地理实体的面向对象描述

第一部分：1.地球科学的研究为人类监测全球变化和区域可持续发展提供了科学依据和手段。

2.地球系统科学、地球信息科学、地理信息科学、地球空间信息科学是地球科学体系中的重要组成部分。

3.地球系统科学：是研究地球系统的科学。

地球系统是指由大气圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈等四大圈层组成的作为整体的地球。

4.地球信息科学：是地球系统科学的组成部分，是研究地球表层信息流的科学，或研究地球表层资源与环境、经济与社会的综合信息流的科学。

就地球科学的技术特征而言，它是记录、测量、分析、处理和表达地球参考数据或地球空间数据学科领域的科学。

5.地理信息科学：是信息时代的地理学，是地理学信息革命和范式演变的结果，它是关于地理信息的本质特征与运动规律的一门学科，它研究的对象是地理信息，是地球科学的重要组成部分。

6.地球空间信息科学：是以GPS、GIS、RS为主要内容，并以计算机和通信技术为主要技术支撑，用于采集、测量、存储、分析、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学和技术。

7.地理信息系统：以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策而建立起来的计算机技术系统。

8.地理信息系统的基本概念包括：信息、数据、地理信息、地理信息的特征、地理数据、地理数据的特征、信息系统及类型、地理信息系统及类型等。

9.信息：是用文字、数字、符号、语言、图形、图像等介质或载体表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

信息具有客观性、适用性、可传输性、共享性等特点。

10.数据：是指对某一事件、事务、现象进行定性、定量描述的原始资料，包括文字、数字、符号、语言、图形、图像以及它们能转换成的形式。

信息来源于数据，数据是信息的载体，但并不就是信息。

第三节面向对象数据模型已于前述，目前非空间数据最主要的数据模型是层次模型、网状模型和关系模型。

这里，我们分别介绍它们用于 GIS 地理数据库的局限性(1)层次模型用于 GIS 地理数据库的局限性层次模型反映了地理世界中实体之间的层次关系，在描述地理世界中自然的层次结构关系时简单、直观，易于理解，并在一定程度上支持数据的重构。

它用于 GIS 地理数据库存在的主要问题是：1)、很难描述复杂的地理实体之间的联系，描述多对多的关系时导致物理存储上的冗余；2)、对任何对象的查询都必须从层次结构的根结点开始，低层次对象的查询效率很低，很难进行反向查询；3)、数据独立性较差，数据更新涉及许多指针，插入和删除操作比较复杂，父结点的删除意味着其下层所有子结点均被删除；4)、层次命令具有过程式性质，要求用户了解数据的物理结构，并在数据控制命令中显式地给出数据的存取路径；5)、基本不具备演绎功能和操作代数基础。

(2)网状模型用于 GIS 地理数据库的局限性网状模型是层次模型的普通形式，反映了地理世界中常见的多对多关系，在一定程度上支持数据的重构，具有一定的数据独立和数据共享特性，且运行效率较高。

用于 GIS 地理数据库的主要问题如下：1)、由于网状结构的复杂性，增加了用户查询的定位艰难，要求用户熟悉数据的逻辑结构，知道自己所处的位置；2) 、网状数据操作命令具有过程式性质，存在与层次模型相同的问题；3)、不直接支持对于层次结构的表达；4)、基本不具备演绎功能和操作代数基础。

(3)关系模型用于 GIS 地理数据库的局限性关系模型表示各种地理实体及此间的关系，方式简单、灵便，支持数据重构；具有严格的数学基础，并与一阶逻辑理论密切相关，具有一定的演绎功能；关系操作和关系演算具有非过程式特点。

尽管如此，关系模型用于 GIS 地理数据库也还存在一些不足。

主要问题是：1)、无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，摹拟和操作复杂地理对象的能力较弱；2)、用关系模型描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理；3)、由于概念模式和存储模式的相互独立性，及实现关系之间的联系需要执行系统开消较大的联接操作，运行效率不够高。

