"يساوي". عند اختبار شكلين هندسيين وفقًا لنظام تصنيف مُعين، تكون النتيجة مُسندًا مكانيًا يُسمى باسم هذا النظام.

تم تطوير هذا النموذج بواسطة كليمنتيني وآخرين [ 1 ] [ 2 ] استنادًا إلى الأعمال الرائدة لإيجنهوفر وآخرين. [ 3 ] [ 4 ] وقد استُخدم كأساس لمعايير الاستعلامات والتأكيدات في نظم المعلومات الجغرافية (GIS) وقواعد البيانات المكانية .

نموذج المصفوفة

يعتمد نموذج DE-9IM على مصفوفة تقاطع 3×3 بالشكل التالي:

أينخافت{\displaystyle \dim } هو بُعد التقاطع(∩) للداخل ( I) والحدود ( B) والخارج (E) للهندسة a و b.

تُستخدم المصطلحات الداخلية والحدودية في هذه المقالة بالمعنى المستخدم في الطوبولوجيا الجبرية ونظرية المتشعبات، وليس بالمعنى المستخدم في الطوبولوجيا العامة: على سبيل المثال، الجزء الداخلي من قطعة مستقيمة هو القطعة المستقيمة بدون نقاط نهايتها، وحدودها هي نقطتي النهاية فقط (في الطوبولوجيا العامة ، يكون الجزء الداخلي من قطعة مستقيمة في المستوى فارغًا وتكون القطعة المستقيمة هي حدودها الخاصة).

في تدوين مؤثرات الفضاء الطوبولوجي، يمكن التعبير عن عناصر المصفوفة أيضًا على النحو التالي

يُرمز إلى بُعد المجموعات الفارغة (∅) بالرمز -1 أو F (خطأ). أما بُعد المجموعات غير الفارغة (¬∅) فيُرمز إليه بأقصى عدد من أبعاد التقاطع، وتحديدًا 0 للنقاط ، و 1 للخطوط ، و 2 للمساحات . بالتالي، يكون مجال النموذج هو { 0 ، 1 ، 2 ، F } .

نسخة مبسطة من خافت(x){\displaystyle \dim(x)}يتم الحصول على القيم عن طريق ربط القيم { 0، 1، 2 } بالقيمة T (صحيح)، وذلك باستخدام المجال المنطقي { T ، F } . ويمكن التعبير عن المصفوفة، المشار إليها بالمعاملات، على النحو التالي:

يمكن تسمية عناصر المصفوفة كما هو موضح أدناه:

يمكن تمثيل كلا شكلي المصفوفة، بمجالاتهما البُعدية والمنطقية، على شكل " رموز سلسلة DE-9IM "، والتي تمثلهما في نمط سلسلة أحادي السطر. ومنذ عام 1999، أصبحت رموز السلسلة ذات تنسيق قياسي [ 5 ] .

لأغراض فحص المخرجات أو تحليل الأنماط، يمكن فحص قيمة المصفوفة (أو رمز السلسلة النصية) باستخدام " قناع ": وهو عبارة عن قيمة مخرجات مرغوبة مع رموز النجمة الاختيارية كأحرف بدل - أي أن " * " تشير إلى مواضع المخرجات التي لا يهتم بها المصمم (القيم الحرة أو "المواضع غير المهمة"). نطاق عناصر القناع هو { 0 ، 1 ، 2 ، F ، * } ، أو { T ، F ، * } للصيغة المنطقية.

تم اقتراح نموذجي التقاطع الرباعي والتقاطع التساعي الأبسط قبل نموذج DE-9IM للتعبير عن العلاقات المكانية [ 6 ] (وهما أصل مصطلحي 4IM و 9IM ). ويمكن استخدامهما بدلاً من نموذج DE-9IM لتحسين الحساب عندما تستوفي شروط الإدخال قيودًا محددة.

