地理信息中何为网络模型

⑴ 计算机网络在地理信息系统中的应用

地理信息系统是地理科学、信息科学及计算机科学等的交叉学科，是一门新兴的学科，在社会、经济建设中有着非常广泛的应用。北京大学于1990年开始在地理类本科生课程中开设地理信息系统概论，并定为必修科目，1998年正式设立地理信息系统本科专业，是我国最早开设这一专业的院校之一，为社会培养了大批的高层次人才。
在地理信息系统本科专业的课程设置中，地理信息系统概论是一门骨干必修基础课，也是学生第一门地理信息系统专业课程。目前，地理信息系统概论已经是北京大学地球与空间科学学院的及环境科学学院的本科必修课程，同时也是众多相关院系的选修课程。这门课程的基础定位是：使学生掌握正确的专业基本概念和基础认识，掌握地理信息系统的基本框架结构，了解地理信息系统的应用及发展状况，从而为其后续专业及相关的学习和研究指引正确方向、打好坚实基础。

课程的指导思想 Top
地理信息系统是一门综合性的应用学科，它对于学生的地理科学及信息科学、计算机科学基础要求比较高。同时，地理信息系统目前发展非常迅速，应用越来越广泛，因而尽管本课程是一门基础课程，其内容的更新速度确实非常迅速的。结合这些特点，基于课程目的和课程定位，本课程建设的基本指导思想是：
1、坚持理论与实践相结合。本课程作为本科生的入门课程，对相关的基础概念、基础知识及基本原理需要进行充分、翔实的讲解，使学生牢固的予以掌握。同时，为了改变学生在基础课程中容易“死记硬背”的问题，突出地理信息系统的应用特点，在课堂教学中引用大量应用实例；本课程还设置了专门的实习课，并安排了专门的实习课教师，布置了具体的实习作业，以使学生能够掌握常见的应用系统的使用和操作，并提高学生的实际动手解决问题的能力。
2、坚持基础理论体系与最新进展相结合。本课程讲授地理信息系统的完整的理论体系与框架，以便为学生的后续学习研究打好基础。同时，考虑到学科的快速发展，在基础理论的基础上，增加了地理信息科学与数字地球、地理信息系统与社会、地理信息系统标准、地理信息系统工程的章节，以使学生对学科的最前沿发展有所了解、有所掌握。
3、坚持个性化教育的原则。地理信息系统是一个交叉学科，需要的专业背景知识较多，包括地理科学、信息科学及计算机科学等，同时其应用方向又非常广泛。针对这个特点，我们在教材编制中涵括了常见的基础知识，如部分计算机及网络常识、地图学的基本原理等，并在课程中对基础知识有欠缺的同学进行有针对性的辅导。同时，在安排专题讲座及课程实习时，也不是千篇一律，而是针对学生的专业方向进行了相应的安排。
4、积极运用新型的教学手段。针对课程中的重点与难点，本课程积极采用文字、图片、视频、动画等新型教学手段，以提高课程的趣味性，提高学生的参与程度，帮助学生进行理解和记忆。由于地理信息系统本身就是软件系统，因而课堂教学讲授中还采用了现场操作、现场演示的教学方法，并大力鼓励学生走上讲台进行操作，大大提高了学生的参与程度。

主要教学内容 Top

本课程教学的主要内容包括四个主要模块：
模块一：基本概念和理论
要点1：概述
地理信息系统的基本概念：信息、数据、地理数据、地理信息；地理信息系统及其重要类型；地理信息功能概述；地理信息系统的研究内容；地理信息系统发展简史
要点2：从现实世界到比特世界
对现实世界的地理认知：认知与认知模型；现实世界的抽象：现实世界－概念世界－地理空间世界－纬度世界－项目世界；比特世界
要点3：空间数据模型
空间数据模型基本概念；场模型；要素模型；基于要素的空间关系分析；网络结构模型；时空模型；三维模型
要点4：空间参照系与地图投影（本部分系针对非地理专业学生设置，不是正式授课内容）
地球椭球体；坐标系；地图投影基本问题；高斯-克吕格投影；地形图的分幅与编号
要点5：GIS中数据
数据涵义与类型；数据的测量尺度：命名量－次序量－间隔量－比率量；地理信息系统数据质量：数据质量来源与控制；空间数据元数据：元数据的基本概念－元数据的应用－元数据的获取－元数据的存储与功能实现。
模块二：地理信息系统的框架与功能
要点1：空间数据获取与处理
地图数字化：概述－地图数据类型－数字化仪数字化－扫描矢量化及常用算法；空间数据录入后处理：坐标变化－图形拼结－拓扑生成。
要点2：空间数据管理
空间数据库：空间数据库－GIS内部数据结构；栅格数据及其编码：栅格数据结构－决定栅格单元代码的方式－编码方法；矢量数据结构及其编码：矢量数据结构－编码方法；矢量与栅格结构的比较与转换算法；空间索引机制；空间信息查询：基于属性特征的查询－基于空间关系和属性特征的查询（SQL）－空间扩展SQL查询语言（GSQL）。
要点3：空间分析
空间查询与量算；空间变换；再分类；缓冲区分析；叠加分析；网络分析；空间插值；空间统计分类分析
要点4：数字地形模型(DTM)与地形分析
DEM与DTM；DEM的主要表示方法：规则网格模型－等高线模型－TIN模型－层次模型；DEM模型的相互转换：不规则点生成TIN-网格DEM转成TIN；等高线转为格网DEM－利用格网DEM提取等高线－TIN转为格网DEM；DEM建立：DEM数据采集方法－数字摄影测量－DEM数据质量控制；DEM的分析与应用：格网DEM应用－TIN分析应用。
要点5：空间建模与空间决策支持
空间分析过程及其模型；空间决策支持模型：空间分析决策的复杂性，基本理论与方法－空间决策系统－空间决策的模型管理；专家系统：专家系统的基本组成、知识处理与系统实例；数据仓库与空间数据挖掘：数据仓库－数据挖掘－空间数据挖掘；GIS空间分析与空间动态建模：GIS与空间动态模型的结合方式－元胞自动机简介－元胞自动机模拟林火蔓延模型－元胞自动机的局限性；空间相互作用与位置（分配模型）：空间优化模型的定义与分类－静态离散空间优化模型的数学表达（线性规划）。
要点6：空间数据表现与地图制度
地理信息系统数据表现与地图学：数学法则－符号－制图综合；地图的符号；专题信息表现：分类与内容－表现方法－表现手段；专题地图设计：图幅基本轮廓设计－区域范围的确定－专题地图数学基础的设计－图面设计；制图综合：概念－影响因素－基本方法；地理信息的可视化：基本概念－地学可视化类型－虚拟地理环境。

