第二章_從現(xiàn)實(shí)到比特世界_第三章_GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類

1、第二章 從現(xiàn)實(shí)世界到比特世界湖南城市學(xué)院湖南城市學(xué)院 第第 3 3 講（一）講（一）課課 題：題：從現(xiàn)實(shí)世界到比特世界從現(xiàn)實(shí)世界到比特世界目的要求：目的要求：了解空間認(rèn)知學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象的過程,理解地理認(rèn)知模型和空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型的概念和作用，加深對(duì)空間數(shù)據(jù)和空間信息的理解。教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：地理認(rèn)知模型、空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：認(rèn)知學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象的過程教學(xué)課時(shí)：教學(xué)課時(shí)：1課時(shí)教學(xué)方法教學(xué)方法: 講授本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：地理認(rèn)知模型（面向?qū)ο?場(chǎng) 網(wǎng)絡(luò)） 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)n 了解空間認(rèn)知學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象的過程n 理解地理認(rèn)知模型和空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型的

2、概念和作用，加深對(duì)空間數(shù)據(jù)和空間信息的理解。 地理信息流與地理信息科學(xué)三個(gè)領(lǐng)域地理信息流與地理信息科學(xué)三個(gè)領(lǐng)域 地理概念形式表達(dá)地理時(shí)空思考地地理理信信息息科科學(xué)學(xué)三三個(gè)個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域域地地理理信信息息流流地理認(rèn)知模型研究地理概念計(jì)算方法研究地理信息與社會(huì)研究現(xiàn)實(shí)世界概念世界數(shù)字世界（GIS）應(yīng)用領(lǐng)域信 息服 務(wù)與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)1對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的地理認(rèn)知對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的地理認(rèn)知 n 地理空間認(rèn)知的含義 n 地圖認(rèn)知模型n 地圖是客觀世界的形象符號(hào)概括模型 n 地理客體的科學(xué)認(rèn)知 （1 1）地理空間認(rèn)知）地理空間認(rèn)知地理空間認(rèn)知： 研究人類如何認(rèn)知自己賴以生存的地理環(huán)境（主要指地球的四大圈層 巖石圈、水圈、大氣圈

3、、生物圈），包括位置、分布、關(guān)系、變化和規(guī)律等。（1）地理空間認(rèn)知）地理空間認(rèn)知地理空間認(rèn)知過程： 經(jīng)過地理感知、表象再現(xiàn)、地理記憶和地理思維四個(gè)過程，借助圖像或者地圖（心像地圖和認(rèn)知制圖）來實(shí)現(xiàn)的。心像地圖心像地圖是人類對(duì)地理空間多次感知的基礎(chǔ)上（實(shí)地考察、地圖參考、文獻(xiàn)閱讀）綜合形成的一種印象或者心理表征；認(rèn)知制圖認(rèn)知制圖通常發(fā)生在人類使用地圖的過程中，把新近獲得的信息與地圖信息綜合起來進(jìn)行決策，如：定位、定向、導(dǎo)航等。制圖活動(dòng)過程 思維客觀現(xiàn)實(shí)世界感知系統(tǒng)制圖綜合與內(nèi)容選取信息處理系統(tǒng)信息表達(dá)系統(tǒng)地圖客觀世界抽象地圖編制者的認(rèn)識(shí)模型 地 圖 所 表 達(dá) 的 客 觀 世 界地 圖 使 用

4、者 的 知 識(shí) 背 景形 象 思 維 與 再 現(xiàn)綜 合 與 分 析被 認(rèn) 識(shí) 的 客 觀 世 界感 知 系 統(tǒng)地圖使用者的認(rèn)識(shí)模型 （2）地圖認(rèn)知模型）地圖認(rèn)知模型（3 3）地圖是客觀世界的形象）地圖是客觀世界的形象符號(hào)符號(hào)概括模型概括模型n 地圖具有形象性，能對(duì)實(shí)際對(duì)象做出完整的、清晰的、和直觀的圖形描述和說明n 地圖是采用專門設(shè)計(jì)和事先規(guī)定的符號(hào)來反映地物、現(xiàn)象和地理過程n 地圖是通過地圖制圖工作者通過對(duì)地物進(jìn)行取舍、圖形化簡(jiǎn)、數(shù)量和質(zhì)量概括、抽象出來的模型。（4）地理客體的科學(xué)認(rèn)知）地理客體的科學(xué)認(rèn)知n 地理認(rèn)知：制圖過程，讀圖過程n 地理認(rèn)知是地理模型的基礎(chǔ)，是制圖概括的基礎(chǔ)n 地理認(rèn)

