空间数据最基础的两种概念模型
交通地理信息系统02_空间数据基础
即欧氏平面
地理实体：分布于地球表面的人文和自然现象的总称 实体必须符合三个条件：
可被识别
重要（与问题有关） 可被描述（有特征）
3．要素模型
嵌入式空间：是指空间对象存在于“空间”之中。空间对象的定义取 决于嵌入式空间的结构。
常用的嵌入式空间类型： 欧式空间（距离、方位） 量度空间（距离） 拓扑空间（拓扑关系） 面向集合的空间（只采用一般的基于集合的关系）
4.地理空间及其表达
2、空间实体的表达（计算机） 矢量表达 在矢量数据结构中，地理实体的形状和位置是由一组坐标对所确定。矢 量数据结构对地理实体的描述类似于地图对地理信息的描述，一般也把 地理实体分为点、线、面、体等四种，每种实体有不同的编码方法。 栅格表达 在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地分为一个个小块（通常为 正方形），地理实体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置决定，小 块的位置则由其横排竖列的数码决定，每个地理实体的形态是由栅格或 网格中的一组点来构成。这种数据结构和遥感图象的数据相同，因而数
在各向同性与各向异性场中的旅行时间面
强空间正负自相关模式
2. 场模型
栅格数据模型
栅格数据模型是基 于连续铺盖的，它 是用二维铺盖或划 分覆盖整个连续空 间；铺盖可以分为 规则的和不规则的， 后者可当做拓扑多 边形处理
三角形、方格和六角形划分
栅格数据模型
3．要素模型
1. 基本概念
欧氏空间：带坐标的可测量点之间的距离和方向的空间模型 欧氏平面：把空间特性转换成实数的元组特性，而形成的二维模型
点集拓扑学是拓扑描述的数学基础
空间关系数据
主要是指点-点、点-线、点-面、线-线、线-面、面-面之间的相互
空间分析
空间分析复习资料一、名词解释1、空间分析：空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。
2、网络结构模型：在网络模型中，地物被抽象为链、节点等对象，同时要关注其间连通关系。
3、空间数据模型：是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。
4、叠置分析：将不同层的地物要素相重叠，使得一些要素或属性相叠加，从而获取新信息的方法。
包括合成叠置分析和统计叠置分析。
同义词：地图覆盖分析。
5、网络分析：是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、策划一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。
6、栅格数据的聚类分析：栅格数据的聚类是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。
7、数据高程模型：数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。
数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
8、坡度：坡度是地面高程的变化率的求解，因此，坡度变率表征了地表面高程相对于水平面变化的二阶导数。
9、坡向：实际应用中，由于所建立的DEM数据常常是按从南到北获取的，所以求出的坡向角度是与正北方向的夹角。
10、缓冲区分析：缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。
邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，其确实是空间分析的一个重要手段。
所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。
11、最佳路径分析：12、空间插值：常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便于其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。
13、虚拟现实：由计算机生成的可与用户在视觉、听觉、触觉上实施交互，使用户有身临其境之感的人造环境。
它在测绘与地学领域中的应用可以看作地图认知功能在计算机信息时代的新扩展。
空间数据库复习重点答案(完整)
1、举例说明什么是空间数据、非空间数据？如何理解空间查询和非空间查询的区别？常用的空间数据库管理方式有哪几种及其各自特点。
数据:是指客观事务的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述.空间数据：是对现实世界中空间对象（事物）的描述,其实质是指以地球表面空间位置为参照，用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多方面信息的数据。