模块三：地理信息系统应用
要点1：3S集成技术
遥感简介；GPS简介；GIS/RS的集成及具体技术；GIS/GPS的集成及具体技术；GIS/RS/GPS的集成。
要点2：网络地理信息系统
网络的基本概念；分布式地理信息系统：分布式系统和C/S模型－网络地理信息系统的组合方式－网络地理信息系统的概念设计；WebGIS：简介与实现技术。
要点3：地理信息系统应用实例
城市规划、建设管理；农业气候区划；大气污染监测管理；道路交通管理；地震灾害和损失估算；地貌研究；医疗卫生；军事应用。
要点4：地理信息系统应用项目组织与管理
地理信息系统应用项目简介：模式与分类－开发方式；应用项目策略规划；应用项目合同；应用项目软硬件规划；子项目划分与管理；项目预算；人员管理；开发与数据管理；项目控制与评估；软件研制与开发质量管理：ISO9000－CMM模型。
要点5：地理信息系统软件工程技术
软件工程简介；GIS领域的体系结构与构件；GIS需求分析；数据管理设计；界面设计；GIS设计模式；使用CASE工具。
模块四：地理信息系统的前沿问题与发展趋势
要点1：地理信息系统标准
地理信息系统标准简介；ISO/TC211；OpenGIS。
要点2：地理信息系统与社会
GIS的社会化；GIS的社会化的相关问题：产业－政策－法律－教育与评估认证；社会对GIS发展的影响。
要点3：地球信息科学和数字地球
地球信息科学的概念与研究内容；数字地球的产生背景与概念；数字地球核心技术综述；国家信息基础设施和国家空间数据基础设施。

课程特色 Top
地理信息系统概论课程的的主要特色是：
1、坚持理论与实践相结合。本课程作为本科生的入门课程，对相关的基础概念、基础知识及基本原理需要进行充分、翔实的讲解，使学生牢固的予以掌握。同时，为了改变学生在基础课程中容易“死记硬背”的问题，突出地理信息系统的应用特点，在课堂教学中引用大量应用实例；本课程还设置了专门的实习课，并安排了专门的实习课教师，布置了具体的实习作业，以使学生能够掌握常见的应用系统的使用和操作，并提高学生的实际动手解决问题的能力。
2、坚持基础理论体系与最新进展相结合。本课程讲授地理信息系统的完整的理论体系与框架，以便为学生的后续学习研究打好基础。同时，考虑到学科的快速发展，在基础理论的基础上，增加了地理信息科学与数字地球、地理信息系统与社会、地理信息系统标准、地理信息系统工程的章节，以使学生对学科的最前沿发展有所了解、有所掌握。
3、坚持个性化教育的原则。地理信息系统是一个交叉学科，需要的专业背景知识较多，包括地理科学、信息科学及计算机科学等，同时其应用方向又非常广泛。针对这个特点，我们在教材编制中涵括了常见的基础知识，如部分计算机及网络常识、地图学的基本原理等，并在课程中对基础知识有欠缺的同学进行有针对性的辅导。同时，在安排专题讲座及课程实习时，也不是千篇一律，而是针对学生的专业方向进行了相应的安排。
4、注重提高学生的实践动手能力。考虑到地理信息系统学科的应用特色，本课程非常注重提高学生实际的动手能力。在授课现场增加了提问，实际操作等内容，并通过课程作业、实习、综合作业的方式要求学生实际动手解决问题。这最终又加强了学生对基础知识的掌握。
5、积极运用新型的教学手段。针对课程中的重点与难点，本课程积极采用文字、图片、视频、动画等新型教学手段，以提高课程的趣味性，提高学生的参与程度，帮助学生进行理解和记忆。由于地理信息系统本身就是软件系统，因而课堂教学讲授中还采用了现场操作、现场演示的教学方法，并大力鼓励学生走上讲台进行操作，大大提高了学生的参与程度。