توضيح

بصريًا، بالنسبة لهندستين مضلعتين متداخلتين، تبدو نتيجة الدالة DE_9IM( a , b ) كما يلي: [ 7 ]

ب 
أ
التصميم الداخليالحدودالخارج
التصميم الداخلي

 خافت[أنا(أ)أنا(ب)]=2{\displaystyle \dim[I(a){\color {red}\cap }I(b)]=2} 

 خافت[أنا(أ)ب(ب)]=1{\displaystyle \dim[I(a){\color {red}\cap }B(b)]=1} 

 خافت[أنا(أ)هـ(ب)]=2{\displaystyle \dim[I(a){\color {red}\cap }E(b)]=2} 

الحدود

 خافت[ب(أ)أنا(ب)]=1{\displaystyle \dim[B(a){\color {red}\cap }I(b)]=1} 

 خافت[ب(أ)ب(ب)]=0{\displaystyle \dim[B(a){\color {red}\cap }B(b)]=0} 

 خافت[ب(أ)هـ(ب)]=1{\displaystyle \dim[B(a){\color {red}\cap }E(b)]=1} 

الخارج

 خافت[هـ(أ)أنا(ب)]=2{\displaystyle \dim[E(a){\color {red}\cap }I(b)]=2} 

 خافت[هـ(أ)ب(ب)]=1{\displaystyle \dim[E(a){\color {red}\cap }B(b)]=1} 

 خافت[هـ(أ)هـ(ب)]=2{\displaystyle \dim[E(a){\color {red}\cap }E(b)]=2} 

يمكن تمثيل هذه المصفوفة تسلسليًا . بقراءة عناصرها من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل، تكون النتيجة كالتالي: II = 2، IB = 1، IE = 2، BI = 1، BB = 0، BE = 1، EI = 2، EB = 1، EE = 2. لذا، يمكن تمثيلها بشكل مختصر كسلسلة نصية كالتالي: ' 212101212 '.

المسندات المكانية

أي خاصية طوبولوجية مبنية على علاقة مكانية ثنائية في DE-9IM تُعدّ مسندًا مكانيًا . ولتسهيل الاستخدام، تم تعريف "مسندات مكانية مُسماة" لبعض العلاقات الشائعة، والتي أصبحت فيما بعد مسندات قياسية. تشمل دوال المسند المكاني التي يمكن اشتقاقها من DE-9IM ما يلي: [ 4 ] [ 8 ]

