第二讲（空间数据模型）ppt课件.ppt

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1、地理信息系统及应用云南大学信息学院梁　虹1第二讲空间数据模型2为了能够利用信息系统来描述现实世界，必须对现实世界进行建模。对于地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。空间数据模型是整个GIS理论中最为核心的内容。3一、现实世界抽象4OpenGIS：（OpenGeodataInteroperationSpecification）开放的地理数据互操作规范OGC：（OpenGISConsortium）美国的OpenGIS协会。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的标准化和互操作性。OGC会员主

2、要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商（包括ESRI,Intergraph,MapInfo等知名GIS软件开发商），数据生产商以及一些高等院校，政府部门等，其技术委员会负责具体标准的制定工作。5OpenGIS定义了从现实世界到地理要素集合世界的转换模型，即将地理对象的抽象过程分为如下9个层次：现实世界（RealWorld）概念世界（ConceptualWorld）地理空间世界（GeospatialWorld）尺度世界（DimensionalWorld）项目世界（ProjectWorld）6点世界（PointsWorld）几何体世界

3、（GeometryWorld）地理要素世界（FeatureWorld）要素集合世界（FeatureCollectionWorld）九层模型中，前五个模型是对现实世界的抽象，并不在计算机软件中被实现；后四个模型是现实世界的数学和符号化模型，将在软件中被实现。78现实世界（RealWorld）现实世界是所有客观事物（Fact）的集合。现实世界9概念世界（ConceptualWorld）概念世界是人类自然语言的世界，人类了解且认识其所命名的事物，因此这些事物构成了“语言的世界”。概念世界10地理空间世界（GeospatialWorld）对

4、于GIS来讲，自然语言的概念世界并不是充分抽象的，在GIS中只有概念世界中一个简化的子集才是兴趣所在。这个子集叫做地理空间世界。地理空间世界11现实世界与地理空间世界的联系在地理空间世界中，地理要素被抽象为点、线、面、体。如河流被看作线，地形被看作等高线多边形的简化，而森林被看作多边形。12维度世界（DimensionalWorld）维度世界是对地理空间世界的抽象，它通过在欧氏空间中进行工具测量获取要素的尺度。如距离、面积、方位等。维度世界指北针13项目世界（ProjectWorld）项目世界是维度世界的进一步抽象，它将地理世界抽象

5、为针对特殊应用领域的具体实现。制图员、地籍管理员和道路管理人员视角的项目世界14在项目世界中，空间参照系统（SpatialReferenceSystem）的概念被引入，最常见的参照系统是环绕地球表面建立的坐标系统（经纬度）；此外，还有其它的间接的参照系统，例如线性参照系统可以用一个参数标识出一条线（如高速公路）上的一个点位。地理编码是项目世界中地理要素的另一重要特征。15项目世界与地理空间世界的关系16点世界（PointsWorld）几何体世界（GeometryWorld）地理要素世界（FeatureWorld）要素集合世界（Fea

6、tureCollectionWorld）地理要素在信息世界的实现17二、空间数据模型18数据模型以一定方式组织数据，通过足够的抽象性和概括性，对客观事物及其联系的进行描述,是连接现实世界和计算机世界的桥梁。空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互联系的概念，它为空间数据的组织和空间数据库的设计提供基本方法。19基于计算机的地理信息系统不能直接作用于现实世界，必须采用一定的空间数据模型对现实世界进行数据描述。根据对地理实体从现实世界到计算机内部表示的不断抽象，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型3个有机联系

7、的层次组成。20概念数据模型是关于空间实体及实体间联系的抽象概念集。逻辑数据模型根据概念数据模型确定的空间实体及相互关系，具体地表达数据项、记录等之间的关系，因而可以有若干不同的实现方法。（如结构化模型、关系模型）物理数据模型描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构。21空间数据模型的三个层次22目前GIS常用的空间数据模型（概念模型）有场（Field）模型、要素（Feature）模型和网络（Network）模型。场模型场模型用于描述在一定空间内具有连续分布特点的地理现象。例如，空气中污染物指数、地表的温度、土壤的湿度、森

8、林植被等。一个二维场就是在二维空间中任何已知的地点上，都有一个表现这一现象的值；而一个三维场就是在三维空间中对于任何位置来说都有一个值。23场模型可以表示为如下的数学公式：z(s))或f(x,y)上式表示了从空间域到某个值域的映射，其