GIS空间数据模型

面向对象方法具有很强的抽象表达能力，可以将对象抽象成对象类， 实现抽象的数据类型，允许用户定义数据类型。
2.5 GIS空间数据模型
地理对象
三、面向对象模型
3.面向对象的特性
封装：指把对象的状态及其操作集成化， 使之不受外界影响。
属性 | 数据 封装 行为 | 方法
也即将方法与数据放于一对象中， 以使对数据的操作只可通过该对象本身的方法来进行。 一对象不能直接作用于另一对象的数据，对象间的通信只能通过消 息来进行。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
2.网状数据模型用于GIS地理数据库的局限性
1）由于网状结构的复杂性，增加了用户查询的定位困难，要求用户熟悉数据 的逻辑结构，知道自己所处的位置； 2）网状数据操作命令具有过程式性质，存在与层次模型相同的问题 3）不直接支持对于层次结构的表达 4）基本不具备演绎功能和操作代数基础。
据之间的隶属关系。
层次模型是数据库技术中发展最早、技术上比较成熟的一种数据模型。 层次模型的特点是地理数据组织成有向有序的树结构(又称树形结构)。结构中
的结点代表数据记录，连线描述位于不同结点数据间的从属关系(一对多的关系)
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
1.层次数据模型
由树的定义知，一棵树有且仅有一个无双亲结点 的称为根的结点；其余结点有且仅有一个双亲结点
可以把父类的特征传给中间子类，还可以向下传给中间子类的子类。 继承服务于概括。继承机制减少代码冗余，减少相互间的接口和界面。
A.单重继承，仅有一个直接父类的继承，要求每一个类最多只能有一个中间父类。
这种限制意味着一个子类只能属于 一个层次，而不能同时属于几个不 同的层次。形成明显的层次关系
交通运输 水系
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
4.四种核心技术
联合：将同一类对象中的几个具有部分相同属性值的对象组合起来， 形成一个更高水平的集合对象的过程。 “成员”与“集合对象”的关系是“成员”(member—of)的关系。
在联合中，强调的是整个集合对象的特征，而忽略成员对象的具体细节。 集合对象通过其成员对象产生集合数据结构， 集合对象的操作由其成员对象的操作组成。
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二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
对属性数据用通用RDBMS可以很好管理，但对于空间数据一般DBMS却有局限， 表现为： 4）一般RDBMS难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系 5）一般RDBMS难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加基本操作。 6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些复杂图形功能 7）一般RDBMS难以支持复杂的地理信息 8）一般RDBMS难以维护系统数据的完整性。
农村住宅
城市住宅
农村住宅
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
4.四种核心技术
聚集：是把几个不同性质类的对象组合成一个更高级的复合对象的过程。
“成分”与“复合对象”的关系是“部分”(parts—of)的关系, 如医院由医护人员、病人、门诊部、住院部、道路等聚集而成
每个不同属性的对象是复合对象的一个部分，有自己的属性数据和操作方法； 复合对象也有自己的属性值和操作，复合对象的操作与其成分的操作是不兼容的
4.传统数据模型的比较
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
1.层次数据模型用于GIS地理数据库的局限性
1）很难描述复杂的地理实体之间的联系，描述多对多的关系时导致物理 存储上的冗余 2）对任何对象的查询都必须从根结点开始，低层次对象的查询效率很低， 很难进行反向查询 3）数据独立性较差，数据更新涉及许多指针，插入和删除操作比较复杂， 父结点的删除意味着其下层所有子结点均被删除； 4）层次命令具有过程式性质，要求用户了解数据的物理结构，并在数据 操纵命令中显式地给出数据的存取路径； 5）基本不具备演绎功能和操作代数基础。
子类与超类是“即是”的关系(is-a)
概括可能有任意多层次 概括技术避免了说明和存储上的大量冗余。
如住宅地址、门牌号、电话号码等是“住宅”类的实例(属性)， 同时也是它的超类“建筑物”的实例(属性)。
概括需要一种能自动地从超类的属性和操作中获取子类对象的属性 操作的机制，即继承机制。 建筑 住 宅 住 宅 城市住宅
优点：将数据组织成有向有序结构 反映了现实世界中实体之间 的层次关系 缺点：不能表示多对多的关系难以 顾及实体之间的拓扑关系导 致数据冗余
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二、传统的数据模型
2.网状数据模型
网状模型将数据组织成有向图结构，图中的结点代表数据记录，连线描述不同
结点数据间的联系。
基本特征是，结点数据之间没有明确的从属关系，一个结点可与其它多个结点
如一个农场主有三个水塘，它们使用同样的养殖方法，养殖同样的水产品， 由于农场主、养殖方法和养殖水产品等三个属性都相同， 故可以联合成一个包含这三个属性的集合对象。
