第3章空間數(shù)據(jù)模型

1、第第3章章 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型朱朱 瑩瑩主要內(nèi)容主要內(nèi)容 地理空間與空間抽象地理空間與空間抽象 空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系 空間數(shù)據(jù)邏輯模型空間數(shù)據(jù)邏輯模型地理空間與空間抽象地理空間與空間抽象 地理空間與空間實體地理空間與空間實體 地理空間（地理空間（GeographicSpace）是指地球表面及近地表空間，是）是指地球表面及近地表空間，是地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交互作用的區(qū)域地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交互作用的區(qū)域 地理空間實體是對復(fù)雜地理事物和現(xiàn)象進(jìn)行簡化抽象得到的結(jié)果地理空間實體是對復(fù)雜地理事物和現(xiàn)象進(jìn)行

2、簡化抽象得到的結(jié)果 空間實體的特征空間實體的特征 與地理空間位置有關(guān)，具有一定的幾何形態(tài)，分布狀況以及彼此之間與地理空間位置有關(guān)，具有一定的幾何形態(tài)，分布狀況以及彼此之間的相互關(guān)系的相互關(guān)系 空間位置特征空間位置特征 屬性特征屬性特征 時間特征時間特征 空間關(guān)系空間關(guān)系 地理空間與空間實體地理空間與空間實體 空間位置特征空間位置特征 表示空間實體在一定坐標(biāo)系中的空間位置或幾何定位，表示空間實體在一定坐標(biāo)系中的空間位置或幾何定位，通常采用地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度、空間直角坐標(biāo)、平面直通常采用地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度、空間直角坐標(biāo)、平面直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)等來表示角坐標(biāo)和極坐標(biāo)等來表示 也稱為幾何特征，包括空間實體的

3、位置、大小、形狀也稱為幾何特征，包括空間實體的位置、大小、形狀和分布狀況等和分布狀況等地理空間與空間實體地理空間與空間實體 屬性特征屬性特征 也稱為非空間特征或?qū)ｎ}特征，是與空間實體相聯(lián)系也稱為非空間特征或?qū)ｎ}特征，是與空間實體相聯(lián)系的、表征空間實體本身性質(zhì)的數(shù)據(jù)或數(shù)量，如實體的的、表征空間實體本身性質(zhì)的數(shù)據(jù)或數(shù)量，如實體的類型語義定義、量值等類型語義定義、量值等 類型類型 定性屬性，如名稱、類型、特性等定性屬性，如名稱、類型、特性等 定量屬性，如數(shù)量、等級等定量屬性，如數(shù)量、等級等地理空間與空間實體地理空間與空間實體 時間特征時間特征 指空間實體隨著時間變化而變化的特性指空間實體隨著時間變化

4、而變化的特性 空間位置和屬性同時變化空間位置和屬性同時變化 如舊城區(qū)改造中，房屋密集區(qū)拆遷新建商業(yè)中心如舊城區(qū)改造中，房屋密集區(qū)拆遷新建商業(yè)中心 空間位置和屬性獨立變化空間位置和屬性獨立變化 實體的空間位置不變，但屬性發(fā)生變化，如土地使用權(quán)轉(zhuǎn)讓實體的空間位置不變，但屬性發(fā)生變化，如土地使用權(quán)轉(zhuǎn)讓 屬性不變而空間位置發(fā)生變化，如河流的改道屬性不變而空間位置發(fā)生變化，如河流的改道地理空間與空間實體地理空間與空間實體 空間關(guān)系特征空間關(guān)系特征 在地理空間中，空間實體一般都不是獨立存在的，而在地理空間中，空間實體一般都不是獨立存在的，而是相互之間存在著密切的聯(lián)系，這種相互聯(lián)系的特性是相互之間存在著密切

5、的聯(lián)系，這種相互聯(lián)系的特性就是空間關(guān)系就是空間關(guān)系 空間關(guān)系分類空間關(guān)系分類 拓?fù)潢P(guān)系（拓?fù)潢P(guān)系（topologicalspatialrelation） 順序關(guān)系（順序關(guān)系（orderspatialrelation） 度量關(guān)系（度量關(guān)系（metricspatialrelation）空間認(rèn)知和抽象空間認(rèn)知和抽象 數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界進(jìn)行認(rèn)知、簡化和抽象表數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界進(jìn)行認(rèn)知、簡化和抽象表達(dá)，并將抽象結(jié)果組織成有用、能反映形式世界達(dá)，并將抽象結(jié)果組織成有用、能反映形式世界真實狀況數(shù)據(jù)集的橋梁，是地理信息系統(tǒng)的真實狀況數(shù)據(jù)集的橋梁，是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)基礎(chǔ) 首先對地理事物進(jìn)行觀察，認(rèn)知其類型

6、、特征、首先對地理事物進(jìn)行觀察，認(rèn)知其類型、特征、行為和關(guān)系，再對它進(jìn)行分析、判別歸類、簡化、行為和關(guān)系，再對它進(jìn)行分析、判別歸類、簡化、抽象和綜合取舍抽象和綜合取舍 概念模型是地理空間中地理事物與現(xiàn)象的抽象概概念模型是地理空間中地理事物與現(xiàn)象的抽象概念集，是地理數(shù)據(jù)的語義解釋，從計算機(jī)系統(tǒng)的念集，是地理數(shù)據(jù)的語義解釋，從計算機(jī)系統(tǒng)的角度來看，是抽象的最高層角度來看，是抽象的最高層 空間認(rèn)知和抽象空間認(rèn)知和抽象 構(gòu)造概念模型的基本原則構(gòu)造概念模型的基本原則 語義表達(dá)能力強(qiáng)語義表達(dá)能力強(qiáng) 獨立于具體計算機(jī)實現(xiàn)獨立于具體計算機(jī)實現(xiàn) 盡量與系統(tǒng)的邏輯模型保持同一的表達(dá)形式，不需要任何轉(zhuǎn)換，盡量與系統(tǒng)

7、的邏輯模型保持同一的表達(dá)形式，不需要任何轉(zhuǎn)換，或者容易向邏輯數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換或者容易向邏輯數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 邏輯數(shù)據(jù)模型是邏輯數(shù)據(jù)模型是GIS描述概念數(shù)據(jù)模型中實體及其關(guān)系的描述概念數(shù)據(jù)模型中實體及其關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)抽象的中間層，是用戶通過邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)抽象的中間層，是用戶通過GIS（計算（計算機(jī)系統(tǒng)）看到的現(xiàn)實世界地理空間機(jī)系統(tǒng)）看到的現(xiàn)實世界地理空間 物理數(shù)據(jù)模型是概念數(shù)據(jù)模型在計算機(jī)內(nèi)部的存儲形式和物理數(shù)據(jù)模型是概念數(shù)據(jù)模型在計算機(jī)內(nèi)部的存儲形式和操作機(jī)制，即在物理磁盤上如何存放和存取，是系統(tǒng)抽象操作機(jī)制，即在物理磁盤上如何存放和存取，是系統(tǒng)抽象的最底層的最底層 觀察和認(rèn)知觀察和認(rèn)知信息

