空间数据模型 本章描述的是整个GI理论中最为核心的内容。 为了能够利用信息系统工具来描述现实世界,并 解决其中的问题,必须对现实世界进行建模。对 于地理信息系统而言,其结果就是空间数据模型。 空间数据模型可以分为三种: ◆场模型:用于描述空间中连续分布的现象; ◆要素模型:用于描述各种空间地物; ◆网络模型:可以模拟现实世界中的各种网络;
空间数据模型 本章描述的是整个GIS理论中最为核心的内容。 为了能够利用信息系统工具来描述现实世界，并 解决其中的问题，必须对现实世界进行建模。对 于地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。 空间数据模型可以分为三种： ◆场模型：用于描述空间中连续分布的现象； ◆要素模型：用于描述各种空间地物； ◆网络模型：可以模拟现实世界中的各种网络；
1.空间数据模型的基本问题 1.1概念 空间数据模型是关于 现实世界中空间实体 用户 计算机 及其相互间联系的概 念,它为描述空间数 据的组织和设计空间 数据库模式提供着基 本方法。因此,对空 数据 模型 间数据模型的认识和 研究在设计GS空间 数据库和发展新一代 GIS系统的过程中起 设计者 着举足轻重的作
1．空间数据模型的基本问题 1.1概念 空间数据模型是关于 现实世界中空间实体 及其相互间联系的概 念，它为描述空间数 据的组织和设计空间 数据库模式提供着基 本方法。因此，对空 间数据模型的认识和 研究在设计GIS空间 数据库和发展新一代 GIS系统的过程中起 着举足轻重的作
1.空间数据模型的基本问题 1.2空间数据模型的类型 在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个: ◆基于对象(要素)( Feature)的模型 ◆网络( Network)模型 ◆场( Field)模型。 基于对象(要素)的模型强调了离散对象,根据 它们的边界线以及组成它们或者与它们相关的其 它对象,可以详细地描述离散对象。网络模型表 示了特殊对象之间的交互,如水或者交通流。场 模型表示了在二维或者三维空间中被看作是连续 变化的数据
1．空间数据模型的基本问题 1.2空间数据模型的类型 在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个： ◆基于对象（要素）（Feature）的模型 ◆网络（Network）模型 ◆场（Field）模型。 基于对象（要素）的模型强调了离散对象，根据 它们的边界线以及组成它们或者与它们相关的其 它对象，可以详细地描述离散对象。网络模型表 示了特殊对象之间的交互，如水或者交通流。场 模型表示了在二维或者三维空间中被看作是连续 变化的数据
1.空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 ◆时空数据模型 ◆三维数据模型 ◆分布式空间数据管理 ◆GⅠS设计的CASE工具
1．空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 ◆时空数据模型 ◆三维数据模型 ◆分布式空间数据管理 ◆GIS设计的CASE工具
空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (一)时空数据模型 时空数据模型的核心问题是研究如何有效地表达、 记录和管理现实世界的实体及其相互关系随时间 不断发生的变化。这种时空变化表现为三种可能 的形式: >属性变化,其空间坐标或位置不变; 空间坐标或位置变化,而属性不变; 空间实体或现象的坐标和属性都发生变化
1．空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (一)时空数据模型 时空数据模型的核心问题是研究如何有效地表达、 记录和管理现实世界的实体及其相互关系随时间 不断发生的变化。这种时空变化表现为三种可能 的形式： ➢属性变化，其空间坐标或位置不变； ➢空间坐标或位置变化，而属性不变； ➢空间实体或现象的坐标和属性都发生变化
1.空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (二)三维空间数据模型 国际上关于三维空间数据模型的研究大体上可分 为两个方向: >三维矢量模型:用一些基元及其组合去表示三 维空间目标; >体模型:以体元( Voxel)模型为代表,这种体 元模型的特点是易于表达三维空间属性的非均衡 变化,其缺点是所占存储空间大、处理时间长