GIS试卷（1）一、名词解释题15%（每小题3分，共15分）1．地理数据：地理数据是对与地球表面位置相关的地理现象和过程的客观表示。

是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述，人们常把地理数据称为空间数据。

地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分。

2．网络分析一组相互连接的线状实体构成网络，网络分析只对线状实体而言。

这些线状实体表示了某种资源、物质或信息在地理空间上流动的通道。

对地理网络（交通网）、城市基础设施网络（电力线、电话线、给排水管线等）进行地理分析和模块化，是GIS网络分析的目的。

3．拓扑结构4．游程编码通过记录行或列上相邻的若干属性相同点的代码的代码，可实现游程长度编码。

5．DIME文件双重独立地图编码文件，它由美国人口普查局建立起来的为人口普查目的而设计的拓扑编码方法，是一种把几何度量信息（直角坐标）和拓扑逻辑信息结合起来的系统。

二、填空题20%（每空1分，共20分）1．GIS的基本组成一般包括（软件），（硬件），（数据），（人员），（方法）五部分。

2．GIS的操作对象是（地理实体），它具有描述地理实体的（空间），（属性），（时间）特征。

3．数据库作为一个复杂系统，主要由（空间数据库），（空间数据库管理系统），（空间数据库运用系统）三个基本部分构成4．面向对象方法具有（抽象）（封装）（多态）等三特性；四种（分类）（概括）（聚集）（联合）核心技术；5. 我国的国家基本比例尺地形图（除1：100万外）均采用( 高斯-克吕格投影）投影。

三、选择题10%（每小题1分，共10分）1 世界上第一个地理信息系统产生于（C ）A 中国B美国C加拿大D澳大利亚2.计算最短路径的经典算法是（ C ）。

A.Huffmann；B.Freeman；C.Dijkstra；D.Morton3.空间集合分析主要完成（C）A地形分析B缓冲区分析C逻辑运算D叠置分析4.湖泊和河流周围保护区的定界可采用（C ）A空间聚集B统计分析C缓冲区分析D叠加分析5．建立空间要素之间的拓扑关系属于（A ）功能A空间分析B图形分析C空间查询D 地图整饰6. One would normally begin with ________ in a GIS project:（）A、data displayB、database constructionC、data analysisD、data exploration7．Map projection is a process of converting from（）A、three-dimensional to two-dimensional coordinatesB、two-dimensional to three-dimensional coordinatesC、two-dimensional to two-dimensional coordinatesD、none of the above8．When converted from DMS to DD units, 46030’00’’ will read:（）A、46.3°B、46.5°C、46.7°D、none of the above9．Which transformation method is most commonly used in GIS?（）A、Equiarea transformationB、Similarity transformationC、Affine transformationD、Topological transformation 10．Each polygon in a polygon coverage should have ___label(s):（）A、zeroB、oneC、twoD、three四、简答题25%（每小题5分，共25分）1．试比较矢量、栅格两种数据结构的优缺点？矢量数据的优缺点：优点为数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和检索分析，图形显示质量好、精度高；缺点为数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难。

geo数据库使用在数据管理领域，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）广泛应用于地理空间数据的存储、分析和可视化。

