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1、第26卷第5期武汉大学学报·信息科学版Vol.26No.52001年10月GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityOct.2001文章编号:1000-050X(2001)05-0387-06文献标识码:AGIS概念数据模型的研究1232肖乐斌 钟耳顺 刘纪远 宋关福(1 中国科学院遥感应用研究所,北京市安外大屯路甲11号,100101)(2 中国科学院地理信息产业发展中心,北京市安外大屯路3号,100101)(3 中国科学院地理科学与资源研究
2、所,北京市安外大屯路3号,100101)摘 要:GIS概念数据模型直接反映了人们对于客观世界的理解,本文分析和总结了早期和近期几种GIS数据模型的特点,并对GIS表达的地理空间进行了重新理解,在此基础上提出了整体GIS数据模型设计的几个要点,并给出了一个简要的整体GIS数据模型。关键词:拓扑关系;层;地理空间;整体数据模型中图法分类号:P208GIS作为一种信息系统,是以现实世界为研分开存放,如8.0版以前的Arc/Info将位置坐标究目标,以计算机内部的二进制数字世界作为存数据存放在文件系统中
3、,而将拓扑属性和其他属储载体的。它将人们对客观世界的理解,经过一性存放在关系数据库系统的二维表格中;另一些系列处理后变成数字形式存储在计算机中。现实软件将坐标数据和属性数据统一存放在关系数据世界极其复杂,一方面人们希望GIS包含充足的库的各种表格中,一条记录对应一个点、线或面类数据,另一方面又期望从中能方便地选择所需要型的几何要素(不一定为完整独立的地理要素)。[1]的相关数据而撇开其他兴趣不大的数据。拓扑关系数据模型以拓扑关系为基础组织和这就要求人们以一种高效的数据组织方式,存储各个几何要素,
4、其特点是以点、线、面间的拓将两方面的要求兼顾,既尽可能地包含信息(包括扑连接关系为中心,它们的坐标存储具有依赖关对未来潜在有用的信息),又能方便快速选取。在系。如图1所示。该模型的主要优点是数据结构这其中,人们对于客观世界的理解及其表达———紧凑、拓扑关系明晰、系统中预先存储的拓扑关系GIS的数据模型(概念、逻辑和物理数据模型)起可以有效提高系统在拓扑查询和网络分析方面的着至关重要的作用。从现实世界到计算机系统,效率,但也有以下不足。人们首先要做的是概念数据模型的建立。概念数1)对单个地理实体的
5、操作效率不高。由于据模型反映了人们对现实世界的认知与理解,是拓扑数据模型面向的是整个空间区域,强调的是从现实世界到人类大脑世界的映射,对后期GIS各几何要素之间的连接关系,对具有完整、独立意的建设起着先导性作用。概念数据模型不依赖于义的地理实体作为个体存在的事实没有足够的重具体的计算机硬件和软件,是对客观世界的一种视,因此增加、删除、修改某一地理实体时,将会牵抽象的组织和表达。涉到一系列文件和关系数据库表格,这样不仅使程序管理工作变得复杂,而且会降低系统的执行1 两种典型的GIS数据模型效率。2
6、)难以表达复杂的地理实体。由于拓扑关1.1 拓扑关系数据模型系组织的要求,一个完整的简单实体在拓扑关系早期的商品化GIS软件大都采用了以“结点模型中有时需要被分解为多个几何要素。复杂地—弧段—多边形”拓扑关系为基础的数据模型,这理实体由多个简单实体组合而成,自然也常常被种数据模型称为拓扑关系数据模型。在拓扑数据分解。拓扑数据模型的整体组织特性注定了它不模型的基础上,一些软件将空间数据和属性数据可能有效地表达这一由多个独立实体构成的有机 收稿日期:2001-03-08。©1995-2004Tsin
7、ghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 武汉大学学报·信息科学版3882001年集合体。3)难以实现快速查询和复杂的空间分析。由于在拓扑数据模型中,地理实体被分解为点、线、面基本几何要素,存储在不同的文件和关系表中,因而凡涉及到独立地理实体的操作、查询和分析都将花费较多的CPU时间,在大区域的复杂空间分析方面表现尤为明显。4)局部更新困难,系统难以维护与扩充。由于地理空间的数据组织和存储是以基本几何要素
8、(点、弧段和多边形)为单元进行的,系统中存储的图1 拓扑关系数据模型复杂拓扑关系是GIS工作的数据基础,当局部一Fig.1TopologicalRelationDataModel些实体发生变动时,整层拓扑关系将不得不随之重建,因而这样的系统在维护和扩充方面需要更多的精力,并且容易出错。1.2 面向实体的数据模型这里称为“面向实体”,是为了强调这种数据模型是以单个空间地理实体为数据组织和存储的基本单位的。与上述拓扑模型相反,该模型以独立、完整、具有地理意义的实体为基本单位对地理空间进行表达。在具体
