面向对象实体模型

  • 2020-01-25 00:00:00
  • 作者: 图新小助手
  • 来源: 图新云GIS

空间实体是存在于自然世界中地理实体,与地理空间位置或特征相关联,在空间数据中不可再分的最小单元现象称为空间实体。 基本的空间实体有点(point)、线(line)、面(surface)和体(solid)四种类型。 空间数据适用于描述所有呈二维、三维甚至多维分布的关于区域的现象,空间数据不仅能够表示实体本身的空间位置及形态信息,而且还有表示实体属性和空间关系(如拓扑关系)的信息。 空间实体的空间关系比较复杂。根据几何坐标、空间位置以及实体间的相互关系,GIS中空间实体可以抽象为简单实体和复杂实体。简单实体是一个结构单一、性质相同的几何形体元素,在空间结构中不可再分。 复杂实体是相互独立的简单实体的集合,对外存在着一个封闭的边界。不同的软件系统中空间实体的定义与划分是不相同的。简单实体、复杂实体及其基本空间拓扑关系类型组成了空间概念的基本描述模型。

(1)点实体

表示O维空间实体,在空间数据库中表示对点状实体的抽象,可以具体指单独一个点位,如独立的地物,也可以表示小比例图中逻辑意义上不能再分的集中连片和分散状态,当从较大的空间规模上来观测这些地理现象时,就能把它们抽象成点状分布的空间实体,如村庄、城市等,但在大比例尺地图上同样的城市就可以描述十分详细的城市道路、建筑物分布等线状和面状实体。

(2)线实体

表示1维空间实体,有一定范围的点元素集合,表示相同专题点的连续轨迹。例如,可以把一条道路抽象为一条线,该线可以包含这条道路的长度、宽度、起点、终点以及道路等级等相关信息。道路、河流、地形线、区域边界等均属于线状实体。

(3)面实体

表示2维空间实体,表示平面区域大范围连续分布的特征,例如,土地利用中不同的地块、土壤不同的类型,大比例尺中的城市、农村等都可以认为是面状实体。有些面状目标有确切的边界,如建筑物、水塘等,有些面状目标在实地上没有明显的边界,如土壤。

(4)体实体

表示3维空间实体,体是3D空间中有界面的基本几何元素。在现实世界中,只有体才是真正的空间三维对象,现在对三维体空间的研究还处于初始阶段,以地质、大气、海洋污染等环境应用居多。

从地理现象到空间实体的抽象并不是一个可逆过程,同一个地理现象,它根据不同的抽象尺度(比例尺)、实际应用和视点被抽象成不同的空间实体。

对空间实体描述的有两种方法,一种是基于对象的描述,另一种是基于场的描述。基于对象的模型将研究的整个地理空间看成一个空域,地理实体和现象作为独立的对象分布在该空域中(崔铁军,2007)。 基于对象的空间模型强调个体现象,该现象以独立的方式或者以与其他现象之间的关系的方式来研究,主要描述不连续的地理现象。 任何现象,无论大小,都可以被确定为一个对象,假设它可以从概念上与其邻域现象相分离。实体可以由不同的对象所组成,而且它们可以与其他的相分离的对象有特殊的关系。 基于场模型是把地理空间的事物和现象作为连续的变量来看待。对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说,基于场的观点是合适的。 例如,空气中污染物的集中程度、地表的温度、土壤的湿度以及空气与水流动速度和方向。根据应用的不同,场可以表现为二维或三维。 一个二维场就是在二维空间中任何已知的点上都有一个值,而一个三维场就是在三维空间中对于任何位置来说都有一个值。

对象模型在计算机中常用矢量(vector)数据结构表示。矢量数据结构用空间离散点坐标来描述地理空间实体。场模型在计算机中常用栅格(raster)数据结构表示。 栅格数据结构把地理空间划分成均匀的网格。由于场值在空间上是自相关的(它们是连续的),所以每个栅格的值一般采用位于这个格子内所有场点的平均值表示。 这样,就可以利用代表值的矩阵来表示场函数。地理空间上的任何一点都直接联系到某一个或某一类地物。 但对于某一个具体的空间实体又没有直接聚集所有信息,只能通过遍历栅格矩阵逐一寻找,它也不能完整地建立地物之间的拓扑关系。