5、知貫穿于制圖概括的整個(gè)過程（設(shè)計(jì)階段，編繪階段）2現(xiàn)實(shí)世界的抽象現(xiàn)實(shí)世界的抽象 OGC 九層次抽象尺度世界Dimensional world地理空間世界Geospatial world地理點(diǎn)列point幾何特征geometry地理要素feature地理要素集合Feature collections概念世界Conceptual world現(xiàn)實(shí)世界Real world項(xiàng)目世界Project world感知世界工程世界現(xiàn)實(shí)世界 概念世界 地理空間世界 維度世界 項(xiàng)目世界 2現(xiàn)實(shí)世界的抽象現(xiàn)實(shí)世界的抽象物理數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型概念模型現(xiàn)實(shí)世界地里實(shí)體或現(xiàn)象最高層中間層最低層數(shù)據(jù)世界（機(jī)器）概念世界（大

6、腦）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)認(rèn)知、抽象與概念模型化n 三層次模式3比特世界n 3.1 比特世界 現(xiàn)實(shí)世界的信息數(shù)學(xué)的分析、預(yù)報(bào)、決策或控制現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 分析、預(yù)報(bào)、決策或控制數(shù)學(xué)模型翻譯、歸納解譯檢驗(yàn)演繹推斷現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)學(xué)模型的關(guān)系 3.2 GIS空間數(shù)據(jù)建?？臻g數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模相關(guān)的概念數(shù)據(jù)建模相關(guān)的概念(1)模型：是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬和抽象，是將系統(tǒng)的各個(gè)要素通過適當(dāng)?shù)暮Y選，用一定的表現(xiàn)規(guī)則描寫出來的簡(jiǎn)明映像(2)數(shù)據(jù)模型： 也是一種模型，它是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，表示實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。 根據(jù)一定的方案建立的數(shù)據(jù)邏輯組織方式。 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)而言，數(shù)據(jù)模型反映了數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)，或用戶所看到的數(shù)據(jù)之

7、間的邏輯結(jié)構(gòu)，反應(yīng)了實(shí)體之間的邏輯關(guān)系。 3.2 GIS空間數(shù)據(jù)建?？臻g數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模相關(guān)的概念數(shù)據(jù)建模相關(guān)的概念(3)數(shù)據(jù)建模：是指把現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)組織為有用且能反映真實(shí)信息的數(shù)據(jù)集的過程。數(shù)據(jù)建模過程數(shù)據(jù)建模過程第一步，選擇一種數(shù)據(jù)模型來對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織；第二步，選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)該數(shù)據(jù)模型；第三步，選擇一種適合于記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件格式。3.2 GIS空間數(shù)據(jù)建模空間數(shù)據(jù)建模GIS空間數(shù)據(jù)建模的基本任務(wù):針對(duì)所研究的空間現(xiàn)象或問題，描述 GIS的空間數(shù)據(jù)組織，設(shè)計(jì)GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)模式，設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲(chǔ)路徑和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)等。 外模式 1 物理數(shù)據(jù)模型 邏輯數(shù)據(jù)模型

8、 空間概念數(shù)據(jù)模型 外模式 2 外模式 3 現(xiàn)實(shí)空間世界 空間數(shù)據(jù)模型的三個(gè)層次 3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類一、空間數(shù)據(jù)模型的發(fā)展與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。一、空間數(shù)據(jù)模型的發(fā)展與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。n 第一代層次與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)（以1969年IBM公司研制的IMS為標(biāo)志）帶動(dòng)了GIS層次數(shù)據(jù)模型（Hierarchical Model）和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型（Network Data Model）的發(fā)展；n 第二代關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（以O(shè)racle, SQL Server, Sybase為代表）帶動(dòng)了GIS關(guān)系數(shù)據(jù)模型的發(fā)展；n 而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，成為

9、第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要標(biāo)志，進(jìn)而促進(jìn)了GIS面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型Object-oriented Data Model）的發(fā)展。第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和其他技術(shù)相結(jié)合，表現(xiàn)為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、演繹數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、地理數(shù)據(jù)庫(kù)等新技術(shù)層出不窮，進(jìn)而帶動(dòng)了GIS超圖數(shù)據(jù)模型的研究和發(fā)展。3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類地理空間認(rèn)知模型（概念模型）、地理空間數(shù)據(jù)模型（邏輯模型）、地理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（物理模型），構(gòu)成了對(duì)地理實(shí)體、現(xiàn)象及其關(guān)系，從地理現(xiàn)實(shí)世界到計(jì)算機(jī)世界（數(shù)據(jù)世界）的三個(gè)表達(dá)層次。 3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類地理認(rèn)知模型（概念模型）地理空間數(shù)據(jù)模型

10、（邏輯模型2）地理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（物理模型2）抽象具體地理學(xué)語(yǔ)言定義和描述 計(jì)算機(jī)形式化語(yǔ)言定義和描述或其它建模語(yǔ)言定義和描述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言定義和描述地理空間數(shù)據(jù)模型（邏輯模型1）地理空間數(shù)據(jù)模型（邏輯模型n）地理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（物理模型2）地理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（物理模型n）認(rèn)知理論和方法建模角度與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)條件條件條件文件3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類n 二、二、GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類 GIS空間概念數(shù)據(jù)模型（基于要素的模型，網(wǎng)絡(luò)模型，場(chǎng)模型）空間概念數(shù)據(jù)模型（基于要素的模型，網(wǎng)絡(luò)模型，場(chǎng)模型）（空間認(rèn)（空間認(rèn)知模型）知模型） 空間邏輯數(shù)據(jù)模型空間邏輯數(shù)據(jù)