8、信息選擇、綜合、簡化和抽象選擇、綜合、簡化和抽象空間事物或現(xiàn)象空間事物或現(xiàn)象概念模型概念模型Conceptial Model邏輯數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型Logical Data Model編碼、表達(dá)、建立空間關(guān)系編碼、表達(dá)、建立空間關(guān)系物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型Physical Data Model數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織概念世界概念世界最高層最高層數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)世界（計算機(jī)）（計算機(jī)）中間層中間層空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫最底層最底層現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 根據(jù)根據(jù)GIS數(shù)據(jù)組織和處理方式，地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組織和處理方式，地理空間數(shù)據(jù)的邏輯模型分為三類邏輯模

9、型分為三類 對象模型對象模型 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型 場模型場模型 對象模型對象模型網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型場模型場模型空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 對象模型對象模型 也稱作要素模型，將研究的整個地理空間看成一個空也稱作要素模型，將研究的整個地理空間看成一個空域，地理現(xiàn)象和空間實體作為獨立的對象分布在該空域，地理現(xiàn)象和空間實體作為獨立的對象分布在該空域中域中 按照空間特征分為按照空間特征分為點、線、面、體點、線、面、體四種基本對象，對四種基本對象，對象也可能由其他對象構(gòu)成復(fù)雜對象，并且與其他分離象也可能由其他對象構(gòu)成復(fù)雜對象，并且與其他分離的對象保持特定的關(guān)系，如點、線、面、體之間的拓的對象保持特定的關(guān)

10、系，如點、線、面、體之間的拓?fù)潢P(guān)系撲關(guān)系 每個對象對應(yīng)著一組相關(guān)的屬性以區(qū)分各個不同的對每個對象對應(yīng)著一組相關(guān)的屬性以區(qū)分各個不同的對象象空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 對象模型強(qiáng)調(diào)地理空間中的單個地理現(xiàn)象對象模型強(qiáng)調(diào)地理空間中的單個地理現(xiàn)象 對象模型適合于對具有明確邊界的地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象建模對象模型適合于對具有明確邊界的地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象建模 如建筑物、道路、公共設(shè)施和管理區(qū)域等人文現(xiàn)象如建筑物、道路、公共設(shè)施和管理區(qū)域等人文現(xiàn)象 湖泊、河流、島嶼和森林等自然現(xiàn)象湖泊、河流、島嶼和森林等自然現(xiàn)象 對象模型把地理現(xiàn)象當(dāng)作空間要素（對象模型把地理現(xiàn)象當(dāng)作空間要素（Feature）或空間實）或空間

11、實體（體（Entity） 一個空間要素必須同時符合三個條件一個空間要素必須同時符合三個條件 可被標(biāo)識可被標(biāo)識 在觀察中的重要程度在觀察中的重要程度 有明確的特征且可被描述有明確的特征且可被描述 空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 傳統(tǒng)的地圖以對象模型進(jìn)行地理空間抽象和建模傳統(tǒng)的地圖以對象模型進(jìn)行地理空間抽象和建模 地理空間地理空間空間要素空間要素分類分類幾何坐標(biāo)幾何坐標(biāo)非空間屬性非空間屬性子 部 分子 部 分超部分超部分空間關(guān)系空間關(guān)系非空間關(guān)系非空間關(guān)系時間關(guān)系時間關(guān)系子 類子 類 / 超 類超 類等效等效空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 場模型場模型 場模型，也稱作域（場模型，也稱作域（fi

12、eld）模型，把地理空間中的現(xiàn)）模型，把地理空間中的現(xiàn)象作為連續(xù)的變量或體來看待象作為連續(xù)的變量或體來看待 如大氣污染程度、地表溫度、土壤濕度、地形高度以及大面積如大氣污染程度、地表溫度、土壤濕度、地形高度以及大面積空氣和水域的流速和方向等空氣和水域的流速和方向等 場可以表現(xiàn)為二維或三維場可以表現(xiàn)為二維或三維 二維場就是在二維空間二維場就是在二維空間R2中任意給定的一個空間位置上，都中任意給定的一個空間位置上，都有一個表現(xiàn)某現(xiàn)象的屬性值，即有一個表現(xiàn)某現(xiàn)象的屬性值，即Af(x，y) 三維場是在三維空間三維場是在三維空間R3中任意給定一個空間位置上，都對應(yīng)中任意給定一個空間位置上，都對應(yīng)一個屬性

13、值，即一個屬性值，即Af(x，y，z) 空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 連續(xù)變化的空間現(xiàn)象難以觀察，在研究實際問題中，往往連續(xù)變化的空間現(xiàn)象難以觀察，在研究實際問題中，往往在有限時空范圍內(nèi)獲取足夠高精度的樣點觀測值來表征場在有限時空范圍內(nèi)獲取足夠高精度的樣點觀測值來表征場的變化的變化 二維空間場一般采用二維空間場一般采用6種具體的場模型來描述種具體的場模型來描述 規(guī)則分布的點。在平面區(qū)域布設(shè)數(shù)目有限、間隔固定且規(guī)則排列規(guī)則分布的點。在平面區(qū)域布設(shè)數(shù)目有限、間隔固定且規(guī)則排列的樣點，每個點都對應(yīng)一個屬性值，其他位置的屬性值通過線性的樣點，每個點都對應(yīng)一個屬性值，其他位置的屬性值通過線性內(nèi)插方法

14、求得內(nèi)插方法求得 不規(guī)則分布的點。在平面區(qū)域根據(jù)需要自由選定樣點，每個點都不規(guī)則分布的點。在平面區(qū)域根據(jù)需要自由選定樣點，每個點都對應(yīng)一個屬性值，其他任意位置的屬性值通過克里金內(nèi)插、距離對應(yīng)一個屬性值，其他任意位置的屬性值通過克里金內(nèi)插、距離倒數(shù)加權(quán)內(nèi)插等空間內(nèi)插方法求得倒數(shù)加權(quán)內(nèi)插等空間內(nèi)插方法求得 規(guī)則矩形區(qū)。將平面區(qū)域劃分為規(guī)則的、間距相等的矩形區(qū)域，規(guī)則矩形區(qū)。將平面區(qū)域劃分為規(guī)則的、間距相等的矩形區(qū)域，每個矩形區(qū)域稱作格網(wǎng)單元（每個矩形區(qū)域稱作格網(wǎng)單元（gridcell）。每個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個）。每個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個屬性值，而忽略格網(wǎng)單元內(nèi)部屬性的細(xì)節(jié)變化屬性值，而忽略格網(wǎng)單元內(nèi)部屬

15、性的細(xì)節(jié)變化空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 不規(guī)則多邊形區(qū)。將平面區(qū)域劃分為簡單連通的多邊形區(qū)不規(guī)則多邊形區(qū)。將平面區(qū)域劃分為簡單連通的多邊形區(qū)域，每個多邊形區(qū)域的邊界由一組點所定義；每個多邊形域，每個多邊形區(qū)域的邊界由一組點所定義；每個多邊形區(qū)域?qū)?yīng)一個屬性常量值，而忽略區(qū)域內(nèi)部屬性的細(xì)節(jié)變區(qū)域?qū)?yīng)一個屬性常量值，而忽略區(qū)域內(nèi)部屬性的細(xì)節(jié)變化化 不規(guī)則三角形區(qū)。將平面區(qū)域劃分為簡單連通三角形區(qū)域，不規(guī)則三角形區(qū)。將平面區(qū)域劃分為簡單連通三角形區(qū)域，三角形的頂點由樣點定義，且每個頂點對應(yīng)一個屬性值；三角形的頂點由樣點定義，且每個頂點對應(yīng)一個屬性值；三角形區(qū)域內(nèi)部任意位置的屬性值通過線性內(nèi)插函

