【正文】 模型把空間看作像元的劃分，每個(gè)像元都記錄了所在位臵的某種現(xiàn)象，用像元值表示。該值可以表示一個(gè)確定的現(xiàn)象，也可以是一種模糊的現(xiàn)象。但一個(gè)像元應(yīng)該只賦一個(gè)單一的值。 柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的位臵是預(yù)先確定的，因此描述同一區(qū)域的不同現(xiàn)象的柵格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行重迭運(yùn)算。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 121 對(duì)象模型的基礎(chǔ)就是將空間要素嵌入在一個(gè)坐標(biāo)空間之中，一般是歐氏空間，在該空間中可以利用公式進(jìn)行距離、方位和面積的測(cè)量?？臻g要素在歐氏空間中主要形成三類(lèi)空間實(shí)體： 點(diǎn)實(shí)體 線實(shí)體 多邊形實(shí)體 167。 空間數(shù)據(jù)模型 二、對(duì)象模型 122 點(diǎn) 線 多邊形 167。 空間數(shù)據(jù)模型 123 ?點(diǎn)實(shí)體： 有特定的位臵，維數(shù)為 0的實(shí)體 實(shí)體點(diǎn) (Entity point)： 用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體； 注記點(diǎn) (Text point)： 用于定位注記； 內(nèi)點(diǎn) (Label point)： 用于記錄多邊形的屬性， 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)。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 124 ? 線實(shí)體： 維數(shù)為 1的實(shí)體，由一系列坐標(biāo)點(diǎn)表示，有以 下特征： 實(shí)體長(zhǎng)度： 從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)； 彎曲度： 用于表示象道路拐彎時(shí)彎曲的程度； 方向性： 如水流從上游到下游，公路則有單雙向之分。 線實(shí)體包括：線段、邊界、鏈、網(wǎng)絡(luò)、多邊線等。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 125 ?多邊形實(shí)體： 維數(shù)為 2的實(shí)體，由一個(gè)封閉的坐標(biāo)點(diǎn) 序列外加內(nèi)點(diǎn)表示，是對(duì)湖泊、島嶼、 地塊等現(xiàn)象的描述，有以下特征： 面積范圍； 周長(zhǎng)； 獨(dú)立性或與其它地物相鄰：如北京及周邊省市； 內(nèi)島或鋸齒狀外形：島嶼及海岸線； 重疊性與非重疊性 。 內(nèi)部區(qū)域 簡(jiǎn)單多邊形 167。 空間數(shù)據(jù)模型 復(fù)雜多邊形 格網(wǎng) /像素陣列 126 對(duì)象模型強(qiáng)調(diào)的是空間要素的個(gè)體現(xiàn)象，研究的是個(gè)體現(xiàn)象本身或與其他個(gè)體現(xiàn)象的關(guān)系。任何現(xiàn)象，無(wú)論大小，都可以被確定為一個(gè)實(shí)體。如人為現(xiàn)象：建筑物、道路、管理區(qū)域等；自然現(xiàn)象：河流、湖泊、森林等?？臻g實(shí)體必須符合三個(gè)條件： ? 可被識(shí)別 ? 重要（與問(wèn)題相關(guān)） ? 可被描述：位臵、屬性等 167。 空間數(shù)據(jù)模型 127 對(duì)象模型和柵格模型的比較 現(xiàn)實(shí)世界 選擇實(shí)體 它在哪里 數(shù)據(jù) 選擇一個(gè)位臵 那里怎么樣 對(duì)象模型 柵格模型 兩種模型相互之間并不排斥，各有特點(diǎn)，各有應(yīng)用長(zhǎng)處。通常需要有機(jī)地綜合應(yīng)用這兩種方法來(lái)建模。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 128 矢量數(shù)據(jù)模型是對(duì)象模型的一種具體化建模方法 ，它以坐標(biāo)的方式來(lái)表達(dá)空間實(shí)體。對(duì)于一個(gè)空間現(xiàn)象而言，觀察的尺度和概括的程度將決定它的類(lèi)型：城市（點(diǎn) ?多邊形 ?更多的空間實(shí)體 ）。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 0246810120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11(3,10) (6,9) (7,10) (10,7) (9,5) (4,6) (3,8) (1,7) (3,5) (5,5) (5,3) (6,1) (3,3) 129 網(wǎng)絡(luò)模型是從圖論中發(fā)展而來(lái)。在網(wǎng)絡(luò)模型中，空間要素被抽象為鏈、節(jié)點(diǎn)等對(duì)象，同時(shí)還要關(guān)注其間的連通 關(guān)系。這種模型適合用于對(duì)相互連接的線狀現(xiàn)象進(jìn)行建模，如交通線路、電力網(wǎng)線等。