第三章 GIS空间分析的数据模型培训资料.ppt

* 时空数据模型的主要类型： 序列快照模型 基图修正模型 空间时间立方体模型 空间时间组合体模型 第三章 GIS空间分析的数据模型 秦 昆 qinkun163@163.com 武汉大学遥感信息工程学院遥感科学与技术本科生教案(2012年) * 空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术。 空间分析方法受空间数据表示形式的制约和影响， 研究空间分析必须考虑空间数据的表示方法和空间数据模型。 * 空间数据表示的基本任务：将以图形模拟的空间物体表示成计算机能够接受的数字形式。 3.1 空间数据的表示 * 空间数据的两种表示模型： 栅格模型：地理空间被划分为规则的小单元，空间位置由栅格单元的行、列号表示。栅格单元的大小反映了数据的分辨率即精度，空间物体由若干个栅格单元隐含描述。 矢量模型：各类地理要素根据空间形态特征分为点、线、面三类/（体状空间对象）。地物是显示描述的。 * 3.2 空间数据模型 空间数据模型：是关于GIS中空间数据组织的概念，反映现实世界中的空间实体，及其相互之间的联系，为空间数据组织和空间数据库模式设计提供基本的概念和方法。 * GIS数据模型的三个层次： 概念数据模型 逻辑数据模型 物理数据模型 * GIS空间数据模型的概念模型： 基本任务：确定感兴趣的现象和基本特性，描述实体间的相互联系，确定空间数据库的信息内容。 遥感数据的ER图 * 空间数据的逻辑数据模型是根据概念数据模型确定的空间数据库的信息内容(空间实体及相互关系)，具体地表达数据项、记录等之间的关系。 湖北省湖区分布图的逻辑模型设计 * GIS中的信息模型： 基于对象的模型： 强调离散对象，根据它们的边界线以及组成或者与它们相关的其它对象，可详细地描述离散对象。 网络模型： 表示对象之间的交互，如水或者交通流。 场模型： 表示在二维或者三维空间中被看作是连续变化的数据。 在基于场的空间概念模型指导下，引出了栅格数据模型； 在基于对象的空间数据模型指导下，引出了矢量数据模型。 * 3.4 场模型 场模型的数学表示 模拟一定空间内具有连续分布特点的现象。 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。 场可以表现为二维场或三维场。 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； 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。 * 场模型的数学公式： z：s? z (s) z为可度量的函数，s表示空间中的位置。 表示从空间域(甚至包括时间坐标)到某个值域的映射。 * 地理要素是通过地理实体定义的，地理实体是真实世界中不能再被细分为同一类现象的地理现象。 3.5 要素模型 地理要素模型只对地理实体的属性(包括空间属性和地理属性)及关系感兴趣。 欧氏空间中的三类地物要素对象： 点对象 线对象 多边形对象 * 4)角点(Vertex)：表示线段和弧段上的内部点。 1)实体点(point entity)：用来代表一个实体。 2)注记点：用于定位注记。 3)内点(label point)：用于负载多边形的属性，存在于多边形内。 点对象：有特定位置，维数为零的物体。 5)结点(node):表示线的起点和终点。 * 1）实体长度: 从起点到终点的总长度。 2）弯曲度: 如用于表示道路拐弯时弯曲的程度。 3）方向性: 用于表示线对象的方向，如水流方向是从上游到下游，公路有单向和双向之分。 线状实体：线段、边界、链、弧段、网络等。 线对象：维度为1的空间组分，有一系列坐标表示。 线对象的特征： 多边线 简单闭合多边线 * 面状实体的特征： 面积范围； 周长； 独立性或与其它地物相邻：如中国及其周边国家； 内岛或锯齿状外形； 重叠性与非重叠性：如报纸的销售领域、学校的分区、菜市场的服务范围都有可能出现交叉重叠现象。 多边形对象/面状实体：由一封闭曲线加内点来表示，是对湖泊、岛屿、地块等一类对象的描述。 * 有多种不同类型的多边形：普通多边形、凸多边形、星状多边形等。 多边形 凸多边形 星状多边形 * 场模型和要素模型 场和对象可以在多种水平上共存，基于场的方法和基于要素的方法并不互相排斥。有些应用可以很自然地应用场来建模；但是，场模型也并不是适合所有情况。 基于场的模型和基于要素的模型各有长处，应该恰当地综合运用这两种方法来建模。 在地理信息系统应用模型的高层建模、数据结构设计及地理信息系统应用中，都会遇到这两种模型的集成问题。 * 网络模型 网络模型把地物抽象为链和节点，同时要关注其间的连通关系。 网络模型要考虑多个要素之间的影响和交互。现象的精确形状并不重要，重要的是具体现象之间的