電子地圖空間數(shù)據(jù)模型的概念

電子地圖空間數(shù)據(jù)模型目錄CONTENTS二、電子地圖的空間實體一、空間數(shù)據(jù)模型的概念及類型三、電子地圖的空間數(shù)據(jù)構(gòu)成一、空間數(shù)據(jù)模型的概念及類型地理空間數(shù)據(jù)是電子地圖的主要處理對象。電子地圖大眾化的特點客觀上要求電子地圖的表達必須具有直觀性、豐富性和現(xiàn)勢性，并且電子地圖空間數(shù)據(jù)直接和最終目的就是為可視化服務(wù)，因而要求電子地圖的空間數(shù)據(jù)的類型選取、組織與管理的解決方案必須能對電子地圖的表達與應(yīng)用提供充分的支持，必須具有類型的多樣性、制圖優(yōu)化和可擴展性的特征。需要說明一點，由于內(nèi)容的需要，在本章節(jié)中雖然我們把空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)分開討論，但是兩者之間仍然是相互聯(lián)系的，只是在討論的時候側(cè)重點不同?？臻g數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間聯(lián)系的概念描述，它獨立于任何空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，但同時又為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫的建立提供了方法依據(jù)。在電子地圖中，空間數(shù)據(jù)模型具有自身的特點，它必須考慮地圖表達與應(yīng)用的需要。從客觀上分析，電子地圖是真實地理環(huán)境在地圖空間中的抽象結(jié)果，其空間數(shù)據(jù)模型的作用是最終建立地理實體集合從地理空間到地圖空間的邏輯映射關(guān)系。因此，如何研究、認識電子地圖的空間對象？這些對象應(yīng)該如何進行科學(xué)的分類、概括和抽象？如何對電子地圖空間數(shù)據(jù)進行描述和有效的邏輯組織，這些都是電子地圖空間數(shù)據(jù)模型需要探討的內(nèi)容。空間數(shù)據(jù)模型的概念及類型首先，考慮映射后的空間維數(shù)差異，電子地圖的空間數(shù)據(jù)模型可分為二維空間數(shù)據(jù)模型、三維空間數(shù)據(jù)模型和時空數(shù)據(jù)模型。目前大多數(shù)數(shù)字地圖(即地圖數(shù)據(jù)庫)主要采用了二維空間數(shù)據(jù)模型，即把地理實體抽象為歐氏平面空間下的空間數(shù)據(jù)形式，并把實體的第三維信息作為屬性數(shù)據(jù)，如帶有高程屬性的等高線數(shù)據(jù)。此外，考慮到三維電子地圖的應(yīng)用需要，在二維空間數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上進一步拓展三維空間數(shù)據(jù)模型。時空數(shù)據(jù)模型則是在二維或三維數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上再考慮時間變化因子的作用而建立的。其次，從映射后的空間數(shù)據(jù)特征出發(fā)，電子地圖的空間數(shù)據(jù)模型包括基于對象(要素)的模型、網(wǎng)絡(luò)模型和場模型?；趯ο?要素)模型強調(diào)了對象的離散特征與個體現(xiàn)象，以獨立的方式或者以與其他實體之間的關(guān)系的方式來處理目前許多電子地圖系統(tǒng)都采用了對象模型的方法；網(wǎng)絡(luò)模型反映了現(xiàn)實世界中常見的多對多的網(wǎng)狀關(guān)系，并通過將地物抽象后的鏈、節(jié)點等表達對象以及其間的連通關(guān)系，從而將數(shù)據(jù)組織成有向圖結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)比樹結(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，但該模型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性限制了它在空間數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用，如道路交通網(wǎng)；場模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的空間現(xiàn)象，如地形、地表氣壓等，個二維場就是在二維空間中任何已知的地點上都有一個表現(xiàn)這一現(xiàn)象的值，而三維場就是在三維空間中的任何位置都有一個對應(yīng)的值?？臻g數(shù)據(jù)模型的概念及類型下表表示了電子地圖的空間數(shù)據(jù)模型的組合形式，在幅電子地圖中通?？