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GIS数据建模 引言 模型—GIS主要的研究内容 GIS主要包括对地理现象和过程等客体的特征描述、关系分析和过程模拟等内容。这些内容在地理信息系统的软件工具、数据库系统和应用系统研究中往往被抽象、概括为数据结构的定义、数据模型的建立及专业应用模型的构建等主要理论与技术问题。它们共同构成地理信息系统基础研究的主要内容。 引言 数据建模主要内容 数据模型概述 概念模型 逻辑模型 地理数据模型 §1 数据模型概述 建立空间数据模型的目的，是揭示空间实体的本质特性，并对其进行抽象化，使之转化为计算机能够接受和处理的数据形式。 在地理信息系统研究中，空间数据模型就是对空间实体进行描述和表达的数学手段，使之能反映客体的某些结构特性和行为功能。 §1 数据模型概述 数据建模过程 数据建模过程 数据模型概述 概念模型（Conceptual Data Model） 现实世界的事物经过人脑的抽象加工，提取出对用户有用的信息，经过组织整理加工形成介于现实世界和计算机世界之间的中间模型； 概念数据模型可以自然地反映现实世界的事物和事物之间的联系，是面向用户的数据模型，是易于人们观察和理解的数据模型。 概念数据模型着重表示数据的语义，而不注重数据的组织结构，它是建立在逻辑数据模型之上的、更高一层的数据模型。它是对现实世界的第一层抽象，是独立于计算机系统的数据模型，不涉及信息在计算机内如何表示。 概念模型（Conceptual Data Model） LDM是对数据及数据之间逻辑联系的描述，是用户从数据库所看到的数据模型； 按计算机的观点对数据建模。逻辑数据模型着重于描述数据的组织结构，很少考虑数据的语义和用户对数据的理解，它们最关心的是提供一致的、高效的数据存放的物理结构和信息结构，提高数据存取和检索的速度。 逻辑数据模型是直接面向数据库的逻辑结构和DBMS的，它是现实世界的第二层次的抽象，这类模型涉及到计算机系统和数据库管理系统，又称为“基本数据模型”。如层次、网状和关系数据模型等。 §2 概念数据模型 按用户的观点来对信息建模。用于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系。这类模型强调其语义表达能力，概念简单、清晰，易于用户理解。它是现实世界到信息世界的抽象，是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言。 如E-R模型。 §2 概念数据模型 传统的非空间数据库的建模内容及如何建模。 空间数据库或GIS的建模内容： 有关地理要素的形状和位置、与地理要素有关的属性信息及要素间的空间关系等信息。 概念模型的核心问题？ 空间实体的抽象 实体是点、线、面、体多种要素的复杂组合。空间对象一般按地形维数进行归类划分 点：零维 线：一维 面：二维 体：三维 时间：通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理时间属性。 点实体 线实体 面实体 空间对象：面（续） 空间对象：体 实体抽象的主观性 应用决定建模方式 河流 线实体？ 面实体？ 随着应用目的的不同，坐标系统的比例尺缩小时，部分的体、面、线实体均可能变为点实体。 实体空间结构 线可以视为由点组成，面可由作为边界的线所包围而形成，体又可以由面所包围而形成，可见四类空间实体之间存在着内在的联系，只是在构成上属于不同的层次。 随着观察这些实体的坐标系统的维数、视角及比例尺的变化，实体之间的关系和内容可能按照一定的规律相互转化。 例如，由三维坐标系统变为二维坐标系统后，比如通过地图投影，空间体可变成面，面可以部分地变成线，线可以部分地变成点，视角变化之后，也将使某些客体发生变化。坐标系统的比例尺缩小时，部分的体、面、线客体均可能变为点客体。 空间实体描述 对空间实体的描述有5种内容： 即识别码、位置、实体特征、实体的角色、行为或功能以及实体的空间特性。 实体之间的关系 所有地理现象和地理过程中的各种空间实体并非孤立存在，而是具有各种复杂的联系。这些联系可以从空间实体的空间、时间和属性三个方面加以考察。 实体之间的关系 实体间的空间联系大体上可以分解为空间位置、空间分布、空间形态、空间关系、空间相关、空间统计、空间趋势、空间对比和空间运动等等联系形式。 空间位置描述的是空间实体个体的定位信息; 空间分布是描述空间实体的群体定位信息，且通常能够从空间概率、空间结构、空间聚类、离散度和空间延展等方面予以描述; 空间形态反映空间实体的形状和结构; 空间关系是基于位置和形态的实体关系; 实体之间的关系 空间相关是空间客体基于属性数据上的关系; 空间统计描述空间客体的数量、质量信息，又称为空间计量; 空间趋势反映客体空间分布的总体变化规律; 空间对比可以体现在数量、质最和形态三个方面; 空间运动则反映空间客体随时间的迁移或变化。 以上种种空间信息基本上反映了空间