教学方式 Top
在地理信息系统概论的教学中，教学组非常注重学生的主动思考，主动学习，并大力强调学生的动手实践。
1、本课程的基本教学方式是课堂讲授。

在课堂讲授过程中，授课老师采用了多媒体等新型的教学手段提高教学内容的趣味性，帮助学生形象地理解教学内容，并采用提问、讨论等方式调动学生的积极性，吸引学生主动参与，启发学生认真思考。在讲授部分内容时，还由学生在老师指导下负责现场操作，并进行同步交流，提高了学生地参与程度。
2、有针对性的课下作业。

本课程的课下作业分为三个类型：1）基本概念、基本理论方面的课下作业，适用于所有学生。2）针对学生的专业背景设置的作业。由于学习本课程的学生来自多个专业，基于他们未来的学习方向，设置了部分有针对性的作业内容，启发他们在专业方向上的深入思考。3)综合作业。每人必须完成的一个大作业，学生依据自己的兴趣选取方向，阅读文献，最终提交读书报告和相应的上机实习成果。

本课程的这些作业在加强学生对基础知识掌握的同时，进一步启发学生进行深入思考，并需要在思考的同时进行相应的动手实践。使学生的知识和能力水平得到同步的提高。
3、实习教学是教学的重要一环。
本课程开设有每周一次的上机实习。实习内容包括：1）适用于所有学生的操作实习，主要是针对基本问题的操作实践。用以巩固教学内容。2）适用于所有学生的实习作业。由实习指导教师布置，在指定的时间和环境中完成，以提高学生的综合性的动手能力，加深对教学内容的理解。3）期末大作业。结合课程教学的综合作业，在综合阅读的基础上进行上机实习，要求有一定的思考深度和综合应用程度。
同时，在每个教学周期中，教学组会组织一至两次现场参观。参观的单位是本行业的核心应用单位，如国家基础地理中心等。在参观中还组织学生与参观单位人员进行交流。
通过实习教学，可以帮助学生提高直观认识，巩固所学的知识，并提高孳生的实际动手能力。
4、鼓励学生参与科研。本授课组承担了大量的科研项目，在教学过程中，鼓励学生组成学习小组以模拟的方式参与科研项目，即在其能力范围内，在教师的指导下与真正的项目组承担同样的任务，从而大大提高了学生学习的主动性。在完成后，将学生的研究成果与真正的项目成果进行对比分析，形成互相启发，教学互长的局面。实践证明，部分学生取得的成果相当出色，获得了公开发表和奖励。
5、提供网络交流平台辅助教学。教学组开设了网络平台，供学生之间或学生和老师之间进行在线或离线交流，以提高教学的互动性。

⑵ 地理信息系统中常用的空间数据模型有哪些类型

一楼啊，，，，您还是六级呢。您那是数据库建库的三个步骤啊。
gis中量常用的数据模型分为专场模型和对属象模型。场模型在gis中就对于栅格数据结构，对象模型对应矢量数据结构，而矢量数据结构根据是否包括拓扑关系可分为一般矢量模型（面条模型）和拓扑矢量模型，如TIN（traingulated irrugular network）。

⑶ 地理信息系统的数据模型包括那些相互联系的方面试举例说明

1.引言

经过几十年的发展，今天的GIS系统已经具备了较强的数据存贮、管理和输入输出功能，但目前大多数的GIS仍然是以数据为中心的，在完整表达客观地理世界、进行高层次的空间分析和直接提出决策方案的能力方面还远远不够，导致这种情况的根本原因在于现有GIS的数据模型不能准确地表达客观地理世界。为此，作者为现有GIS软件总结了两种典型的数据模型[1]：拓扑关系数据模型和面向实体的数据模型，并分析了它们各自的优缺点，指出应该在整体论的基础上为地理空间建立一个能够直接反映人们认知的整体数据模型。

2.面向对象的整体数据模型

GIS本质上是对客观地理世界的近似模拟，其理想状态应该是尽可能准确地反映地理世界，同时做到数据量最小，又便于人们从中获取所需要的信息和规律。要达到这种理想状态，我们需要做好两步工作：1）准确理解地理空间；2）为地理空间建立面向对象的整体数据模型---一个基于地理空间整体论、完全以面向对象方式组织的GIS数据模型。
地理空间的理解可以简单概括为[1]：地理空间是一个目标组合排列集，每个目标或说对象都具有位置、属性和时间信息，及与其它对象的拓扑关系、语义关系等。基于这一认识，我们可以得到，表达地理空间的整体GIS数据模型有如下特征：
■ 将地理空间按照人的思维方式理解为基于目标的空间和定义在地球表层目标集上的关系。除了要研究对象的几何位置及拓扑关系外，还要重视研究对象间的语义关系。
■ 整体数据模型虽然要求我们将客观世界作为整体看待，但在执行具体的数据组织时也需要对众多的地理实体进行分层。分层是基本的和必要的，但由于为一种目的进行的分层很难满足另外的需求，因此重要的不是提供一种通用的分层，而是对方便地加入、删除对象等维护层的操作予以足够的支持。复合图层含有不按对象维数分层的含义，能够很好地体现客观 世界的整体特征，为不同层中的关联对象或用户感兴趣的不同类型对象提供了一个集中存贮与交互的独立空间，整体数据模型尤其应该增强复合图层的功能，使用户能够自由地加入、删除、修改、查询任意类型（点、线、面和复杂实体）的地理实体，同时能够进行强大的空间分析；
■ 虽然传统的GIS数据模型常将基于对象的模型用矢量结构表达，而将基于场的模型用栅格结构表达[2][3]，其实可将对象和连续场这两种看似对立的模型统一在面向对象的整体数据模型中，因为面向对象的方法作为一种框架不仅可以描述基于对象的模型，也可以描述基于场的模型[3][4]。
■ 空间对象是处在三维空间中的，并具有多尺度特征。
■ 整个数据模型完全以面向对象的方式组织。

