3空间数据模型全解

3.3 空间数据和空间关系
空间关系
度量关系：空间对象之间的距离关系，一般用
欧式距离表示
顺序关系：空间实体在空间上的的排列次序
拓扑关系：拓扑变换下保持不变的关系
3.3 空间数据和空间关系
空间数据的拓扑关系
拓扑关系是不考虑度量（距离）和方向的空间物体 之间的关系。在拓扑变换（理想橡皮板拉伸或缩短，但 不能撕破或重叠）下两个以上拓扑元素间能够保持不变 的几何属性——拓扑属性具有空间分析意义。
3.3 空间数据和空间关系
空间数据的基本内容
地理特征可以分为空间特征和非空间特征两方面，
表达地理特征的地理数据（空间数据）也相应分为 空间特征数据与属性数据两部分，空间特征 （ feature ）数据（位置、形状、空间关系等）， 也可以再分为几何数据与拓扑关系数据；而用属性 （attribute）代表非空间特征（属性、时序等）。 一定坐标系中的位置 与位置有关的属性（岩性、地价、PH值） 相互间的关系（拓扑关系）：物体间如何连在一起 或物体如何在其它物体间移动
•
现实世界
面向 人类
概念模型
逻辑模型
面向 计算机
概念模型：面向人类认知 的模型，常常是部分结构 化，建模对象是与某个特 定领域相关的对象与过程。
物理模型
3.1 地理空间与空间抽象
•
逻辑模型：一种能够实现 的关于现实世界的表达， 通常是以图标和目录的形 式存在。把概念模型结构 转换为计算机数据库系统 所能够支持的数据模型。
数据模型



数据模型是GIS的核心 数据模型是一组用于描述计算机数字化环 境中的（地理）对象和（地理）过程的结 构集合； 数据模型是计算机中用于描述和表现现实 世界中感兴趣的某个方面的一组结构集合.
3.1 地理空间与空间抽象
用计算机表达现实世界分别 经过四个抽象层次（过 程）： 抽 象 • 现实世界：由各种事物组 成，包括个体能够或者不 过 能感知的各个方面，或者 程 被认为是与某个特定应用 增 场景相关的内容。 强
点、线、面之间的空间关系
拓扑属性
一个点在一个弧段的端点 一个弧段是一个简单弧段 （自身不相交） 一个点在一个区域的边界上 一个点在一个区域的内部 一个点在一个区域的外部 一个点在一个环的内部 一个面是一个简单面 （面上没有岛） 一个面的连接性 （给定面上任意两点，从一点可以完 全在面的内部沿任意路径走向另一点） 两点之间的距离 一个点指向另一个点的方向 弧段的长度 一个区域的周长 一个区域的面积
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3.2 概念模型

概念模型的选择
•
•
场模型 • 具有连续空间变化 • 海拔 • 气温 • 火灾 • 大气污染 对象模型 • 具有明确边界和独立地理现象 • 道路 • 建筑物 • 公共设施
3.3 空间数据和空间关系
地理实体的特征
地理实体的特征：地理特征可以分为空间特征和非空 间（属性）特征两方面 属性特征：用来描述事物或现象的特性，即说明 “是什么”，如事物类别、等级、数量、名称等 空间特征：描述事物或现象的地理位置以及空间相 互关系，又称几何特征和拓扑特征，如经纬度、中印 接壤等 时间特征：描述事物或现象随时间的变化
• 可被标识 • 重要 • 明显特征且可描述
3.2 概念模型

场模型
• 场的特征 • 场模型表示方法：
• 规则离散点 • 不规则离散点 • 等值线 • 三角网 • 栅格点 • 不规则多边形
3.2 概念模型


网络模型 • 地理网络 • 物质流 • 能量流 • 信息流 • 对象模型的一个特例 • 主要有两种类型的网络：放射状网络和回路网络 • 方便进行网络分析 空间数据模型（场模型、对象模型）
地理实体不仅具有空间位置、形状、大小等空间特 征，而且不同实体间还存在邻接、关联、包含等空间相 互关系特征，由于描述这种关系时不需要考虑空间坐标 和距离因素，所以又称为拓扑关系
3.3 空间数据和空间关系
空间数据的拓扑关系 拓扑元素：结点、线（弧段）、面（多边形）
三个拓扑元素的关系符合欧拉公式：L+2=A+P，
其中，P、L、A表示图上点、线、面的数目，在拓 扑检验中经常使用。 拓扑关系类型 关联（连接）：不同类元素之间的拓扑关系 包含：空间图形中不同类或同类但不同级元素 之间的拓扑关系 邻接：空间图形中同类元素之间的拓扑关系 连通：空间图像中弧段之间的拓扑关系
3.3 空间数据和空间关系
第三章
空间数据模型
城乡规划与园林学院
3.1 地理空间与空间抽象

地理空间
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地表空间 五圈相互作用区域 存在复杂的空间事物或地理现象 定义 • 对地理事物和现象的简化与抽象 特征 • 空间位置特征 • 属性特征 • 时间特征 • 空间关系特征

空间实体
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3.1 地理空间与空间抽象

空间认知与抽象
现实世界 面向 人类
•
抽 象 过 程 物理模型：描绘了GIS中实 增 际使用的模型，通常存储 强 在文件或数据库中的数据 表组成。指概念模型反映 到计算机物理存储介质中 的数据组织形式。
概念模型
逻辑模型
面向
计算机
物理模型
地理表达方法

地理表达的两种基本观点：离散对象和连续场
• 离散对象
• 离散对象观点将世界表达为在空间上具有明确边界
非拓扑属性
3.3 空间数据和空间关系
的一组对象（对象的可数性）。 • 地理对象：区域-多边形、一维对象---线、点 • 并不能对所有的地理现象的表达都有效
• 连续场
• 连续场的观点认为地理世界是由沿地表连续变化的
一系列变量组成；该观点将真实世界描述为有限变 量，每个变量定义在任何可能的位置上。
GIS中的数据模型
地理表达中两种基 本观点： 连续场 离散对象 概念模型 场模型 对象模型（网 络模型） 逻辑模型 栅格模型等等 矢量模型
3.2 概念模型


概念 • 空间数据概念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 • 场（Field）模型。 • 对象（要素）（Feature）模型 • 网络（Network）模型
3.2 概念模型

对象模型
• 要素模型：点、线、面、体 • 拓扑关系 • 空间要素（实体）条件：