16、數(shù)得到三角形區(qū)域內(nèi)部任意位置的屬性值通過線性內(nèi)插函數(shù)得到 等值線。用一組等值線等值線。用一組等值線C1，C2，Cn，將平面區(qū)域劃，將平面區(qū)域劃分成若干個區(qū)域。每條等值線對應(yīng)一個屬性值，兩條等值分成若干個區(qū)域。每條等值線對應(yīng)一個屬性值，兩條等值線中間區(qū)域任意位置的屬性是這兩條等值線的連續(xù)插值線中間區(qū)域任意位置的屬性是這兩條等值線的連續(xù)插值（a） 規(guī)則分布的點規(guī)則分布的點（b） 不規(guī)則分布的不規(guī)則分布的點點（c）規(guī)則矩形區(qū)）規(guī)則矩形區(qū)（d） 不規(guī)則多邊形區(qū)不規(guī)則多邊形區(qū)（e） 不規(guī)則三角形區(qū)不規(guī)則三角形區(qū)（f） 等值線等值線空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型 網(wǎng)絡(luò)模型與對象模型類似

17、，都是描述不連續(xù)的地理現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型與對象模型類似，都是描述不連續(xù)的地理現(xiàn)象，不同之處在于它需要考慮通過路徑相互連接多個象，不同之處在于它需要考慮通過路徑相互連接多個地理現(xiàn)象之間的連通情況地理現(xiàn)象之間的連通情況 網(wǎng)絡(luò)是由歐式空間網(wǎng)絡(luò)是由歐式空間R2中的若干點及它們之間相互連接中的若干點及它們之間相互連接的線（段）構(gòu)成的線（段）構(gòu)成 現(xiàn)實世界許多地理事物和現(xiàn)象可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，如公路、現(xiàn)實世界許多地理事物和現(xiàn)象可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，如公路、鐵路、通訊線路、管道、自然界中的物質(zhì)流、物量流鐵路、通訊線路、管道、自然界中的物質(zhì)流、物量流和信息流等和信息流等空間數(shù)據(jù)概念模型空間數(shù)據(jù)概念模型 網(wǎng)絡(luò)是由一系列節(jié)點和環(huán)鏈組成

18、的，與對象模型網(wǎng)絡(luò)是由一系列節(jié)點和環(huán)鏈組成的，與對象模型沒有本質(zhì)的區(qū)別沒有本質(zhì)的區(qū)別 網(wǎng)絡(luò)模型可以看成對象模型的一個特例，它是由網(wǎng)絡(luò)模型可以看成對象模型的一個特例，它是由點對象和線對象之間的拓?fù)淇臻g關(guān)系構(gòu)成的點對象和線對象之間的拓?fù)淇臻g關(guān)系構(gòu)成的 空間數(shù)據(jù)概念模型歸結(jié)為對象模型（或稱要素模空間數(shù)據(jù)概念模型歸結(jié)為對象模型（或稱要素模型）和場模型（或稱域模型）兩類型）和場模型（或稱域模型）兩類概念模型的選擇概念模型的選擇 以一個有不同林分覆蓋的森林為例，分析兩種不以一個有不同林分覆蓋的森林為例，分析兩種不同概念模型的建模同概念模型的建模松樹松樹冷杉冷杉槐樹槐樹（0,0）（0,4）（0,7）（3,0

19、）（7,0）x區(qū)域區(qū)域ID主要林分主要林分 區(qū)域區(qū)域/邊界邊界FS1松樹松樹(0,4),(7,4),(7,7),(0,7)FS2冷杉冷杉(0,0),(3,0),(3,4),(0,4)FS3槐樹槐樹(3,0),(7,0),(7,4),(3,4) “松樹松樹”，0 x77；4y77f (x,y)= “冷杉冷杉”，0 x33；0y44 “槐樹槐樹”，3x77；0y44(a) 多種林分的森林多種林分的森林(b) 按對象模型的林分建模按對象模型的林分建模(c) 按場模型的林分建模按場模型的林分建模y概念模型的選擇概念模型的選擇 對于現(xiàn)狀不定的現(xiàn)象，如火災(zāi)、洪水和危險物泄對于現(xiàn)狀不定的現(xiàn)象，如火災(zāi)、洪水和

20、危險物泄漏，采用邊界不固定的場模型進(jìn)行建模漏，采用邊界不固定的場模型進(jìn)行建模 場模型通常用于具有連續(xù)空間變化趨勢的現(xiàn)象場模型通常用于具有連續(xù)空間變化趨勢的現(xiàn)象，如海拔、溫度、土壤變化等如海拔、溫度、土壤變化等 在遙感領(lǐng)域，主要利用衛(wèi)星和飛機(jī)上的傳感器收在遙感領(lǐng)域，主要利用衛(wèi)星和飛機(jī)上的傳感器收集地表數(shù)據(jù)，此時場模型是占主導(dǎo)地位的集地表數(shù)據(jù)，此時場模型是占主導(dǎo)地位的 對象模型一般用于具有明確邊界和獨立地理現(xiàn)象對象模型一般用于具有明確邊界和獨立地理現(xiàn)象的建模的建模，如道路、地塊的征稅和使用權(quán)等方面的，如道路、地塊的征稅和使用權(quán)等方面的建模建?？臻g數(shù)據(jù)與空間關(guān)系空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系 空間數(shù)據(jù)類型及其表

21、示空間數(shù)據(jù)類型及其表示 地理信息中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型主要有五種地理信息中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型主要有五種 幾何圖形數(shù)據(jù)。來源于各種類型的地圖和實測幾何數(shù)據(jù)。幾何幾何圖形數(shù)據(jù)。來源于各種類型的地圖和實測幾何數(shù)據(jù)。幾何圖形數(shù)據(jù)不僅反映空間實體的地理位置，還反映實體間的空間圖形數(shù)據(jù)不僅反映空間實體的地理位置，還反映實體間的空間關(guān)系關(guān)系 影像數(shù)據(jù)。主要來源于衛(wèi)星遙感、航空遙感和攝影測量等影像數(shù)據(jù)。主要來源于衛(wèi)星遙感、航空遙感和攝影測量等 屬性數(shù)據(jù)。來源于實測數(shù)據(jù)，文字報告，或地圖中的各類符號屬性數(shù)據(jù)。來源于實測數(shù)據(jù)，文字報告，或地圖中的各類符號說明，以及從遙感影像數(shù)據(jù)通過解釋得到的信息等說明，以及從遙