为了实现这些功能，GIS使用一种称为地理数据库（Geographic Database）的特殊类型的数据库。

本文将介绍地理数据库的使用，包括其定义、设计和技术特点。

首先，地理数据库是一个用于存储和管理地理空间数据的数据库。

与传统的关系型数据库不同，地理数据库不仅存储数据本身，还存储与数据相关的地理信息，例如坐标、地理标识、地理特征等。

这使得地理数据库能够提供更丰富的数据分析和查询功能。

在地理数据库的设计中，有两个关键概念：空间数据和关联数据。

空间数据包括点、线、面等几何对象，用于表示地理位置和形状。

关联数据包括属性数据，用于描述地理实体的特征和属性。

这些数据通常是通过地理坐标系统来定位和参考的。

在地理数据库的技术实现中，有几种常见的方法。

其中之一是面向对象的地理数据库（Object-Oriented Geographic Database，简称OGDB）。

OGDB将地理实体和其属性数据封装为对象，使用对象关系映射（Object-Relational Mapping，简称ORM）技术进行数据存储和访问。

另一种常见的地理数据库技术是空间数据库（Spatial Database）。

空间数据库是一种专门用于存储和查询空间数据的数据库。

它提供了一系列空间索引和查询算法，以支持高效的空间数据查询和分析。

常见的空间数据库包括Oracle Spatial、PostGIS等。

除了OGDB和空间数据库，还有一些其他的地理数据库技术，如基于图的数据库（Graph-Based Database）、NoSQL数据库等。

这些技术在不同的应用场景和数据需求下有各自的优势和适应性。

地理数据库的使用广泛应用于各个行业和领域。

在城市规划中，地理数据库可以用于存储和分析城市的地理空间数据，帮助决策者做出合理的规划和设计。

《地理信息系统概论》课程笔记第一章地理信息系统基本概念1.1 数据与信息数据是原始的、未经处理的素材，它是信息的表现形式。

信息是从数据中提取的有意义的内容，它能够帮助人们做出决策。

在地理信息系统中，数据主要指的是空间数据，而信息则是通过对空间数据进行分析和处理得到的结果。

例如，一个地区的土地利用数据是原始数据，而通过分析这些数据得出的土地利用分布情况就是信息。

1.2 地理信息与地理信息系统地理信息指的是与地球表面位置相关的信息，包括自然地理信息（如地形、气候等）和人文地理信息（如人口、交通等）。

地理信息系统（GIS）是一种专门用于获取、存储、管理、分析和展示地理信息的计算机系统。

GIS能够将空间数据与属性数据结合起来，为用户提供强大的空间分析和决策支持功能。

例如，GIS可以用来分析城市交通拥堵情况，帮助规划交通路线。

1.3 地理信息系统的基本构成GIS由硬件、软件、空间数据、应用人员和应用模型五个基本部分组成。

硬件包括计算机、输入输出设备（如扫描仪、打印机等）；软件包括操作系统、数据库管理系统、GIS软件等；空间数据是GIS的核心，包括地图数据、遥感数据等；应用人员是使用GIS进行空间分析和决策的主体；应用模型则是根据实际问题构建的模型，用于解决具体问题。

例如，一个GIS系统可能包括一台计算机、GIS软件、地图数据和应用模型，用于分析土地利用变化。

1.4 地理信息系统的功能简介GIS的基本功能包括数据采集、数据管理、空间分析、可视化表达和输出等。

数据采集主要是获取空间数据和属性数据，可以通过遥感、野外调查等方式获取；数据管理主要是对数据进行存储、查询、更新和维护，确保数据的准确性和完整性；空间分析主要包括空间查询、空间叠合、空间邻近度分析等，用于解决实际问题；可视化表达主要是将空间数据以图形或图像的形式展示给用户，增强数据的可读性和可理解性；输出则是将分析结果以报表、地图等形式输出，为决策提供支持。

测绘技术中的地理信息模型与数据模型在测绘技术领域中，地理信息模型（Geographic Information Model，简称GIM）和数据模型（Data Model）起着至关重要的作用。

