GIS-2 第二章 第三章从现实世界到比特世界.ppt

第二章 从现实世界到比特世界 地理信息系统——原理、方法和应用 课 题：从现实世界到比特世界 目的要求：了解空间认知学对现实世界进行抽象的过程,理解地理认知模型和空间数据库模型的概念和作用，加深对空间数据和空间信息的理解。 教学重点：地理认知模型、空间数据库模型 教学难点：认知学对现实世界进行抽象的过程 教学课时：1课时 教学方法: 讲授 本次课涉及的学术前沿：地理认知模型（面向对象 场 网络） 学习目标 了解空间认知学对现实世界进行抽象的过程 理解地理认知模型和空间数据库模型的概念和作用，加深对空间数据和空间信息的理解。 地理信息流与地理信息科学三个领域 1．对现实世界的地理认知 地理空间认知的含义 地图认知模型 地图是客观世界的形象——符号——概括模型 地理客体的科学认知 （1）地理空间认知 地理空间认知： 研究人类如何认知自己赖以生存的地理环境（主要指地球的四大圈层 – 岩石圈、水圈、大气圈、生物圈），包括位置、分布、关系、变化和规律等。 （1）地理空间认知 地理空间认知过程： 经过地理感知、表象再现、地理记忆和地理思维四个过程，借助图像或者地图（心像地图和认知制图）来实现的。心像地图是人类对地理空间多次感知的基础上（实地考察、地图参考、文献阅读）综合形成的一种印象或者心理表征；认知制图通常发生在人类使用地图的过程中，把新近获得的信息与地图信息综合起来进行决策，如：定位、定向、导航等。 （3）地图是客观世界的形象——符号——概括模型 地图具有形象性，能对实际对象做出完整的、清晰的、和直观的图形描述和说明 地图是采用专门设计和事先规定的符号来反映地物、现象和地理过程 地图是通过地图制图工作者通过对地物进行取舍、图形化简、数量和质量概括、抽象出来的模型。 （4）地理客体的科学认知 地理认知：制图过程，读图过程 地理认知是地理模型的基础，是制图概括的基础 地理认知贯穿于制图概括的整个过程（设计阶段，编绘阶段） 2．现实世界的抽象 2．现实世界的抽象 三层次模式 3．比特世界 3.1 比特世界 3.2 GIS空间数据建模 数据建模相关的概念 (1)模型：是对现实世界的模拟和抽象，是将系统的各个要素通过适当的筛选，用一定的表现规则描写出来的简明映像 (2)数据模型： ◇也是一种模型，它是现实世界数据特征的抽象，表示实体以及实体间的联系。 ◇根据一定的方案建立的数据逻辑组织方式。 ◇对数据库而言，数据模型反映了数据的整体逻辑结构，或用户所看到的数据之间的逻辑结构，反应了实体之间的逻辑关系。 3.2 GIS空间数据建模 数据建模相关的概念 (3)数据建模：是指把现实世界的数据组织为有用且能反映真 实信息的数据集的过程。 数据建模过程 第一步，选择一种数据模型来对现实世界的数据进行组织； 第二步，选择一种数据结构来表达该数据模型； 第三步，选择一种适合于记录该数据结构的文件格式。 3.2 GIS空间数据建模 GIS空间数据建模的基本任务:针对所研究的空间现象或问题，描述 GIS的空间数据组织，设计GIS空间数据库模式，设计在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构等。 3.3 GIS空间数据模型的概念与分类 一、空间数据模型的发展与数据库技术的发展密切相关。 第一代层次与网状数据库（以1969年IBM公司研制的IMS为标志）带动了GIS层次数据模型（Hierarchical Model）和网络数据模型（Network Data Model）的发展； 第二代关系数据库（以Oracle, SQL Server, Sybase为代表）带动了GIS关系数据模型的发展； 而面向对象的数据模型技术对数据库技术的发展产生了深远的影响，成为第三代数据库系统的主要标志，进而促进了GIS面向对象数据模型Object-oriented Data Model）的发展。第三代数据库系统的主要特点是数据库技术和其他技术相结合，表现为分布式数据库、工程数据库、演绎数据库、多媒体数据库、地理数据库等新技术层出不穷，进而带动了GIS超图数据模型的研究和发展。 3.3 GIS空间数据模型的概念与分类 地理空间认知模型（概念模型）、地理空间数据模型（逻辑模型）、地理空间数据结构（物理模型），构成了对地理实体、现象及其关系，从地理现实世界到计算机世界（数据世界）的三个表达层次。 3.3 GIS空间数据模型的概念与分类 3.3 GIS空间数据模型的概念与分类 二、GIS空间数据模型的概念与分类 GIS空间概念数据模型（基于要素的模型，网络模型，场模型）（空间认知模型） 空间逻辑数据模型（空间数据模型） 传统数据模型 结构化逻辑数据模型 （层次、网络） 面向操作的逻辑数据