22、感影像數(shù)據(jù)通過解釋得到的信息等空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系 地理信息中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型主要有五種地理信息中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型主要有五種 地形數(shù)據(jù)。來源于地形等高線圖中的數(shù)字化，已建立地形數(shù)據(jù)。來源于地形等高線圖中的數(shù)字化，已建立的格網(wǎng)狀的數(shù)字化高程模型（的格網(wǎng)狀的數(shù)字化高程模型（DTM），或其他形式表），或其他形式表示的地形表面（如示的地形表面（如TIN）等）等 元數(shù)據(jù)。關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)權(quán)屬、元數(shù)據(jù)。關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)權(quán)屬、數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)分辨率、元數(shù)據(jù)比數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)分辨率、元數(shù)據(jù)比例尺、地理空間參考基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

23、等例尺、地理空間參考基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法等空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系 空間數(shù)據(jù)的表示空間數(shù)據(jù)的表示實體點實體點結(jié)點結(jié)點面標(biāo)識點面標(biāo)識點弧段弧段面面xy島島空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系 點點 標(biāo)識空間點狀實體，如水塔標(biāo)識空間點狀實體，如水塔 標(biāo)記點，僅用于特征的標(biāo)注和說明標(biāo)記點，僅用于特征的標(biāo)注和說明 面域的內(nèi)點用于標(biāo)明該面域的屬性面域的內(nèi)點用于標(biāo)明該面域的屬性 線的起點、終點或交點，則稱為結(jié)點（線的起點、終點或交點，則稱為結(jié)點（Node） 線線 具有相同屬性點的軌跡，線的起點和終點表明了線的方向具有相同屬性點的軌跡，線的起點和終點表明了線的方向 如道路、河流、地形線、區(qū)域邊界等

24、均屬于線狀地物如道路、河流、地形線、區(qū)域邊界等均屬于線狀地物 線上各點具有相同的公共屬性并至少存在一個屬性線上各點具有相同的公共屬性并至少存在一個屬性 當(dāng)線連接兩個結(jié)點時，也稱作弧段（當(dāng)線連接兩個結(jié)點時，也稱作弧段（Arc）或鏈（）或鏈（Link）空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系空間數(shù)據(jù)與空間關(guān)系 面面 線包圍的有界連續(xù)的具有相同屬性值的面域，或稱為線包圍的有界連續(xù)的具有相同屬性值的面域，或稱為多邊形（多邊形（Polygon） 多邊形可以嵌套，被多邊形包含的多邊形稱為多邊形可以嵌套，被多邊形包含的多邊形稱為島島空間關(guān)系空間關(guān)系 空間關(guān)系空間關(guān)系 指地理空間實體之間相互作用的關(guān)系。指地理空間實體之間相互作用的

25、關(guān)系。 空間關(guān)系主要有：空間關(guān)系主要有： 拓?fù)淇臻g關(guān)系：用來描述實體間的相鄰、連通、包含拓?fù)淇臻g關(guān)系：用來描述實體間的相鄰、連通、包含和相交等關(guān)系和相交等關(guān)系 順序空間關(guān)系：用于描述實體在地理空間上的排列順順序空間關(guān)系：用于描述實體在地理空間上的排列順序，如實體之間前后、上下、左右和東、南、西、北序，如實體之間前后、上下、左右和東、南、西、北等方位關(guān)系等方位關(guān)系 度量空間關(guān)系：用于描述空間實體之間的距離遠(yuǎn)近等度量空間關(guān)系：用于描述空間實體之間的距離遠(yuǎn)近等關(guān)系關(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系 指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下的變形（縮放、旋轉(zhuǎn)和指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下的變形（縮放、旋轉(zhuǎn)和拉伸等），但圖形關(guān)系不變

26、的性質(zhì)拉伸等），但圖形關(guān)系不變的性質(zhì) 地圖上各種圖形的形狀、大小會隨圖形的變形而地圖上各種圖形的形狀、大小會隨圖形的變形而改變，但是圖形要素間的鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、改變，但是圖形要素間的鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、包含關(guān)系和連通關(guān)系保持不變包含關(guān)系和連通關(guān)系保持不變 拓?fù)淇臻g中不考慮距離函數(shù)拓?fù)淇臻g中不考慮距離函數(shù) 空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系 鄰接關(guān)系鄰接關(guān)系 空間圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系空間圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系 多邊形之間的鄰接關(guān)系多邊形之間的鄰接關(guān)系P1與與P2、P4，P4與與P1、P2、P4等等 結(jié)點之間的鄰接關(guān)系結(jié)點之間的鄰接關(guān)系N1與與N2、N3等等 N1N2N3N5A3P3P2P

27、4A1N4P1A2A4A5A6A7空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系 關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系 空間圖形中不同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系空間圖形中不同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系 結(jié)點與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系結(jié)點與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系N1與與A1、A2、A3；N2與與A1、A6、A7等等 弧段與多邊形的關(guān)聯(lián)關(guān)系弧段與多邊形的關(guān)聯(lián)關(guān)系A(chǔ)1與與P1，A2與與P1等等 弧段與結(jié)點的關(guān)聯(lián)關(guān)系弧段與結(jié)點的關(guān)聯(lián)關(guān)系A(chǔ)1與與N1、N2，A2與與N1、N3等等 多邊形與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系多邊形與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系P1與與A1、A2、A7，P4與與A2、A3、A5、A4等等 空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系 包含關(guān)系包含關(guān)系 空間圖形中不同類或同類但不同級元素之間

28、的拓?fù)潢P(guān)空間圖形中不同類或同類但不同級元素之間的拓?fù)潢P(guān)系系 如多邊形如多邊形P4中包含中包含P3 連通關(guān)系連通關(guān)系 空間圖形中弧段之間的拓?fù)潢P(guān)系空間圖形中弧段之間的拓?fù)潢P(guān)系 例如例如A1與與A2、A6和和A7連通連通面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面域面域弧段弧段P1A1，A2，A7P2A5，A6，A7P3A4P4A2，A3，A5，-A4弧段與結(jié)點的拓?fù)潢P(guān)系弧段與結(jié)點的拓?fù)潢P(guān)系弧段弧段始結(jié)點始結(jié)點終結(jié)點終結(jié)點A1N2N1A2N1N3A3N1N5A4N4N4A5N3N5A6N5N2A7N3N2結(jié)點與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點結(jié)點弧段弧段N1A1，A2，A3N2A1，A6，A7

29、N3A2，A5，A7N4A4N5A3，A5，A6弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段弧段左鄰面左鄰面右鄰面右鄰面A1P0P1A2P1P4A3P4P0A4P3P4A5P2P4A6P0P2A7P2P1點、線、面三種類型的空間實體，兩兩之間存在著分離、相鄰、重合、包含點、線、面三種類型的空間實體，兩兩之間存在著分離、相鄰、重合、包含或覆蓋、相交或覆蓋、相交5種可能的關(guān)系種可能的關(guān)系 鄰接鄰接相交相交重合重合相離相離包含包含點點點點點線點線點面點面線面線面面面面面線線線線不同類型空間實體間的空間關(guān)系不同類型空間實體間的空間關(guān)系關(guān)系關(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系 點點關(guān)系點點關(guān)系 點實體和點實體之