河流的泛洪区，卫星影像数据、气象气候数据等都可以是空间数据书店名称店员人数,去年的销售量,电话号码等是非空间数据空间查询是对空间数据的查询或命令人工管理阶段文件管理阶段缺点：1）程序依赖于数据文件的存储结构,数据文件修改时，应用程序也随之改变。
2）以文件形式共享，当多个程序共享一数据文件时，文件的修改，需得到所有应用的许可。
不能达到真正的共享，即数据项、记录项的共享.常用：文件与数据库系统混合管理阶段优点：由于一部分建立在标准的RDBMS上,存储和检索数据比较有效、可靠。
缺点：1）由于使用了两个子系统，它们各自有自己的规则，查询操作难以优化，存储在RDBMS外的数据有时会丢失数据项的语义.2)数据完整性的约束条件可能遭破坏，如在几何空间数据系统中目标实体仍存在,但在RDBMS中却已删除。
3）几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面,比商用数据库要逊色得多全关系型空间数据库管理系统◆属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理◆空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接,数据存取较快◆属性间接存取,效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作◆GIS软件:System9，Small World、GeoView等本质：GIS软件商在标准DBMS顶层开发一个能容纳、管理空间数据的系统功能。
对象关系数据库管理系统优点：在核心DBMS中进行数据类型的直接操作很方便、有效，并且用户还可以开发自己的空间存取算法. 缺点:用户须在DBMS环境中实施自己的数据类型，对有些应用相当困难。
空间数据分析模型
第7 章空间数据分析模型7.1 空间数据 按照空间数据的维数划分，空间数据有四种基本类型：点数据、线数据、面数据和体数据。
点是零维的。
从理论上讲，点数据可以是以单独地物目标的抽象表达，也可以是地理单元的抽象表达。
这类点数据种类很多，如水深点、高程点、道路交叉点、一座城市、一个区域。
线数据是一维的。
某些地物可能具有一定宽度，例如道路或河流，但其路线和相对长度是主要特征，也可以把它抽象为线。
其他的线数据，有不可见的行政区划界，水陆分界的岸线，或物质运输或思想传播的路线等。
面数据是二维的，指的是某种类型的地理实体或现象的区域范围。
国家、气候类型和植被特征等，均属于面数据之列。
真实的地物通常是三维的，体数据更能表现出地理实体的特征。
一般而言，体数据被想象为从某一基准展开的向上下延伸的数，如相对于海水面的陆地或水域。
在理论上，体数据可以是相当抽象的，如地理上的密度系指单位面积上某种现象的许多单元分布。
在实际工作中常常根据研究的需要，将同一数据置于不同类别中。
例如，北京市可以看作一个点（区别于天津），或者看作一个面（特殊行政区，区别于相邻地区），或者看作包括了人口的“体”。
7.2 空间数据分析 空间数据分析涉及到空间数据的各个方面，与此有关的内容至少包括四个领域。
1）空间数据处理。
空间数据处理的概念常出现在地理信息系统中，通常指的是空间分析。
就涉及的内容而言，空间数据处理更多的偏重于空间位置及其关系的分析和管理。
2）空间数据分析。
空间数据分析是描述性和探索性的，通过对大量的复杂数据的处理来实现。
在各种空间分析中，空间数据分析是重要的组成部分。
空间数据分析更多的偏重于具有空间信息的属性数据的分析。
3）空间统计分析。
使用统计方法解释空间数据，分析数据在统计上是否是“典型”的，或“期望”的。
与统计学类似，空间统计分析与空间数据分析的内容往往是交叉的。
4）空间模型。
空间模型涉及到模型构建和空间预测。
空间数据模型
对三角网，表达各三角形的顶点位置和属性、顶点与三 角形的连接关系、三角形的连接关系，就可得到TIN的 逻辑数据模型。
3.4.5 面向对象数据模型
面向对象数据模型应用面向对象方法描述空间实体及其 相互关系，特别适合于采用对象模型抽象和建模的空间 实体的表达。 面向对象技术的核心是对象（object）和类（class）。
对象是指地理空间的实体或现象，是系统的基本单位。 如多边形地图上的一个结点或一条弧段是对象，一条河流 或一个宗地也是一个对象。 一个对象是由描述该对象状态的一组数据和表达它的行为 的一组操作（方法）组成的。 例如，河流的坐标数据描述了它的位置和形状，而河流的 变迁则表达了它的行为。每个对象都有一个惟一的标识号 （Object－ID）作为识别标志。
主要优点在于
二、不规则镶嵌数据模型
