邬伦_第3章 空间数据模型.ppt

第三章 空间数据模型 1 空间数据模型的基本问题 2 场模型 3 要素模型 4 基于要素的空间关系分析 5 网络结构模型 6 时空模型 7 三维模型 1 空间数据模型的基本问题 1.1 概念 1.2 空间数据模型的类型 1.3 GIS空间数据模型的学术前沿 1.1 概念 地理空间是指物质、能量、信息的存在形式在 形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及 其在时间上的延续。分为： 绝对空间 相对空间 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。 1.2 空间数据模型的类型 基于对象(要素)(Feature)的模型 网络（Network）模型 场（Field）模型 使用不同类型的空间数据模型的原因： 数据源或数据表达 空间分析方法的要求 数据组织和存储方式 1.3 GIS空间数据模型的学术前沿 1.3.1 时空数据模型 1.3.2 三维空间数据模型 1.3.3 分布式空间数据模型 1.3.4 CASE工具 1.3.1 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。 三种可能的形式 属性变化，空间位置不变 空间位置变化，属性不变 位置和属性都发生变化 当前时态GIS研究的主要问题有：表达时空变化的数据模型、时空数据组织与存取方法、时空数据库的版本问题、时空数据库的质量控制、时空数据的可视化问题等。 1.3.2 三维空间数据模型 两个方向： 一是三维矢量模型，其是用一些基元及其组合去表示三维空间目标，这些基元本身是可以用简单数学解析函数描述的。 二是体模型，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。 1.3.3 分布式空间数据模型 分布式空间数据库管理系统 联邦空间数据库（Federated Spatial Database） 1.3.4 CASE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 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 2.1 场的特征 2.2 栅格数据模型 2.1 场的特征 2.1.1 空间结构特征和属性域 2.1.2 连续的、可微的、离散的 2.1.3 与方向无关的和与方向有关的 （各向同性和各向异性） 2.1.4 空间自相关 场模型的实质 场模型的实质是用数学方法（函数）描述空间上连续 分布的事物或现象的。场模型可以表示为z :s? z ( s ) 2.1.1 空间结构特征和属性域 欧几里德空间 分辨率和位置误差 属性域的数值类型 名称 序数 间隔 比率 空值 2.1.2 连续的、可微的、离散的 连续 可微 离散 2.1.3 与方向无关的和与方向有关的 （各向同性和各向异性） 一个场中的所有性质都与方向无关，则称之为 各向同性场(Isotropic Field)。 反之，为各向异性场（Anisotropic Field）。 2.1.4 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。 分为正空间自相关和负空间自相关。 2.2 栅格数据模型 栅格数据模型是基于连续铺盖的，它将连续空间离散化，用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间 铺盖可以分为规则的和不规则的  栅格数据模型要点 像元、分辨率、单一值、图层、叠置 三维扩展：体元 3 要素模型 3.1 欧氏空间和其中的三类地物要素 3.2 要素模型的基本概念 3.3 矢量数据模型 3.1 欧氏空间和其中的三类地物要素 3.1.1 点对象 3.1.2 线对象 3.1.3 多边形对象 3.1.1 点对象 点是有特定的位置，维数为零的物体，包括： 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。 3.1.2 线对象 线对象是维度为1的空间组分，表示对象和它们 边界的空间属性，由一系列坐标表示，有如下特征： 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，公路则有单向与双向之分