11、模型（空間數(shù)據(jù)模型）（空間數(shù)據(jù)模型） 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 結(jié)構(gòu)化邏輯數(shù)據(jù)模型 （層次、網(wǎng)絡(luò)） 面向操作的邏輯數(shù)據(jù)模型 （關(guān)系） 矢量模型，柵格模型，數(shù)字高程模型矢量模型，柵格模型，數(shù)字高程模型，面向?qū)ο竽Ｐ停旌蠑?shù)據(jù)模型 （TIN與矢量的一體化模型，柵格與矢量一體化的多級(jí)格網(wǎng)模型 ） 物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型 （空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)） 設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)的物理組織、空間存取方法、數(shù)據(jù)庫(kù)總體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等。設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)的物理組織、空間存取方法、數(shù)據(jù)庫(kù)總體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等。3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類三、空間數(shù)據(jù)模型三、空間數(shù)據(jù)模型與與空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別與聯(lián)系：之間的區(qū)別與聯(lián)系：空間數(shù)據(jù)

12、模型：空間數(shù)據(jù)模型：是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)模式提供著基本方法?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是指對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的組織，以便于進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)模型和計(jì)算機(jī)文件格式之間的中間媒介。區(qū)別與聯(lián)系：區(qū)別與聯(lián)系：兩者之間的區(qū)別很模糊，事實(shí)上，空間數(shù)據(jù)模型是空間數(shù)據(jù)表達(dá)的概念模型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)表達(dá)的物理實(shí)現(xiàn)，后者是前者的具體實(shí)現(xiàn)?？臻g數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象概括與概念集合代碼映射與具體操作3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型是人們對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)世界抽象表達(dá)的重要方式，處于對(duì)地理實(shí)體或現(xiàn)象抽象表達(dá)層次模式的中

13、間層。它是由現(xiàn)實(shí)世界到計(jì)算機(jī)世界的必經(jīng)之路，是定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的重要依據(jù)。3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類空間圖形 空間圖形的層次數(shù)據(jù)模型表示 四、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型四、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型1、層次模型、層次模型3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類圖形的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型表示 四、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型四、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類四、四、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型3、關(guān)系數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系4：節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)關(guān)系節(jié)點(diǎn)IDXYZV1X1Y1Z1V2X2Y2Z2V3X3Y3Z3V4X4Y4Z43.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類四、四、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型

14、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型4、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型存在的主要問題、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型存在的主要問題 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型在描述空間信息方面還存在著一些問題。主要表現(xiàn)在：3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類(1) 層次模型用于層次模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性地理數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性 層次模型反映了地理世界中實(shí)體之間的層次關(guān)系，在描述地理世界中自然的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系時(shí)簡(jiǎn)單、直觀，易于理解，并在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。它用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)存在的主要問題是：1很難描述復(fù)雜的地理實(shí)體之間的聯(lián)系，描述多對(duì)多的關(guān)系時(shí)導(dǎo)致物理存儲(chǔ)上的冗余；3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類2對(duì)任何對(duì)象的查詢都必須從層次結(jié)構(gòu)的根結(jié)點(diǎn)開始，低層次對(duì)象的查詢效

15、率很低，很難進(jìn)行反向查詢；3數(shù)據(jù)獨(dú)立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及許多指針，插入和刪除操作比較復(fù)雜，父結(jié)點(diǎn)的刪除意味著其下層所有子結(jié)點(diǎn)均被刪除；4層次命令具有過程式性質(zhì)，要求用戶了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，并在數(shù)據(jù)操縱命令中顯式地給出數(shù)據(jù)的存取路徑；5基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類n (2)網(wǎng)狀模型用于網(wǎng)狀模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性地理數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性 網(wǎng)狀模型是層次模型的一般形式，反映了地理世界中常見的多對(duì)多關(guān)系，在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨(dú)立和數(shù)據(jù)共享特性，且運(yùn)行效率較高。用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)的主要問題如下：3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類

16、1由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了用戶查詢的定位困難，要求用戶熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所處的位置；2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)，存在與層次模型相同的問題；3不直接支持對(duì)于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)；4基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。3.3 GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類n (3) 關(guān)系模型用于關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性地理數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性 關(guān)系模型表示各種地理實(shí)體及其間的關(guān)系，方式簡(jiǎn)單、靈活，支持?jǐn)?shù)據(jù)重構(gòu)；具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并與一階邏輯理論密切相關(guān)，具有一定的演繹功能；關(guān)系操作和關(guān)系演算具有非過程式特點(diǎn)。 盡管如此，關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)也還存在一些不足。主要問題是：3.3 GIS空

