第十一章gis技术的新发展

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1、第H—章GIS技术的新发展一、空间数据模型研究的重点根据数据结构或应用发展划分，空间数据模型分为：>基于特征要素的模型>超图空间数据模型>时空一体化数据模型>真三维数据模型>分布式空间数据模型>部件对象模型其屮，以研究时空一体化数据模型、真三维数据模型、分布式数据模型和部件式数据模型最具现实和时代意义。1、时空数据模型时空数据模型：时态化的空间数据模型。空间数据时态特征的表示。动态GIS的基础。时态变化的两个概念：事件时间，某一地理实体在现实时间中发生变化的时间。系统时间，数据库中用來跟踪记录变化的时间。描述地理实体

2、在数据库屮变化的方法有：>当一个或若干个实体在一次事件中发生变化时，对这些实体所涉及的关系表重建一个新的版本。（存在较大的数据冗余）>对变化的实体重建一个新的版本。（介与二者Z间）>只对实体变化所涉及的属性字段增加一个新值。（最好的处理方案）(1)面向对象的时空数据模型基本思路：打破关系模型范式的限制，直接支持对象的嵌套和变长记录。对上述第三种方法进行扩展，使它不仅能存储GIS中不同版木的多个属性值，而且能处理空间实体的图表和拓扑关系的版本问题。具体做法是将时态信息标注在具体屈性字段上，并用面向数据的模型进行表达和处

3、理。在这个方案屮，对象标识是一个重要的概念。每个空间对象都有系统赋予一个对象标识，并且约定，一个对象无论经过多少次变化，从创建到消失，都使用一个对象标识，且分别对应于数据库中的一个记录。为了方便表达，将实体变化的时间转化为版本号，并用一个专门的表格记录他们的对应关系，同时在发生变化的空间对象上标记版本号。考虑到某些空间对象可能从其它对象分裂或演变而来，可以增加一个“前任对彖”字段。(2)时间标记的时空数据模型时间标记：是在记录空间目标的某一地理状态的同时，记录该状态在现实世界中出现的有效时间(绝对时间位置)。吋间标记

4、的方法有两种：>标记两状态的差值>标记新状态显然，在GIS屮采用标记新状态：标记的时间元素：>时间点标记>吋间段标记>时态元索标记在GIS小采用时间段标记。标记对象的单位：>全局状态时间标记，记录全局整体变化。>局部状态时间标记，记录局部细节变化。标记对象的最小单位：>属性数据项>空间坐标点2、真三维数据模型主要分为两大类：>基于矢量表示的三维表面数据模型>基于体元表示的三维数据模型（1）基于矢量表示的三维表面数据模型>2维规则格网，是DEM中常用的一种数据结构，用于2.5维的地形表而显水O>形状模型，形状结构通过表

5、面点的斜率来表示。基本单元是表面上各单元所对应的法线向量。主要思路是：以单-元的明暗变化来反映地表的坡度变化,通过坡度变化求出单元间的高度变化，最终确定地形的3D表面。主要用于表面3D重建。>面片模型，用不同形状的面片近似表达对象的表面。例如TIN就是常用的一种。（还可是其它形状面片）。>边界模型，用边界表示，基于一种分级表示方法。基本思路是：空间的任何对象都可分解为点、线、面（曲面）、体四类元素的集合。每类元素由几何数据、分类标志及拓扑关系组成。主要用于CAD/CAMo>参数函数模型，采用非均匀有理B样条函数表示地

6、学模型。（2）基于体元表示的三维数据模型3D栅格模型，是一个排列紧凑充满3D空间的体元阵列。其元素取值是0或1。0表示空，1表示占有。这种数据结构存储没有压缩，存储空间浪费大。行程模型，对3D栅格模型，以（X,Y）为基础，对Z方向进行行程编码，以达到压缩数据的目的。（是2维栅格行程编码压缩的扩展）。八叉树模型，是2维四叉树编码的扩展（规则八叉树、线形八叉树）。结构实体几何法模型，也称积木型。用预先定义好的具有一定形状的基本体素的组合來表示对象、体素间的关系。使用儿何变换合布尔操作。四面体格网模型，是TIN的3D扩展以

7、不规则四面休作为基本的体索来描述对象。二、空间分析建模与空间数据决策支持在GIS的空间分析中，根据GIS提供的空间分析基木操作，可以完成一些简单的综合分析。但对于复杂的决策支持分析，往往需要一定的数学模型支持（例如，水量的优化调度、洪水模型演进等）。这种基于空间分析的数学模型，是以对空间图形数据的操作实现的，因而又称为地图建模。实现途径：GIS提供空间分析建模工具，如GIS宏命令语言或GIS控件加上VC、VB等通用开发语言。基于高级的可视化建模工具。用户只需定义参数和分析流程即可完成建模。空间决策支持系统的概念：人机

8、交互界面三.空间数据的多尺度特征与自动综合1、空间数据的多尺度特征尺度的定义：是客体在其“容器”屮规模相对大小的描述。尺度概念广泛存在于自然现象、社会、经济过程。形成层次概念。空间数据的多尺度：>概念尺度，类型层次尺度。反映为命名系统或分类系统。>量刚尺度，量测单位与级别。GIS中主要为距离（空间）和时间单位。>内容尺度，GIS中表现为属性变化