第二章空间数据模型解释.pdf

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— —空间数据模型。主要内容包括： ? 场模型 ? 要素模型 ? 空间关系 ? 时空模型 ? 网络模型 ? 三维模型 空间数据模型 用以描述空间现象最典型的三类模型： ? 用于描述空间中连续分 布的现象 场模型 ? 用于描述各种空间地物要素模型 ? 可以模拟现实世界中的 各种网络 网络模型 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。 观察和认知 信息 选择、综合、简化和抽象 空间事物或现象 概念模型 逻辑数据模型 编码、表达、建立空间关系 物理数据模型 数据结构对数据进行组织 概念世界 最高层 数据世界 （计算机） 中间层 空间数据库 最底层 现实世界 空间实体抽象的三个层次 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 ?场（Field）模型。 ?网络（Network）模型 2. 场模型 ? 适合于模拟具有一定空间内连续分布 特点的现象。 ? 根据应用的不同，场可以表现为二维 或三维。 ? 场模型数据公式： : → ( ) 2. 场模型 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 ? 比率 2. 场模型 2.1场的特征 (二)连续的、可微的、离散的 ? 连续性 ? 可微性 ? 离散性 2. 场模型 2.1场的特征 (三)场的方向性 ? 同性场 ? 异性场 2. 场模型 2.1场的特征 (四)空间自相关 空间自相关是空间场中的数值聚集程度的一种量度。 ? 正空间自相关 ? 负空间自相关 2. 场模型 2.2栅格数据模型 栅格数据模型是基于连续覆盖的，它是将连续 空间离散化，即用二维覆盖或划分覆盖整个连 续空间。 ?规则覆盖 ?不规则覆盖 2. 场模型 2.2栅格数据模型 三角形 四边形 六角形 基于栅格的 空间模型把 空间看作像 元（Pixel） 的划分 （Tessellatio n），每个像 元都与分类 或者标识所 包含的现象 的一个记录 有关。 2. 场模型 2.2栅格数据模型 ?像元尺寸固定 ?位置可由格子的所确 定 ?一个栅格像元通常表 示某一单一的类型。 ?对现象的分布可能造 成人为分割而产生的误 解，其程度则取决与所 研究的相关的像元的大 小。 3. 要素模型 3.1欧氏空间中的三类地物要素 林分的要素模型观 3. 要素模型 3.1欧氏空间中的三类地物要素 ?欧式空间中的三类地物要素对象 ? 点 ? 线 ? 多边形对象 3. 要素模型 3.1欧氏空间中的三类地物要素 (一)点对象（零维对象） ? 点实体（Point Entity）：用来代表一个实体； ? 注记点：用于定位注记； ? 内点（Label Point）：用于记录多边形的属 性，存在于多边形内； ? 结点（节点）（Node）：表示线的终点和起 点； ? 角点（Vertex）：表示线段和弧段的内部点。 3. 要素模型 3.1欧氏空间中的三类地物要素 (二)线对象（一维对象） ? 线段 ? 边界 ? 链 ? 弧段 ? 网络 线对象的特征包括： ? 实体长度：从起点到终点的总长； ? 弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度； ? 方向性：水流方向是从上游到下游 3. 要素模型 3.1欧氏空间中的三类地物要素 (三)面对象（二维对象） ? 简单的面对象 ? 复杂的面对象 面状实体有如下空间特性： ? 面积范围； ? 周长； ? 独立性或与其它的地物相邻，如中国及其周边国家； ? 内岛或锯齿状外形，如岛屿的海岸线封闭所围成的区 域等； ? 重叠性与非重叠性，如报纸的销售领域，学校的分区， 菜市场的服务范围等都有可能出现交叉重叠现象，一 个城市的各个城区一般说来相邻但不会出现重叠。 简单多边形 复杂多边形 3. 要素模型 3.2要素模型的基本概念 基于要素的空间信息模型把信息空间分解 为对象（Object）或实体（Entity）。一个 实体必须符合三个条件： ? 可被识别 ? 重要（与问题相关） ? 可被描述（有特征） 3. 要素模型 3.2要素模型的基本概念 欧氏 平面 上的 空间 对象 继承 等级 空间对象 延伸对象 零维对象点 二维对象 一维对象 环 弧 简单环 简单弧 面对象 面域对象 域单位对象 3. 要素模型 3.2要素模型的基本概念 要素模型和场模型的比较 现实世界 选择要素 选