这两种模型的使用，使得测绘数据在地理空间上得以准确描述，并能够实现数据的有效管理和分析。

本文将对地理信息模型和数据模型进行详细探讨，并探究它们在测绘技术中的应用及其相互关系。

一、地理信息模型地理信息模型是一种描述现实世界地理对象与地理属性之间关系的模型。

它基于对地理实体的特征进行抽象，以及地理实体之间的拓扑和关系，实现对地理空间数据的表达与存储。

地理信息模型主要包括图形模型和属性模型。

1. 图形模型图形模型是以地理实体的几何形状为基础，描述地理空间数据的空间分布特征。

在图形模型中，地理实体被描述为点、线、面等几何形状，通过空间关系（如相邻、相交等）和拓扑关系（如包含、被包含等）来构建地理实体之间的关系。

图形模型的常见实现包括矢量模型和栅格模型。

矢量模型利用几何对象（如点、线、面）的坐标信息和属性信息来描述地理实体。

它适用于描述离散对象，如建筑物、河流等。

栅格模型则将空间分为规则网格，在每个网格单元中存储地理属性值。

这种模型适用于描述连续分布的地理现象，如温度、降雨等。

2. 属性模型属性模型是描述地理实体的属性信息，如名称、面积、人口等。

在地理信息模型中，属性模型可以用关系型数据库、面向对象数据库等形式来存储和管理。

通过属性模型，可以根据实体的属性特征进行查询、分析和可视化。

二、数据模型数据模型是一种用于描述数据结构和数据之间关系的模型。

在测绘技术中，数据模型起到组织和管理地理信息数据的作用。

数据模型可以分为概念模型、逻辑模型和物理模型。

1. 概念模型概念模型是对现实世界中某个领域的概念和规则进行抽象和定义的模型。

在测绘技术中，概念模型用于描述地理数据的逻辑结构和特征。

常见的概念模型包括层次模型、关系模型、对象模型等。

名词解析1、地理系统、地理信息流、地球空间信息学：地理系统：指某一个特定时间和特定空间的，由两个以上相互区别又相互联系、相互制约的地理要素或过程所组成，并具有特定的功能和行为，与外界环境相互作用，并能自动调节和具有自组织功能的整体。

地理信息流：它是由于物质和能量在空间分布上存在着不平衡现象所产生的，它依附于物质流和能量流而存在，也是物质流和能量流的性质、特性和状态的表征和知识。

它是地理系统的纽带，有了它地理系统才能运转。

地球空间信息学：采用以3S技术为代表的空间信息技术、计算机技术和现代通信技术为主要手段，研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示和应用的一门综合和集成的信息科学与技术。

2、地理实体与地理目标；地理实体：指自然界、自然现象和社会经济事件中不能再分割的单元，是一个概括性的、复杂的、具有相对意义的概念或术语。

具有空间特征、属性特征和时间特征。

地理目标：实体在地理数据库中的表示。

地理目标的表示方法随比例尺、目的等情况的变化而变化，例如，对于城市这个地理实体，在小比例尺上可作为一个点目标，而在大比例尺上将作为一个面目标。

地理目标在地图上是以地图符号的形式来表示的。

3、地理信息和地理数据的联系与区别？地理数据：是各种地理特征和现象之间的关系的符号化表示，包括空间位置特征、属性特征和时态特征三个基本特征部分。

地理信息：是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是与地球表面空间位置相关联的信息，是地理数据的解释。

联系与区别：信息与数据是不可分离的，是形与质的关系。

数据是信息的表达、载体；而信息是数据的内涵。

4、数据源与数据集；数据源：GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

数据集：一个结构化的相关数据的集合体，包括数据本身和数据间的联系。

数据集独立于应用程序而存在，是数据库的核心和管理对象。

.地理实体的描述——空间数据结构矢量数据结构——通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表达地理实体的一种数据结构。

(三)矢量数据表达需要考虑的内容Φ矢量数据自身的存储和管理Φ几何数据和属性数据的联系Φ空间对象的空间关系（拓扑关系）(四)矢量数据表达1简单数据结构2拓扑数据结构:X索引式数据结构A双重独立式数据结构B链状双重独立式数据结构主要拓扑数据结构类型索引式数据结构，是对所有边界点进行数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构。

优点：1）消除多边形数据的冗余和不一致2）邻接信息、岛信息可通过查找公共弧段号的方式查询缺点：1）表达拓扑关系较繁琐2）给相邻运算、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难3）以人工方式建立编码表，工作量大，易出错(一)栅格数据结构——是指将地表区域划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值。

(二)栅格数据获取的途径1、手工获取2、扫描仪扫描3、由矢量数据转换而来4、遥感影像数据5、格网DEM数据(三)栅格系统的确定栅格坐标系统的确定由于栅格编码一般用于区域性GIS，原点的选择常具有局部性质。

但为了便于区域的拼接，栅格系统的起始坐标应与国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致，并分别采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。

栅格单元的尺寸1）原则：应能有效地逼近空间对象的分布特征，又减少数据的冗余度。

栅格太大，忽略较小图斑，信息被丢失；栅格太小，会增加存储数据量(四) 栅格代码(属性值)的确定1、中心点法：取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。

