1、第三章 空间数据模型,邬 伦 北京大学地球与空间科学学院 遥感与地理信息系统研究所 2004年12月,1空间数据模型的基本问题,概念 :空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。 类型 : 基于对象（要素）（Feature）的模型 网络（Network）模型 场（Field）模型。,1空间数据模型的基本问题,GIS空间数据模型的学术前沿 时空数据模型 :核心问题是研究如何有效地表达、记录和管理现实世界的实体及其相互关系随时间不断发生的变化。 三维空间数据模型 :三维矢量模型和体模型 分布式空间数据模型：分布式空间数据库管
2、理系统和联邦空间数据库 CASE分布式空间数据模型工具,2场模型,1. 场的特征 空间结构特征和属性域 连续的、可微的、离散的 各向同性和各向异性 空间自相关,在各向同性与各向异性场中的旅行时间面,强空间正负自相关模式,2场模型,2. 栅格数据模型 栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间；铺盖可以分为规则的和不规则的，后者可当做拓扑多边形处理,三角形、方格和六角形划分,栅格数据模型,3要素模型,1. 基本概念 1）欧氏平面上的空间对象类型,3要素模型,2）离散欧氏平面上的空间对象,3要素模型,3）要素模型和场模型的比较,3要素模型,2. 矢量数据模型,4基于要素的空
3、间关系分析,1. 基本概念地理要素之间的空间区位关系可抽象为点、线（或弧）、多边形（区域）之间的空间几何关系 。,4基于要素的空间关系分析,2. 拓扑空间关系分析 2.1 拓扑属性 拓扑属性:在拓扑变换下能够保持不变的几何属性，又称为拓扑关系 。2.2 点集拓扑学 点集拓扑学是拓扑描述的数学基础 2.3 9交模型,9-交模型所述拓扑关系,4基于要素的空间关系分析,3. 方向空间关系分析 方向关系描述 方向关系识别 度量空间关系分析 空间指标量算 地理空间的距离度量,5网络结构模型,1. 网络空间,(a) (b) Konigsberg Park中的图形理论模型,5网络结构模型,2. 网络模型网状
4、模型将数据组织成有向图结构。结构中结点代表数据记录，连线描述不同结点数据间的关系。有向图（Digraph）的形式化定义为：Digraph = (Vertex,Relation)其中Vertex为图中数据元素（顶点）的有限非空集合；Relation是两个顶点（Vertex）之间的关系的集合。,6时空模型,时空数据模型概述 研究概述 TGIS的研究思路 时空数据模型设计的基本思想 根据应用领域的特点（如宏观变化观测与微观变化观测）和客观现实变化规律（同步变化与异步变化、频繁变化与缓慢变化），折中考虑时空数据的空间/属性内聚性和时态内聚性的强度，选择时间标记的对象。 同时提供静态（变化不活跃）、动态
5、（变化活跃）数据建模手段（静态、动态数据类型和操作）。 数据结构里显式表达两种地理事件：地理实体进化事件和地理实体存亡事件。 时空拓扑关系一般指地理实体空间拓扑关系的拓扑事件间的时态关系。,7三维模型,三维GIS的功能 三维GIS所的功能主要有数据编码：据的组织和重构：变换：查询 逻辑运算：计算：分析：建立模型 视觉变换系统维护。 三维数据结构 八叉树三维数据结构 用八叉树来表示三维形体 。,7三维模型,体元形式的三维数据,线性八叉树编码,编码,7三维模型,-借助三维显示技术，通过离散的高程点形成等高线图、截面图、多层平面和透视图，可以把这些最初都是人工完成的工作，用各种计算机程序迅速高效地完成。,通过“围墙”状的剖面表示三维数据,