30、間之間只存在相離和重合兩種關(guān)系點實體和點實體之間之間只存在相離和重合兩種關(guān)系 如兩個分離的村莊，變壓器與電線桿在投影至平面空間上重合如兩個分離的村莊，變壓器與電線桿在投影至平面空間上重合 點線關(guān)系點線關(guān)系 點實體和線實體間存在著相鄰、相離和包含三種關(guān)系點實體和線實體間存在著相鄰、相離和包含三種關(guān)系 如水閘和水渠相鄰；道路與學(xué)校相離；里程碑包含在高速公路中如水閘和水渠相鄰；道路與學(xué)校相離；里程碑包含在高速公路中 點面關(guān)系點面關(guān)系 點實體與面實體間存在著相鄰、相離和包含三種關(guān)系點實體與面實體間存在著相鄰、相離和包含三種關(guān)系 如水庫與多個泄洪閘門相鄰，閘門位于水庫的邊界上；公園與遠(yuǎn)如水庫與多個泄洪閘

31、門相鄰，閘門位于水庫的邊界上；公園與遠(yuǎn)處的電視發(fā)射塔相離；耕地含有輸電桿處的電視發(fā)射塔相離；耕地含有輸電桿空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系 線線關(guān)系線線關(guān)系 線實體與線實體間存在著相鄰、相交、相離、包含、重合關(guān)系線實體與線實體間存在著相鄰、相交、相離、包含、重合關(guān)系 如供水主干管道與次干管道相鄰（連通）；鐵路和公路平面相交；如供水主干管道與次干管道相鄰（連通）；鐵路和公路平面相交；國道和高速公路相離；河流中包含通航線；道路與沿道路鋪設(shè)的國道和高速公路相離；河流中包含通航線；道路與沿道路鋪設(shè)的管線在平面上重合管線在平面上重合 線面關(guān)系線面關(guān)系 線實體與面實體間存在著相鄰、相交、相離、包含關(guān)系線實體與面實

32、體間存在著相鄰、相交、相離、包含關(guān)系 如水庫與上游及下游河流相鄰；跨湖泊的通訊光纖與湖泊相交；如水庫與上游及下游河流相鄰；跨湖泊的通訊光纖與湖泊相交；遠(yuǎn)離某鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的高速公路；在某縣境內(nèi)的干渠等。遠(yuǎn)離某鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的高速公路；在某縣境內(nèi)的干渠等。 面面關(guān)系面面關(guān)系 面實體與面實體間存在著相鄰、相交、相離、包含、重合關(guān)系面實體與面實體間存在著相鄰、相交、相離、包含、重合關(guān)系 如地籍中相鄰的兩塊宗地；土地利用圖斑與地層類型圖斑相交；如地籍中相鄰的兩塊宗地；土地利用圖斑與地層類型圖斑相交；某縣域內(nèi)包含多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)；宗地與建筑物底面重合等某縣域內(nèi)包含多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)；宗地與建筑物底面重合等空間拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系空間

33、數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的作用空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的作用拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何坐標(biāo)關(guān)系有更大的穩(wěn)定性，不隨投影變換而變比幾何坐標(biāo)關(guān)系有更大的穩(wěn)定性，不隨投影變換而變化化利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢?nèi)缒硹l鐵路通過哪些地區(qū)，某縣與哪些縣鄰接如某條鐵路通過哪些地區(qū)，某縣與哪些縣鄰接如分析某河流能為哪些地區(qū)的居民提供水源如分析某河流能為哪些地區(qū)的居民提供水源某湖泊周圍的土地類型及對生物、棲息環(huán)境作出評價等。某湖泊周圍的土地類型及對生物、棲息環(huán)境作出評價等?？梢愿鶕?jù)拓?fù)潢P(guān)系重建地理實體可以根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系重建地理

34、實體如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進(jìn)行最佳路徑的如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進(jìn)行最佳路徑的選擇選擇空間順序關(guān)系空間順序關(guān)系 基于空間實體在地理空間的分布，采用上下、左基于空間實體在地理空間的分布，采用上下、左右、前后、東南西北等方向性名詞來描述右、前后、東南西北等方向性名詞來描述 順序空間關(guān)系必須是在對空間實體間方位進(jìn)行計順序空間關(guān)系必須是在對空間實體間方位進(jìn)行計算后才能得出相應(yīng)的方位描述，而這種計算非常算后才能得出相應(yīng)的方位描述，而這種計算非常復(fù)雜，實體間的順序空間關(guān)系的構(gòu)建目前尚沒有復(fù)雜，實體間的順序空間關(guān)系的構(gòu)建目前尚沒有很好的解決方法很好的解決方法 隨著空間數(shù)據(jù)的投影

35、、幾何變換，順序空間關(guān)系隨著空間數(shù)據(jù)的投影、幾何變換，順序空間關(guān)系也會發(fā)生變化，所以在現(xiàn)在的也會發(fā)生變化，所以在現(xiàn)在的GIS中，并不對順中，并不對順序空間關(guān)系進(jìn)行描述和表達(dá)序空間關(guān)系進(jìn)行描述和表達(dá) 空間順序關(guān)系空間順序關(guān)系基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向（a）點點順序關(guān)系）點點順序關(guān)系（b）點線順序關(guān)系）點線順序關(guān)系（c）點面順序關(guān)系）點面順序關(guān)系（d）線線順序關(guān)系）線線順序關(guān)系（e）線面順序關(guān)系）線面順序關(guān)系（f）面面順序關(guān)系）面面順序關(guān)系基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向基準(zhǔn)方向度量空間關(guān)系度量空間關(guān)系 主要指空間實體間的距離關(guān)系主要指空間實體間的距離關(guān)系 與順序空間

36、關(guān)系類似，距離值隨投影和幾何變換與順序空間關(guān)系類似，距離值隨投影和幾何變換而變化而變化 空間數(shù)據(jù)邏輯模型空間數(shù)據(jù)邏輯模型 針對對象模型和場模型兩類概念模型，一般采用針對對象模型和場模型兩類概念模型，一般采用矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型、柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型、矢量柵格一體矢量柵格一體化數(shù)據(jù)模型化數(shù)據(jù)模型、鑲嵌數(shù)據(jù)模型鑲嵌數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型等邏輯模型來進(jìn)行空間實體及其關(guān)系的邏輯表達(dá)等邏輯模型來進(jìn)行空間實體及其關(guān)系的邏輯表達(dá)矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型 矢量數(shù)據(jù)模型起源于矢量數(shù)據(jù)模型起源于“Spaghetti模型模型”，是一種，是一種產(chǎn)生于計算機(jī)地圖制圖的數(shù)據(jù)模型，適合于用對產(chǎn)生

37、于計算機(jī)地圖制圖的數(shù)據(jù)模型，適合于用對象模型抽象的地理空間對象象模型抽象的地理空間對象 點實體用一對空間坐標(biāo)表示，二維空間中對應(yīng)為點實體用一對空間坐標(biāo)表示，二維空間中對應(yīng)為（x，y） 線實體由一串坐標(biāo)對組成，二維空間中表示為線實體由一串坐標(biāo)對組成，二維空間中表示為（x1，y1）,（x2，y2）,（xn，yn） 面由其邊界線表示，表示為首尾相連的坐標(biāo)串，面由其邊界線表示，表示為首尾相連的坐標(biāo)串，二維空間中對應(yīng)為（二維空間中對應(yīng)為（x1，y1）,（x2，y2）,（xn，yn）,（x1，y1）矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型 每一個實體都給定一個惟一標(biāo)識符（每一個實體都給定一個惟一標(biāo)識符（Identifie

