地理认知理论与模型省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件.pptx

III地理认知理论与模型

1地理认知概念

2地理抽象过程

3地理认知模型

4空间拓扑关系

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1地理空间认知概念

地理空间认知：

研究人类怎样认知自己赖以生存地理环境（主要指地球四大圈层–岩石圈、水圈、大气圈、生物圈），包含位置、分布、关系、改变和规律等。

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。心像地图是人类对地理空间屡次感知基础上（实地考查、地图参考、文件阅读）综合形成一个印象或者心理表征；认知制图通常发生在人类使用地图过程中，把新近取得信息与地图信息综合起来进行决议，如：定位、定向、导航等。

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2地理抽象过程

OGC九层次抽象

尺度世界

Dimensionalworld

地理空间世界

Geospatialworld

地理点列

point

几何特征

geometry

地理要素

feature

地理要素集合

Featurecollections

概念世界

Conceptualworld

现实世界

Realworld

项目世界

Projectworld

感知世界

工程世界

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ISO-TC211

概念模型

概念形式

概念模式

概念模式语言

论域

现实世界

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三层次模式

物理数据模型

逻辑数据模型

概念模型

现实世界

地里实体或现象

最高层

中间层

最低层

数据世界

（机器）

概念世界

（大脑）

设计

实现

认知、抽象与概念模型化

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3地理认知模型

依据GIS数据组织和处理方式，地理认知模型分为三类：

基于对象（OBJECT-BASED）

基于域/场(FIELD-BASED)

基于网络（NETWORK-BASED）

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3.1面向对象认知模型

1）地理实体面向对象描述

在一定尺度下，客观存在地理实体都有其准确位置、形状，能够同其它相邻地理实体区分开来。这些地理实体既能够是一座城市，也能够是一片住宅，或者是一间房屋。

面向对象实质就是使用一系列基本数据来描述这些地理实体，包含：对象特定属性（空间、时间、非空间属性），对象之间特定关系（空间、时间、语义）。

普通认为，面向对象地理实体描述方式尤其适合用于描述地理空间中各种独立存在地理特征（discretespatialfeatures），适合于那些含有完整边界地理目标，如：建筑物、街区、道路、行政区划等人文现象、或者湖泊、河流、植被景观等自然现象。

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比如：地理实体面向对象描述

上表中所列五种特征可分两大类：空间特征和非空间特征，描述地理实体数据对应分为空间数据和属性数据。空间数据用来描述地理实体空间位置和相互关系。对于“地理实体”，了解其定位属性，也就是获取其确切空间坐标值，要比了解其普通非定位属性更主要。实际上，实体许多非定位属性，如长度、面积等都是依附于定位属性。

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2）地理实体几何抽象

为了在计算机抽象空间中，表示复杂现实世界，在地理信息系统中，地理实体被抽象简化为简单几何对象(geometricobject)：

点对象(Point)

线对象(Line)

面对象(Polygon)

体对象(Volume)

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点对象

点对象是有特定位置维数为零物体，代表一个点实体(PointEntity)，如城市、村庄、钻孔等。

线对象

线对象是维数为1物体，代表一个线实体(LineEntity)，如河流、边界、道路等。

线对象属性：

实体长度-从起点到终点总长；弯曲度-如道路弯曲程度；方向性-如水流方向(从上游到下游)，公路方向(单向、双向)等。

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面对象

面状实体包含湖泊、森林、岛屿、地块等，在二维图中表现为多边形。面状实体包含以下空间特征：

面积、周长。

独立性或与其它地物相邻，如中国及其周围国家等。

内岛或锯齿状外形:如岛屿海岸线封闭所围成区域等。

重合性与非重合性:如报纸销售区域、学校分区等有可能出现交叉重合现象，但各个行政区普通是相邻而不出现重合。

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体对象

一个体对象代表一个空间三维实体，如地层、断层、矿体等。

一个三维实体由若干平面或曲面包围组成。体中间若包含“空洞”，则为复杂体。但体中包含“空洞”，应作为另一个体对象处理。经过体类主题可将体对象聚合起来。

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3）地理实体空间相互关系

现实生活中实体大多都不是孤立存在。国道可能和省道相接，河流可能穿过城市，学校可能和工厂为邻。这些地理实体在地理空间中空间分布关系简称为空间关系。

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