2、面积占优法：栅格单元属性值为面积最大者。

3、重要性法：取重要的属性值为栅格属性值。

4、长度占优法：每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。

(六)栅格数据结构的特点●用离散的量化栅格值表示空间对象(通常是规则格网)●位置隐含，属性明显●数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大●存在几何和属性偏差●面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系●比例尺大小为栅格(像元)的大小与地表相应单元的大小之比。

Geodatabase模型原⽂地理数据模型是地理实体及其关系的形式化抽象和数学描述。

随着数据库、⾯向对象等技术的发展，⾯向对象的地理数据模型成为⼤型空间数据库的⾸选⽅案，它克服了传统地理数据模型的局限性，将具有复杂结构的⼀个逻辑整体视为⼀个对象，提供了概念模型到逻辑数据模型以⾄物理模型的⼀致描述，从⽽⼤⼤提⾼了管理效率，同时也为版本管理、动态模式修改等功能的实现创造了条件。

Geodatabase是ESRI公司在其ArcGIS产品中引⼊的全新⾯向对象空间数据模型，是建⽴在标准关系型DBMS之上的统⼀的、智能化的空间数据库。

它在统⼀模型框架下对GIS通常所处理和表达的地理空间要素，如：⽮量、栅格、三维要素、⽹络及要素间的关系和拓扑规则等，进⾏统⼀的描述。

下图描述了Geodatabase中的元素及其组织。

Geodatabase是图形数据和属性数据的容器，它们全部存储在关系数据库（RDBMS）中，⽽且针对不同的关系数据库提供了Geodatabase 的两个不同版本：Personal Geodatabase（个⼈版）和Multiuser Geodatabase（多⽤户版）。

Personal Geodatabase基于微软公司的Access数据库实现，⽅便⾼效，⼀个Geodatabase为⼀个mdb⽂件，由于受Access数据库本⾝限制，Personal Geodatabase许多功能也受到限制；针对Oracle、SQLServer⼀类的⼤型数据库，ESRI提供了Multiuser Geodatabase，并通过ArcSDE（空间数据引擎）完成对其的访问操作。

相对于Personal Geodatabase，Multiuser Geodatabase没有存储容量的限制，⽽且还⽀持多⽤户在线编辑、⼯作流、版本管理等⾼级特性。

总之，相⽐其它空间数据模型，Geodatabase具有如下的特点：（1）在同⼀数据库中统⼀管理各种类型的空间数据；（2）通过合法性规则检查，空间数据的录⼊和编辑更加准确；（3）空间数据更⾯向实际的应⽤领域；（4）可以表达空间数据之间的相互关系；（5）可管理连续的空间数据，⽆需分幅、分块；（6）⽀持空间数据的版本控制和多⽤户并发操作；正是由于Geodatabase的上述特点，使其⼴泛应⽤于国⼟、规划等各个领域。

dgn格式模型摘要：1.DGN 格式模型概述2.DGN 格式模型的特点3.DGN 格式模型的应用领域4.DGN 格式模型的优缺点5.结论正文：【1.DGN 格式模型概述】DGN 格式模型是一种用于描述地理信息的数据模型，由美国国防部制图局于1986 年提出。

DGN 是“数字地理网格”（Digital Geometric Network）的缩写，它是一种多边形网格数据结构，用于描述地球表面的地理特征和地物信息。

DGN 格式模型是一种面向对象的数据模型，其基本单元是节点、线和面。

节点表示点地物，线表示线地物，面表示面地物。

这些基本单元通过层次结构组织起来，构成了一个树状结构。

【2.DGN 格式模型的特点】DGN 格式模型具有以下特点：1) 分级结构：DGN 模型采用树状结构来组织地理信息，这种分级结构使得数据具有很好的层次性和可扩展性。

2) 多尺度：DGN 模型支持多尺度表示，可以从不同层次详细程度来描述地理信息。

3) 面向对象：DGN 模型采用面向对象的思想来描述地理实体，每个实体都具有独立的属性和行为。

4) 数据共享：DGN 模型的数据可以方便地进行共享和交换，因为它是一种基于文本的数据格式，易于处理和解析。

【3.DGN 格式模型的应用领域】DGN 格式模型在地理信息系统（GIS）领域得到了广泛的应用，主要应用领域包括：1) 数字地图制作：DGN 模型可以用于数字地图的制作，可以描述各种复杂的地理特征和地物信息。