المسندات المعرفة بأقنعة المجال { T , F , * } :
الاسم (مرادف)مصفوفة التقاطع وسلسلة رمز القناع ( عملية OR المنطقية بين المصفوفات)المعنى والتعريف [ 4 ]مقابل
يساوي[تي*F**FFF*]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}a و b متساويان طوبولوجيًا . "يكون شكلان هندسيان متساويين طوبولوجيًا إذا تقاطعت أجزاؤهما الداخلية ولم يتقاطع أي جزء من الجزء الداخلي أو الحدودي لأحد الشكلين مع الجزء الخارجي للآخر". [ 9 ]يحتوي على
T*F**FFF*
منفصل[FF*FF****]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}a و b منفصلان : ليس لديهما نقاط مشتركة. يشكلان مجموعة من الأشكال الهندسية غير المتصلة .لا يتقاطع
FF*FF****
لمسات (لقاءات)[Fتي*******]//[F**تي*****]//[F***تي****]//أ يلامس ب : لديهما نقطة واحدة مشتركة على الأقل، لكن أجزاءهما الداخلية لا تتقاطع.
FT*******F**T*****F***T****
يتضمن[تي*****FF*]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}يحتوي الشكل أ على الشكل ب : الشكل الهندسي ب يقع داخل الشكل أ ، ويتقاطع داخله. تعريف آخر: " يحتوي الشكل أ على الشكل ب إذا وفقط إذا لم تقع أي نقطة من نقاط الشكل ب خارج الشكل أ ، ووقعت نقطة واحدة على الأقل من نقاط الشكل ب داخل الشكل أ ". [ 10 ]ضمن ( ب ، أ )
T*****FF*
أغطية[تي*****FF*]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[*تي****FF*]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {T} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[***تي**FF*]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[****تي*FF*]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {T} &\mathrm {*} \\\mathrm {F} &\mathrm {F} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}يغطي a النقطة b : في الهندسة، تقع النقطة b داخل النقطة a . تعريفات أخرى: " تقع نقطة واحدة على الأقل من b داخل a ، ولا تقع أي نقطة من b خارج a "، أو "كل نقطة من b هي نقطة من (داخل أو حدود) a ".CoveredBy ( b , a )
T*****FF**T****FF****T**FF*****T*FF*
المسندات التي يمكن الحصول عليها مما سبق عن طريق النفي المنطقي أو عكس المعلمات ( نقل المصفوفة )، كما هو موضح في العمود الأخير:
يتقاطع[تي********]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[*تي*******]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {T} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[***تي*****]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[****تي****]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {T} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}يتقاطع الشكلان الهندسيان a و b : يشترك الشكلان الهندسيان a و b في نقطة واحدة على الأقل.غير منفصل
T*********T**********T*********T****
داخل (في الداخل)[تي*F**F***]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}أ يقع داخل ب : أ يقع في داخل ب .يحتوي على ( ب ، أ )
T*F**F***
مشمول بـ[تي*F**F***]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[*تيF**F***]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {T} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[**Fتي*F***]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[**F*تيF***]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {T} &\mathrm {F} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}a مغطى بواسطة b (يمتد داخله ): هندسيًا، a يقع في b . تعريفات أخرى: "تقع نقطة واحدة على الأقل من a في b ، ولا تقع أي نقطة من a خارج b "، أو "كل نقطة من a هي نقطة من (داخل أو حدود) b ".يغطي ( ب ، أ )
T*F**F****TF**F*****FT*F*****F*TF***
المسندات التي تستخدم أبعاد الإدخال، ويتم تعريفها بأقنعة المجال { 0 ، 1 ، T ، * } :
الصلبانخافت(أ)خافت(ب){\displaystyle \dim(a)\neq \dim(b)}أو dim ( any) = 1[تي*تي******]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {T} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[تي*****تي**]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[0********]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {0} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}يتقاطع الشكلان a و b : يشتركان في بعض النقاط الداخلية، ولكن ليس كلها، ويكون بُعد التقاطع أقل من بُعد أحدهما على الأقل. يجب التحقق من قواعد اختيار القناع التالية فقط عندماخافت(أ)خافت(ب){\displaystyle \dim(a)\neq \dim(b)}( باستثناء مدخلات الخط / الخط، المسموح بها)، وإلا فإن الشرط يكون خاطئًا : [ 11 ]
T*T******خافت(أ)<خافت(ب){\displaystyle \dim(a)<\dim(b)}T*****T**خافت(أ)>خافت(ب){\displaystyle \dim(a)>\dim(b)}0********dim(any) = 1
التداخلاتخافت(أ)=خافت(ب){\displaystyle \dim(a)=\dim(b)}[تي*تي***تي**]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {T} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}[1*تي***تي**]{\displaystyle {\Bigl [}{\begin{smallmatrix}\mathrm {1} &\mathrm {*} &\mathrm {T} \\\mathrm {*} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \\\mathrm {T} &\mathrm {*} &\mathrm {*} \end{smallmatrix}}{\Bigr ]}}يتداخل الشكلان أ و ب : يشتركان في بعض النقاط وليس كلها، ولهما نفس البعد، ويكون لتقاطع الأجزاء الداخلية للشكلين نفس بُعد الأشكال الهندسية نفسها. يجب التحقق من قواعد اختيار القناع التالية فقط عندماخافت(أ)=خافت(ب){\displaystyle \dim(a)=\dim(b)}وإلا فإن الشرط يكون خاطئاً :
T*T***T**البعد = 0 أو 21*T***T**البعد = 1

لاحظ ما يلي:

  • إن التعريف المتساوي طوبولوجيًا لا يعني أن لديهم نفس النقاط أو حتى أنهم من نفس الفئة.
  • مخرجات دهـ-9أنام(أ،ب){\displaystyle \operatorname {DE-9IM} (a,b)} تحتوي على المعلومات الواردة في قائمة بجميع المسندات القابلة للتفسير حول الأشكال الهندسية أ و ب .
  • يتم حساب جميع المسندات بواسطة الأقنعة. فقط عمليات التقاطع والتداخل لها شروط إضافية حول خافت(أ){\displaystyle \dim(a)}وخافت(ب){\displaystyle \dim(b)} .
  • جميع رموز سلسلة القناع تنتهي بـ *. وذلك لأن EE صحيح بشكل بديهي، وبالتالي لا يقدم أي معلومات مفيدة.
  • قناع المساواة هو T*F**FFF*"دمج" يحتوي على ( T*****FF*) وداخل ( T*F**F***): ( II ∧ ~ EI ∧ ~ EB ) ∧ ( II ∧ ~ IE ∧ ~ BE ) .
  • يُستخدم القناع T*****FF*في تعريف كلٍّ من علاقتي "يحتوي" و "يغطي" . تُعدّ علاقة "يغطي" أكثر شمولًا، فهي، على عكس علاقة "يحتوي" ، لا تُميّز بين النقاط على حدود الأشكال الهندسية وداخلها. في معظم الحالات، يُفضّل استخدام علاقة "يغطي" على علاقة "يحتوي" .
  • وبالمثل، يظهر القناع T*F**F***في تعريف كل من "ضمن" و "مغطى بواسطة ". في معظم الحالات، يُفضل استخدام "مغطى بواسطة" بدلاً من "ضمن" .

