最新城市空间信息092精品课件

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩

2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味

3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人

4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅城市空间信息09-2第二章第二章 从从现实世界到数字世界世界到数字世界主要内容：主要内容：对现实世界的认识：几个概念模型、几种逻辑对现实世界的认识：几个概念模型、几种逻辑对现实世界的认识：几个概念模型、几种逻辑对现实世界的认识：几个概念模型、几种逻辑模型模型模型模型从现实世界到数字世界：几种数据结构模型、从现实世界到数字世界：几种数据结构模型、从现实世界到数字世界：几种数据结构模型、从现实世界到数字世界：几种数据结构模型、数据文件类型数据文件类

5、型数据文件类型数据文件类型数字世界的局限性：时间局限、范围有限、容数字世界的局限性：时间局限、范围有限、容数字世界的局限性：时间局限、范围有限、容数字世界的局限性：时间局限、范围有限、容量有限。量有限。量有限。量有限。不断提高认识能力是唯一出路。不断提高认识能力是唯一出路。不断提高认识能力是唯一出路。不断提高认识能力是唯一出路。2.1.2 对现实世界的世界的认识过程程从认知角度，人类不可能完全彻底地认识现实世界，从认知角度，人类不可能完全彻底地认识现实世界，从认知角度，人类不可能完全彻底地认识现实世界，从认知角度，人类不可能完全彻底地认识现实世界，现实的复杂性所以认识过程曲折向完全认识趋近。现

6、实的复杂性所以认识过程曲折向完全认识趋近。现实的复杂性所以认识过程曲折向完全认识趋近。现实的复杂性所以认识过程曲折向完全认识趋近。认识水平总体向前加速发展，以知识增长率为例，认识水平总体向前加速发展，以知识增长率为例，认识水平总体向前加速发展，以知识增长率为例，认识水平总体向前加速发展，以知识增长率为例，按每年按每年按每年按每年 2020世纪世纪世纪世纪6060年代年代年代年代9.5%9.5% 2020世纪世纪世纪世纪70 70 年代年代年代年代10.6%10.6% 2020世纪世纪世纪世纪80 80 年代年代年代年代12.65%12.65% 过去每隔过去每隔过去每隔过去每隔10-1510-1

7、5年人类知识翻一番年人类知识翻一番年人类知识翻一番年人类知识翻一番 2020世纪世纪世纪世纪90 90 年代每隔年代每隔年代每隔年代每隔3-53-5年人类知识翻一番年人类知识翻一番年人类知识翻一番年人类知识翻一番人类全部科技知识总量的人类全部科技知识总量的人类全部科技知识总量的人类全部科技知识总量的80%80%以上以上以上以上2020世纪以后产世纪以后产世纪以后产世纪以后产生的。生的。生的。生的。2.1.2 对现实世界的世界的认识过程程认识世界的过程也是人类认识的技术手段和工具的认识世界的过程也是人类认识的技术手段和工具的认识世界的过程也是人类认识的技术手段和工具的认识世界的过程也是人类认识的

8、技术手段和工具的进步过程。进步过程。进步过程。进步过程。 人的感官系统可以感知各种各样的现象，但仅仅是一小人的感官系统可以感知各种各样的现象，但仅仅是一小人的感官系统可以感知各种各样的现象，但仅仅是一小人的感官系统可以感知各种各样的现象，但仅仅是一小部分。声光电气味温度部分。声光电气味温度部分。声光电气味温度部分。声光电气味温度细胞细胞细胞细胞原子原子原子原子电子等电子等电子等电子等伴随人类认识的技术手段和工具的不断提高，人类伴随人类认识的技术手段和工具的不断提高，人类伴随人类认识的技术手段和工具的不断提高，人类伴随人类认识的技术手段和工具的不断提高，人类对现实世界的描述不断进步。以空间认知为

9、例：对现实世界的描述不断进步。以空间认知为例：对现实世界的描述不断进步。以空间认知为例：对现实世界的描述不断进步。以空间认知为例： 手工量测刻画手工量测刻画手工量测刻画手工量测刻画 GPSGPS、RSRS测量，计算机存储，测量，计算机存储，测量，计算机存储，测量，计算机存储，GISGIS处理处理处理处理 全球信息化，海量数据，数据挖掘与智能化决策分析、全球信息化，海量数据，数据挖掘与智能化决策分析、全球信息化，海量数据，数据挖掘与智能化决策分析、全球信息化，海量数据，数据挖掘与智能化决策分析、宽带网络信息可视化要求日益广泛宽带网络信息可视化要求日益广泛宽带网络信息可视化要求日益广泛宽带网络信息

10、可视化要求日益广泛数字工程技术（计数字工程技术（计数字工程技术（计数字工程技术（计算机、网络、通讯、声光电、数学、各项专业技术、系算机、网络、通讯、声光电、数学、各项专业技术、系算机、网络、通讯、声光电、数学、各项专业技术、系算机、网络、通讯、声光电、数学、各项专业技术、系统工程、管理工程等）的应用。统工程、管理工程等）的应用。统工程、管理工程等）的应用。统工程、管理工程等）的应用。 传统局部坐标系传统局部坐标系传统局部坐标系传统局部坐标系全球地心坐标框架，促进数字地球的全球地心坐标框架，促进数字地球的全球地心坐标框架，促进数字地球的全球地心坐标框架，促进数字地球的建设与发展。建设与发展。建设