17、間數(shù)據(jù)模型的概念與分類1無法用遞歸和嵌套的方式來描述復(fù)雜關(guān)系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，模擬和操作復(fù)雜地理對(duì)象的能力較弱；2用關(guān)系模型描述本身具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對(duì)象時(shí)，需對(duì)地理實(shí)體進(jìn)行不自然的分解，導(dǎo)致存儲(chǔ)模式、查詢途徑及操作等方面均顯得語(yǔ)義不甚合理；3由于概念模式和存儲(chǔ)模式的相互獨(dú)立性，及實(shí)現(xiàn)關(guān)系之間的聯(lián)系需要執(zhí)行系統(tǒng)開銷較大的聯(lián)接操作，運(yùn)行效率不夠高。 不難看出，關(guān)系模型的根本問題是不能有效地管理復(fù)雜地理對(duì)象。作業(yè)及思考題作業(yè)及思考題n 1、空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念的區(qū)別和聯(lián)系是什么？n 2、分析比較三種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型存儲(chǔ)空間圖形數(shù)據(jù)的方法和特點(diǎn)，它們存在的問題是什么？a23P15c1h

18、e6P2P3bfgM47d3、給出下圖的關(guān)系數(shù)據(jù)模型示意圖。課課 題：題：空間數(shù)據(jù)模型（一）目的要求：目的要求：了解空間數(shù)據(jù)模型的類型及其特點(diǎn)，理解場(chǎng)模型和要素模型教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)模型的類型及其特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：理解場(chǎng)模型和要素模型教學(xué)課時(shí)：教學(xué)課時(shí)：1課時(shí)教學(xué)方法教學(xué)方法: 講授本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：第第 3 3 講（二）講（二）第三章 空間數(shù)據(jù)模型地理信息系統(tǒng)原理、方法和應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）n 了解空間數(shù)據(jù)模型的類型及其特點(diǎn)n 理解場(chǎng)模型和要素模型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n 地理空間地理空間(Geo-spatia

19、l)的概念的概念概念：概念：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(shí)間上的延續(xù)。我們通常所說的地理空間即地球表層，其基準(zhǔn)是陸地表面和大洋表面，它是人類活動(dòng)頻繁發(fā)生的區(qū)域，是人地關(guān)系最為復(fù)雜、緊密的區(qū)域。 地理空間（Geo-spatial）一般分為：絕對(duì)空間絕對(duì)空間：是具有屬性描述的空間位置的集合，它由一些列不同位置的空間坐標(biāo)值組成。相對(duì)空間相對(duì)空間：是具有空間屬性特征的實(shí)體的集合，由不同實(shí)體間的空間關(guān)系構(gòu)成。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n 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型概念：是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)

20、的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)模式提供著基本方法。類型：基于對(duì)象（要素）（Feature）的模型：離散對(duì)象描述網(wǎng)絡(luò)（Network）模型：交通、水系等網(wǎng)絡(luò)狀對(duì)象描述場(chǎng)（Field）模型：連續(xù)對(duì)象的描述（二維，三維）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n GIS空間數(shù)據(jù)模型的學(xué)術(shù)前沿空間數(shù)據(jù)模型的學(xué)術(shù)前沿 時(shí)空數(shù)據(jù)模型：核心問題是研究如何有效地表達(dá)、記錄和管理現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體及其相互關(guān)系隨時(shí)間不斷發(fā)生的變化。 三維空間數(shù)據(jù)模型 ：三維矢量模型和體模型 分布式空間數(shù)據(jù)模型：分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫(kù) CASE工具（計(jì)算機(jī)輔助軟件工程工具）:發(fā)展GIS空間數(shù)據(jù)建模與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專用功

21、能，提高GIS空間數(shù)據(jù)建模及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度和技術(shù)水平2. 場(chǎng)模型場(chǎng)模型場(chǎng)模型：場(chǎng)模型：n 適合用來描述具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的對(duì)象n 根據(jù)應(yīng)用的不同場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維場(chǎng)n 場(chǎng)的表現(xiàn)形式通常由一系列等值線組成，等值線就是地面上所有具有相同屬性值的點(diǎn)的有序集合 舉例：覆蓋Coverage，對(duì)現(xiàn)象建模如溫度，土壤分布等等。n 場(chǎng)模型可以表示為如下的數(shù)學(xué)公式： z : s z ( s ) 上式中，上式中，z為可度量的函數(shù)，s表示空間中的位置，因此該式表示了從空間域（甚至包括時(shí)間坐標(biāo)）到某個(gè)值域的映射。下表給出了地理研究中一些場(chǎng)模型的例子給出了地理研究中一些場(chǎng)模型的例子A. Vcko

