第3章空间数据模型讲述.ppt

第3章 空间数据模型 朱 莹 主要内容 地理空间与空间抽象 空间数据概念模型 空间数据与空间关系 空间数据逻辑模型 地理空间与空间抽象 地理空间与空间实体 地理空间（GeographicSpace）是指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域 地理空间实体是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果 空间实体的特征 与地理空间位置有关，具有一定的几何形态，分布状况以及彼此之间的相互关系 空间位置特征 属性特征 时间特征 空间关系 地理空间与空间实体 空间位置特征 表示空间实体在一定坐标系中的空间位置或几何定位，通常采用地理坐标的经纬度、空间直角坐标、平面直角坐标和极坐标等来表示 也称为几何特征，包括空间实体的位置、大小、形状和分布状况等 地理空间与空间实体 属性特征 也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系的、表征空间实体本身性质的数据或数量，如实体的类型语义定义、量值等 类型 定性属性，如名称、类型、特性等 定量属性，如数量、等级等 地理空间与空间实体 时间特征 指空间实体随着时间变化而变化的特性 空间位置和属性同时变化 如旧城区改造中，房屋密集区拆迁新建商业中心 空间位置和属性独立变化 实体的空间位置不变，但属性发生变化，如土地使用权转让 属性不变而空间位置发生变化，如河流的改道 地理空间与空间实体 空间关系特征 在地理空间中，空间实体一般都不是独立存在的，而是相互之间存在着密切的联系，这种相互联系的特性就是空间关系 空间关系分类 拓扑关系（topologicalspatialrelation） 顺序关系（orderspatialrelation） 度量关系（metricspatialrelation） 空间认知和抽象 数据模型是对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁，是地理信息系统的基础 首先对地理事物进行观察，认知其类型、特征、行为和关系，再对它进行分析、判别归类、简化、抽象和综合取舍 概念模型是地理空间中地理事物与现象的抽象概念集，是地理数据的语义解释，从计算机系统的角度来看，是抽象的最高层 空间认知和抽象 构造概念模型的基本原则 语义表达能力强 独立于具体计算机实现 尽量与系统的逻辑模型保持同一的表达形式，不需要任何转换，或者容易向逻辑数据模型转换 逻辑数据模型是GIS描述概念数据模型中实体及其关系的逻辑结构，是系统抽象的中间层，是用户通过GIS（计算机系统）看到的现实世界地理空间 物理数据模型是概念数据模型在计算机内部的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取，是系统抽象的最底层 空间数据概念模型 根据GIS数据组织和处理方式，地理空间数据的逻辑模型分为三类 对象模型 网络模型 场模型 空间数据概念模型 对象模型 也称作要素模型，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中 按照空间特征分为点、线、面、体四种基本对象，对象也可能由其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、面、体之间的拓扑关系 每个对象对应着一组相关的属性以区分各个不同的对象 空间数据概念模型 对象模型强调地理空间中的单个地理现象 对象模型适合于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模 如建筑物、道路、公共设施和管理区域等人文现象 湖泊、河流、岛屿和森林等自然现象 对象模型把地理现象当作空间要素（Feature）或空间实体（Entity） 一个空间要素必须同时符合三个条件 可被标识 在观察中的重要程度 有明确的特征且可被描述 空间数据概念模型 传统的地图以对象模型进行地理空间抽象和建模 空间数据概念模型 场模型 场模型，也称作域（field）模型，把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待 如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等 场可以表现为二维或三维 二维场就是在二维空间R2中任意给定的一个空间位置上，都有一个表现某现象的属性值，即A＝f(x，y) 三维场是在三维空间R3中任意给定一个空间位置上，都对应一个属性值，即A＝f(x，y，z) 空间数据概念模型 连续变化的空间现象难以观察，在研究实际问题中，往往在有限时空范围内获取足够高精度的样点观测值来表征场的变化 二维空间场一般采用6种具体的场模型来描述 规则分布的点。在平面区域布设数目有限、间隔固定且规则排列的样点，每个点都对应一个属性值，其他位置的属性值通过线性内插方法求得 不规则分布的点。在平面区域根据需要自由选定样点，每个点都对应一个属性值，其他任意位置的属性值通过克里金内插、距离倒数加权内插等空间内插方法求得 规则矩形区。将平面区域划分为规