由上可见，在整体数据模型中，地理空间被表达为一个具有相互关系的对象集。每个对象不仅具有自己的几何信息、属性信息和时间信息，而且与其它对象之间具有拓扑关系和语义关系。所有这些信息在整体数据模型中都处于同等重要的地位，其中起着连接作用的是对象本身。根据对象的形状特点，同时为了方便计算机实现与管理，我们可以将地理空间中的对象分为5种基本对象：点、线、面、注记和复杂对象。其中，前面四种对象比较简单，统称为简单对象，这里只介绍第5种对象---复杂对象。
复杂对象是由简单对象组合派生的，可以划分为如下两种类型：
1）单纯型复杂对象
多个同样类型的对象合并成为一个单纯型复杂对象。·复杂点：点群，由多个点状对象构成的集合，整个集合是一个对象，如聚集在一起的多个水文站等；•复杂线：线群，由多个线状对象构成的集合，整个集合是一个对象，如一线状水系，一径流网络等；·复杂面：面群，由多个面状对象构成的集合，整个集合是一个对象，如一湖泊群，一海洋群岛等。
2）混合型复杂对象
点、线、面共存的复杂对象。混合型复杂对象的混合种类包括：点与线混合，点与面混合、线与面混合及点、线、面同时存在的混合，多个不同类型对象合并成一个就构成了混合型复杂对象，因此混合型复杂对象不属于点、线、面中的某一基本类型，在属性上也就不具备这些基本类型对象的一些特有信息，如线对象的长度，面对象的面积和周长等，这在数据库表结构的设计中要予以必要的考虑。
单纯型复杂对象可以在相应类型的简单对象集中存贮和在相应图层中显示，也可以在复合对象集中存贮和在复合图层中显示；混合型复杂对象只能在复合对象集中存贮和在复合图层中显示，它们不适合存入简单对象集，也不宜在点、线、面简单图层中显示，因为它们的加入会破坏简单对象集和简单图层的专题特性，也不便于管理。
上面介绍的这5种对象在地理空间中都是以三维形态存在的，但由于三维GIS建设的成本较高，在技术实现上也有相当的难度，而目前二维GIS能够满足大部分实际需求，因此我们在表达三维客观地理世界、实现整体GIS数据模型时以开发二维GIS为主，而在某些需要查看具体三维细节的地方提供机制以表现其三维结构，例如可以另开辟一个小的三维地图窗口来表现对象的三维形状、结构和拓扑关系等。
时间问题[5]-[8]、语义关系和拓扑关系[9]-[11]一直是GIS界长期研究的热点，虽然它们在整体数据模型里面占有很重要的位置，但是本文的重点在于确定整个数据模型和系统的总体组织，对它们的具体讨论将在以后逐步展开。

3 系统数据组织

3.1 对象集

对象集是指由众多对象构成的集合。划分对象集的目的在于存储和管理对象的方便，它可以是由同种几何类型的对象构成的集合，也可以是由不同类型对象组成的集合。在整体GIS数据模型中，有如下三类对象集：
■ 简单对象集：包括简单点对象集、线对象集、面对象集和注记对象集四类；点对象集是由简单点对象或单纯型复杂点对象组成的集合，线对象集是由简单线对象或单纯型复杂线对象组成的集合，面对象集是由简单面对象或单纯型复杂面对象组成的集合。简单对象集也可称为专题对象集。
■ 复合对象集：由简单点、线、面对象、注记对象、单纯型复杂对象或混合型复杂对象等不同类型对象组成的集合。在这种对象集合中，可以包含任意类型的对象元素；
■ 场：场是由有机关联的对象构成的集合，其中的元素在几何上不再相互独立，而是紧密相关，这一点与以上两种对象集不同。如TIN、GRID、影像和网络等。场中的元素对象一般较多，场本身就是一个对象集，因此我们在概念上不再另设场对象和场对象集。
由上可见，对象类型与对象集类型并不是完全一一对应的，例如：单纯型复杂线对象与简单线对象一样分别存贮与显示在简单线对象集和简单线图层中，不必要专门的单纯型复杂线对象集和单纯型复杂线图层来存贮和显示。
除了点、线、面三种单纯型复杂对象外，其它各种对象（点、线、面简单对象、注记对象和混合型复杂对象）与对象集类型都是一一对应的。另外，场是一种对象集，不过由于其中的元素并不是场对象（没有场对象概念），因而场与场中的元素也不存在一一对应的关系，但在实现时开发者完全可以设计一个场类来管理各种各样的场。
值得指出的是，整体GIS数据模型认为人们感知的客观世界是一个由众多类型不同的地理实体组成的整体世界，而不是人为分割的、僵化的对象层，但由于分层能够为GIS管理和显示地理对象提供极大的方便，因此我们在基本分层（在本文中是对象集）的基础上，特别提出并强调复合对象集的概念，以此来表达和实现整体GIS数据模型的整体思想。复合对象集打破了GIS中传统分层的框架，为不同对象集中的关联对象或用户感兴趣的不同类型对象提供了一个集中存贮与交互的独立空间，但同时也为系统开发和管理带来了一定难度。比如，单纯型对象集的显示、修改、存贮、管理、分析和输出都可采用统一的方法进行，而复合对象集的这些操作则必须在内部进行分别处理（按对象类型）。虽然如此，但单纯型对象集与复合对象集都是为了满足不同的用户需求而设计的，二者在对象组织、系统实现和空间分析上各有优缺点，一个功能强大的GIS应该同时支持它们。

