模型篇

数据模型、空间数据模型、GIS数据模型

数据模型	说明
是什么	为了将复杂的地理事物和现象重载到计算机世界中，如何对其进行简化和抽象成为了GIS的基础性问题，而对现实世界进行抽象建模的结果就是数据模型，其包含着现实世界中空间实体及其相互联系的概念
三个层次	空间数据模型可归纳为概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个层次 1. [概念数据模型] 是连接现实世界到概念世界的桥梁，是地理事物与现象的抽象概念的集合，是地理数据的语义解释 2. [逻辑数据模型] 是概念世界到计算机世界的桥梁（数据世界），其描述概念数据模型中实体及之间关系的逻辑结构，是系统抽象的中间层。通过所说空间数据模型的狭义就是逻辑数据模型 3. [物理数据模型] 是逻辑数据模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上是如何存放和存取的，是系统抽象的最底层
概念数据模型	GIS传统的概念数据模型包含三种：用于描述空间中连续分布现象的场模型；用于描述各种空间地物的对象模型；模拟现实世界中各种网络的网络模型
逻辑数据模型	即是狭义的空间数据模型，通过所说的空间数据模型即是指逻辑数据模型。GIS传统的数据模型有：矢量、栅格、矢栅一体化、镶嵌数据模型等
传统GIS模型的缺点	传统GIS模型是按计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，其难以准确、完整的表达复杂的地理实体及其之间的关系，更难满足客观世界的整体特征要求，这直接导致地理信息失去了很多它本身的特点，独立性差、受制于计算机的发展。
未来	①面向对象模型在一定程度上解决了传统GIS模型的某些不足，其也符合人的思维。但还尚未成熟无法产业化，产商也不愿承担风险作出大的变革，绑架了整个产业的发展。 ②面向几何代数模型（南师提出）是用代数的方法描述客观世界，解决几何问题。其统一了几何与代数、时间与空间、多维和高维、时间与空间的表达与计算，非常切合地学的本质，能够直接支撑地理分析模型，并支持并行计算，有很大的应用前景。

数据模型（逻辑数据模型）的种类

	介绍	优点	缺点
矢量数据模型	采用坐标与属性来表达空间实体	1. 数据结构严密，冗余度小，数据量小 2. 空间拓扑关系清晰，易于网络分析 3. 面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便记录每个目标的具体的属性描述信息，能够实现图形数据的恢复、更新和综合 4. 图形显示质量好、精度高	1. 数据结构处理算法复杂 2. 叠置分析与栅格图组合比较难 3. 数学模拟比较困难 4. 空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软硬件条件 5. 显示与绘图成本比较高
栅格数据模型	对面域或空域进行枚举	1. 数据结构简单，易于算法实现 2. 空间数据叠置和组合容易，有利于遥感数据的匹配应用和分析 3. 各类空间分析，地理现象模拟均较为容易 4. 输出方法快速简易，成本低廉	1. 图形数据量大，用大像元减少数据量时，精度和信息受损失 2. 难以建立空间网络连接关系 3. 投影变化实现困难 4. 图形数据质量低，地图输出不精美
矢栅一体化	同时用矢量、栅格数据结构来表达	1. 集矢量、栅格两者的优点 2. 建立了栅格与实体的联系，明确了栅格与实体的对应关系	1. 对空间实体及其关系描述的数据量增大 2. 两者生硬的结合，没有实质性的进展
镶嵌数据模型	用小面块逼近自然界表面	1. 规则格网系统：容易叠置分析，存储的数据具有隐式坐标，无需对坐标进行数字化 2. 不规则格网：消除数据冗余，格网的结构本身适应于数据的实际分布，可表示不连续的地理现象	数据量大，算法实现比较复杂和困难，数据表示方面容易产生不协调
面向对象数据模型	基于面向对象思想	可得到复杂地理对象的逻辑数据模型	1. 复杂属性只能拆分成并列的单一属性，不利于查找、更新和删除 2. 无法表示变长的属性 3. 无法表示嵌套表
基于几何代数的数据模型		统一了几何与代数、时间与空间、多维度与高维度、时间与空间的表达与计算，可以直接支撑地理分析模型