最大的優(yōu)勢建立了空間拓?fù)潢P(guān)系課件

地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成2023/8/221空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成典型的數(shù)據(jù)模型2023/8/222地學(xué)關(guān)系數(shù)據(jù)模型---拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型地學(xué)關(guān)系數(shù)據(jù)模型---拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型2023/8/223典型為esri公司在1981年推出的ARC/INFO采用混合的數(shù)據(jù)模型統(tǒng)一定義“空間數(shù)據(jù)庫”

和“管理數(shù)據(jù)庫”主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：coverage\grid\tin\屬性表\影像image\CAD圖。2023/10/254多邊形:空間位置信息（lab文件）：cover#\cover-id\lab#\arc#1\arc#2…屬性數(shù)據(jù)（aat文件）：

cover#\cover-id\fnode#\tnode#\lpoly#\rpoly#\length控制點(diǎn)：存儲于TIC文件中2023/10/2552023/10/256特點(diǎn)：2023/10/257空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合，空間數(shù)據(jù)存放在建立空，間索引的二進(jìn)制文件中，屬性數(shù)據(jù)存放在

TABLE中，二者通過cover#\cover-id關(guān)聯(lián)，最大的優(yōu)勢建立了空間拓?fù)潢P(guān)系。典型的數(shù)據(jù)模型2023/10/258地學(xué)關(guān)系數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型超圖數(shù)據(jù)模型超圖是有限集合的子集系統(tǒng)，是離散數(shù)學(xué)中最一般的結(jié)構(gòu)。超圖模型是建立在超圖和集合論基礎(chǔ)上的拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型。超圖模型的基本數(shù)據(jù)單元有:類、對象元素、

類屬性、對象元素屬性、類關(guān)系、對象關(guān)2023系/10/2。59類是表示具有相同的一些性質(zhì)并可能表示成相同的關(guān)系。對象元素和對象元素屬性表示類的組成、

性質(zhì),在類中表示為頂點(diǎn),在模型圖中用圓點(diǎn)表示,其中一個(gè)特殊的頂點(diǎn)表示類的標(biāo)志屬性,其他的頂點(diǎn)表示類的對象元素和對象元素的屬性。2023/10/2510在超圖數(shù)據(jù)模型中,屬性的概念有很大的覆

蓋面,一個(gè)屬性可以是:一個(gè)單一的數(shù)值、一個(gè)n維數(shù)組、一個(gè)程序或法則(如約束條件)、一個(gè)結(jié)構(gòu),其本身又可用超圖描述。因此,屬性不但描述了對象的靜特性,而且

描述其動(dòng)特性,即描述定義對象或類的合法操作。2023/10/2511類之間和類對象元素之間可有多種關(guān)系,這種關(guān)系可是層次性的,也可是非層次性的。超圖類之間的層次關(guān)系表示了超圖類的縱向關(guān)系,明晰地展現(xiàn)了面向?qū)ο竽Ｐ偷念惱^承、聯(lián)合和聚集等。超圖模型的非層次關(guān)系則表示了空間超圖類的

全方位橫向關(guān)系,這種關(guān)系是空間分析和分布式計(jì)算的基礎(chǔ)。2023/10/2512超圖模型的特點(diǎn)有:2023/10/2513利用超圖模型建立的GIS空間數(shù)據(jù)模型在提供縱向?qū)哟?/p>

關(guān)系的同時(shí),也提供了橫向非層次關(guān)系。形象化地展示了空間數(shù)據(jù)的全方位關(guān)系,這種關(guān)系是分布式GIS計(jì)算的基礎(chǔ),基于這些關(guān)系的算法便于建立地理空間目標(biāo)的自動(dòng)綜合。地理空間對象自動(dòng)綜合,通過模型和算法結(jié)合的實(shí)現(xiàn)要比單純通過算法的實(shí)現(xiàn)可行或易行,而超圖模型對空間問題提供了良好的解決這類問題的模型基礎(chǔ)。自然的空間關(guān)系不需要生造拓?fù)潢P(guān)系,超圖模型在提供