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住 宅
三、面向对象模型
5.面向对象的核心工具
城市住宅
属性：住宅名 操作：进入住宅
农村住宅
继承：一类对象可继承另一类对象的特性和能力，子类继承父类的共性，继承不仅
数据结构：指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构
数据模型：是描述实体及其相互关系的数学描述，是空间数据库建立的逻辑 模型。
两者之间的关系：混合的交叉关系，并不一一对应。
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二、传统的数据模型
1.层次数据模型
层次模型是一种树结构模型，它把数据按自然的层次关系组织起来，以反映数
功能重载->多态，简化消息，但功能不减。
图元类 Draw()
Draw(p1, p2) CLine
CCircle Draw(p1, r)
Line
Circle
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三、面向对象模型
4.四种核心技术
分类：把一组具有相同属性结构和操作方法的对象归纳或映射为一个 公共类的过程。
对象和类的关系是“实例”(instance of ) 如城镇建筑可分为行政区、商业区、住宅区、文化区等若干个类。 以住宅区类而论，每栋住宅作为对象都有门牌号、地址、电话号码等相同的 属性结构，但具体的门牌号、地址、电话号码等是各不相同的。 当然，对它们的操作方法如查询等都是相同的。
使用SQL语言对其进行操作。
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二、传统的数据模型
3.关系数据模型
优点：结构简单灵活； 容易维护和理解，表现在数据的修改和更新方便； 有些系统甚至采用关系数据库系统管理几何图形数据。 缺点：效率不高； 难以表达对象，尤其是复杂对象。
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二、传统的数据模型
行为—方法
对象：含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。 对于一个对象，应具有如下特征：
A. 具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性； B. 具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状态 (静态属性—数据) C. 具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态(作用,功能—函数,方法)
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二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
在GIS分析中，需要综合运用实体之间的空间关系和属性数据，要求GIS数据库 能对实体的属性数据和空间数据进行综合管理。
找离火车站 最近的汽车 站？
GIS分析
属性为火 车站的点 空 间 计 算 检索
划分原则：找共同点，所有具有共性的系统成份就可为一种对象。
2.5 GIS空间数据模型
类
三、面向对象模型
2.基本概念
实例A
实例B
类：共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类。
从一组对象中抽象出公共的方法和属性，并将它们保存在一类中，是面向对象的 核心内容。如河流均具有共性，如名称、长度、流域面积等，以及相同的操作 方法，如查询、计算长度、求流域面积等，因而可抽象为河流类。
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
1.面向对象的基本思想
通过对问题领域进行自然的分割， 用更接近人类通常思维的方式建立问题领域的模型， 并进行结构模拟和行为模拟， 从而使设计出的软件能尽可能地直接表现出问题的求解过程。
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
2.基本概念 地理 对象
属性 — 数据
实例：被抽象的对象，类的一个具体对象
类是抽象的对象，是实例的组合，类、实例是相对的，类和实例的关系为上下 层关系。
类——申请实例——成为具体对象。
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
2.基本概念 对 象 A
消息
请求和协作
对 象 B
消息：对对象进行操作的请求，是连接对象与外部世界的唯一通道。
空间
距离最近 的汽车站
数据库
所有属性为 汽车站的点 检索
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
对属性数据用通用RDBMS可以很好管理，但对于空间数据一般DBMS却有局限， 表现为： 1）无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，模拟和操作 复杂地理对象的能力较弱 2）描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理实体进行不自然的分 解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理 3）由于概念模式和存储模式的相互独立性，及实现关系之间的联系需要执行系 统开销较大的联接操作，运行效率不够高。
B.多重继承，允许子类有多于一个的直接父 类的继承。