ストレージ、視覚化、分析のためにGPSトラックを最適にモデル化する方法は？

GPSトラックとウェイポイント（主に速度、グレード、いくつかの簡単な統計などのメトリックの保存、表示、計算）を処理するソフトウェアを書くことを考えています。

トラックポイントに関して最も概念的に堅牢なデータモデルはどうあるべきかと思いますが、ここにいくつかの「候補」があります。

1. トラックをトラックポイントのシーケンスとして考える：

   1.1。地図投影は2Dであるため、トラックは「2D」と見なされます。トラックポイントには標高がある場合とない場合、タイムスタンプがある場合とない場合があります。高度とタイムスタンプは「追加」、「オプション」とみなされます。地上アプリケーションの場合、標高は緯度/経度の直接関数です（DEMで取得可能）。

   1.2。地理空間は確かに3Dであり、受信機の軌跡は3Dであるため、トラックは「3D」と見なされます（したがって、2D投影はデータ削減の形式です）。タイムスタンプが存在する場合と存在しない場合があります（トラックは手で描いた可能性があります）。

   1.3。トラックは「4D」（3空間+時間）と見なされます。したがって、手描きのマップは、標高とタイムスタンプがnull存在する、または存在しない特別なケースですが、Trackpointプロパティは常に「そこ」にあります。

2. トラックは、すべてのストリームの長さが等しいストリームの辞書と見なされます。緯度のリスト、経度のリスト、標高のリスト、タイムスタンプの1つなどがあります。これにより、各プロパティの統計を簡単に計算でき、トラックポイントの概念はある意味で「仮想」になります。多くのストリームの断面。

正しく理解できれば、GPX形式は1.1を採用し、KMLは1.2を採用します。（タイムスタンプのサポートなし）、およびStrava APIは2（JSON形式）を採用しますが、最終的にはこれらはシリアル化とストレージ用の単なるFILE形式であり、必ずしもモデリング、計算表現、および数値計算用ではありません。

オブジェクト指向の意味で、好ましい形式はありますか？その理由は？（厳密な型付けと賢明なモデリングは、少なくとも意味をなさない操作を回避すると信じています）。

編集：いくつかの「興味深い」追加の質問：

• 手描きのトラックは、デバイスで記録されたトラックログと概念的に同じものですか？それらは異なるデータ型であるべきですか？
• KMLがnullの標高をゼロとして保存することは「正しい」と見なされるべきですか？ゼロは標高であり、標高がわからない場合は、数値のゼロを割り当てるべきではありませんか？
• 標高のあるトラックで、標高がDEMデータ（「オフライン」）またはGPSデータまたは気圧データ（「現場」）から抽出される場合、それは重要ですか？Trackオブジェクトでこれにフラグを立てる必要がありますか？別のトラックポイントプロパティに保存しますか？無視？それらは異なるコレクションデータ型であるべきですか？
• デバイスに記録されたトラックをマップエディターで編集（ポイントの追加、移動、削除）したり、異なる日付のトラックを結合したりする場合、トラックポイントのタイムスタンプはどのように処理する必要がありますか？nullに「リセット」する必要がありますか？以前のオブジェクトとは異なるタイプのオブジェクト（トラックポイントコレクション）を作成する必要がありますか？

私はこれにアプローチする方法がたくさんあるので、この質問が実際に決定的に答えられるとは思わない..

ただし、これらの考えは関連する場合があります。

データストレージは比較的重要ではありません。データベース、JSON、KMLなど、どのようなメカニズムを使用しても、それは「フラットストレージ」のままです。

重要なのは、使用するソフトウェアと、モデリングを実行できるようにソフトウェアでデータをどのように表現するかです。

速度は、距離x時間、またはデータのソースとなるGPSデバイスからの出力の2つの方法で利用できます。したがって、時間は情報項目としてではなく、無関係になります。

さらに、トラックの先頭からのオフセットを使用して時間を考慮することもできます。速度と距離がある場合は、ポイントで時間を計算できます。（2点間の距離は、さまざまな方法で決定できます）

標高は、空間モデルの一部と見なされる必要があります。これらは、トラック自体に関する興味深い情報全体を決定するのに関連しています。たとえば、勾配を計算して、トラックに沿った速度の変動を理解できます。勾配がない場合は、アクセルから足を離したために速度が低下したり、速度が上昇した可能性があります。

トラックと手書きトラックのマージに関しては、時間はほとんど関係ありません。任意の速度を適用して時間を決定することができます。たとえば、指定された速度でトラックをトラバースする時間などです。数日離れてトラックをマージする場合、データは単に意味をなさないため、おそらくトラックの先頭からのオフセットを使用して、時間フィールドをリセットする必要があります。

標高が不明な場合は不明であるため、ゼロにすることはできません。負の標高も有効な標高であるため、負であってはなりません。（海面下の谷、鉱山の穴など）

はい、DEMSは利用可能です。はい、それらから抽出できます。十分に正確ですか？ありえないことですが、精度が問題にならない限り。GPSまたは気圧計を使用すると、標高が最高になります。

だからあなたに近づいて答えをしようとする：

任意のフラット形式でデータを保存しますが、PostGISでPostGRESを使用することをお勧めします。3Dを適切に処理します。その後、PostGISの広範な空間関数を使用して、データを操作/モデル化できます。

開発する何らかの形式のカスタムプログラムを使用する場合は、配列ではなくオブジェクト指向のアプローチを使用してください。配列を使用する場合は、データベースも使用できます。

別の回答で既に述べたように、多くの異なるアプローチがあります。「概念的に堅牢なデータモデル」を求めたので、多くの研究の後に、「移動オブジェクト」の概念に対する2つのまったく異なるアプローチを提供し、多くの重複（良い意味で）をもつ2つの素晴らしい知識を見つけました。

1. Springer Verlagが発行したGennadyとNatalia Andrienkoの書籍、たとえば、同じ出版社の優れた視覚分析など。強くお勧めします。
2. ISO / OGC（ISO 191xx基準）、特にISO 19107（空間スキーマ）、19108（時間スキーマ）、19111（座標による空間参照）、19141（移動機能）および19148（線形参照）の抽象仕様（概念スキーマ）