3.2 图层

对象集加上自己特有的显示属性即是图层，因此对象集类型与图层类型是一一对应的。由于对象集包括点、线、面、注记对象集、复合对象集和场6种基本类型，因此图层也有相应的点、线、面、注记图层、复合图层和场图层6种基本类型。对象集用来存贮对象的空间与属性数据，而图层则用来设置对象集的显示风格并控制对象集的显示范围、显示比例和操作特性（如可显示、可选择、可编辑和可捕捉等），二者各司其职又相互联系。在对应关系上，一个图层只对应一个对象集，而一个对象集却可显示在不同的地图窗口中对应多个图层，因此对象集与图层之间的关系是一对多的关系。

表1 各种对象的存贮与显示对比表
Tab.1 Contrast of store and display of all kinds of objects

对象类型
存贮的对象集
显示的图层

点与单纯型复杂点
简单点对象集表
简单点图层

线与单纯型复杂线
简单线对象集表
简单线图层

面与单纯型复杂面
简单面对象集表
简单面图层

混合型复杂对象
复合对象集表
复合图层

场
多个非同类简单对象集表
场图层

注记对象
注记对象集表
注记图层

3.3 数据库

我们这里所说的数据库是指广义的数据库，其定义为“存贮对象的集合”。物理上不管是以文件形式还是以商业数据库形式存在，只要存贮有对象，我们都称为数据库。就综合性能而言，一般是文件系统在小量数据方面有自己的长处，而商业数据库则对大量数据的支持有着文件系统无法替代的优势。

3.4 地图或地图窗口

对象集是用来存贮地理对象的，图层是用来控制对象的显示的，两者都不等同于地图或地图窗口。我们的地图或地图窗口是一种框架，是显示对象的实际载体，也是控制图层并对之进行操作和分析的主体。

3.5 工作空间

工作空间是为系统管理方便而设计的，相当于一个大的仓库，里面存贮有数据的基本信息，如数据库的名字与尺寸、地图和其它资源（如点、线、面型符号）。系统运行时可调入数据库对之进行管理控制。

4 数据存储与访问

4.1 存储结构

4.1.1 简单对象集对应的表结构

如前文所述，对象集包括点、线、面、注记对象集、复合对象集和场6种基本类型，因此在数据库中应该设计与之对应的6种表。对于文件系统而言，表的概念可以扩展为结构，也就是说用6种结构来存贮这些对象集的各个元素。其中，结构的成员与表的字段是一一对应的，为了操作方便，我们还可以定义一个专门的类来管理这个结构。对于商业数据库而言，表就是关系数据库系统中的普通表，不必进一步考虑。
不同的对象类型对应不同的表，但所有对象集都可采取形如表2的结构，当然不同类型的对象集在空间坐标串的组织及属性字段名字上会有不同。由于点对象与单纯型复杂点对象除了空间坐标串组织方式稍有不同外（不过都是用同样的方法打包成外部不可见的二进制块，可视为相同），其余字段都相同，因此它们可以共存于一个表，也可以一起显示在同一图层中，在各方面的处理上几乎没有什么差别。线对象与单纯型复杂线对象、面对象与单纯型复杂面对象的关系与此类似，也可同存于一个表和在同一图层中显示。当然，简单对象与单纯型复杂对象的空间坐标串的组成结构不同，单纯型复杂对象应该有能够识别多个同类型简单子对象的格式或标记。对于混合型复杂对象，必须用单独的混合型复杂对象表存贮，表结构中除了没有简单对象公有的长度、面积等字段外，其它字段均可根据需要进行设置，结构形式仍同于表2。

表2 简单点、线、面对象及单纯型复杂点、线、面对象表
Tab.2 Data structure of all kinds of objects

对象ID
用户ID
空间信息
语义关系1…
属性1…
属性n

…
…
…
…
…
…，三维结构与时间表存在的标志

由上可见，我们并未如拓扑关系模型那样在面对象表的空间坐标字段里用一系列弧段标识号来表示面对象的组成，而是直接用其坐标串。虽然这样在多边形的公共边上会有重复存储现象出现，但在计算机存储设备日益增大的今天，这已经不再是主要问题，相反这种坐标存储方式使面对象表不再依赖线对象表，其中的元素也变成为相对独立、完整的对象，同时也将提高系统访问数据的速度。这种方式是面向实体的数据模型和面向对象整体数据模型在内部实现机制上的一个特色，是一种以空间换时间的存储方式。