空間現(xiàn)象和關(guān)系的同時(shí),也蘊(yùn)涵了空間的拓?fù)潢P(guān)系。面向?qū)ο蟮某瑘D空間數(shù)據(jù)模型2023/10/2514在面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型中,GIS空間要素可被抽象為幾何對象模型地理對象模型地圖表示結(jié)構(gòu)對象模型圖形計(jì)算對象模型幾何對象模型2023/10/2515–

幾何對象模型抽取GIS空間要素的幾何特性,這些

幾何對象描述了地物的形狀、空間位置關(guān)系、空間拓?fù)潢P(guān)系以及幾何度量信息,幾何對象封裝了所有的空間操作。幾何對象按類分為:節(jié)點(diǎn)、弧段和多邊形。地理對象模型2023/10/2516–

地理對象用于定義和解釋幾何對象,給同一個(gè)幾何

對象賦予不同的屬性,可以將同一個(gè)幾何對象解釋成不同的地物,地理對象可分為:點(diǎn)狀地物、線狀地物、面狀地物、復(fù)雜地物和面條地物,地理對象的空間關(guān)系由組成它們的幾何對象推導(dǎo)。地圖表示對象模型2023/10/2517–

地圖表示分為物理表示結(jié)構(gòu)和邏輯表示結(jié)構(gòu)兩大類,物理表示結(jié)構(gòu)定義為表征GIS的分布特征、物理存儲等;邏輯表示結(jié)構(gòu)定義為GIS數(shù)據(jù)的專題層

模型、數(shù)據(jù)格式、顯示規(guī)則和用戶界面等。圖形計(jì)算對象模型2023/10/2518–

圖形計(jì)算對象模型定義為:GIS空間計(jì)算模式和功能、功能擴(kuò)充接口、比例尺變換等。2023/10/2519基于超圖的對象模型所表達(dá)的空間關(guān)系遠(yuǎn)較一般的對象模型的數(shù)據(jù)抽象所表達(dá)的關(guān)系豐富。超圖模型的真正優(yōu)勢一方面在于其對象特性,另一方面在于其固有的超圖特性和空間拓?fù)涮匦浴?023/10/2520超圖模型研究的不足：2023/10/2521一些主要的研究成果只是停留在空間元素的劃分和簡單的

空間關(guān)系構(gòu)造上,對超圖空間數(shù)據(jù)模型的理論基礎(chǔ)——超圖的研究則很少。對超圖模型的分布特征的研究是不夠的,對如何利用超圖

模型構(gòu)造GIS的分布式運(yùn)算;對如何利用超圖模型構(gòu)造GIS空間數(shù)據(jù)庫的比例尺變換中的自動(dòng)綜合等,也未深入進(jìn)行研究。對基于超圖模型的GIS空間數(shù)據(jù)模型,如何利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行集成等問題缺乏足夠的研究。對超圖模型中屬性數(shù)據(jù)和空間圖形對象的互為封裝問題的研究更顯不足。典型的數(shù)據(jù)模型2023/10/2522地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型2023/10/2523面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型可以將物體的空間圖形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)集成在同一對象中處理，利于將兩種數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的幾何性質(zhì)與屬性的對應(yīng)關(guān)系。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型提供了更豐富的表達(dá)

能力，能夠更“自然”地表示客觀世界。四種地物點(diǎn)線面復(fù)雜2023/10/2524四種對象零維一維二維復(fù)雜傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型把實(shí)體抽象為一系列目標(biāo)定義這些目標(biāo)、目標(biāo)間關(guān)系以及目標(biāo)的行為將空間行為模型與數(shù)據(jù)模型連接起來面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)行為2023/10/2525面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的行為模擬能力優(yōu)于傳

