第三章空间数据模型[1]1地理空间是指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。2地理空间实体就是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果，简称空间实体。空间实体具有4个基本特征：①空间位置特征（几何特征），包括空间实体的位置、大小、形状和分布状况等；②属性特征，与空间实体相联系的、表征空间实体本身性质的数据或数量；③时间特征；④空间关系[2]（拓扑[3]关系）3数据模型是对现实世界进行________，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁，是地理信息系统[4]的基础。4空间实体抽象的三个层次：①概念模型—概念模型是地理空间中地理事物与现象的抽象概念集，是地理数据的语义解释[5]。②逻辑数据模型—逻辑数据模型是GIS描述概念数据模型中实体及其关系的逻辑结构。③物理数据模型—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[6]上如何存放和存取。*5数据编码是实现空间数据[7]的计算机存储、处理和管理，将空间实体（地理要素）按一定的数据结构转换为适合于计算机操作的过程。6数据结构即指数据组织[8]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。*7数据建模：把现实世界的一组数据组织成为有用且能反映真实信息的数据集的过程。建模过程：①选择一种数据模型对现实世界的数据进行组织；②选择一种数据结构来表达该数据模型；③选择一种适合于记录该数据结构的文件格式。8概念模型是地理空间中地理事物与现象的抽象概念集，是地理数据的语义解释。分3类：①对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。按照其空间特征分为点、线、面、体四种基本对象，并与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、面、体之间的拓扑关系。每个对象（要素、实体）对应着一组相关的属性。对象模型一般适合于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模。如传统地图包含建筑物、道路、公共设施和管理区域等人文要素以及湖泊、河流、岛屿和森林等自然要素。②把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。③与对象模型相比，都是描述不连续的地理现象，不同之处在于它需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。网络模型也可以看成对象模型的一个特例，它是由点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的。9逻辑数据模型是GIS描述概念数据模型中实体及其关系的逻辑结构。分5类：①矢量数据模型：适合于用对象模型抽象的地理空间对象。优点：矢量数据模型能够精确地表示点、线及面的实体，并且能方便地进行比例尺变换、投影变换[9]以及输出到笔式绘图仪上或视频显示器上。缺点：观察的尺度或者概括的程度影响着使用原型的种类。②栅格数据模型：适宜于用场模型[10]抽象的的空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。优点：是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。缺点：对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。③矢量—栅格一体化数据模型：栅－矢一体化数据模型将两种数据模型的优点结合起来，有利于地理空间现象的统一表达。优点：一方面保留了矢量数据模型的全部特性，空间实体具有明确的位置信息，并能建立和描述拓扑关系；另一方面又建立了栅格与实体的联系，即明确了栅格与实体的对应关系。缺点：对空间实体及其描述的数据量增大。④镶嵌数据模型：采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象。优点：通过描述小面块的几何形态、相邻关系及面块内属性特征的变化来建立空间数据的逻辑模型，能完整铺满整个地理空间。缺点：数据越稀，单元越大，所占空间也越大。⑤面向对象数据模型[11]：按照面向对象方法，对空间实体进行“概括、聚集、联合”等处理，可得到复杂地理对象的逻辑数据模型。