22、vski。場(chǎng)模型定義域維數(shù)值域維數(shù)自變量因變量T(z) 11空間坐標(biāo)（高程）高度z處的氣溫E(t) 13時(shí)間坐標(biāo)某時(shí)刻的靜電力H(x,y) 21空間坐標(biāo)地表高程P(x,y,z) 31空間坐標(biāo)土壤的孔隙度v(,z) 33空間坐標(biāo)（,經(jīng)緯度，z高度）風(fēng)速（三維矢量）(x,y,z) 39空間坐標(biāo)壓力張量(,p,t) 41p壓力面，t時(shí)間潛溫t(,p) 3p壓力面時(shí)間序列的潛溫I(x,y,z,t,) 51x,y,z,t時(shí)空坐標(biāo)，波長(zhǎng)波長(zhǎng)的電磁波在x,y,z,t處的輻射強(qiáng)度2. 場(chǎng)模型場(chǎng)模型n 場(chǎng)的特征：空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域(歐幾里德空間，屬性域)連續(xù)的、可微的、離散的各向同性和各向異性（其場(chǎng)內(nèi)性質(zhì)與方

23、向有關(guān)或無關(guān)）空間自相關(guān)（對(duì)場(chǎng)中的數(shù)值聚集程度的一種度量）在各向同性與各向異性場(chǎng)中的旅行時(shí)間面 強(qiáng)空間正負(fù)自相關(guān)模式 2. 場(chǎng)模型場(chǎng)模型n柵格數(shù)據(jù)模型 柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的，后者可當(dāng)做拓?fù)涠噙呅翁幚砣切?、方格和六角形劃?柵格數(shù)據(jù)模型 3要素模型要素模型 1. 基本概念 歐氏空間：帶坐標(biāo)的可測(cè)量點(diǎn)之間的距離和方向的空間模型 歐氏平面：把空間特性轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)的元組特性，而形成的二維模型即歐氏平面 地理實(shí)體：分布于地球表面的人文和自然現(xiàn)象的總稱實(shí)體必須符合三個(gè)條件：可被識(shí)別重要（與問題有關(guān)）可被描述（有特征）3要素模型要素

24、模型n 嵌入式空間：是指空間對(duì)象存在于“空間”之中?？臻g對(duì)象的定義取決于嵌入式空間的結(jié)構(gòu)。n 常用的嵌入式空間類型： 歐式空間（距離、方位） 量度空間（距離） 拓?fù)淇臻g（拓?fù)潢P(guān)系） 面向集合的空間（只采用一般的基于集合的關(guān)系）3要素模型要素模型1）歐氏平面上的空間對(duì)象類型 空間對(duì)象 延伸對(duì)象 零維對(duì)象點(diǎn) 二維對(duì)象 一維對(duì)象 環(huán) 弧 簡(jiǎn)單環(huán) 簡(jiǎn)單弧 面對(duì)象 面域?qū)ο?域單位對(duì)象 3要素模型要素模型2）離散歐氏平面上的空間對(duì)象離散一維對(duì)象B 樣條曲線多邊線線段3要素模型要素模型3）要素模型和場(chǎng)模型的比較 現(xiàn)實(shí)世界 選擇要素 選擇一個(gè)位置 要素模型 場(chǎng)模型 它在哪里 那里怎么樣 數(shù)據(jù) 3要素模型要素

25、模型n 2. 矢量數(shù)據(jù)模型 101102201202203301302101102201202203301302點(diǎn)坐標(biāo)文件線坐標(biāo)文件面坐標(biāo)文件點(diǎn)屬性表文件線屬性表文件面屬性表文件點(diǎn)坐標(biāo)文件線坐標(biāo)文件面坐標(biāo)文件點(diǎn)屬性表文件線屬性表文件面屬性表文件其它圖形關(guān)系文件圖元素獨(dú)立存儲(chǔ)圖元素非獨(dú)立存儲(chǔ)通過FID連接通過FID連接空間圖形空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)不包含拓?fù)鋽?shù)據(jù)包含拓?fù)鋽?shù)據(jù)(a)Spaghetti模型(b)拓?fù)淠Ｐ褪噶繑?shù)據(jù)模型 n 思考題： 基于要素的模型和基于場(chǎng)的模型的概念及特點(diǎn)。 第第4講講 空間數(shù)據(jù)模型（二）課課 題：空間數(shù)據(jù)模型（二）題：空間數(shù)據(jù)模型（二）目的要求：目的要求：掌握矢量數(shù)據(jù)模型和

26、柵格數(shù)據(jù)模型下空間實(shí)體表達(dá)的方式。理解基于要素空間關(guān)系分析中九交模型的表達(dá)方式，理解網(wǎng)絡(luò)模型的特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型空間實(shí)體的表達(dá)、九交模型教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：拓?fù)潢P(guān)系的分析和表達(dá)教學(xué)課時(shí)：教學(xué)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)方法教學(xué)方法: 講授本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：時(shí)空模型 三維模型學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）n 重點(diǎn)掌握矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型以及在這兩種模型下空間實(shí)體表達(dá)的方式。 n 理解基于要素空間關(guān)系分析中九交模型的表達(dá)方式n 理解網(wǎng)絡(luò)模型的特點(diǎn)1、空間實(shí)體及類型、空間實(shí)體及類型空間實(shí)體：空間實(shí)體： 指具有形狀、屬性和時(shí)序特征的空間對(duì)象，它是對(duì)存