2) 地理数据共享：DGN 模型的数据可以方便地进行共享和交换，有利于提高地理信息数据的利用率和价值。

3) 地理信息分析：DGN 模型支持多尺度和面向对象的特点，使得地理信息分析更加灵活和高效。

【4.DGN 格式模型的优缺点】DGN 格式模型的优缺点如下：优点：1) 分级结构和多尺度表示使得DGN 模型具有很好的可扩展性和层次性。

2) 面向对象的数据结构使得DGN 模型可以描述复杂的地理实体和关系。

名词解析1.地理系统、地理信息流、地球空间信息学:地理系统: 指某一个特定时间和特定空间的, 由两个以上相互区别又相互联系、相互制约的地理要素或过程所组成, 并具有特定的功能和行为, 与外界环境相互作用, 并能自动调节和具有自组织功能的整体。

地理信息流：它是由于物质和能量在空间分布上存在着不平衡现象所产生的, 它依附于物质流和能量流而存在, 也是物质流和能量流的性质、特性和状态的表征和知识。

它是地理系统的纽带, 有了它地理系统才能运转。

地球空间信息学：采用以3S技术为代表的空间信息技术、计算机技术和现代通信技术为主要手段, 研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示和应用的一门综合和集成的信息科学与技术。

2.地理实体与地理目标；地理实体: 指自然界、自然现象和社会经济事件中不能再分割的单元, 是一个概括性的、复杂的、具有相对意义的概念或术语。

具有空间特征、属性特征和时间特征。

地理目标：实体在地理数据库中的表示。

地理目标的表示方法随比例尺、目的等情况的变化而变化, 例如, 对于城市这个地理实体, 在小比例尺上可作为一个点目标, 而在大比例尺上将作为一个面目标。

地理目标在地图上是以地图符号的形式来表示的。

3.地理信息和地理数据的联系与区别？地理数据: 是各种地理特征和现象之间的关系的符号化表示, 包括空间位置特征、属性特征和时态特征三个基本特征部分。

地理信息：是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识, 是与地球表面空间位置相关联的信息, 是地理数据的解释。

联系与区别：信息与数据是不可分离的, 是形与质的关系。

数据是信息的表达、载体；而信息是数据的内涵。

4.数据源与数据集；数据源: GIS的数据源, 是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源, 主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

数据集：一个结构化的相关数据的集合体, 包括数据本身和数据间的联系。

地理信息系统概论第一章1：什么是地理信息系统？它与一般的计算机应用系统有哪些异同点？答：geographicalhical information system，它是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机软硬件支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，以便解决复杂的规划和管理问题. GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。

但是,地理信息系统与这些学科和系统之间既有联系又有区别.（1）GIS与机助制图(数字地图)系统机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理,主要功能是强调空间数据的处理、显示和表达，有些数字制图系统包含空间查询功能.地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面.一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能,此外它还应具有丰富的空间分析功能.（2）GIS与DBMS（数据库管理系统）数据库管理系统不仅是一般数据管理系统,而且通常也是地理信息系统中属性数据管理的基础软件。

GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能.因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多得多.（3)GIS与CAD系统二者都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。

区别在于CAD系统处理的多为规则几何图形及其组合图形功能较强,属性库功能弱，缺乏分析和判断能力，而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂,需要有丰富的符号库和属性库，较强的空间分析功能,图形与属性的相互操作频繁,具有专业化的特征且CAD多在单幅图上操作，海量数据的图库管理能力不如GIS。

地理信息系统中常⽤的空间数据模型有哪些？之前在百度知道上看到了这个问题——“地理信息系统中常⽤的空间数据模型有哪些？”今天就针对这个问题做了⼀些整理，看看能不能帮到⼤家。