網(wǎng)絡(luò)模型可以形式化定義為： 網(wǎng)絡(luò)圖 ＝ （節(jié)點(diǎn)， {節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系，即鏈 }） 網(wǎng)絡(luò)圖由于其復(fù)雜性，使得它不易在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中表達(dá)，一般是在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)基于對(duì)象模型數(shù)據(jù)（矢量數(shù)據(jù)）進(jìn)行重構(gòu)。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 三、網(wǎng)絡(luò)模型 130 目前，空間信息系統(tǒng)表現(xiàn)的更多的是二維平面效果。事實(shí)上，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，人們希望空間信息系統(tǒng)能夠反映真實(shí)的三維空間現(xiàn)象。 雖然目前的空間信息系統(tǒng)能夠在二維模型的基礎(chǔ)上通過(guò)高程信息來(lái)模擬三維效果（如利用 DEM數(shù)據(jù)），但這種模擬并不能真正反映現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象。 三維模型在建模方法上與二維的場(chǎng)模型和對(duì)象模型相似，但在數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)維護(hù)和界面設(shè)計(jì)等方面卻復(fù)雜得多。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 131 時(shí)空數(shù)據(jù)模型主要關(guān)注的是空間要素隨時(shí)間變化時(shí)的建模?？臻g要素隨時(shí)間的變化包含兩個(gè)方面：屬性數(shù)據(jù)的變化和空間位臵的變化（前者如一個(gè)村鎮(zhèn)的人口隨時(shí)間的變化，后者如海岸線隨時(shí)間的變化）。 最簡(jiǎn)單的時(shí)空數(shù)據(jù)建模就是將不同時(shí)期的測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)，在使用時(shí)基于時(shí)間關(guān)系將它們串起來(lái)。當(dāng)然還有其他更加復(fù)雜的建模方法，如增量修正模型等。 時(shí)空數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)是語(yǔ)義更加豐富，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述更加準(zhǔn)確，但它必然帶來(lái)數(shù)據(jù)量的激增，因此，在這里，海量數(shù)據(jù)的組織和存取是非常關(guān)鍵的。 167。 空間數(shù)據(jù)模型 四、時(shí)空模型 132 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、柵格結(jié)構(gòu) 二、矢量結(jié)構(gòu) 三、矢量到柵格的轉(zhuǎn)換 四、柵格到矢量的轉(zhuǎn)換 133 這里我們主要介紹針對(duì)柵格模型和對(duì)象模型的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 ? 矢量結(jié)構(gòu) 用點(diǎn)、線、面表現(xiàn)地理實(shí)體，其空間位臵由所在的坐標(biāo)參考系中的坐標(biāo)定義。 ? 柵格結(jié)構(gòu) 空間被規(guī)則地劃分為柵格（通常為正方形）；地理實(shí)體的位臵用它們占據(jù)的柵格行、列號(hào)來(lái)定義；柵格的值代表該位臵的狀態(tài)；柵格的大小代表空間分解能力。 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 134 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 矢量 柵格 135 ? 規(guī)則的正方形或矩形柵格； ? 其它規(guī)則的柵格圖形單元，如三角形或多邊形； ? 在柵格文件中，每個(gè)柵格只能賦予唯一的值； ? 若某一柵格有多個(gè)不同的屬性，則分別存貯于不同文件， 如圖 ； ? 在柵格數(shù)據(jù)模型中，總的屬性個(gè)數(shù)可以通過(guò)計(jì)算得到。 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 柵格結(jié)構(gòu)表達(dá)方式： 一、柵格結(jié)構(gòu) 136 森林類(lèi) 土壤類(lèi) 地形圖 現(xiàn)實(shí)世界 地圖形式的數(shù)據(jù)層 柵格形式的數(shù)據(jù)表示 森林類(lèi) 土壤類(lèi) 地形圖 疊加分析 森林 土壤 地形圖 分析結(jié)果 137 ? 以像元為記錄的序列，可節(jié)省存貯空間， 如圖 ； ? 以層為基礎(chǔ)，每層以像元為記錄序列，形式簡(jiǎn)單， 如圖 ； ? 以層為主，每層以多邊形為序列，可節(jié)省用于存貯屬性的空間， 如圖 。 