27、在于自然世界中地理實(shí)體的抽象?？臻g實(shí)體類型空間實(shí)體類型 任何地理實(shí)體都可以抽象為點(diǎn)、線、面、體等基本類型，以表示它的位置、形狀、大小、高低等特征。一、空間實(shí)體及一、空間實(shí)體及表達(dá)表達(dá)4. 4. 地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)以地圖為例，來了解空間實(shí)體的抽象及表達(dá)以地圖為例，來了解空間實(shí)體的抽象及表達(dá)點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)v有位置，無寬度和長(zhǎng)度，維數(shù)為0；v抽象的點(diǎn)美國(guó)佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測(cè)站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體 有如下幾種類型：有如下幾種類型：實(shí)體點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)Entity point：用來代表一個(gè)實(shí)

28、體；：用來代表一個(gè)實(shí)體； 注記點(diǎn)注記點(diǎn)Text point：用于定位注記；：用于定位注記；內(nèi)點(diǎn)內(nèi)點(diǎn)Test point：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；于多邊形內(nèi)；結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)Node：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)；：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)；角點(diǎn)角點(diǎn)Vertex：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。線實(shí)體線實(shí)體4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)v有長(zhǎng)度，但無寬度和高度，維數(shù)為1；v用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多香港城市道路網(wǎng)分布4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)線實(shí)體線實(shí)體有如下特性：有如下特性：實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)；實(shí)體長(zhǎng)度：從起

29、點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)；彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度；彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度；方向性：水流方向是從上游到下游，公路則有單向與雙向之分。方向性：水流方向是從上游到下游，公路則有單向與雙向之分。線狀實(shí)體包括線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等，線狀實(shí)體包括線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等， 如下圖所示：如下圖所示：線實(shí)體類型線實(shí)體類型面實(shí)體面實(shí)體4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)v具有長(zhǎng)和寬的目標(biāo)，有連續(xù)面和不連續(xù)面；v通常用來表示自然或人工的封閉多邊形中國(guó)土地利用分布圖（不連續(xù)面）4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)面狀實(shí)體有如下空間特性： 面積范圍； 周長(zhǎng)； 獨(dú)立性或與其它的地

30、物相鄰，如中國(guó)及其周邊國(guó)家； 內(nèi)島或鋸齒狀外形； 重疊性與非重疊性； 面實(shí)體類型如下圖所示：面實(shí)體類型如下圖所示： 面狀實(shí)體類型面狀實(shí)體類型面實(shí)體（續(xù)）有不連續(xù)面和連續(xù)面之分面實(shí)體（續(xù)）有不連續(xù)面和連續(xù)面之分4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。連續(xù)變化曲面，如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面連續(xù)變化曲面體體4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)v有長(zhǎng)、寬、高的目標(biāo)；v通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)u矢量表達(dá)矢量表達(dá) 在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，地理實(shí)體的形狀和位置是由一

31、組坐標(biāo)對(duì)所確定。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)地理實(shí)體的描述類似于地圖對(duì)地理信息的描述，一般也把地理實(shí)體分為點(diǎn)、線、面、體等四種，每種實(shí)體有不同的編碼方法。 u柵格表達(dá)柵格表達(dá) 在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，整個(gè)地理空間被規(guī)則地分為一個(gè)個(gè)小塊（通常為正方形），地理實(shí)體的位置是由占據(jù)小塊的橫排與豎列的位置決定，小塊的位置則由其橫排豎列的數(shù)碼決定，每個(gè)地理實(shí)體的形態(tài)是由柵格或網(wǎng)格中的一組點(diǎn)來構(gòu)成。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和遙感圖象的數(shù)據(jù)相同，因而數(shù)字遙感圖象就是柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2、空間實(shí)體的表達(dá)（空間實(shí)體的表達(dá)（計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)）4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)數(shù)字高程（1）空間實(shí)體的矢量表達(dá)）空間實(shí)體的矢量表達(dá)矢量維

32、數(shù)實(shí)體類型空間表達(dá)描述代表地物零維點(diǎn)實(shí)數(shù)對(duì)（x ，y）一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，具有一對(duì)(x，y)坐標(biāo)和至少一個(gè)屬性，邏輯上不能再分。水井、污染源等。一維線：弧、鏈一組離散化的實(shí)數(shù)點(diǎn)對(duì)具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，由坐標(biāo)對(duì)序列表示，坐標(biāo)對(duì)的順序與線的形狀有關(guān)，線上每個(gè)點(diǎn)有不多于二個(gè)的鄰點(diǎn)。道路、公共設(shè)施網(wǎng)等。二維面：多邊形一組閉合弧段所包圍的空間區(qū)域所有具有相同屬性點(diǎn)的軌跡，以(x，y)坐標(biāo)隊(duì)的集合表示，坐標(biāo)隊(duì)的排列順序不影響面的形態(tài)、其內(nèi)部點(diǎn)可以有多于三個(gè)的鄰點(diǎn)，面內(nèi)點(diǎn)具有相同屬性。土壤、植被、巖石分類區(qū)、行政區(qū)劃等。三維體由一組或多組閉合曲面所包圍的空間對(duì)象地形，溫度4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)矢