不规则镶嵌数据结构是指用来进行镶嵌的小面块具 有不规则的形状或边界。 最典型的不规则镶嵌数据模型有Voronoi图（也称作 Thiessen多边形）和不规则三角网（Triangular Irregular Network，简称TIN）模型。 当用有限离散的观测 样点来表示某地理现 象的空间分布规律时， 适合于采用不规则镶 嵌数据模型。
逻辑数据模型 Logical Data Model
中间层 数据结构对数据进行组织
物理数据模型 Physical Data Model
最底层
空间数据库
物理数据模型是概念 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 磁盘上如何存放和存
数据模型与数据结构
信息系统中：
数据模型：对客观实体及其关系的认识和数学描述。 目的是揭示客观实体的本质特征，并对它进行抽象化表达，使 之转化为计算机能够接受、处理的数据。 空间数据模型：对地理空间实体及其关系的描述。 即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数 据逻辑结构形式。 对空间数据而言，则是地理实体的空间排列方式和相互关系的 抽象描述。
Chapter4 空间信息模型分析
Polygon：由一个或者多个Polyline及其围成的 区域共同构成
Section3 基于对象的空间信息模型
空间操作
◦ 对象的行为由一些操作定义，不同操作之 间涉及的操作对象个数不同，对操作对象 的影响也会不同
静态空间操作——不会改变对象本身 动态空间操作——导致对象本身发生改变
Section3 基于对象的空间信息模型
◦ 局部型操作
作用于域模型的一个或多个空间域函数，以产生 一个新域 特点：在任一位置上，新域函数的值只和输入域 函数在该位置上的值相关，可以是n元 如图P106图4.15给出二元组合图
Section2 基于域的空间信息模型
域操作——域操作分类（Tomlin,1990）
◦ 聚焦型操作
某一位置x上的衍生值不仅和输入域函数在该位 置上的取值有关，还和输入域函数在x邻域n(x) 上的取值先关 假设F，邻域函数n和输入域函数f，对于任一x
Section2 基于域的空间信息模型
域操作——基于域的方法分析
◦ 在域模型基础上需构建一个合适确定的空 间结构，以便把特定区域内的空间目标镶 嵌（用TIN或者格网，都无法完全表达应用 域，采样误差在所难免）在一起而对区域 进行的分配。各被分配的区域成为位置区 域（Location）。 ◦ 基于域模型可以计算多个域的比较和合并 （如若干栅格图层的叠加分析）
模型和域
◦ 域模型（Domain Model）建模步骤
物理计算模型——由系统开发者构建，在特定计 算机系统实现 逻辑计算模型——不仅要考虑通用的计算任务， 还要考虑特殊实例情况的分析，由信息系统的设 计者负责建立 概念计算模型——考虑计算环境，通常由计算机 科学和实际应用领域的专家合作建立 应用领域模型 应用域
空间数据模型
空间数据模型空间数据模型可以分为三种：场模型：用于描述空间中连续分布的现象；要素模型：用于描述各种空间地物；网络模型：可以模拟现实世界中的各种网络；在各种模型中，又介绍了相关的概念，如空间划分，空间关系，以及拓扑关系的形式化描述——9交模型等。
最后讲述了普通的二维数据模型在空间上和时间上的扩展，时间数据模型和三维数据模型。
值得注意的是，本章谈到的场模型和要素模型类同于后面提及的栅格数据和矢量数据，但是前者是概念模型；后者是指其在信息系统中的实现。
1．空间数据模型的基本问题人类生活和生产所在的现实世界是由事物或实体组成的，有着错综复杂的组成结构。
从系统的角度来看，空间事物或实体的运动状态（在特定时空中的性状和态势）和运动方式（运动状态随时空变化而改变的式样和规律）不断发生变化，系统的诸多组成要素（实体）之间又存在着相互作用、相互制约的依存关系，表现为人口、物质、能量、信息、价值的流动和作用，反映出不同的空间现象和问题。
为了控制和调节空间系统的物质流、能量流和人流等，使之转移到期望的状态和方式，实现动态平衡和持续发展，人们开始考虑对其中诸组成要素的空间状态、相互依存关系、变化过程、相互作用规律、反馈原理、调制机理等进行数字模拟和动态分析，这在客观上为地理信息系统提供了良好的应用环境和重要发展动力。
1．1概念地理数据也可以称为空间数据（Spatial Data）。
地理空间是指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。
地理信息系统中的地理空间分为绝对空间和相对空间两种形式。
绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位置的空间坐标值组成；相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系构成。