4.1.2 三维结构与时间属性的表结构

目前的GIS仍然以二维GIS为主，但有时又需要查看少数对象的三维结构与时间特性，因此我们在整体GIS的数据库中为这部分对象单独设计了“三维结构与时间表”。为了讨论方便，我们把上面的表2称为主表，而把这个表称为副表（表3）。副表中并不存储整个对象集的全部对象，而是只存储部分具有三维结构与时间特性的对象。至于哪些对象能有三维结构与时间属性存贮在副表中，则要看它们在主表中最后一个属性字段里的标志值。如果标志值为真，则有，否则在三维结构与时间属性表中就没有这些对象。
有时候对一部分对象我们只关心其三维结构或只关心其时间属性，这部分对象的取值不能简单地设为真或假，此时要修改标志变量的值域将之设置为4值域，即V={0, 1, 2, 3}，其中0表示既没有三维结构又没有时间属性，1表示有三维结构但没有时间属性，2表示没有三维结构却有时间属性，3表示两者都有。如果整个对象集中存在值为1或2的对象，那么该表就要拆分成两部分以分别存储它们的三维结构与时间属性，当然这些对象的其它信息仍然存储于主表中。

表3 三维结构与时间表
Tab.3 3D data structure and time attribute of all kinds of objects

对象ID
三维结构
时间属性1
时间属性2
时间属性n

…
…
…
…
…

4.1.3 复合对象集对应的表结构

复合对象集是整体GIS数据模型中一个很重要的概念，对于复合对象集，我们可以用两种方式存贮它。1）物理方式，即在物理上将对象的所有信息都集中存放于一个表中。由于不同类型对象的字段不尽相同，因而必然会造成一些字段的空间浪费，例如点对象的长度和面积字段在现实世界中没有实际意义，所占空间自然就是浪费。显然，复合对象集中对象的类型越多，造成的空间浪费就越大。不过，如果复合对象集中包含的对象类型只是简单点与单纯型复杂点，或简单线与单纯型复杂线，或简单面与单纯型复杂面，那么就不会存在字段不一致导致的空间浪费问题。2）逻辑方式，即复合对象集中只存贮对象的系统ID号，而实际的信息仍存在于简单点、线、面对象和单纯型点、线、面复杂对象表---主表中。只是当读取复合对象集中对象的信息时，要打开并访问相应类型的主表，需要耗费一定的系统时间。到底采用何种方式合适，要视具体情况而定。作者的建议是，当复合对象集中对象类型较少时，采用物理方式较为合适。反之，采用逻辑方式则更为合理。作为一个好的GIS系统，应该对这两种存贮方式都进行强有力的支持。

4.1.4 场对应的表结构

面向对象的整体GIS数据模型不仅在概念上将地理对象作为一个个独立的实体看待，而且在内部存储上也是将它们独立存储，各对象表之间并不存在拓扑依赖关系，这一点与基于拓扑关系的数据模型有很大的不同。那么，面向对象的整体GIS数据模型如何处理对象间的拓扑关系呢？我们知道，拓扑模型存贮对象间拓扑关系的一个很重要的目的是为了实现数据共享（同时也降低了访问速度），整体GIS放弃了这一点，它在对象的单个表中为每个对象都存贮了完整的坐标信息。拓扑关系在GIS中并不是最基本的信息，当在特殊情况下需要时我们可以将它们临时构建出来，生成的拓扑关系存放于新的对象集中，形成专门的具有拓扑关系的对象集，这种对象集就是场（这里特指矢量场）。场表的字段设置基本上采用了拓扑关系数据模型的表结构，面与线之间的坐标存储具有依赖关系。
其实，拓扑关系数据模型中预先存储的拓扑关系和整体GIS数据模型中临时构建的拓扑关系都是最基本的点、线、面邻接关系，并未涉及到相交、相离、覆盖等更多的拓扑关系，邻接关系也是拓扑关系中最常用的一种，因此我们只讨论点、线、面间的邻接拓扑关系，其它关系可根据空间查询和分析运算得到。
1）网络场
网络场是包含并强调点、线拓扑关系的最典型代表，网络场对应的对象表有两个：以弧段为主的弧段---结点表（表中含坐标串字段）与以结点为主的结点---弧段表（表中可含结点坐标字段，也可不含）。其中结点---弧段表中可存贮弧段标识号，也可不存（如果不存，可在弧段---结点表中查得结点的弧段），但结点表一定要存在，因为结点有属性要保存。网络场的两个表包含了点与线之间的邻接拓扑关系，我们可以通过它们查得任意结点的邻接弧段和结点，可以查得任意弧段的起止结点。弧段的位置信息一般存于弧段---结点表的空间坐标串字段中，端点的坐标可存于该字段中，也可在结点---弧段表中设一坐标字段存贮。
2）TIN场
TIN场由两类表即可存贮：三角形表和点表。三角形的坐标存于点表的坐标字段中，三角形表本身不存储坐标信息，而只存三角形顶点序号，这些序号的排列有严格的顺序，不能随意颠倒。
3）点-线-面场
有了多边形---弧段、弧段与结点和多边形、结点---弧段三个表，我们就可以得到任意多边形、任意弧段和任意结点的拓扑邻接关系[1]。其中弧段与结点和多边形表是枢纽，为弧段默认设置了空间坐标串字段、从结点、到结点、左多边形和右多边形5个字段。含有这种点、线、面之间拓扑关系的典型场有城市街区图、地籍管理中的宗地等。
其它场如GRID模型、影像数据是栅格数据管理的范围，数据结构相对简单，本文不作讨论。