統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，它將空間行為和空間數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)對象中，并能方便提供超類與子類目標(biāo)之間的知識繼承、傳播和集成，為空間目標(biāo)識別和空間行為模擬提供方便。2023/10/2526面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的四種抽象技術(shù)分類是一組具有相同屬性和行為特性的對象。每個(gè)對象是類的一個(gè)實(shí)例，而類是一組對象型的抽象。概括將若干個(gè)類按照其共有的屬性、操作和關(guān)聯(lián)抽象為一個(gè)更通用的類的過程，稱為概括。被概括的類稱

為子類（subclass），概括出的類稱為超類（superclass）。2023/10/2527聯(lián)合把一組屬于同一類的對象組合起來，形成一個(gè)更高級的集合對象。聚集把不同類型的對象聯(lián)合起來，形成一個(gè)更高級的集合對象。2023/10/2528面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型為廣泛使用OODB作為一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還不十分成熟。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型缺少應(yīng)有的兼容性商業(yè)化程度不夠2023/10/2529典型的數(shù)據(jù)模型2023/10/2530地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型特征數(shù)據(jù)模型2023/10/2531實(shí)體是真實(shí)世界的現(xiàn)象，不能被進(jìn)一步細(xì)分為同一類現(xiàn)象特征是具有相同屬性及關(guān)系的一類實(shí)體，特征的概念包含實(shí)體集，也包含時(shí)提及的數(shù)字描述特征數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用領(lǐng)域GIS標(biāo)準(zhǔn)化研究及標(biāo)準(zhǔn)制定基于特征的GIS數(shù)據(jù)庫開發(fā)2023/10/2532特征模型所依據(jù)的概念來自于地理學(xué)中的

區(qū)域理論和認(rèn)知心理學(xué)中的分類理論。用一個(gè)特征來表示一個(gè)地理現(xiàn)象是必不可少的,因?yàn)樗馨P(guān)于地理現(xiàn)象的信息的所有方面。在基于特征

GIS中,屬性和關(guān)系直接連接在特征的標(biāo)識符上,可有效地描述特征的特性。在基于特征的GIS中,特征能被聚集或聯(lián)合而形成一個(gè)復(fù)合特征,這種復(fù)合特征在通常的基于圖層的GIS中是不能有效獲得的?；谔卣鞯腉IS為復(fù)雜地理抽象產(chǎn)物的表示提供了一種手段。2023/10/2533大部分GIS軟件主要考慮了點(diǎn)、線、面空間

目標(biāo)之間中諸如鄰接和包含等拓?fù)潢P(guān)系的編碼。然而復(fù)雜目標(biāo)的非空間(非拓?fù)浜驼Z義)關(guān)系往往未予考慮。為尋求一個(gè)更豐富的模型來對復(fù)雜地理實(shí)

體進(jìn)行編碼,許多研究者把焦點(diǎn)集中在面向?qū)ο蠓椒ㄉ?將其作為以整體方式體現(xiàn)地理特征和關(guān)系的一種可采用的方法。2023/10/2534描述地理特征的對象應(yīng)包括六個(gè)要素對六個(gè)要素的概括能夠增強(qiáng)對現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)象的整體表示模式。2023/10/2535兩種對象類型特征對象類型描述一類地理特征的非空間特性幾何對象類型存儲關(guān)于地理特征空間位置的信息特征對象封裝幾何對象,因?yàn)閹缀螌ο髢Υ嫣卣鲗ο蟮奈恢眯畔ⅰ缀螌ο蟀粋€(gè)

標(biāo)識符,另外還有特征的位置與拓?fù)潢P(guān)系信息。2023/10/2536基于特征數(shù)據(jù)模型中使用六種基本的幾何

矢量對象,它們是點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、線段、鏈、環(huán)和多邊形。這六種基本幾何矢量對象之間的層次關(guān)系與傳統(tǒng)的基于圖層GIS模型中矢量數(shù)據(jù)的組織是一致的。在特征GIS模型中可以應(yīng)用面向?qū)ο蟮某橄髾C(jī)制。這些機(jī)制提供更豐富更有表達(dá)力的概念,對于表達(dá)地理特征的層次關(guān)系是十分有用的。2023/10/2537面向?qū)ο蟮幕谔卣鲾?shù)據(jù)模型的開發(fā),應(yīng)依