在地理信息系统应用中，空间概念贯穿于整个工作对象、工作过程、工作结果等各个部分。
空间数据就是以不同的方式和来源获得的数据，如地图、各种专题图、图像、统计数据等，这些数据都具有能够确定空间位置的特点。
gis简答1
1、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？答：空间数据的概念模型有要素（对象）模型、网络模型、场模型。
关系：1）.基于要素模型强调了离散对象；2）.根据应用的不同，场可表现为二维或三维，对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说；3）.网络模型表示了特殊对象之间的交互。
基于网络的地理认知模型与基于对象的地理认知模型有相似之处，都是描述不连续的地理目标。
场和对象可以在多种水平上共存，基于场的模型同样可以用面向对象的方法来构建。
网络模型可以看成是基于点对象或线对象及其拓扑关系的集合描述。
2、空间数据结构在三层次地理空间认知中的作用和意义？答：地理空间认知包括空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知三个层次。
空间数据结构介于逻辑数据模型和物理数据模型中间媒介位置。
空间数据结构能有效的对逻辑数据模型描述的数据进行合理的组织，将逻辑关系和数据转化为物理的数据，实现了将现实世界的空间关系向计算机系统智能化转化。
3、什么是空间关系？空间关系主要包括哪些？在GIS中引入空间关系有何意义？答：空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。
空间关系包括：（1）拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系；（2）空间顺序关系（方向）：用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系；（3）度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。
在GIS中引入空间关系的意义：在GIS中引入空间关系，空间关系能为GIS系统数据库提供有效的空间查询、空间分析、辅助决策等。
地理信息系统中集中存储了空间分布位置信息、属性信息、拓扑空间关系等空间关系信息，由此可见，空间位置、关系与度量的描述在GIS中起着举足轻重的作用。
4、在矢量数据结构、栅格数据结构中，如何表示点、线、面对象？答：矢量数据结构对矢量数据模型进行数据的组织。
它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。
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空间数据最基础的两种概念模型
空间数据是指在具有空间特征的环境中产生的数据，是地理信息系统（GIS）的重要组成部分。
空间数据的特点在于它们涉及到一定的空间位置信息，这些信息包括地理坐标、
空间范围、空间距离等，因此对于空间数据的理解需要从空间概念模型入手。
空间数据的两种基本概念模型分别是几何模型和拓扑模型。
几何模型是指在空间中描
述几何要素的概念模型，其中的要素包括点、线、面等。
拓扑模型是在几何模型的基础上，描述要素之间关系的概念模型，其中的要素包括节点（node）、边（edge）和面（面）。
下面从两个方面介绍几何模型和拓扑模型。
一、几何模型
1.点（point）
点是空间中的基本几何元素，即在二维或三维坐标系统中确定的一个位置。
因此，点
具有确定的坐标和位置，如二维坐标系下的(0,0)，(1,1)，(2,1)等点。
2.线（line）
线是常见的空间几何要素，它由多个点连接而成，被表示为一连串的坐标对。
线具有
长度、起点和终点等特征，如一条直线可以表示为两个点之间的连线。
3.面（polygon）
面是指由多条线组成的封闭区域，可以有内部空洞。
面有位置和边缘，如所述的三角形、圆形等面。
二、拓扑模型
节点是拓扑模型中的基本概念，表示不同几何要素的交汇点。
节点可以是点、线交点、面的顶点等。
2.边（edge）
边是指不同节点之间的连接线，表示两个几何要素之间的邻接关系。
边可以是两点之
间的直线，也可以是由多个点组成的折线段等。
3.面（面）
面也是拓扑模型中的概念，由边界线所围成的区域。
面具有特定的拓扑关系，如相邻面、面之间的父子关系等。
通过对几何模型和拓扑模型的介绍，可以看出它们是描述空间数据的基本方法，在GIS中都有广泛的应用。
几何模型主要用于描述空间要素的几何特性，如长度、面积等，而拓扑模型则强调要素之间的邻接和父子关系，对于空间分析和拓扑运算等方面具有重要意义。
对于这两种模型的理解，可以帮助我们更好的掌握GIS分析和显示的基础知识。