4.1.5 数据库选择

在数据库类型选择上，有三种模式可供参考：
■ 全文件方式，即空间数据和属性数据都存贮在文件系统中；
■ 文件数据库混合方式，即空间数据存贮在文件系统中，而属性数据存贮在商业数据库中；
■ 全数据库方式，即空间数据与属性数据都存贮在商业数据库中，两种数据可以存放于同一个表也可分别存放于两个表中。

4.2 访问机制

上一小节讨论了地理对象的存贮方式，作为一个大的空间数据库，仅有这些表是不够的。6种基本对象集表只是给我们提供了装载对象的空间，其中的商业数据库表虽然也给我们提供了访问接口（文件系统中表的接口则需要我们自己开发），但究竟如何进行有效的调度访问则还需要进一步设计和组织。

4.2.1 空间索引

我们知道，由于每个表具有相对固定的字段结构，因此一个表只适合存贮类型相同的对象，在整体GIS数据模型里，一个表通常对应一个对象集。一个数据库中往往有多个表，为了管理表的方便，可以用一个统一的表---总表来管理所有对象集对应的表，总表使我们在不必访问数据库各表的情况下就能得到它们的基本信息（如对象集的范围、对象集的索引表等）。一个数据库中只存在一个总表。
在解决了统一管理对象集表的问题后，进一步，为了快速访问各表中的地理对象，我们可以为每个表建立空间索引和属性索引。属性索引可以直接利用关键字在数据库中建立，而空间索引则需要采用一定的算法来实现，常用的方法有R树索引、网格索引和四叉树索引等。为每个对象分配的空间索引编号都存在该对象集的空间索引表中，即一个对象集表对应一个空间索引表。一个数据库中所有对象集表和相应的空间索引表都只对应一个总表。

表4 对象集表对应的空间索引表
Tab.4 Spatial index table of all kinds of object sets

索引块编号 索引块内的对象ID集合

…
….

4.2.2 对象存取

关系数据库以结构简单规范著称，访问存取操作技术也易为人们理解和掌握。当我们把地理对象存入数据库中以后，后面对这些对象的访问、修改也就容易了，在表中加、删记录也相当简单。采用的方法都是将给定的空间、属性条件组织成标准的SQL语句，输入查询算子里面执行即可。当然，对于空间条件的处理，需要自己写算法实现。总体来说，对数据库中对象的访问是以记录集为媒介的，不管是读出对象信息，还是修改、加入、删除记录（写进），都要通过记录集进行，因此必须首先进行查询（SQL查询和空间查询）得到带有所需字段的记录集。对于不支持这种规范化操作的文件型数据库，可以自己开发类似的访问引擎实现对象存取。图3表示了在数据库中进行对象存取的一种机制。

5 系统实现

相对于以前的GIS数据模型而言，整体模型更能真实地逼近客观世界，我们开发的商品化软件---SuperMap 系列软件很好地体现了整体GIS数据模型的思想，能够满足整体GIS的大部分需求，目前已经在国内外市场上得到了广泛应用。

图4展示的是SuperMap系列软件之一的通用桌面GIS系统---SuperMap Deskpro 3.0版本，该系统完全以面向地理实体的方式组织，不仅存贮有地理实体的位置与属性信息，而且能够方便地存取实体之间的拓扑关系和语义关系。在图层的组织方面，不仅符合用户对地理世界的直接感知模式（通过复合对象集实现），而且支持用户根据自己的需要对地理数据进行理性地思考、组织、存贮、管理与显示（简单对象集不仅能满足用户的专题需要，同时也能避免用户误操作对专题数据统一性的破坏）。在数据存贮与管理方面，既支持小数据量的文件型数据库，同时也支持市场上广为流行的大型商用数据库，如SQL Server和Oracle等，空间索引和查询的速度也满足海量数据用户的实际需求。作为桌面GIS系统，SuperMap Deskpro 3.0为用户提供了友好的图形界面，在操作上也为用户批量处理数据提供了很大的方便。SuperMap Deskpro 3.0参加国家科技部和国家遥感中心组织的2001年度国产地理信息系统软件测评后，作为优秀的桌面GIS产品获得了科技部的表彰推荐。

6 结语

用户感知到的地理世界是一个整体，而不是一个个数据层，而且是动态变化和处于三维空间中的。地理世界中的各种实体之间具有拓扑关系和语义关系。为了使做出来的GIS尽可能地符合用户对地理世界的认知，面向对向的整体GIS数据模型及其实现系统需具有如下特点：