38、r）來標(biāo)識該實體來標(biāo)識該實體 矢量數(shù)據(jù)模型能夠精確地表示點、線及面實體，矢量數(shù)據(jù)模型能夠精確地表示點、線及面實體，并且能方便地進(jìn)行比例尺變換、投影變換以及輸并且能方便地進(jìn)行比例尺變換、投影變換以及輸出到筆式繪圖儀上或視頻顯示器上出到筆式繪圖儀上或視頻顯示器上 電力塔電力塔56100005810000楊樹林楊樹林65750006555000松樹林松樹林2314河流河流56實體類型實體類型實體實體ID類別類別位置位置點點5電力塔電力塔x1, y1點點6電力塔電力塔x1, y1線線4河流河流x1, y1；x2, y2；xn, yn多邊形多邊形1楊樹林楊樹林x1, y1；x2, y2；xn, yn;

39、x1, y1多邊形多邊形2楊樹林楊樹林x1, y1；x2, y2；xn, yn; x1, y1多邊形多邊形3松樹林松樹林x1, y1；x2, y2；xn, yn; x1, y1矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型 空間實體的空間特征信息（位置）連同屬性信息一起組織空間實體的空間特征信息（位置）連同屬性信息一起組織并存儲，則根據(jù)屬性特征的不同，點可用不同的符號來表并存儲，則根據(jù)屬性特征的不同，點可用不同的符號來表示，線可用不同的顏色、粗細(xì)不等、樣式不同的線型繪制，示，線可用不同的顏色、粗細(xì)不等、樣式不同的線型繪制，多邊形則可以填充不同的顏色和圖案多邊形則可以填充不同的顏色和圖案 矢量數(shù)據(jù)模型可以明確地描述圖

40、形要素間的拓?fù)潢P(guān)系矢量數(shù)據(jù)模型可以明確地描述圖形要素間的拓?fù)潢P(guān)系 在矢量數(shù)據(jù)模型中，空間實體現(xiàn)象是由點、線和面等原型在矢量數(shù)據(jù)模型中，空間實體現(xiàn)象是由點、線和面等原型實體及其集合來表示實體及其集合來表示 觀察的尺度或者概括的程度影響著使用原型的種類觀察的尺度或者概括的程度影響著使用原型的種類 在小比例尺圖中，城鎮(zhèn)這類對象可以用點表示，道路和河流由線在小比例尺圖中，城鎮(zhèn)這類對象可以用點表示，道路和河流由線表示表示 在較大比例尺圖中，城鎮(zhèn)被表示為一定形狀的多邊形，包括建筑在較大比例尺圖中，城鎮(zhèn)被表示為一定形狀的多邊形，包括建筑物的邊界、公園、道路等實體。物的邊界、公園、道路等實體。柵格數(shù)據(jù)模型柵格

41、數(shù)據(jù)模型 柵格數(shù)據(jù)模型適用于場模型抽象的的空間對象，采用面域柵格數(shù)據(jù)模型適用于場模型抽象的的空間對象，采用面域或空域的枚舉來直接描述空間實體或空域的枚舉來直接描述空間實體 柵格可以用數(shù)字矩陣來表示，地理空間坐標(biāo)隱含在矩陣的柵格可以用數(shù)字矩陣來表示，地理空間坐標(biāo)隱含在矩陣的行列上行列上 應(yīng)用柵格數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)字圖象處理和分析已被廣泛應(yīng)用應(yīng)用柵格數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)字圖象處理和分析已被廣泛應(yīng)用于遙感、醫(yī)學(xué)圖象、計算機(jī)視覺等領(lǐng)域于遙感、醫(yī)學(xué)圖象、計算機(jī)視覺等領(lǐng)域 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 點實體是一個柵格單元（點實體是一個柵格單元（cell）或像元）或像元 線實體由一串彼此相連的像元構(gòu)成線實體由一串彼此相

42、連的像元構(gòu)成 面實體則由一系列相鄰的像元構(gòu)成，像元的大小是一致的面實體則由一系列相鄰的像元構(gòu)成，像元的大小是一致的柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 每個像元對應(yīng)于一個表示實體屬性的值每個像元對應(yīng)于一個表示實體屬性的值 若需要描述統(tǒng)一地理空間的不同屬性，則按不同若需要描述統(tǒng)一地理空間的不同屬性，則按不同的屬性將數(shù)據(jù)分層，每層描述一種屬性的屬性將數(shù)據(jù)分層，每層描述一種屬性 當(dāng)柵格單元太粗糙，未能與空間目標(biāo)相吻合時，當(dāng)柵格單元太粗糙，未能與空間目標(biāo)相吻合時，就會丟失某些高分辨率情況下的細(xì)節(jié)信息就會丟失某些高分辨率情況下的細(xì)節(jié)信息 柵格單元的形狀通常是正方形，有時也采用矩形柵格單元的形狀通常是正方形，有時也采

43、用矩形 柵格的柵格的行列信息行列信息和和原點的地理位置原點的地理位置被記錄在每一被記錄在每一層中層中柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 柵格的空間分辨率是指一個像元在地面所代表的實際面積柵格的空間分辨率是指一個像元在地面所代表的實際面積大小大小 隨著分辨率的提高，對存儲空間的要求將成幾何級數(shù)地增隨著分辨率的提高，對存儲空間的要求將成幾何級數(shù)地增加。因此，在柵格數(shù)據(jù)模型中，選擇空間分辨率時必須考加。因此，在柵格數(shù)據(jù)模型中，選擇空間分辨率時必須考慮存儲空間和處理時間的開銷，同時需要籍助相應(yīng)的空間慮存儲空間和處理時間的開銷，同時需要籍助相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)并壓縮數(shù)據(jù)量，以節(jié)省存

44、儲空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)并壓縮數(shù)據(jù)量，以節(jié)省存儲空間 柵格數(shù)據(jù)模型特點柵格數(shù)據(jù)模型特點 優(yōu)點：不同類型的空間數(shù)據(jù)層可以進(jìn)行疊加操作，不需要經(jīng)過復(fù)優(yōu)點：不同類型的空間數(shù)據(jù)層可以進(jìn)行疊加操作，不需要經(jīng)過復(fù)雜的幾何計算雜的幾何計算 缺點：對于一些變換、運算，如比例尺變換、投影變換等則操作缺點：對于一些變換、運算，如比例尺變換、投影變換等則操作不太方便不太方便矢量柵格一體化數(shù)據(jù)模型矢量柵格一體化數(shù)據(jù)模型 在矢量柵格數(shù)據(jù)模型中，對地理空間實體同時在矢量柵格數(shù)據(jù)模型中，對地理空間實體同時按矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型來表述按矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型來表述 面狀實體的邊界采用矢量數(shù)據(jù)模型描述，而其內(nèi)部采面狀