ملكيات

تتمتع المسندات المكانية بالخصائص التالية للعلاقات الثنائية :

تفسير

أمثلة على العلاقات المكانية.

يستند اختيار المصطلحات والدلالات الخاصة بالمسندات المكانية إلى اصطلاحات منطقية وتقاليد الدراسات الطوبولوجية. [ 4 ] للعلاقات مثل التقاطع ، والانفصال ، والتلامس ، والوجود داخل ، والمساواة (بين شكلين هندسيين أ و ب ) دلالة واضحة: [ 10 ] [ 13 ]

يساوي
أ = ب، أي ( أب = أ ) ∧ ( أب = ب )
داخل
أب = أ
يتقاطع
ab ≠ ∅
لمسات
( أب ≠ ∅) ∧ ( أ οب ο = ∅)

تتضمن تعريفات المسندين "يحتوي" و" ضمن" جوانب دقيقة تخالف الحدس. على سبيل المثال، [ 10 ] لا يُعتبر الخط الذي يقع بالكامل داخل حدود المضلع P ، مُحتوىً في P. ويمكن التعبير عن هذه الخاصية بعبارة "المضلعات لا تحتوي على حدودها". ويعود سبب هذه المشكلة إلى العبارة الأخيرة من تعريف " يحتوي" المذكورة أعلاه: "تقع نقطة واحدة على الأقل من داخل B داخل A". في هذه الحالة، يتمتع المسند " يغطي " بدلالات أكثر بديهية (انظر التعريف)، متجنباً اعتبارات الحدود.

ولتحسين الفهم، يمكن استخدام أبعاد المدخلات كمبرر لإدخال التعقيد الدلالي تدريجياً:

العلاقات بينالمسندات المناسبةتمت إضافة دلالات
نقطة/نقطةمتساوٍ ، منفصلتنهار المسندات الصالحة الأخرى إلى Equals .
نقطة/خطيضيف تقاطعاتيتقاطع مع هو تحسين لكلمة يساوي : "نقطة متساوية على الخط".
خطيضيف اللمسات ، والتمريرات العرضية ، ...اللمسات هي تحسين لمفهوم التقاطع ، وتتعلق بـ "الحدود" فقط. أما التقاطع فيتعلق بـ "نقطة واحدة فقط".

تغطية لنتائج المصفوفة المحتملة

عدد النتائج الممكنة في مصفوفة منطقية 9IM هو 2 ^9 = 512، وفي مصفوفة DE-9IM هو 3 ^9 = 6561. يتم تحديد النسبة المئوية لهذه النتائج التي تحقق شرطًا محددًا على النحو التالي:

احتمالاسم
93.7%يتقاطع
43.8%لمسات
25%علامات (للمدخلات الصحيحة، 0% في غير ذلك)
23.4%يغطي و مشمول بواسطة
12.5%يحتوي على ، يتداخل (للمدخلات الصحيحة، 0% خلاف ذلك) وداخل
6.3%منفصل
3.1%يساوي

في التطبيقات العادية، تتقاطع الأشكال الهندسية مسبقًا ، ويتم التحقق من العلاقات الأخرى.