1) 强调拓扑关系与语义关系；
2) 强调特定对象的三维结构与时间属性；
3) 重视在复合对象集与复合图层方面增强功能，例如增加任意类型的对象与对象集；
4) 面向对象与拓扑关系数据结构相结合、面向实体与面向场数据模型共存；
5) 客观世界是一个整体，本质上没有GIS的分层概念，但有时在GIS系统中也需要跨层研究对象之间的关系。对于这种跨层拓扑关系我们可以用三种方法揭示：①将各层显示在同一地图窗口中进行观察；②跨图层查询并将结果显示在同一地图窗口中，结果也可保存为地图或复合对象集；③利用整体数据模型中的网络场和点-线-面场有效地模拟跨层之间的拓扑关系。
6) 地理实体之间的语义关系可以通过对象的属性来标识。

⑷ 数据模型主要有4种，分别是什么

有三种。

1、层次模型

将数据组织成一对多关系的结构，用树形结构表示实体及专实体间的联属系。

2、网状模型

用连接指令或指针来确定数据间的网状连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式 。

3、关系模型

以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利用各种实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法 。

(4)地理信息中何为网络模型扩展阅读

层次模型

层次模型将数据组织成一对多关系的结构，层次结构采用关键字来访问其中每一层次的每一部分。

层次模型发展最早，它以树结构为基本结构，典型代表是IMS模型。

优点是存取方便且速度快；结构清晰，容易理解；数据修改和数据库扩展容易实现；检索关键属性十分方便。

⑸ 地理信息系统中的一道题，试述空间网络分析，请问该怎么答

在GIS中，网络分析是指依据网络拓扑关系，通过考察网络元素的空间及属内性数据，以数学理论容模型为基础，对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算。是研究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，其基本思想则在于人类活动总是趋于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。

⑹ 地理信息系统的数据模型包括哪些互相联系的方面试举例说明。

真不会了，无能为力了，虽然尽力了，悲剧

⑺ 什么是地理空间数据模型他对GIS技术及其应用有和重要性

来源一：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，它为版描述空间数据的组织和设权计空间数据库模式提供着基本方法。因此，对空间数据模型的认识和研究在设计GIS空间数据库和发展新一代GIS系统的过程中起着举足轻重的作用。
《地理信息系统——原理、方法和应用》邬伦等编著，第48页。
来源二：为了能够利用地理信息系统工具来解决现实世界中的问题，首先必须将复杂的地理事物和现象抽象到计算机中进行表示、处理和分析，其结果就是空间数据模型。
空间数据模型可分为：
1、概念模型（分三种：
1：场模型：用于描述空间中连续分布的现象；
2：对象模型：用于描述各种空间地物；
3：网路模型：可以模拟现实世界中的各种网络）
2、逻辑数据模型（常用的分：矢量数据模型，栅格数据模型和面向对象数据模型等）
3、物理数据模型（物理数据模型是指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取，是系统抽象的最底层。）
《地理信息系统教程》汤国安等编，第62页。
顺：考研加油~

⑻ 地理信息系统中常用的空间数据模型有哪些

1、概念模型来（场模型：自用于描述空间中连续分布的现象；对象模型：用于描述各种空间地物；网路模型：可以模拟现实世界中的各种网络）
2、逻辑数据模型（矢量数据模型,栅格数据模型和面向对象数据模型等）
3、物理数据模型（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取,是系统抽象的最底层.）

⑼ 地理信息系统的数据模型包括哪些互相联系的方面试举例说明

主要有矢量模型、栅格模型，地形模型等。矢量模型主要是实现离散地物建模，栅格模型主要是实现连续地物建模，地形主要是实现起伏表面建模。不知道你还要了解什么？

⑽ 地理信息系统原理与方法什么是数据模型

地理信息系统有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
原理：地理信息有多种来源和不同特点，地理信息系统要具有对各种信息处理的功能。从野外调查、地图、遥感、环境监测和社会经济统计多种途径获取地理信息，由信息的采集机构或器件采集并转换成计算机系统组织的数据。这些数据根据数据库组织原理和技术，组织成地理数据库。 地理数据库是系统的核心部分。库中各种地理数据通常以多边形（矢量）方式和网格（光栅）方式进行组织。多边形作为区域的基本单元可以是某一级行政、经济区划单位，或某一地理要素的类型轮廓，它是由地理要素的专题信息（如类型代码）和几何信息（多边形边界的x、у 坐标值及其拓扑信息）构成（见多边形数据系统）。网格方式对某一区域按地理坐标或平面坐标建立规则的网格，并对每个网格单元按行、列顺序赋于不同地理要素代码，构成矩阵数据格式（见网格数据系统）。为了实现数据资源的共享和互换，地理数据库必须做到数据规范化和标准化，并有效地对各种地理数据文件进行管理，实现对数据的监控、维护、更新、修改和检索。地理数据通过软件的处理，进行分析计算，并加以显示。显示的方式有地理图、统计表和其他形式。
数据模型：折叠将湿地地图与在机场、电视台和学校等不同地方记录的降雨量关联起来是很困难的。然而，GIS能够描述 地表、地下和大气的二维三维特征。
例如，GIS能够将反应降雨量的雨量线迅速制图。
这样的图称为雨量线图。通过有限数量的点的量测可以估计出整个地表的特征，这样的方法已经很成熟。 一张二维雨量线图可以和GIS中相同区域的其它图层进行叠加分析。