33、量表達(dá)法示意（矢量表達(dá)法示意（點(diǎn)、線、面點(diǎn)、線、面）4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)點(diǎn)：位置（x，y） 屬性：符號(hào)線：位置(x1 ，y1 ), (x2 ，y2 ) ， ， (xn ， yn ) 屬性：符號(hào)，形狀、顏色、尺寸面：位置(x1 ， y1 ), (x2 ，y2 ) ， ， (xn ， yn ) 屬性：符號(hào)變化，等值線矢量表達(dá)法示意（矢量表達(dá)法示意（ 體：體：TIN ）把一表面表示成一系列相連接的三角形，這些三角形在一組結(jié)點(diǎn)(Nodes)之中，按照一定規(guī)則連接相鄰結(jié)點(diǎn)形成的邊(Edges)組成的。結(jié)點(diǎn)可以位于任何地方,但是結(jié)點(diǎn)布置得好壞,直接影響到連續(xù)面模型的精度，好的結(jié)點(diǎn)應(yīng)位于

34、表面形狀發(fā)生顯著變化的地方。三角形不規(guī)則網(wǎng)的表達(dá)4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)TINTIN表達(dá)示意表達(dá)示意4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)（2 2）柵格表達(dá)法）柵格表達(dá)法點(diǎn)：具有一定數(shù)值的柵格單元線：表現(xiàn)為按線特征相連接的一組單元面：表現(xiàn)為按二維形狀特征相連接的一組單元+(a) 點(diǎn)的柵格表達(dá)(b) 線的柵格表達(dá)(c) 面的柵格表達(dá)柵格表示法的精度：依賴于每個(gè)柵格單元所實(shí)際代表的地面區(qū)域的大小，柵格代表的區(qū)域越小，精度越高。4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)矢量表達(dá)和柵格表達(dá)矢量表達(dá)和柵格表達(dá)4.4.地理空間及其表達(dá)地理空間及其表達(dá)湖泊河道居民地流路5基于要素的空間關(guān)系分

35、析基于要素的空間關(guān)系分析 1. 基本概念 地理要素之間的空間區(qū)位關(guān)系可抽象為點(diǎn)、線（或弧）、多邊形（區(qū)域）之間的空間幾何關(guān)系 。5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析2 2、空間實(shí)體空間關(guān)系研究的意義、空間實(shí)體空間關(guān)系研究的意義鐵路小鎮(zhèn)鐵路過小鎮(zhèn)嗎？線點(diǎn)河流小路小路穿過河流嗎？線線河流小路河流在區(qū)域嗎？線面5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析鐵路區(qū)域有鐵路嗎？面線區(qū)域有郵局嗎？面點(diǎn) 郵局 區(qū)域相臨嗎？面面因此，實(shí)體之間的關(guān)系包括點(diǎn)、線、面等之間組合。因此，實(shí)體之間的關(guān)系包括點(diǎn)、線、面等之間組合。5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析3 3、空間實(shí)體關(guān)系的形式化表示、空

36、間實(shí)體關(guān)系的形式化表示5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析3 3、空間實(shí)體關(guān)系的形式化表示、空間實(shí)體關(guān)系的形式化表示面-線空間關(guān)系的形式化表達(dá)5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析面-點(diǎn)空間關(guān)系的形式化表達(dá)線-點(diǎn)空間關(guān)系的形式化表達(dá)在空間實(shí)體組合關(guān)系研究中，可以使用在空間實(shí)體組合關(guān)系研究中，可以使用“九交模型九交模型”來表示。來表示。5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析4. 拓?fù)淇臻g關(guān)系分析 拓?fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩?拓?fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩?在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性，它描述了兩個(gè)對(duì)象之間在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性，它描述了兩個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系，因此又稱為拓?fù)潢P(guān)系的

37、關(guān)系，因此又稱為拓?fù)潢P(guān)系 。 點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué) 點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)是拓?fù)涿枋龅臄?shù)學(xué)基礎(chǔ) 空間關(guān)系數(shù)據(jù)空間關(guān)系數(shù)據(jù)主要是指點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-線、點(diǎn)-面、線-線、線-面、面-面之間的相互關(guān)系。5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析 九交模型九交模型：設(shè)現(xiàn)實(shí)世界中的兩個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體A,B，B(A),B(B)表示A、B的邊界，I(A),I(B)表示A、B的內(nèi)部， E(A),E(B)表示A、B的余。Egenhofer【1993】構(gòu)造出一個(gè)由邊界、內(nèi)部、余的點(diǎn)集組成的9交空間關(guān)系模型（9-intersection Model，9-IM）如下:B(A) B(B)B(A) I(B)B(A) E(B)I(A) B(B