據(jù)包括分類、概括、特殊化、聚集和聯(lián)合在內(nèi)的五種抽象機(jī)制的組合。2023/10/2538面向?qū)ο蟮姆庋b性,將用戶定義的對象類中的數(shù)據(jù)與

函數(shù)封裝在一起,允許特征的整體表示。面向?qū)ο蟮睦^承性,允許地理特征的概括和特殊化,使得特征層次的表示變得容易,用戶從而能夠根據(jù)比例尺和分辨率從這個(gè)層次提取適合的對象。面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性允許相同的消息為合適的類調(diào)用不同的方法,這方便了對不同但相似的對象的操作。面向?qū)ο蠹捌涑橄髾C(jī)制使復(fù)雜對象的表示和基于特征

GIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。2023/10/2539典型的數(shù)據(jù)模型2023/10/2540地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型模型采用矢量柵格化方法,將目標(biāo)的點(diǎn)、線、面、體等矢量基元用柵格體元的有序集合

表示,用目標(biāo)矢量的柵格體元的集合運(yùn)算來

代替對矢量數(shù)據(jù)的操作和分析

,因而該模型既具有矢量和柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn),又實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮谋硎尽?023/10/2541矢量數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)在于它表達(dá)位置精度高以及顯式地建立目標(biāo)的空間關(guān)系的能力。柵格數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)是它將整個(gè)空間劃分為規(guī)則的、有序的、大小

相等的子空間(體元),將矢量數(shù)據(jù)模型表示實(shí)體的空間關(guān)系的方式與柵格數(shù)

據(jù)模型對空間的劃分方式結(jié)合起來,并盡可能提高柵格劃分精度,那么所建立的數(shù)據(jù)模型將同時(shí)具有矢量和柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。2023/10/2542基于這樣的設(shè)想,將整個(gè)三維空間劃分為規(guī)

則的、大小相等的、互不重疊的2n×2n×2n個(gè)基本小立方體,將三維目標(biāo)定義為點(diǎn)、線、面、體4種類型,每種類型的目標(biāo)均由小立方體填充。點(diǎn)、線、面、體以一種層次結(jié)構(gòu)和空間關(guān)

系相互聯(lián)系,即體由面組成,面由線構(gòu)成,線由點(diǎn)表達(dá)。2023/10/2543在空間處理方面,與位置相關(guān)的疊置、布爾運(yùn)算、求交、連通性分析、緩沖區(qū)分析等

采用柵格方法。而地物之間的空間位置關(guān)系的計(jì)算和查詢

等則采用矢量的方法,并基于它們的子空間構(gòu)成和空間關(guān)系進(jìn)行。2023/10/2544一體化模型與柵格模型的區(qū)別–

柵格模型通過將目標(biāo)的標(biāo)識符作為柵格體元的屬性值來表示目標(biāo),屬于一種面向柵格元素的方法;而一體化模型是在地物對象中記錄地物所在的柵格元素的集合,柵格元素不必具有屬性值,屬于一種面向目標(biāo)的方法。這對于疊置、求交等運(yùn)算,只需通過集合操作就能實(shí)現(xiàn)。2023/10/2545–

柵格模型對所有實(shí)節(jié)點(diǎn)(不管其屬于哪一個(gè)目標(biāo))按照其內(nèi)在的空間順序進(jìn)行存儲,對目標(biāo)的空2023/10/2546間索引和目標(biāo)之間的關(guān)系的表達(dá)只能依賴于體元的屬性以及體元之間的相鄰和連通關(guān)系進(jìn)行

推理,不利于目標(biāo)的空間關(guān)系分析,而一體化模型是對目標(biāo)的子空間按照層次化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。一體化模型與矢量模型的不同矢量模型對子空間(點(diǎn)、線、面、體)的劃分是

