3空间数据模型讲解.ppt

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3空间数据模型讲解

第三章 空间数据模型 城乡规划与园林学院 3.1 地理空间与空间抽象 地理空间 地表空间 五圈相互作用区域 存在复杂的空间事物或地理现象 空间实体 定义 对地理事物和现象的简化与抽象 特征 空间位置特征 属性特征 时间特征 空间关系特征 3.1 地理空间与空间抽象 空间认知与抽象 数据模型 数据模型是GIS的核心 数据模型是一组用于描述计算机数字化环境中的(地理)对象和(地理)过程的结构集合; 数据模型是计算机中用于描述和表现现实世界中感兴趣的某个方面的一组结构集合. 3.1 地理空间与空间抽象 用计算机表达现实世界分别经过四个抽象层次(过程): 现实世界:由各种事物组成,包括个体能够或者不能感知的各个方面,或者被认为是与某个特定应用场景相关的内容。 概念模型:面向人类认知的模型,常常是部分结构化,建模对象是与某个特定领域相关的对象与过程。 3.1 地理空间与空间抽象 逻辑模型:一种能够实现的关于现实世界的表达,通常是以图标和目录的形式存在。把概念模型结构转换为计算机数据库系统所能够支持的数据模型。 物理模型:描绘了GIS中实际使用的模型,通常存储在文件或数据库中的数据表组成。指概念模型反映到计算机物理存储介质中的数据组织形式。 地理表达方法 地理表达的两种基本观点:离散对象和连续场 离散对象 离散对象观点将世界表达为在空间上具有明确边界的一组对象(对象的可数性)。 地理对象:区域-多边形、一维对象---线、点 并不能对所有的地理现象的表达都有效 连续场 连续场的观点认为地理世界是由沿地表连续变化的一系列变量组成;该观点将真实世界描述为有限变量,每个变量定义在任何可能的位置上。 GIS中的数据模型 3.2 概念模型 概念 空间数据概念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。 类型 场(Field)模型。 对象(要素)(Feature)模型 网络(Network)模型 3.2 概念模型 对象模型 要素模型:点、线、面、体 拓扑关系 空间要素(实体)条件: 可被标识 重要 明显特征且可描述 3.2 概念模型 场模型 场的特征 场模型表示方法: 规则离散点 不规则离散点 等值线 三角网 栅格点 不规则多边形 3.2 概念模型 网络模型 地理网络 物质流 能量流 信息流 对象模型的一个特例 主要有两种类型的网络:放射状网络和回路网络 方便进行网络分析 空间数据模型(场模型、对象模型) 3.2 概念模型 概念模型的选择 场模型 具有连续空间变化 海拔 气温 火灾 大气污染 对象模型 具有明确边界和独立地理现象 道路 建筑物 公共设施 3.3 空间数据和空间关系 点、线、面之间的空间关系 空间数据拓扑关系的意义 显然,含有拓扑关系的空间数据有利于GIS的拓扑查询和空间分析。ARCINFO是典型的以拓扑型数据结构组织空间数据的GIS软件,这也是为什么ARCINFO具有强大空间分析功能的原因 不需要利用坐标或距离,可以确定空间实体的位置关系 利用拓扑关系便于空间要素的查询 根据拓扑关系可以重建地理实体,例如利用弧段构建多边形,最佳路径的选择的等。 空间数据逻辑模型是地理信息系统的基础,它不仅决定了系统数据管理的有效性,而且是系统灵活性的关键 空间数据逻辑模型是在实体概念的基础上发展起来的,它包含两个基本内容,即实体和它们之间的相关关系 实体和相关关系可以通过性质和属性来说明。空间数据模型可以被定义为一组由相关关系联系在一起的实体集 就目前的发展现状而言,很难用一个统一的数据模型来表达复杂多变的地理空间实体。 例如,某些空间数据模型可能很适合于绘图,但它们对于空间分析来说效率确十分低;有些数据模型有利于空间分析,但对图形的处理则不理想 目前,与GIS设计有关的空间数据模型主要有矢量模型,栅格模型,数字高程模型,面向对象模型,矢量和栅格的混合数据模型等。 3.4 空间数据逻辑模型 CAD、图形图像数据模型 矢量数据模型 栅格数据模型 矢量-栅格一体化数据模型 镶嵌数据模型 面向对象数据模型 GIS中的数据模型 CAD、图形图像模型: 来源于CAD、计算机辅助制图和图像处理 在该模型中,现实世界中的实体采用符号化的点、线、多边形矢量图形表示。 CAD模型的问题: 不使用真实世界的坐标来表达空间实体; 单个实体没有唯一标识,无法使用属性信息; 只关心图形表达,没有对象之间的关系信息(空间关系)。 矢量模型(vector model) 起源于Spaghetti模型 矢量模型是利用边界或表面来表达空间目标对象的面或体要素,通过记录目标的边界,同时采用标识符(Identifier)等字段表达它的属性来描述空间对象实体。 矢量模型处理的空间图形实体是点

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