مجموع قيم المسندات المركبة " يتقاطع أو منفصل " و" يساوي أو مختلف " هو 100% (مسندات صحيحة دائمًا)، بينما مجموع قيم " يغطي أو مغطى بواسطة " هو 41%، وهو ليس المجموع، لأنهما ليسا مكملين منطقيين ولا علاقتين مستقلتين؛ وبالمثل، مجموع قيم " يحتوي أو ضمن " هو 21%. يتم الحصول على المجموع 25  % + 12.5  % ​​= 37.5  % عند تجاهل الخطوط المتداخلة في " يتقاطع أو يتداخل "، لأن مجموعات الإدخال الصالحة منفصلة.

الاستفسارات والتأكيدات

يُقدّم نموذج DE-9IM وصفًا شاملاً للهندستين المدخلتين. وهو عبارة عن دالة رياضية تُمثّل مجموعة كاملة من العلاقات الممكنة بين كيانين، مثل جدول الحقيقة ، أو المقارنة الثلاثية ، أو خريطة كارنو ، أو مخطط فين . كل قيمة مُخرَجة تُشبه خطًا في جدول الحقيقة، يُمثّل علاقات مُدخلات مُحدّدة.

كما هو موضح أعلاه، فإن الناتج '212101212' الناتج عن DE-9IM ( a , b ) هو وصف كامل لجميع العلاقات الطوبولوجية بين الأشكال الهندسية المحددة a و b . ويشير إلى أن II = 2، IB = 1، IE = 2، BI = 1، BB = 0، BE = 1، EI = 2، EB = 1، EE = 2 .

من جهة أخرى، إذا فحصنا دوال مثل Intersects ( a , b ) أو Touches ( a , b ) - ففي المثال نفسه لدينا " Intersects = true and Touches = true " - فإن هذا وصف غير مكتمل لجميع العلاقات الطوبولوجية. كما أن الدوال لا تُشير إلى أي شيء بخصوص بُعد الأشكال الهندسية (لا يهم إن كان a و b خطين أو مساحتين أو نقطتين).

إن استقلالية نوع الهندسة وعدم اكتمالها ، فيما يتعلق بالمسندات ، مفيدان للاستعلامات العامة حول هندستين:

دلالات داخلية/حدودية/خارجيةالدلالة المعتادة
التأكيداتوصف أكثر: " a و b لديهما DE-9IM( a , b )='212101212' "أقل وصفًا " أ يلامس ب "
استفساراتأكثر تقييدًا "أظهر جميع أزواج الأشكال الهندسية حيث DE-9IM( a , b )='212101212' "بشكل عام: "أظهر جميع أزواج الأشكال الهندسية حيث تتلامس ( أ ، ب )"

بالنسبة للتطبيقات العادية، فإن استخدام المسندات المكانية مبرر أيضًا لكونها أكثر قابلية للقراءة البشرية من أوصاف DE-9IM : فالمستخدم العادي لديه حدس أفضل حول المسندات (مقارنة بمجموعة من التقاطعات الداخلية/الحدودية/الخارجية).

تُضفي المسندات دلالات مفيدة على التطبيقات الشائعة، لذا من المفيد ترجمة وصف DE-9IM إلى قائمة بجميع المسندات المرتبطة به، [ 14 ] [ 15 ] وهو ما يُشبه عملية تحويل بين نوعي الدلالة المختلفين. أمثلة:

  • الرموز النصية " 0F1F00102 " و " 0F1FF0102 " لها دلالة " يتقاطع ويتقاطع ويتداخل ".
  • رمز السلسلة " 1FFF0FFF2 " له دلالة " يساوي ".
  • الرموز النصية " F01FF0102 " و " FF10F0102 " و " FF1F00102 " و " F01FFF102 " و " FF1F0F1F2 " لها دلالة " يتقاطع ويتلامس ".

المعايير

قام اتحاد البيانات الجغرافية المكانية المفتوحة (OGC) بتوحيد المسندات المكانية النموذجية (يحتوي، يتقاطع، يتقاطع مع، يلامس، إلخ) كدوال منطقية، ونموذج DE-9IM [ 16 ] كدالة تُرجع سلسلة نصية (رمز DE-9IM)، بنطاق { 0 ، 1 ، 2 ، F } . يُعد رمز سلسلة DE-9IM هذا تنسيقًا موحدًا لتبادل البيانات.