45、實體的邊界采用矢量數(shù)據(jù)模型描述，而其內(nèi)部采用柵格數(shù)據(jù)模型表達(dá)用柵格數(shù)據(jù)模型表達(dá) 線狀實體一般采用矢量數(shù)據(jù)模型表達(dá)，同時將線所經(jīng)線狀實體一般采用矢量數(shù)據(jù)模型表達(dá)，同時將線所經(jīng)過位置以柵格單元進(jìn)行充填過位置以柵格單元進(jìn)行充填 點實體則同時描述其空間坐標(biāo)以及柵格單元位置點實體則同時描述其空間坐標(biāo)以及柵格單元位置矢量柵格一體化數(shù)據(jù)模型矢量柵格一體化數(shù)據(jù)模型 保留了矢量數(shù)據(jù)模型的全部特性，空間實體具有保留了矢量數(shù)據(jù)模型的全部特性，空間實體具有明確的位置信息，并能建立和描述拓?fù)潢P(guān)系明確的位置信息，并能建立和描述拓?fù)潢P(guān)系 建立了柵格與實體的聯(lián)系，即明確了柵格與實體建立了柵格與實體的聯(lián)系，即明確了柵格與實體的

46、對應(yīng)關(guān)系的對應(yīng)關(guān)系 鑲嵌數(shù)據(jù)模型鑲嵌數(shù)據(jù)模型 鑲嵌（鑲嵌（Tessellation）數(shù)據(jù)模型采用規(guī)則或不規(guī)）數(shù)據(jù)模型采用規(guī)則或不規(guī)則的小面塊集合來逼近自然界不規(guī)則的地理單元，則的小面塊集合來逼近自然界不規(guī)則的地理單元，適合于用場模型抽象的地理現(xiàn)象適合于用場模型抽象的地理現(xiàn)象 通過描述小面塊的幾何形態(tài)、相鄰關(guān)系及面塊內(nèi)通過描述小面塊的幾何形態(tài)、相鄰關(guān)系及面塊內(nèi)屬性特征的變化來建立空間數(shù)據(jù)的邏輯模型屬性特征的變化來建立空間數(shù)據(jù)的邏輯模型 根據(jù)面塊的形狀，鑲嵌數(shù)據(jù)模型可分為根據(jù)面塊的形狀，鑲嵌數(shù)據(jù)模型可分為規(guī)則鑲嵌規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型和和不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型規(guī)則鑲

47、嵌數(shù)據(jù)模型 用規(guī)則的小面塊集合來逼近自然界不規(guī)則的地理單元用規(guī)則的小面塊集合來逼近自然界不規(guī)則的地理單元 在實際應(yīng)用中，普遍采用正方形或矩形進(jìn)行地理空間的劃在實際應(yīng)用中，普遍采用正方形或矩形進(jìn)行地理空間的劃分，此時的規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型就轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)模型分，此時的規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型就轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)模型 構(gòu)造規(guī)則鑲嵌的方法構(gòu)造規(guī)則鑲嵌的方法 用數(shù)學(xué)手段將一個鋪蓋網(wǎng)格疊置在所研究的區(qū)域上，把連續(xù)的地用數(shù)學(xué)手段將一個鋪蓋網(wǎng)格疊置在所研究的區(qū)域上，把連續(xù)的地理空間離散為互不覆蓋的面塊單元理空間離散為互不覆蓋的面塊單元(網(wǎng)格網(wǎng)格) 劃分之后，簡單化了空間變化的描述，同時也使得空間關(guān)系劃分之后，簡單化了空間變

48、化的描述，同時也使得空間關(guān)系(如毗如毗鄰、方向和距離等鄰、方向和距離等)明確，可進(jìn)行快速的布爾集合運算明確，可進(jìn)行快速的布爾集合運算 在這種結(jié)構(gòu)中每個網(wǎng)格的有關(guān)信息都是基本的存儲單元在這種結(jié)構(gòu)中每個網(wǎng)格的有關(guān)信息都是基本的存儲單元不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型 不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指用來進(jìn)行鑲嵌的小面塊不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指用來進(jìn)行鑲嵌的小面塊具有不規(guī)則的形狀或邊界具有不規(guī)則的形狀或邊界 最典型的不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型有最典型的不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型有Voronoi圖（也圖（也稱作稱作Thiessen多邊形）和不規(guī)則三角網(wǎng)多邊形）和不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangular Irregular Netw

49、ork，簡稱，簡稱TIN）模）模型型 當(dāng)用有限離散的觀測樣點來表示某地理現(xiàn)象的空當(dāng)用有限離散的觀測樣點來表示某地理現(xiàn)象的空間分布規(guī)律時，適合于采用不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型間分布規(guī)律時，適合于采用不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型 不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型虛線為虛線為Voronoi多邊形的邊界，實線為多邊形的邊界，實線為TIN邊，小圓點代表采樣觀測點邊，小圓點代表采樣觀測點不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型 Voronoi多邊形的特點多邊形的特點 組成多邊形的邊總是與兩相鄰樣點的連線垂直，并且組成多邊形的邊總是與兩相鄰樣點的連線垂直，并且多邊形內(nèi)的任何位置總是離該多邊形內(nèi)樣點的距離最多邊形內(nèi)的任何位置總

50、是離該多邊形內(nèi)樣點的距離最近，離相鄰多邊形內(nèi)樣點的距離遠(yuǎn)，且每個多邊形內(nèi)近，離相鄰多邊形內(nèi)樣點的距離遠(yuǎn)，且每個多邊形內(nèi)包含且僅包含一個樣點包含且僅包含一個樣點 以以Voronoi多邊形內(nèi)的樣點屬性作為整個多邊形多邊形內(nèi)的樣點屬性作為整個多邊形區(qū)域的屬性區(qū)域的屬性 Voronoi多邊形可用于許多空間分析問題，如鄰多邊形可用于許多空間分析問題，如鄰接、接近度（接、接近度（Proximity）和可達(dá)性分析等，以及）和可達(dá)性分析等，以及解決最近點（解決最近點（closestpoint）、最小封閉圓問題）、最小封閉圓問題 不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型 TIN采用不規(guī)則的三角網(wǎng)形成對地理空間的完整

51、覆蓋采用不規(guī)則的三角網(wǎng)形成對地理空間的完整覆蓋 三角網(wǎng)中三角形大小隨樣點密度的變化自動變化，所有樣三角網(wǎng)中三角形大小隨樣點密度的變化自動變化，所有樣點都稱為三角形的頂點，當(dāng)樣點密集時生成的三角形小，點都稱為三角形的頂點，當(dāng)樣點密集時生成的三角形小，而樣點較稀時則三角形較大而樣點較稀時則三角形較大 TIN在表示不連續(xù)地理現(xiàn)象時也具有優(yōu)勢，如用在表示不連續(xù)地理現(xiàn)象時也具有優(yōu)勢，如用TIN表示表示地形的變化，將懸崖、斷層、海岸線、山谷山脊線等作為地形的變化，將懸崖、斷層、海岸線、山谷山脊線等作為約束條件，可構(gòu)造約束約束條件，可構(gòu)造約束TIN 在在TIN模型中，有一種與模型中，有一種與Voronoi多