赡懿捎闷渲械囊环N或同時采用多種模型方式?？臻g數(shù)據(jù)模型的概念及類型電子地圖空間數(shù)據(jù)模型的組合方式二、電子地圖的空間實體地理實體是指現(xiàn)實世界存在的地理事物或現(xiàn)象，空間實體是地理實體在信息世界的抽象。在電子地圖中，空間實體可以抽象為點(point)、線（line)、面（polygon)、曲面(surface)和體volume)等多種類型。電子地圖的空間實體(1)點實體：點實體是指只有一個特定的位置，而沒有方向、長度、面積、體積的零維實體。在電子地圖中可以具體指一個獨立的地物，如碑、樹、泉；也可以表示在小比例尺圖中邏輯意義上無法再分的地物，如城市、村莊、橋梁等。電子地圖的空間實體(2)線實體：線實體是指由一組點順序連接而成，有方向、長度而沒有面積、體積的一維實體。線的范圍由起始點和終止點確定。如道路、河流、鐵路等。線實體可以再分為若干性質(zhì)相同的弧段。電子地圖的空間實體(3)面實體：面實體是指一個由封閉的曲線圍成的二維平面區(qū)域，有周長、面積但沒有體積，是對湖泊、島嶼以及地塊等一類現(xiàn)象的描述。面實體中具有島或洞的復(fù)雜形式，如一個湖泊的面實體，其中央包含湖心島形成一個洞。電子地圖的空間實體(4)曲面實體：曲面實體是在三維空間中由一連串的線實體序列按照一定順序連接而成的封閉區(qū)域，線上的每個空間點都記錄為一個三維坐標(biāo)(x,y,z)。曲面實體有周長和表面積，沒有體積，因此，曲面實體仍然為二維實體，如三維城市模型中建筑物的方面。(5)體實體：體實體是用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，可以用有向封閉的曲面為邊界。體具有點、線、面的一切特性同時也具有體積，如巖礦體、建筑物、大氣云團等。電子地圖的空間實體三、電子地圖的空間數(shù)據(jù)構(gòu)成一、項目概況電子地圖的空間數(shù)據(jù)主要由基礎(chǔ)和專題兩部分地理空間數(shù)據(jù)組成，兩者之間既相互區(qū)別又緊密聯(lián)系，缺一不可。從區(qū)別上看，首先，基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)是處于電子地圖最底層的空間數(shù)據(jù)形式，用于反映制圖區(qū)域地理背景的空間幾何信息，它是電子地圖表達的重要內(nèi)容?；A(chǔ)空間數(shù)據(jù)主要強調(diào)底圖表達的效果，既不需要考慮信息查詢，也不需要考慮空間分析，因此在通常情況下可以忽略其空間關(guān)系信息；其次，專題空間數(shù)據(jù)是電子地圖應(yīng)用的主要空間數(shù)據(jù)，是各種專題屬性和統(tǒng)計信息的空間載體。在同一幅電子地圖中，作為背景信息的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)往往具有普遍性與多樣性，即要素類型多，數(shù)量大，層次關(guān)系復(fù)雜；而專題空間數(shù)據(jù)般針對一個或少量幾個主題信息，類型要素少，數(shù)量少，其重點用于專題目標(biāo)的查詢與應(yīng)用分析，這主要依賴于專題信息的空間關(guān)系的支持。電子地圖的空間數(shù)據(jù)構(gòu)成一、項目概況但是同時兩者之間又相互聯(lián)系?；A(chǔ)空間數(shù)據(jù)和專題空間數(shù)據(jù)都是關(guān)于地理實體的空間幾何數(shù)據(jù)，可以具有相同的數(shù)據(jù)表示方式和組織方法。其中基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)是專題空間數(shù)據(jù)的地圖空間參照與背景，具有非常重要的鋪墊作用。專題空間數(shù)據(jù)提供的進一步的地圖查詢、分析功能才使基礎(chǔ)底圖擺脫了僅供瀏覽的單一目的，豐富了地圖的應(yīng)用。當(dāng)專題地理目標(biāo)隱含不顯示的情況下，如大比例尺城市電子地圖中街道是通過街區(qū)和街道注記反映出來的，并沒有專門的街道數(shù)據(jù)，要想實現(xiàn)對街道信息的進一步查詢，可以在專題地圖中增加街道中心線數(shù)據(jù)及其屬性信息，而街道中心線不參加地圖表達，用圖者實際上是在基礎(chǔ)底圖上進行相關(guān)專題信息的操作，兩者巧妙地融合在一起。電子地圖的空間數(shù)據(jù)構(gòu)成空間關(guān)系是專題地理數(shù)據(jù)中進行空間分析所必需的，它通常隱含在空間數(shù)據(jù)中，當(dāng)把空間關(guān)系作為數(shù)據(jù)的一部分予以存儲，叫做空間關(guān)系的顯式表示；反之，不直接存儲空間關(guān)系，而是借助某些運算臨時生成所需要的