_空間數(shù)據(jù)模型

1、藿樂威爾田園的真正迷人之處，在我看是：它的遁隱之深，離開村子有兩英里，離開最近的鄰居有半英里，并且有一大片地把它和公路隔開了；它傍著河流，據(jù)它的主人說，由于這條河，而升起了霧，春天就不會下霜了。梭羅在地球表面的任何地方都存在著垂直的和水平的兩種關(guān)系：垂直關(guān)系把同一個地方的不同要素聯(lián)結(jié)起來，而水平關(guān)系則把不同地方的各種因素聯(lián)結(jié)起來。這兩種關(guān)系的相對重要性隨時代的變化而有所不同…正是這雙重的關(guān)注，甚而至于這兩種關(guān)系的結(jié)合，才為地理學提供了獨

2、特性和完整性。R.J.約翰斯頓第三章第三章空間數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型導讀：本章描述的是整個GIS理論中最為核心的內(nèi)容。為了能夠利用信息系統(tǒng)工具來描述現(xiàn)實世界，并解決其中的問題，必須對現(xiàn)實世界進行建模。對于地理信息系統(tǒng)而言，其結(jié)果就是空間數(shù)據(jù)模型?？臻g數(shù)據(jù)模型可以分為三種：場模型：用于描述空間中連續(xù)分布的現(xiàn)象；要素模型：用于描述各種空間地物；網(wǎng)絡(luò)模型：可以模擬現(xiàn)實世界中的各種網(wǎng)絡(luò)；在各種模型中，又介紹了相關(guān)的概念，如空間劃分，空間關(guān)系，以及拓撲

3、關(guān)系的形式化描述——9交模型等。最后講述了普通的二維數(shù)據(jù)模型在空間上和時間上的擴展，時間數(shù)據(jù)模型和三維數(shù)據(jù)模型。值得注意的是，本章談到的場模型和要素模型類同于后面提及的柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)，但是前者是概念模型；后者是指其在信息系統(tǒng)中的實現(xiàn)。1空間數(shù)據(jù)模型的基本問題空間數(shù)據(jù)模型的基本問題人類生活和生產(chǎn)所在的現(xiàn)實世界是由事物或?qū)嶓w組成的，有著錯綜復雜的組成結(jié)構(gòu)。從系統(tǒng)的角度來看，空間事物或?qū)嶓w的運動狀態(tài)（在特定時空中的性狀和態(tài)勢）和運動方式（

4、運動狀態(tài)隨時空變化而改變的式樣和規(guī)律）不斷發(fā)生變化，系統(tǒng)的諸多組成要素（實體）之間又存在著相互作用、相互制約的依存關(guān)系，表現(xiàn)為人口、物質(zhì)、能量、信息、價值的流動和作用，反映出不同的空間現(xiàn)象和問題。為了控制和調(diào)節(jié)空間系統(tǒng)的物質(zhì)流、能量流和人流等，使之轉(zhuǎn)移到期望的狀態(tài)和方式，實現(xiàn)動態(tài)平衡和持續(xù)發(fā)展，人們開始考慮對其中諸組成要素的空間狀態(tài)、相互依存關(guān)系、變化過程、相互作用規(guī)律、反饋原理、調(diào)制機理等進行數(shù)字模擬和動態(tài)分析，這在客觀上為地理信息系

5、統(tǒng)提供了良好的應(yīng)用環(huán)境和重要發(fā)展動力。11概念概念地理數(shù)據(jù)也可以稱為空間數(shù)據(jù)（SpatialData）。地理空間是指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程、功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。地理信息系統(tǒng)中的地理空間分為絕對空間和相對空間兩種形式。絕對空間是具有屬性描述的空間位置131時空數(shù)據(jù)模型時空數(shù)據(jù)模型時空數(shù)據(jù)模型的核心問題是研究如何有效地表達、記錄和管理現(xiàn)實世界的實體及其相互關(guān)系隨時間不斷發(fā)生的變化。這種時空變化表

6、現(xiàn)為三種可能的形式，一是屬性變化，其空間坐標或位置不變；二是空間坐標或位置變化，而屬性不變，這里空間的坐標或位置變化既可以是單一實體的位置、方向、尺寸、形狀等發(fā)生變化，也可以是兩個或兩個以上的空間實體之間的關(guān)系發(fā)生變化；三是空間實體或現(xiàn)象的坐標和屬性都發(fā)生變化。當前時態(tài)GIS研究的主要問題有：表達時空變化的數(shù)據(jù)模型、時空數(shù)據(jù)組織與存取方法、時空數(shù)據(jù)庫的版本問題、時空數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量控制、時空數(shù)據(jù)的可視化問題等。132三維空間數(shù)據(jù)模型三維空間

7、數(shù)據(jù)模型國際上關(guān)于三維空間數(shù)據(jù)模型的研究大體上可分為兩個方向：一是三維矢量模型，其是用一些基元及其組合去表示三維空間目標，這些基元本身是可以用簡單數(shù)學解析函數(shù)描述的。二是體模型，以體元（Voxel）模型為代表，這種體元模型的特點是易于表達三維空間屬性的非均衡變化，其缺點是所占存儲空間大、處理時間長。133分布式空間數(shù)據(jù)模型分布式空間數(shù)據(jù)模型分布式空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫是國際上關(guān)于分布式空間數(shù)據(jù)模型的兩個主要研究方向。1）分布

8、式空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）分布式空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分布式空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是將空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，利用計算機網(wǎng)絡(luò)對通過通訊線路相關(guān)聯(lián)的空間數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)和程序的分布處理，以實現(xiàn)集中與分布的統(tǒng)一，即分布式空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是將分散的空間數(shù)據(jù)庫連成一體。其主要問題包括空間數(shù)據(jù)的分割、分布式查詢、分布式并發(fā)控制。2）聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫（）聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫（FederatedSpatialDatabase）聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫則是在不改變不同

9、來源的各空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的前提下，將非均質(zhì)的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)聯(lián)成一體，形成聯(lián)邦式的空間數(shù)據(jù)庫管理體系，并向用戶提供統(tǒng)一的視圖。134CASE工具工具CASE工具是計算機信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化分析、數(shù)據(jù)流程描述、數(shù)據(jù)實體關(guān)系表達、數(shù)據(jù)字典與系統(tǒng)原型生成、原代碼生成的重要工具，在非空間型計算機信息系統(tǒng)的設(shè)計與建立中有著較為廣泛的應(yīng)用。當前國際上的一個重要發(fā)展方向是，根據(jù)GIS空間數(shù)據(jù)建模的特點和CASE工具的原理，在現(xiàn)有CASE軟件平臺上，發(fā)展GI