第三空間數(shù)據(jù)模型第1頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．2空間數(shù)據(jù)模型的類型在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)，即基于對(duì)象（要素）（Feature）的模型、網(wǎng)絡(luò)（Network）模型以及場(chǎng)（Field）模型?；趯?duì)象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，根據(jù)它們的邊界線以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對(duì)象，可以詳細(xì)地描述離散對(duì)象。網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，如水或者交通流。場(chǎng)模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。第2頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．場(chǎng)模型

2．1．1空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域

“空間”經(jīng)常是指可以進(jìn)行長(zhǎng)度和角度測(cè)量的歐幾里德空間?？臻g結(jié)構(gòu)可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，但空間結(jié)構(gòu)的分辨率和位置誤差則十分重要，它們應(yīng)當(dāng)與空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所支持的數(shù)據(jù)類型和分析相適應(yīng)。屬性域的數(shù)值可以包含以下幾種類型：名稱、序數(shù)、間隔和比率。屬性域的另一個(gè)特征是支持空值，如果值未知或不確定則賦予空值。第3頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．1．2連續(xù)的、可微的、離散的

如果空間域函數(shù)連續(xù)的話，空間域也就是連續(xù)的，即隨著空間位置的微小變化，其屬性值也將發(fā)生微小變化可微函數(shù)一定是連續(xù)的，但連續(xù)函數(shù)不一定可微空間域函數(shù)是可微分的，空間域就是可微分的第4頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．1．3與方向無關(guān)的和與方向有關(guān)的（各向同性和各向異性）一個(gè)場(chǎng)中的所有性質(zhì)都與方向無關(guān)，則稱之為各向同性場(chǎng)(IsotropicField),反之稱為各向異性場(chǎng)第5頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．1．4空間自相關(guān)

空間自相關(guān)是空間場(chǎng)中的數(shù)值聚集程度的一種量度。距離近的事物之間的聯(lián)系性強(qiáng)于距離遠(yuǎn)的事物之間的聯(lián)系性。如果一個(gè)空間場(chǎng)中的類似的數(shù)值有聚集的傾向，則該空間場(chǎng)就表現(xiàn)出很強(qiáng)的正空間自相關(guān)；如果類似的屬性值在空間上有相互排斥的傾向，則表現(xiàn)為負(fù)空間自相關(guān)第6頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．2柵格數(shù)據(jù)模型

柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是將連續(xù)空間離散化，即用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的基于柵格的空間模型把空間看作像元（Pixel）的劃分（Tessellation），每個(gè)像元都與分類或者標(biāo)識(shí)所包含的現(xiàn)象的一個(gè)記錄有關(guān)第7頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．要素模型

3．1要素模型的基本概念

基于要素的空間模型強(qiáng)調(diào)了個(gè)體現(xiàn)象，該現(xiàn)象以獨(dú)立的方式或者以與其它現(xiàn)象之間的關(guān)系的方式來研究。任何現(xiàn)象，無論大小，都可以被確定為一個(gè)對(duì)象（Object），假設(shè)它可以從概念上與其鄰域現(xiàn)象相分離?；谝氐目臻g信息模型把信息空間分解為對(duì)象（Object）或?qū)嶓w（Entity）。一個(gè)實(shí)體必須符合三個(gè)條件：

可被識(shí)別；重要（與問題相關(guān)）；可被描述（有特征）。第8頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．2矢量數(shù)據(jù)模型

矢量方法強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，由邊界線（點(diǎn)、線、面）來確定邊界，因此可以看成是基于要素的。矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成空間實(shí)體。在二維模型內(nèi)，原型實(shí)體是點(diǎn)、線和面；而在三維中，原型也包括表面和體矢量模型的表達(dá)源于原型空間實(shí)體本身，通常以坐標(biāo)來定義。一個(gè)點(diǎn)的位置可以二維或者三維中的坐標(biāo)的單一集合來描述第9頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．基于要素的空間關(guān)系分析

4．1拓?fù)淇臻g關(guān)系分析

4．1．1拓?fù)鋵傩?/p>

拓?fù)湟辉~來自于希臘文，意思是“形狀的研究”。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性——拓?fù)鋵傩缘?0頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表3-2：歐氏平面上實(shí)體對(duì)象所具有的拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩砸粋€(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡(jiǎn)單弧段（弧段自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面（面上沒有“島”）一個(gè)面的連續(xù)性（給定面上任意兩點(diǎn)，從一點(diǎn)可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點(diǎn)）非拓?fù)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積第11頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一非拓?fù)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積第12頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．1．2拓?fù)淇臻g關(guān)系描述——9交模型

設(shè)有現(xiàn)實(shí)世界中的兩個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體A、B，B(A)、B(B)表示A、B的邊界，I(A)、I(B)表示A、B的內(nèi)部，E(A)、E(B)表示A、B余。Egenhofer[1993]構(gòu)造出一個(gè)由邊界、內(nèi)部、余的點(diǎn)集組成的9-交空間關(guān)系模型(9-IntersectionModel,9-IM)如下：第13頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一B(A)∩B(B)

B(A)∩I(B)

B(A)∩E(B)

I(A)∩B(B)

I(A)∩I(B)

I(A)∩E(B)

E(A)∩B(B)

E(A)∩I(B)

E(A)∩E(B)

第14頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．2．1方向關(guān)系描述

方向關(guān)系又稱為方位關(guān)系、延伸關(guān)系，它定義了地物對(duì)象之間的方位，如“河北省在河南省北部”就描述了方向關(guān)系。為了定義空間目標(biāo)之間的方向關(guān)系，首先定義點(diǎn)目標(biāo)之間的關(guān)系。給定定位參考，即相互垂直的X、Y坐標(biāo)軸，方向關(guān)系的定義采用垂直于坐標(biāo)軸的直線為參考。令Pi為目標(biāo)P的點(diǎn)(P為原目標(biāo))，Qj為目標(biāo)Q的點(diǎn)(Q為參考目標(biāo))，X(Pi)與Y(Pi)函數(shù)返回點(diǎn)Pi的X、Y坐標(biāo)。則P與Q在二維空間中具有以下8種可能關(guān)系，并提供了一個(gè)完整的關(guān)系覆蓋。這些關(guān)系定義為：第15頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Restricted_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj)AndY(Pi)=Y(Qj)Restricted_South(Pi，Qj)=X(Pi)=X(Qj)AndY(Pi)＜Y(Qj)Restricted_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj)AndY(Pi)=Y(Qj)Restricted_North(Pi，Qj)=X(Pi)=X(Qj)AndY(Pi)＞Y(Qj)North_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj)AndY(Pi)＞Y(Qj)North_East(Pi，Qj)=X(Pi)