空间数据模型是指利⽤特定的数据结构来表达空间对象的空间位置、空间关系和属性信息；是对空间对象的数据描述。

空间数据模型是地理信息系统的基础，它不仅决定了系统数据管理的有效性，⽽且是系统灵活性的关键。

⽬前，与GIS设计有关的空间数据模型主要有⽮量模型，栅格模型，数字⾼程模型，⾯向对象模型，⽮量和栅格的混合数据模型等。

前⾯四种模型属于定向性模型，在模型设计时只包括与应⽤⽬标有关的实体及其相互关系，⽽混合模型的设计则包括所有能够指出的实体及其相互关系。

就⽬前的应⽤现状⽽⾔，⽮量模型、栅格模型、数字⾼程模型相当成熟（⽬前成熟的商业化GIS主要采⽤这三类模型），⽽其它模型，特别是混合模型则处于⼤⼒发展之中。

⼀、⽮量模型（vector model）⽮量模型是利⽤边界或表⾯来表达空间⽬标对象的⾯或体要素，通过记录⽬标的边界，同时采⽤标识符(Identifier)表达它的属性来描述空间对象实体。

⽮量模型能够⽅便地进⾏⽐例尺变换、投影变换以及图形的输⼊和输出。

⽮量模型处理的空间图形实体是点（point）、线（line）、⾯（area）。

⽮量模型的基本类型起源于“Spaghetti”模型。

在Spaghetti模型中，点⽤空间坐标对表⽰，线由⼀串坐标对表⽰，⾯是由线形成的闭合多边形。

CAD等绘图系统⼤多采⽤Spaghetti模型。

GIS的⽮量数据模型与Spaghetti模型的主要区别是，前者通过拓扑结构数据来描述空间⽬标之间的空间关系，⽽后者则没有。

在⽮量模型中，拓扑关系是进⾏空间分析的关键。

在GIS的拓扑数据模型中，与点、线、⾯相对应的空间图形实体主要有结点（node）、弧段（arc）、多边形（polygon），多边形的边界被分割成⼀系列的弧和结点，结点、弧、多边形间的空间关系在数据结构或属性表中加以定义。

一、填空题1、空间数据反映实体的三个特点属性特点、空间特点、时刻特点。

2、空间数据类型，依数据来源不同分为地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影像数据五种。

3、空间数据模型类型分为三种层次、关系、网状。

4、栅格数据编码方式直接栅格编码方式、行程编码、块码、链式编码四种。

5、DEM的生成人工网格法、三角网法、立体像对法、等值线插法四种方式。

6、GIS的三维结构是指知识维、时刻维和逻辑维。

二、选择题1、GIS软件的组成不包括（A）A、GIS平面软件B、GIS平台软件C、GIS支撑软件D、GIS 应用软件2、下面属于空间拓扑关系的是（B）A、相接关系B、关联关系C、半包括关系D、分层关系3、块码的特点（）A、具有可变分辨率B、大块图斑记录C、具有不可变分辨率D、具有可变分辨率和小块图斑记录4、地图预处置包括（B）A、增加图纸转变的阻碍B、选取操纵点C、减少图纸性质的转变D、选取操作点5、以下哪个不是地理空间数据（D）A、图形B、文字C、表格D、PC机6、拓扑数据结构不包括（D）A、索引式结构B、双重独立编码结构C、链状双重编码结构D、独立编码结构7、GIS与CAD的一起点有（C）A、采纳地理坐标系B、处置数据大多来自于现实世界C、都能描述图形数据拓扑关系D、属性库结构复杂8、下面选项中属于GIS的三维结构的是（C）A、知识维B、逻辑性C、空间维D、时刻维9、下面哪一选项属于四种核心技术的是（B）A、分层B、概况C、聚合D、连接10、数据库领域中最经常使用的数据模型有（B）A、关联模型B、面向对象模型C、格状模型D、区域模型三、名词说明。

