模型篇
數據模型、空間數據模型、GIS數據模型
| 數據模型 | 說明 |
|---|---|
| 是什麼 | 爲了將複雜的地理事物和現象重載到計算機世界中，如何對其進行簡化和抽象成爲了GIS的基礎性問題，而對現實世界進行抽象建模的結果就是數據模型，其包含着現實世界中空間實體及其相互聯繫的概念 |
| 三個層次 | 空間數據模型可歸納爲概念數據模型、邏輯數據模型和物理數據模型三個層次 1. [概念數據模型] 是連接現實世界到概念世界的橋樑，是地理事物與現象的抽象概念的集合，是地理數據的語義解釋 2. [邏輯數據模型] 是概念世界到計算機世界的橋樑（數據世界），其描述概念數據模型中實體及之間關係的邏輯結構，是系統抽象的中間層。通過所說空間數據模型的狹義就是邏輯數據模型 3. [物理數據模型] 是邏輯數據模型在計算機內部具體的存儲形式和操作機制，即在物理磁盤上是如何存放和存取的，是系統抽象的最底層 |
| 概念數據模型 | GIS傳統的概念數據模型包含三種：用於描述空間中連續分佈現象的場模型；用於描述各種空間地物的對象模型；模擬現實世界中各種網絡的網絡模型 |
| 邏輯數據模型 | 即是狹義的空間數據模型，通過所說的空間數據模型即是指邏輯數據模型。GIS傳統的數據模型有：矢量、柵格、矢柵一體化、鑲嵌數據模型等 |
| 傳統GIS模型的缺點 | 傳統GIS模型是按計算機的方法對客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，其難以準確、完整的表達複雜的地理實體及其之間的關係，更難滿足客觀世界的整體特徵要求，這直接導致地理信息失去了很多它本身的特點，獨立性差、受制於計算機的發展。 |
| 未來 | ①面向對象模型在一定程度上解決了傳統GIS模型的某些不足，其也符合人的思維。但還尚未成熟無法產業化，產商也不願承擔風險作出大的變革，綁架了整個產業的發展。 ②面向幾何代數模型（南師提出）是用代數的方法描述客觀世界，解決幾何問題。其統一了幾何與代數、時間與空間、多維和高維、時間與空間的表達與計算，非常切合地學的本質，能夠直接支撐地理分析模型，並支持並行計算，有很大的應用前景。 |
數據模型（邏輯數據模型）的種類
| 介紹 | 優點 | 缺點 | |
|---|---|---|---|
| 矢量數據模型 | 採用座標與屬性來表達空間實體 | 1. 數據結構嚴密，冗餘度小，數據量小 2. 空間拓撲關係清晰，易於網絡分析 3. 面向對象目標的，不僅能表達屬性編碼，而且能方便記錄每個目標的具體的屬性描述信息，能夠實現圖形數據的恢復、更新和綜合 4. 圖形顯示質量好、精度高 |
1. 數據結構處理算法複雜 2. 疊置分析與柵格圖組合比較難 3. 數學模擬比較困難 4. 空間分析技術上比較複雜，需要更復雜的軟硬件條件 5. 顯示與繪圖成本比較高 |
| 柵格數據模型 | 對面域或空域進行枚舉 | 1. 數據結構簡單，易於算法實現 2. 空間數據疊置和組合容易，有利於遙感數據的匹配應用和分析 3. 各類空間分析，地理現象模擬均較爲容易 4. 輸出方法快速簡易，成本低廉 |
1. 圖形數據量大，用大像元減少數據量時，精度和信息受損失 2. 難以建立空間網絡連接關係 3. 投影變化實現困難 4. 圖形數據質量低，地圖輸出不精美 |
| 矢柵一體化 | 同時用矢量、柵格數據結構來表達 | 1. 集矢量、柵格兩者的優點 2. 建立了柵格與實體的聯繫，明確了柵格與實體的對應關係 |
1. 對空間實體及其關係描述的數據量增大 2. 兩者生硬的結合，沒有實質性的進展 |
| 鑲嵌數據模型 | 用小面塊逼近自然界表面 | 1. 規則格網系統：容易疊置分析，存儲的數據具有隱式座標，無需對座標進行數字化 2. 不規則格網：消除數據冗餘，格網的結構本身適應於數據的實際分佈，可表示不連續的地理現象 |
數據量大，算法實現比較複雜和困難，數據表示方面容易產生不協調 |
| 面向對象數據模型 | 基於面向對象思想 | 可得到複雜地理對象的邏輯數據模型 | 1. 複雜屬性只能拆分成並列的單一屬性，不利於查找、更新和刪除 2. 無法表示變長的屬性 3. 無法表示嵌套表 |
| 基於幾何代數的數據模型 | 統一了幾何與代數、時間與空間、多維度與高維度、時間與空間的表達與計算，可以直接支撐地理分析模型 |