1．空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (二)三维空间数据模型 国际上关于三维空间数据模型的研究大体上可分 为两个方向： ➢三维矢量模型：用一些基元及其组合去表示三 维空间目标； ➢体模型：以体元（Voxel）模型为代表，这种体 元模型的特点是易于表达三维空间属性的非均衡 变化，其缺点是所占存储空间大、处理时间长
1.空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (三)分布式空间数据模型 分布式空间数据模型的两个主要研究方向。 ◆分布式空间数据库管理系统 将空间数据库技术与计算机网络技术相结合,利用计 算机网络实现相关联的空间数据库进行数据和程序的 分布处理,以实现集中与分布的统一。其主要问题包 括空间数据的分割、分布式查询、分布式并发控制 ◆联邦空间数据库( Federated Spatial Database 是在不改变不同来源的各空间数据库管理系统的前提 下,将非均质的空间数据库系统联成一体,形成联邦 式的空间数据库管理体系,并向用户提供统一的视图
1．空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (三)分布式空间数据模型 分布式空间数据模型的两个主要研究方向。 ◆分布式空间数据库管理系统 将空间数据库技术与计算机网络技术相结合，利用计 算机网络实现相关联的空间数据库进行数据和程序的 分布处理，以实现集中与分布的统一。其主要问题包 括空间数据的分割、分布式查询、分布式并发控制。 ◆联邦空间数据库（Federated Spatial Database） 是在不改变不同来源的各空间数据库管理系统的前提 下，将非均质的空间数据库系统联成一体，形成联邦 式的空间数据库管理体系，并向用户提供统一的视图
1.空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (四)CASE工具 CASE工具是计算机信息系统结构化分析、数据流 程描述、数据实体关系表达、数据字典与系统原 型生成、原代码生成的重要工具,在非空间型计 算机信息系统的设计与建立中有着较为广泛的应 用。当前国际上的一个重要发展方向是,根据GIS 空间数据建模的特点和CASE工具的原理,在现有 CASE软件平台上,发展GIS空间数据建模与系统 设计的专用功能,这将有效地提高GIS空间数据建 模及其应用系统设计的自动化程度和技术水平
1．空间数据模型的基本问题 1.3GIS空间数据模型的学术前沿 (四)CASE工具 CASE工具是计算机信息系统结构化分析、数据流 程描述、数据实体关系表达、数据字典与系统原 型生成、原代码生成的重要工具，在非空间型计 算机信息系统的设计与建立中有着较为广泛的应 用。当前国际上的一个重要发展方向是，根据GIS 空间数据建模的特点和CASE工具的原理，在现有 CASE软件平台上，发展GIS空间数据建模与系统 设计的专用功能，这将有效地提高GIS空间数据建 模及其应用系统设计的自动化程度和技术水平
2.场模型 对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来 说,基于场的观点是合适的。例如,空气中污染 物的集中程度、地表的温度、土壤的湿度水平以 及空气与水的流动速度和方向。根据应用的不同, 场可以表现为二维或三维。一个二维场就是在二 维空间中任何已知的地点上,都有一个表现这 现象的值;而一个三维场就是在三维空间中对于 任何位置来说都有一个值。一些现象,诸如空气 污染物在空间中本质上讲是三维的,但是许多情 况下可以由一个二维场来表示
2. 场模型 对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来 说，基于场的观点是合适的。例如，空气中污染 物的集中程度、地表的温度、土壤的湿度水平以 及空气与水的流动速度和方向。根据应用的不同， 场可以表现为二维或三维。一个二维场就是在二 维空间中任何已知的地点上，都有一个表现这一 现象的值；而一个三维场就是在三维空间中对于 任何位置来说都有一个值。一些现象，诸如空气 污染物在空间中本质上讲是三维的，但是许多情 况下可以由一个二维场来表示
2.场模型 2.1场的特征 (一)空间结构特征和属性域 >“空间”经常是指可以进行长度和角度测量的 欧几里德空间。空间结构可以是规则的或不规 则的 >属性域的数值可以包含以下几种类型:名称、 序数、间隔和比率。属性域的另一个特征是支 持空值,如果值未知或不确定则赋予空值
2. 场模型 2.1场的特征 (一)空间结构特征和属性域 ➢“空间”经常是指可以进行长度和角度测量的 欧几里德空间。空间结构可以是规则的或不规 则的。 ➢属性域的数值可以包含以下几种类型：名称、 序数、间隔和比率。属性域的另一个特征是支 持空值，如果值未知或不确定则赋予空值