يوصي معيار الوصول البسيط للميزات (ISO 19125) [ 17 ] ، في الفصل 7.2.8، "إجراءات SQL على نوع Geometry"، بدعم إجراءات SQL/MM Spatial [ 18 ] (ISO 13249-3 الجزء 3: Spatial) ST_Dimension و ST_GeometryType و ST_IsEmpty و ST_IsSimple و ST_Boundary لجميع أنواع Geometry. ويوصي المعيار نفسه، بما يتوافق مع تعريفات العلاقات في "الجزء 1، البند 6.1.2.3" من SQL/MM، بدعم تسميات الدوال التالية: ST_Equals و ST_Disjoint و ST_Intersects و ST_Touches و ST_Crosses و ST_Within و ST_Contains و ST_Overlaps و ST_Relate .

يستخدم معيار DE-9IM في معايير OGC التعريفات التالية للداخل والحدود، لأنواع الهندسة الرئيسية لمعيار OGC: [ 19 ]

الأنواع الفرعيةخافتالداخلية ( 1 )الحدود ( ب )
نقطة، نقاط متعددة0نقطة، نقاطفارغ
LineString, Line1النقاط المتبقية عند إزالة نقاط الحدود.نقطتا نهاية.
حلقة خطية1جميع النقاط على طول الشكل الهندسي.فارغ.
سلسلة نصية متعددة الأسطر1النقاط المتبقية عند إزالة نقاط الحدود.تلك النقاط التي تقع ضمن حدود عدد فردي من عناصرها (المنحنيات).
مضلع2النقاط داخل الحلقات.مجموعة خواتم.
متعدد المضلعات2النقاط داخل الحلقات.مجموعة من حلقات عناصرها (المضلعات).
ملاحظة: النقاط الخارجية (E) هي النقاط p التي ليست في الداخل أو الحدود ، لذلك لا تحتاج إلى تفسير إضافي، E(p)=not(I(p) أو B(p)) .

التنفيذ والاستخدام العملي

معظم قواعد البيانات المكانية، مثل PostGIS ، تنفذ نموذج DE-9IM() بواسطة الوظائف القياسية: [ 20 ] ، ، ، إلخ. تقوم الوظيفة بإخراج رمز سلسلة DE-9IM القياسي الخاص بـ OGC .ST_RelateST_EqualsST_IntersectsST_Relate(a,b)

أمثلة: شكلان هندسيان، أ و ب ، يتقاطعان ويتلامسان بنقطة (على سبيل المثال مع خافت(ب(أ)أنا(ب))=0{\displaystyle \dim(B(a)\cap I(b))=0}وخافت(أنا(أ)أنا(ب))=F{\displaystyle \dim(I(a)\cap I(b))=F}يمكن أن تكون القيمة `aST_Relate(a,b)='FF1F0F1F2' ,b` أو `ST_Relate(a,b)='FF10F0102'b` أو `b`ST_Relate(a,b)='FF1F0F1F2'. كما أنها تحقق الشرطينST_Intersects(a,b)=trueو`ST_Touches(a,b)=trueb`. عندماST_Relate(a,b)='0FFFFF212'فإن رمز DE-9IM المُعاد يحمل دلالة ` Intersects(a,b) & Crosses(a,b) & Within(a,b) & CoveredBy(a,b)` ، أي أنه يُرجع القيمة `true` على التعبير المنطقي.ST_Intersects(a,b) AND ST_Crosses(a,b) AND ST_Within(a,b) AND ST_Coveredby(a,b)

يُعد استخدام الدالة ST_Relate() أسرع من الحساب المباشر لمجموعة من المسندات المتناظرة. [ 7 ] توجد حالات يكون فيها استخدام ST_Relate() هو الطريقة الوحيدة لحساب مسند معقد - انظر مثال الكود [ 21 ] لنقطة لا "تتقاطع" مع نقطة متعددة (كائن عبارة عن مجموعة من النقاط)، ولكن المسند Crosses (عند تعريفه بواسطة قناع) يُرجع القيمة true .0FFFFF0F2

من الشائع إعادة تعريف الدالة ST_Relate() بإضافة مُعامل قناع، أو استخدام سلسلة نصية مُعادة من الدالة ST_Relate(a,b) في الدالة ST_RelateMatch() . [ 22 ] عند استخدام ST_Relate(a,b,mask) ، فإنها تُعيد قيمة منطقية (boolean). أمثلة:

  • ST_Relate(a,b,'*FF*FF212')تُرجع القيمة true عندما ST_Relate(a,b)تكون القيمة is 0FFFFF212أو 01FFFF212، وتُرجع القيمة false عندما تكون 01FFFF122القيمة is أو 0FF1FFFFF.
  • ST_RelateMatch('0FFFFF212','*FF*FF212')صحيح ، ST_RelateMatch('01FFFF212','TTF*FF212')هو خطأ .ST_RelateMatch('01FFFF122','*FF*FF212')

المرادفات

  • "مصفوفة إيجنهوفر" هي مرادف لمصفوفة 9IM 3x3 ذات المجال البولياني. [ 23 ]
  • "مصفوفة كليمنتيني" هي مرادف لمصفوفة DE-9IM 3x3 ذات المجال { 0 , 1 , 2 , F } . [ 23 ]
  • تُشير مصطلحات "معاملات إيجنهوفر" و"معاملات كليمنتيني" أحيانًا إلى عناصر المصفوفة مثل II و IE وما إلى ذلك ، والتي يمكن استخدامها في العمليات المنطقية. على سبيل المثال: يمكن التعبير عن المسند " G1 يحتوي على G2 " بالصيغة " ⟨G1 | II ∧ ~ EI ∧ ~EB | G1⟩ " ، والتي يمكن ترجمتها إلى صيغة القناع T*****FF*.
  • المسند "meets" مرادف لكلمة touches ؛ و"inside" مرادف لكلمة within
  • إنّ عبارة "ANYINTERACT" في أوراكل [ 15 ] مرادفة لعبارة " يتقاطع " ، وعبارة "OVERLAPBDYINTERSECT" مرادفة لعبارة "يتداخل " . أما عبارة "OVERLAPBDYDISJOINT" فلا يوجد لها مُسند مُسمى مُقابل.
  • في حساب الاتصال الإقليمي، توفر المعاملات بعض المرادفات للمسندات : المنفصل هو DC (غير متصل)، والمتصل هو EC (متصل خارجيًا)، والمتساوي هو EQ. أما المعاملات الأخرى، مثل المتداخلات كـ PO (متداخل جزئيًا)، فتحتاج إلى تحليل السياق أو التركيب. [ 24 ] [ 25 ]

انظر أيضاً

المعايير:    برمجة:    مواضيع ذات صلة:

مراجع

  1. كليمنتيني، إليسيو؛ دي فيليس، باولينو؛ فان أوستروم، بيتر (1993). "مجموعة صغيرة من العلاقات الطوبولوجية الرسمية المناسبة لتفاعل المستخدم النهائي". في: أبيل، ديفيد؛ أوي، بينغ تشين (محرران). التطورات في قواعد البيانات المكانية: وقائع الندوة الدولية الثالثة، SSD '93 سنغافورة، 23-25 ​​يونيو 1993. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 692/1993. سبرينغر. الصفحات 277-295 . doi : 10.1007/3-540-56869-7_16 . ISBN   978-3-540-56869-8.
  2. كليمنتيني، إليسيو؛ شارما، جايانت؛ إيجنهوفر، ماكس ج. (1994). "نمذجة العلاقات المكانية الطوبولوجية: استراتيجيات لمعالجة الاستعلامات". الحوسبة والرسومات . 18 (6): 815-822 . doi : 10.1016/0097-8493(94)90007-8 .
  3. إيجنهوفر، إم جيه؛ فرانزوزا، آر دي (1991). "العلاقات المكانية الطوبولوجية لمجموعات النقاط" . المجلة الدولية لنظم المعلومات الجغرافية . 5 (2): 161-174 . doi : 10.1080/02693799108927841 .
  4. 1 2 3 4 إيجنهوفر، إم جيه؛ هيرينغ، جيه آر (1990). "إطار رياضي لتعريف العلاقات الطوبولوجية" (ملف PDF) . وقائع الندوة الدولية الرابعة حول معالجة البيانات المكانية . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 14-06-2010.
  5. تم إصدار " مواصفات الميزات البسيطة لـ OpenGIS لـ SQL"، المراجعة 1.1 ، في 5 مايو 1999. وكان أول معيار دولي يحدد اصطلاحات التنسيق لرموز سلسلة DE-9IM ، وأسماء "مسندات العلاقة المكانية المسماة المستندة إلى DE-9IM" (انظر القسم الذي يحمل هذا العنوان).
  6. MJ Egenhofer, J. Sharma, and D. Mark (1993) " مقارنة نقدية لنموذجي التقاطع 4 والتقاطع 9 للعلاقات المكانية: تحليل رسمي مؤرشف في 2010-06-14 في Wayback Machine "، في: Auto-Carto XI مؤرشف في 2014-09-25 في Wayback Machine .
  7. الفصل الرابع : استخدام PostGIS: إدارة البيانات والاستعلامات
  8. JTS: مصفوفة تقاطع الفئات ، شركة Vivid Solutions، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 21-03-2011
  9. المواصفات الفنية لشركة JTS لعام 2003.
  10. 1 2 3 م. ديفيس (2007)، " غرائب ​​المسند المكاني 'يحتوي' ".
  11. "ST_Crosses" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13-07-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-05-2012 .
  12. راندل، د.أ.؛ كوي، ز.؛ كوهن، أ.ج. (1992). "منطق مكاني قائم على المناطق والروابط". المؤتمر الدولي الثالث حول تمثيل المعرفة والاستدلال . مورغان كوفمان. ص 165-176 . 
  13. ^ كامارا، ج. فريتاس، UM. كازانوفا، MA (1995). “جبر الحقول والكائنات لعمليات نظم المعلومات الجغرافية”. وقائع الندوة البرازيلية الثالثة حول نظم المعلومات الجغرافية . ص 407 – 424. CiteSeerX 10.1.1.17.991 .  
  14. مترجم DE-9IM ، لجميع المسندات المرتبطة بعلاقة مكانية.
  15. 1 2 ملاحظة. تقوم الدالة المكانية SDO_RELATE() الخاصة بـ Oracle ( المؤرشفة بتاريخ 2013-07-21 في Wayback Machine) بترجمة جزئية فقط داخليًا، حيث تقدم للمستخدم قناعًا لقائمة أو من المسندات المراد التحقق منها، بدلاً من سلسلة DE-9IM.
  16. "مواصفات تنفيذ OpenGIS للمعلومات الجغرافية - الوصول البسيط إلى المعالم - الجزء 2: خيار SQL"، OGC ، http://www.opengeospatial.org/standards/sfs
  17. Open Geospatial Consortium Inc. (2007)، "OpenGIS® Implementation Standard for Geographic information - Simple feature access - Part 2: SQL option"، وثيقة OGC 06-104r4 الإصدار 1.2.1 (مراجعة بتاريخ 2010-08-04).
  18. ISO 13249-3 الجزء 3: المكاني، ملخص في حزم الوسائط المتعددة والتطبيقات SQL (SQL/MM) مؤرشف في 2010-02-14 في Wayback Machine .
  19. "موسوعة نظم المعلومات الجغرافية"، حررها شاشي شيخار وهوي شيونغ. سبرينغر ساينس 2008. صفحة 242
  20. توثيق وظيفة ST_Relate() في PostGIS على الإنترنت مؤرشف بتاريخ 24-09-2015 في Wayback Machine .
  21. حالة اختبار JTS لـ "النقطة أ ضمن إحدى النقاط ب"، http://www.vividsolutions.com/jts/tests/Run1Case4.html مؤرشفة بتاريخ 4 مارس 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  22. توثيق وظيفة ST_RelateMatch() في PostGIS على الإنترنت مؤرشف بتاريخ 24-09-2015 في Wayback Machine .
  23. 1 2 "موسوعة نظم المعلومات الجغرافية"، إس. شيخار، إتش. شيونغ. ISBN 978-0-387-35975-5.
  24. "حساب اتصال المناطق متعددة الأبعاد" (2017)، http://qrg.northwestern.edu/qr2017/papers/QR2017_paper_8.pdf
  25. سابهاروال، شامان ل.؛ ليوبولد، جينيفر ل. (2013). "تحديد العلاقات في حساب اتصال المناطق: اختزال التقاطع التساعي إلى 3+ مسندات تقاطع". التطورات في الحوسبة المرنة وتطبيقاتها . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 8266. الصفحات 362-375 . doi : 10.1007/978-3-642-45111-9_32 . ISBN   978-3-642-45110-2.