（1）GIS：对空间数据进行搜集、编辑、贮存、分析和输出的计算信息系统。

（2）拓扑关系：用来描述实体间的相邻、联通、包括和相交等关系2. 拓扑关系：研究空间点、线、面之间彼此关系的数据的方式。

（3）地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有归纳性，复杂性相对意义的概念。

地理信息系统数据模型研究地理信息系统（GIS）的数据模型是用于描述、表示、分析和存储空间信息的一种结构化和工具。

它可以帮助我们更好地理解和研究地理现象、环境、资源和人口等问题。

本文将探讨地理信息系统数据模型的研究现状和发展趋势。

地理信息系统数据模型可以分为空间数据模型和非空间数据模型两大类。

其中，空间数据模型可以进一步分为基于图形和基于对象的数据模型。

基于图形的空间数据模型是最早的GIS数据模型之一，它以点、线、面等基本图形元素来表示空间实体。

常用的基于图形的数据模型包括矢量数据模型和栅格数据模型。

矢量数据模型是一种面向对象的模型，它通过坐标和属性来描述空间实体，具有精度高、数据量小、表达直观等特点。

矢量数据模型在GIS中广泛应用于空间分析和决策支持等领域。

栅格数据模型是一种基于网格的模型，它通过网格单元的灰度值或二进制值来表示空间实体。

栅格数据模型具有数据结构简单、易于处理等特点，但同时也存在数据量大、精度低等问题。

基于对象的空间数据模型是一种面向对象的模型，它通过对象的概念来表示空间实体，具有表达能力强、灵活性高、易于集成等特点。

基于对象的数据模型在GIS中广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理等领城。

目前，地理信息系统数据模型的研究已经得到了广泛和重视，尤其在数据模型的标准化、空间数据的精度和不确定性、以及空间数据的可视化等方面取得了很多进展。

为了实现不同GIS系统之间的互操作性和共享性，必须对GIS数据模型进行标准化。

目前，国际标准化组织（ISO）已经制定了ISO 系列标准，包括地理信息科学和遥感等领域的框架和基础标准。

这些标准为GIS数据模型的标准化提供了指导和依据。

在GIS中，空间数据的精度和不确定性是影响其质量的关键因素之一。

为了提高空间数据的精度和可靠性，研究人员提出了各种方法和技术，例如遥感技术、全球定位系统（GPS）技术、以及人工智能等。

这些技术的应用可以帮助我们更好地解决空间数据的精度和不确定性问题。

地理信息系统的数据结构地理信息系统（GIS）作为一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统，其核心在于数据结构的设计与运用。

数据结构如同 GIS 的骨骼框架，决定了系统如何有效地组织、存储和处理海量的地理信息，以满足各种应用需求。

在探讨地理信息系统的数据结构之前，我们首先要明白地理数据的特点。

地理数据具有空间性、属性性和时间性。

空间性指的是数据与地理位置和空间关系相关；属性性则涵盖了描述地理实体的各种特征信息，如名称、类型、面积等；时间性反映了地理现象随时间的变化。

常见的地理信息系统数据结构主要包括矢量数据结构和栅格数据结构。

矢量数据结构通过点、线、面等几何对象来表示地理实体。

比如，一个城市可以用多边形来表示其边界，道路可以用线来描绘。

矢量数据结构的优点是精度高、数据量小、图形显示质量好，并且能够方便地进行几何变换和拓扑分析。

拓扑分析对于判断地理实体之间的空间关系非常重要，比如相邻、包含等。

然而，矢量数据结构在处理复杂的空间关系和大面积的连续数据时，可能会显得较为繁琐。

相比之下，栅格数据结构将地理空间划分成规则的网格单元，每个单元赋予相应的属性值。

例如，一张卫星影像图可以看作是栅格数据，每个像素都有其代表的颜色或灰度值。

栅格数据结构的优点是处理算法简单，易于与遥感数据结合，适合进行空间分析和模拟。

但它的数据量通常较大，精度相对较低，图形显示可能会有锯齿状。

除了这两种基本的数据结构，还有一种混合数据结构，它结合了矢量和栅格数据结构的优点。

例如，在一些 GIS 应用中，对于重要的地理实体采用矢量数据结构进行精确表示，而对于大面积的背景信息则使用栅格数据结构，以提高数据处理效率。

在实际应用中，选择合适的数据结构取决于多种因素。

如果需要进行精确的几何计算和空间关系分析，矢量数据结构可能更合适；而对于大面积的连续数据，如地形、植被覆盖等，栅格数据结构往往更具优势。

同时，数据的来源、精度要求、处理速度以及存储空间等也是决定数据结构选择的重要考量因素。