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ： 138 X坐標(biāo) Y坐標(biāo) 數(shù)據(jù)文件 層 2 層 1 層 N 屬性值 像元 1 像元 2 像元 n 數(shù)據(jù)文件 像元 1 像元 2 像元 N X坐標(biāo) Y坐標(biāo) 層 1屬性值 層 2屬性值 層 N屬性值 數(shù)據(jù)文件 屬性值 層 1 層 N 多邊形 N 多邊形 1 像元 1坐標(biāo) 像元 N坐標(biāo) 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 139 ? 行程編碼 一種廣泛應(yīng)用于數(shù)字圖像處理的方法。這種方法是對(duì)圖像逐行掃描，不斷比較相鄰柵格中圖像的灰度值，將相鄰像元灰度值相同的格網(wǎng)聚成一組，稱(chēng)為一種類(lèi)型，相應(yīng)格網(wǎng)的數(shù)量稱(chēng)為該類(lèi)型的長(zhǎng)度。 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)壓縮： ? 類(lèi)型終止編碼 與行程編碼類(lèi)似，不同之處是它不表示某種類(lèi)型像素的數(shù)量，而是表示該類(lèi)型像素在一行中最后一列相對(duì)于該行首列的位臵。 140 ? 終列計(jì)數(shù) 與上述第 2種方法類(lèi)似，表示某類(lèi)像素的特征值和其一行中最后一列相對(duì)該行首列的位臵，但行數(shù)不表示，只是用 –1 標(biāo)志一行的結(jié)束。這種方法較前兩種方法能壓縮更多的存貯空間。 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)壓縮： ? 類(lèi)型終止編碼 用兩個(gè)整數(shù)表示一種類(lèi)型，一個(gè)是類(lèi)型特征值，一個(gè)是類(lèi)型結(jié)束點(diǎn)在柵格矩陣中的位臵。這種方法壓縮效果更佳，檢索方便，但表示柵格矩陣位臵的整數(shù)值可能很大。 141 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 1 2 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 142 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 值 長(zhǎng)度 行 0 3 1 1 2 1 1 2 2 0 2 2 1 1 2 1 3 3 2 2 3 2 1 4 1 3 4 2 1 4 2 3 5 1 1 5 2 1 5 值 列 行 0 3 1 1 5 1 1 2 2 0 4 2 1 5 2 1 3 3 2 5 3 2 1 4 1 4 4 2 5 4 2 3 5 1 4 5 2 5 5 值 列 0 3 1 5 1 1 2 0 4 1 5 1 1 3 2 5 1 2 1 1 4 2 5 1 2 3 1 4 2 5 行程編碼 類(lèi)型終止編碼 終列計(jì)數(shù) 值 點(diǎn) 0 3 1 7 0 9 1 13 2 16 1 19 2 23 1 24 2 25 值點(diǎn)計(jì)數(shù) 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 1 2 143 ? 四叉樹(shù)編碼 ? 定義： 將 2?2像元陣列連續(xù)地進(jìn)行 4等分，一直分到正方形的大小正好與像元的大小相等為止； ? 優(yōu)點(diǎn)： 容易而有效地計(jì)算多邊形的數(shù)量特征； 陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹(shù)分級(jí)較多，分辨率也高； 柵格 四叉樹(shù)的轉(zhuǎn)換比其它壓縮方法容易； 多變形中嵌套異類(lèi)小多邊形的表示較方便 。 ? 缺點(diǎn)： 轉(zhuǎn)換的不定性 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 144 167。 地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 地圖上區(qū)域的表示 四叉樹(shù)的表示 13 11 0 222 32110 32112 145 四叉樹(shù) 層次 屬性 1 2 3 0 工業(yè)區(qū) 1 工業(yè)區(qū) 2 居民區(qū) 20 稀疏居民區(qū) 21 服務(wù)區(qū) 210 商業(yè)區(qū) 211 商業(yè)區(qū) 212 公共服務(wù)區(qū) 213 娛樂(lè)區(qū) 22 多單元居民區(qū) 23 多單元居民區(qū) 3 郊區(qū) D. 屬性表 B. 四叉樹(shù)表示 1 0 3 20 22 23 210 213 212 211 A. 土地利用圖 工業(yè)區(qū) 郊區(qū) 多單元居民區(qū) 稀疏居民區(qū) 商業(yè)區(qū) a b a. 公共服務(wù)區(qū) b. 娛樂(lè)區(qū) 21 C. 四叉樹(shù)的 分解過(guò)程 0 1 2 3 20 21 22 23 210 211 212 213 根 結(jié)點(diǎn) 葉子 地圖 146 ? 點(diǎn)實(shí)體 ?由單獨(dú)一對(duì)坐標(biāo)定位的一切地理或制圖實(shí)體，及屬性 。 ? 線實(shí)體 ? 直線：起、止點(diǎn)坐標(biāo)，屬性。 ? 弧、鏈： n個(gè)坐標(biāo)對(duì)的集合，屬性，指針系統(tǒng)。 ? 面實(shí)體 ?無(wú)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的點(diǎn)、