38、)I(A) I(B)I(A) E(B)E(A) B(B)E(A) I(B)E(A) E(B)5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析1B(A) B(B)2I(A) I(B)3B(A) I(B)4I(A) B(B)5E(A) E(B)6E(A) B(B)7E(A) I(B)8B(A) E(B)9I(A) E(B)表3-2中九交模型矩陣的排列順序如左表所示。參考：張駿,秦小麟,包磊.一種三維空間9-交模型的簡(jiǎn)化方法J,南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),20069-交模型所述拓?fù)潢P(guān)系r031r279r220r285r476511r287r179r400r435r031r255r285r063r412r19

39、1r319r253r316r220r030r284r092r030r092r284r031r159r255r435r400r095r287r277面/面關(guān)系面/線關(guān)系面/點(diǎn)關(guān)系線/點(diǎn)關(guān)系線/線關(guān)系5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析5. 方向空間關(guān)系分析方向空間關(guān)系分析方向關(guān)系描述方向關(guān)系描述 方向關(guān)系又稱方位關(guān)系、延伸關(guān)系，它定義了地物對(duì)象之間方向關(guān)系又稱方位關(guān)系、延伸關(guān)系，它定義了地物對(duì)象之間的方位。的方位。8種關(guān)系（正東，正西，正南，正北，北西、北東、南西、南東）擴(kuò)充之后得出4種關(guān)系東方（正東or北東or南東）南方北方西方方向關(guān)系識(shí)別方向關(guān)系識(shí)別 (首先判斷首先判斷MBR)5基

40、于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析6. 度量空間關(guān)系分析度量空間關(guān)系分析 基本空間對(duì)象度量關(guān)系包含點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-線、點(diǎn)-面、線-線、線-面、面-面之間的距離空間指標(biāo)量算 區(qū)域空間指標(biāo)包括：幾何指標(biāo):位置、長(zhǎng)度、面積、方位等自然地理參數(shù)：坡度、坡向、河網(wǎng)密度、地形起伏度等人文地理指標(biāo)：差異指數(shù)、人口密度、交通便利度等5基于要素的空間關(guān)系分析基于要素的空間關(guān)系分析6. 度量空間關(guān)系分析度量空間關(guān)系分析地理空間的距離度量的幾種形式：地理空間的距離度量的幾種形式：大地測(cè)量距離：地球大圓中兩地中心的距離大地測(cè)量距離：地球大圓中兩地中心的距離曼哈頓距離：緯度差加上經(jīng)度差曼哈頓距離：緯度差加上經(jīng)度差旅

41、行時(shí)間距離：用一系列指定航線表示旅行時(shí)間距離：用一系列指定航線表示辭典距離：在一固定地名冊(cè)中城市位置的絕對(duì)差值辭典距離：在一固定地名冊(cè)中城市位置的絕對(duì)差值6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型n1. 網(wǎng)絡(luò)空間(a) (b)Konigsberg Park中的圖形理論模型6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型2. 網(wǎng)絡(luò)模型n 網(wǎng)狀模型將數(shù)據(jù)組織成有向圖結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中結(jié)點(diǎn)代表數(shù)據(jù)記錄，連線描述不同結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)間的關(guān)系。有向圖（Digraph）的形式化定義為： Digraph = (Vertex,Relation) 其中Vertex為圖中數(shù)據(jù)元素（頂點(diǎn)）的有限非空集合；Relation是兩個(gè)頂點(diǎn)（Vertex）之間的關(guān)系的集合。6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型n 網(wǎng)狀模型

42、的基本特征是：結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)間沒有明確的從屬關(guān)系，一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以與其他多個(gè)結(jié)點(diǎn)建立聯(lián)系，反映了多對(duì)多的關(guān)系n 存在的問題：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了查詢和定位的難度操作命令具有過程式性質(zhì)不直接支持對(duì)于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)基本不具備演繹功能基本不具備操作代數(shù)基礎(chǔ)7時(shí)空模型n 時(shí)空數(shù)據(jù)模型概述 研究概述 1、SGIS與TGIS2、TGIS的特點(diǎn)是語(yǔ)義更豐富、對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述更準(zhǔn)確其物理現(xiàn)實(shí)的最大困難在于海量數(shù)據(jù)的組織和存取3、本質(zhì)特點(diǎn)是時(shí)空效率4、TGIS模型有 空間時(shí)間立方體模型 序列快照模型（概念模型，無實(shí)用價(jià)值） 基圖修正模型 空間時(shí)間組合體模型5、TGIS的研究思路 ：綜合模型和分解模型7時(shí)空模型n 時(shí)空數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的基