【文章內(nèi)容簡介】 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 ?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)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供著基本方法。 ?類型： ?基于對象（要素）（ Feature）的模型：離散對象描述 ?網(wǎng)絡(luò)（ Network）模型：交通、水系等網(wǎng)絡(luò)狀對象描述 ?場（ Field）模型：連續(xù)對象的描述（二維，三維） 1. 空間數(shù)據(jù)模型的基本問題 ?GIS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)庫管理系統(tǒng)和聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫 ? 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. 場模型 場模型： ?適合用來描述具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的對象 ?根據(jù)應(yīng)用的不同場可以表現(xiàn)為二維或三維場 ?場的表現(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，對現(xiàn)象建模如溫度，土壤分布等等。 ?場模型可以表示為如下的數(shù)學(xué)公式： z : s? z ( s ) 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模型的例子 [A. Vckovski]。 場模型 定義域維數(shù) 值域維數(shù) 自變量 因變量 T(z) 1 1 空間坐標(biāo)（高程） 高度 z處的氣溫 E(t) 1 3 時(shí)間坐標(biāo) 某時(shí)刻的靜電力 H(x,y) 2 1 空間坐標(biāo) 地表高程 P(x,y,z) 3 1 空間坐標(biāo) 土壤的孔隙度 v(λ,φ,z) 3 3 空間坐標(biāo)（ λ,φ經(jīng)緯度，z高度） 風(fēng)速（三維矢量） σ(x,y,z) 3 9 空間坐標(biāo) 壓力張量 Θ(λ,φ,p,t) 4 1 p壓力面， t時(shí)間 潛溫 Θt(λ,φ,p) 3 ∞ p壓力面 時(shí)間序列的潛溫 I(x,y,z,t,λ) 5 1 x,y,z,t時(shí)空坐標(biāo)， λ波長 波長 λ的電磁波在 x,y,z,t處的輻射強(qiáng)度 2. 場模型 ?場的特征： ?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（ 其場內(nèi)性質(zhì)與方向有關(guān)或無關(guān) ） ?空間自相關(guān)（對場中的數(shù)值聚集程度的一種度量） 在各向同性與各向異性場中的旅行時(shí)間面 強(qiáng)空間正負(fù)自相關(guān)模式 2. 場模型 ? 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? 三角形、方格和六角形劃分 柵格數(shù)據(jù)模型 3．要素模型 1. 基本概念 ? 歐氏空間：帶坐標(biāo)的可測量點(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： ?可被識別 ?重要（與問題有關(guān)） ?可被描述（有特征） 3．要素模型 ? 嵌入式空間：是指空間對象存在于“空間”之中?？臻g對象的定義取決于嵌入式空間的結(jié)構(gòu)。 ? 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 1） 歐氏平面上的空間對象類型 空間對象 延伸對象 零維對象點(diǎn) 二維對象 一維對象 環(huán) 弧 簡單環(huán) 簡單弧 面對象 面域?qū)ο? 域單位對象 3．要素模型 2）離散歐氏平面上的空間對象 離散一維對象B 樣條曲線多邊線線段3．要素模型 3）要素模型和場模型的比較 現(xiàn)實(shí)世界 選擇要素 選擇一個(gè)位置 要素模型 場模型 它在哪里 那里怎么樣 數(shù)據(jù) 3．要素模型 ?2. 矢量數(shù)據(jù)模型 101102201202203 301302101102201202203 301302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)立存儲圖元素非獨(dú)立存儲通過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 第 4講 課 題：空間數(shù)據(jù)模型（二） 目的要求： 掌握矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(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)： 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)： 空間關(guān)系分析中的九交模型表達(dá) 教學(xué)課時(shí)： 2課時(shí) 教學(xué)方法 : 講授 本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿： 時(shí)空模型 三維模型 空間實(shí)體及類型 空間實(shí)體： 指具有形狀、屬性和時(shí)序特征的空間對象， 它是對存在于自然世界中地理實(shí)體的抽象。 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 表達(dá) 4. 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) 點(diǎn)實(shí)體 ?有位置，無寬度和長度，維數(shù)為 0； ?抽象的點(diǎn) 美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測站 2022年 9月該洲可能的 500個(gè)地震位置 點(diǎn)實(shí)體 有如下幾種類型： ■ 實(shí)體點(diǎn) Entity point：用來代表一個(gè)實(shí)體； 注記點(diǎn) Text point：用于定位注記； □ 內(nèi)點(diǎn) Test point：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)； ● 結(jié)點(diǎn) Node：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)； ○ 角點(diǎn) Vertex：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。 線實(shí)體 ?有長度，但無寬度和高度，維數(shù)為 1； ?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 線實(shí)體 有如下特性： 實(shí)體長度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長； 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。 線狀實(shí)體包括線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等，