不規(guī)則的、無序的,而一體化模型則相反;矢量模型對目標(biāo)只表示其端點(diǎn)(線)、邊界線(面)和表面,而一體化模型除此以外,還對目標(biāo)內(nèi)部整個(gè)空間進(jìn)行填充、表達(dá)。2023/10/2547空間目標(biāo)分為四種基本類型點(diǎn)狀目標(biāo)。點(diǎn)狀目標(biāo)是一個(gè)零維空間目標(biāo),用來表示點(diǎn)狀地物和節(jié)點(diǎn)的空間位置。其空間位置由對應(yīng)體元的柵格坐標(biāo)確線狀目標(biāo)。線狀目標(biāo)是一維空間目標(biāo),它包括線狀地物、拓?fù)浠《魏蜔o拓?fù)浠《??；《问遣豢煞种У木€段,其形狀可以是直線和折線。面狀目標(biāo)。面狀目標(biāo)是一個(gè)二維目標(biāo),包括無拓?fù)淝?、拓?fù)淝婧兔鏍畹匚?可用來表示三維空間的面狀地物和體狀目標(biāo)的表面。體狀目標(biāo)。體狀目標(biāo)指任意形狀的三維空間體狀地物。2023/10/25482023/10/2549矢柵一體化三維數(shù)據(jù)模型中,只需存儲目標(biāo)

體元一種柵格數(shù)據(jù),目標(biāo)的位置、形狀和拓?fù)潢P(guān)系等信息都可以得到描述,且目標(biāo)層次簡單、清晰,實(shí)現(xiàn)了柵格與矢量的面向目標(biāo)的一體化表示。2023/10/2550面向目標(biāo)的柵格矢量一體化模型將柵格數(shù)據(jù)以矢量方式進(jìn)行組織,從而同時(shí)具有矢量和柵格數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn),也克服了目前普遍

應(yīng)用的混合模型所存在的缺點(diǎn),應(yīng)是未來三維空間數(shù)據(jù)模型研究的發(fā)展方向。面向?qū)ο蟮谋硎静粌H有利于空間數(shù)據(jù)的計(jì)

算機(jī)存儲管理,最主要的是使傳統(tǒng)矢量模型中對矢量數(shù)據(jù)的求交等空間操作可以用簡單的集合運(yùn)算來代替,大大減小了計(jì)算的復(fù)。2023雜/10/2度551三級柵格劃分策略不僅可以減少空間數(shù)據(jù)

存儲單元,而且可以提高目標(biāo)數(shù)據(jù)的空間查詢和操作速度。規(guī)則的空間柵格劃分需要?jiǎng)討B(tài)地維護(hù)空間劃分的一致性,這給幾何變換等操作帶來一

定的難度,有待進(jìn)一步研究。2023/10/2552典型的數(shù)據(jù)模型2023/10/2553地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型2

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成2023/10/2554空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的分離存儲空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的分離存儲2023/10/2555空間數(shù)據(jù)的存儲（文件系統(tǒng)）數(shù)據(jù)冗余度大且數(shù)據(jù)重復(fù)情況普遍缺乏數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)缺乏集中管理安全性和完整性無法保障無法進(jìn)行文件共享和網(wǎng)絡(luò)操作空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分離柵格數(shù)據(jù)的存儲（二維表優(yōu)點(diǎn)）簡單、靈活具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)間的關(guān)系具有對稱性用表格來表示現(xiàn)時(shí)實(shí)體間的聯(lián)系2023/10/2556屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的組織空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合空間數(shù)據(jù)存儲在可索引的二進(jìn)制文件中，利于訪問和顯示屬性數(shù)據(jù)存儲在關(guān)系表中有共同標(biāo)識碼連接能夠存儲矢量要素之間的拓?fù)潢P(guān)系2023/10/2557混合模型（兩個(gè)子系統(tǒng)）不利于空間數(shù)據(jù)的整體管理，難以