52、邊形對偶的多邊形對偶的Delaunay三角網(wǎng)，這是一種滿足最大空圓準(zhǔn)則的三角網(wǎng)，即任一三三角網(wǎng)，這是一種滿足最大空圓準(zhǔn)則的三角網(wǎng)，即任一三角形的外接圓內(nèi)不包含其它樣點角形的外接圓內(nèi)不包含其它樣點 不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型12341234123412341234方案一方案一方案二方案二不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型 由樣點構(gòu)成的由樣點構(gòu)成的Delaunay三角網(wǎng)的特性三角網(wǎng)的特性 三角網(wǎng)的網(wǎng)形是唯一的，即點的次序不變?nèi)蔷W(wǎng)的網(wǎng)形是唯一的，即點的次序不變 每一個三角形的內(nèi)角為可能的最大角度，符合每一個三角形的內(nèi)角為可能的最大角度，符合“三角三角剖分最小內(nèi)角為最大剖分最小內(nèi)角為最大

53、”的最優(yōu)化條件的最優(yōu)化條件 Delaunary三角網(wǎng)按照最大空圓準(zhǔn)則，根據(jù)離散三角網(wǎng)按照最大空圓準(zhǔn)則，根據(jù)離散點直接構(gòu)造點直接構(gòu)造不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型 在實際應(yīng)用中，往往先構(gòu)造在實際應(yīng)用中，往往先構(gòu)造Voronoi多邊形或多邊形或Delaunay三角網(wǎng)，再構(gòu)造另一種模型三角網(wǎng)，再構(gòu)造另一種模型 將相鄰將相鄰Voronoi多邊形內(nèi)包含的樣點連接起來，即形成多邊形內(nèi)包含的樣點連接起來，即形成Delaunary三角網(wǎng)三角網(wǎng) 對對Delaunary三角網(wǎng)的每個三角形計算其外心（各邊垂三角網(wǎng)的每個三角形計算其外心（各邊垂直平分線的交點），將相鄰三角形的幾何中心兩兩相直平分線的交點），將相

54、鄰三角形的幾何中心兩兩相連，即可得到連，即可得到Voronoi多邊形的邊多邊形的邊 對三角網(wǎng)，表達(dá)各三角形的對三角網(wǎng)，表達(dá)各三角形的頂點位置和屬性頂點位置和屬性、頂頂點與三角形的連接關(guān)系點與三角形的連接關(guān)系、三角形的連接關(guān)系三角形的連接關(guān)系，可，可得到得到TIN的邏輯數(shù)據(jù)模型的邏輯數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒枋隹臻g實體及其相面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒枋隹臻g實體及其相互關(guān)系，特別適合于采用對象模型抽象和建模的空間實體互關(guān)系，特別適合于采用對象模型抽象和建模的空間實體的表達(dá)的表達(dá) 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的核心是面向?qū)ο蠹夹g(shù)的核心是對象對象（object

55、）和）和類類（class） 對象是指地理空間的實體或現(xiàn)象，是系統(tǒng)的基本單位對象是指地理空間的實體或現(xiàn)象，是系統(tǒng)的基本單位 如多邊形地圖上的一個結(jié)點或一條弧段是對象，一條河流或一個宗地如多邊形地圖上的一個結(jié)點或一條弧段是對象，一條河流或一個宗地也是一個對象也是一個對象 對象是由描述該對象狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作對象是由描述該對象狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作（方法）組成的（方法）組成的 每個對象都有一個惟一的標(biāo)識號（每個對象都有一個惟一的標(biāo)識號（ObjectID）作為識別標(biāo)志）作為識別標(biāo)志 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 類是具有部分系統(tǒng)屬性和方法的一組對象的集合，是這些

56、類是具有部分系統(tǒng)屬性和方法的一組對象的集合，是這些對象的統(tǒng)一抽象描述，其內(nèi)部也包括屬性和方法兩個主要對象的統(tǒng)一抽象描述，其內(nèi)部也包括屬性和方法兩個主要部分部分 類是對象的共性抽象，對象則是類的實例（類是對象的共性抽象，對象則是類的實例（Instance） 屬于同一類的所有對象共享相同的屬性和方法，但也可具屬于同一類的所有對象共享相同的屬性和方法，但也可具有類之外的自身特有的屬性和方法有類之外的自身特有的屬性和方法 類的共性抽象構(gòu)成超類（類的共性抽象構(gòu)成超類（super-class），類成為超類的），類成為超類的一個子類一個子類 一個類可能是某些類的超類，也可能是某個類的子類，從一個類可能是某些

57、類的超類，也可能是某個類的子類，從而形成類的而形成類的“父子父子”關(guān)系關(guān)系面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 面向?qū)ο蠓椒▽ο蟮膶傩院头椒ㄟM(jìn)行封裝面向?qū)ο蠓椒▽ο蟮膶傩院头椒ㄟM(jìn)行封裝（encapsulation），還具有分類），還具有分類（classification）、概括（）、概括（generalization）、）、聚集（聚集（aggregation）、聯(lián)合（）、聯(lián)合（association）等）等對象抽象技術(shù)以及繼承（對象抽象技術(shù)以及繼承（inheritance）和傳播）和傳播（propagation）等抽象工具）等抽象工具 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 分類分類 把具有部分相同

58、屬性和方法的實體對象進(jìn)行歸類抽象把具有部分相同屬性和方法的實體對象進(jìn)行歸類抽象的過程的過程 如將城市管網(wǎng)中的供氣管、給水管、有線電視電纜等如將城市管網(wǎng)中的供氣管、給水管、有線電視電纜等都作為類。都作為類。 概括概括 把具有部分相同屬性和方法的類進(jìn)一步抽象為超類的把具有部分相同屬性和方法的類進(jìn)一步抽象為超類的過程過程 如將供水管線、供熱管線等概括為如將供水管線、供熱管線等概括為“管線管線”這一超類，這一超類，它具有各類管線所共有的它具有各類管線所共有的“材質(zhì)材質(zhì)”、“管徑管徑”等屬性，等屬性，也有也有“檢修檢修”等操作等操作面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 聯(lián)合聯(lián)合 把一組屬于同一類中的若干具有部分相同屬性的對象把一組屬于同一類中的若干具有部分相同屬性的對象組合起來，形成一個新的集合對象的過程。集合對象組合起來，形成一個新的集合對象的過程。集合對象中的個體對象稱作它的成員對象，表示為中的個體對象稱作它的成員對象，表示為“ismemberof”的關(guān)系的關(guān)系 聯(lián)合不同于概括，概括是對類的進(jìn)一步抽象得到超類，聯(lián)合不同于概括，概括是對類的進(jìn)一步抽象得到超類，而聯(lián)合是對類中的具體對象進(jìn)行合并得到新的對象而聯(lián)合是對類中的具體對象進(jìn)行合并得到新的對象 例如在供水管線類中，某些管線段進(jìn)行了防腐處理，例如在供水管線類中，某些管線段進(jìn)行了防腐處理，則可把它們聯(lián)合起來構(gòu)成則可把它們聯(lián)合起來