11、与发展。建设与发展。对城市和城市空城市和城市空间的再的再认识城市是复杂的巨系统城市是复杂的巨系统城市是复杂的巨系统城市是复杂的巨系统数字城市建设是信息化社会城市建设的基础设施，数字城市建设是信息化社会城市建设的基础设施，数字城市建设是信息化社会城市建设的基础设施，数字城市建设是信息化社会城市建设的基础设施，可以大大方便人们的生产、生活，优化人居环境。可以大大方便人们的生产、生活，优化人居环境。可以大大方便人们的生产、生活，优化人居环境。可以大大方便人们的生产、生活，优化人居环境。数字城市也是复杂的系统工程，综合应用多种先进数字城市也是复杂的系统工程，综合应用多种先进数字城市也是复杂的系统工程，

12、综合应用多种先进数字城市也是复杂的系统工程，综合应用多种先进空间信息技术、网络通讯技术、多媒体虚拟现实、空间信息技术、网络通讯技术、多媒体虚拟现实、空间信息技术、网络通讯技术、多媒体虚拟现实、空间信息技术、网络通讯技术、多媒体虚拟现实、数据库管理技术等，集多方人力、物力、财力，统数据库管理技术等，集多方人力、物力、财力，统数据库管理技术等，集多方人力、物力、财力，统数据库管理技术等，集多方人力、物力、财力，统筹布局，协调指挥，不断积累，经过各部门协作攻筹布局，协调指挥，不断积累，经过各部门协作攻筹布局，协调指挥，不断积累，经过各部门协作攻筹布局，协调指挥，不断积累，经过各部门协作攻关，大量细致

13、的工作，才能建成。并不断维护和完关，大量细致的工作，才能建成。并不断维护和完关，大量细致的工作，才能建成。并不断维护和完关，大量细致的工作，才能建成。并不断维护和完善。善。善。善。必须用系统工程的思想和技术管理手段。必须用系统工程的思想和技术管理手段。必须用系统工程的思想和技术管理手段。必须用系统工程的思想和技术管理手段。2.2 从从现实世界到数字世界世界到数字世界由于人类的活动，现实世界变得越来越复杂由于人类的活动，现实世界变得越来越复杂由于人类的活动，现实世界变得越来越复杂由于人类的活动，现实世界变得越来越复杂人类知识的积累，科技的发展日新月异人类知识的积累，科技的发展日新月异人类知识的积

14、累，科技的发展日新月异人类知识的积累，科技的发展日新月异人类的生活、工作、学习与娱乐方式发生着变化。人类的生活、工作、学习与娱乐方式发生着变化。人类的生活、工作、学习与娱乐方式发生着变化。人类的生活、工作、学习与娱乐方式发生着变化。主要体现在生活、学习、工作中交流的方式发生了主要体现在生活、学习、工作中交流的方式发生了主要体现在生活、学习、工作中交流的方式发生了主要体现在生活、学习、工作中交流的方式发生了巨大变化。如：巨大变化。如：巨大变化。如：巨大变化。如： 网上购物、电话电视购物、网上银行、团购网上购物、电话电视购物、网上银行、团购网上购物、电话电视购物、网上银行、团购网上购物、电话电视购

15、物、网上银行、团购 网络课堂、广播电视大学、百家讲坛网络课堂、广播电视大学、百家讲坛网络课堂、广播电视大学、百家讲坛网络课堂、广播电视大学、百家讲坛 电视会议、无纸化办公等电视会议、无纸化办公等电视会议、无纸化办公等电视会议、无纸化办公等关键是以数字化为基础的计算机通讯技术，使信息关键是以数字化为基础的计算机通讯技术，使信息关键是以数字化为基础的计算机通讯技术，使信息关键是以数字化为基础的计算机通讯技术，使信息的传播速度加快，引起物质的交流、能量的转移的的传播速度加快，引起物质的交流、能量的转移的的传播速度加快，引起物质的交流、能量的转移的的传播速度加快，引起物质的交流、能量的转移的过程加速进

16、行，范围扩大，掀起全球一体化的浪潮。过程加速进行，范围扩大，掀起全球一体化的浪潮。过程加速进行，范围扩大，掀起全球一体化的浪潮。过程加速进行，范围扩大，掀起全球一体化的浪潮。2.2.1 数字世界是现实世界的抽象表达1. 1. 数字世界定义：是我们部分生存环境的计算机化和数字世界定义：是我们部分生存环境的计算机化和数字世界定义：是我们部分生存环境的计算机化和数字世界定义：是我们部分生存环境的计算机化和数字表达，即数字表达，即数字表达，即数字表达，即“ “比特世界比特世界比特世界比特世界” ”，是当今和未来信息化，是当今和未来信息化，是当今和未来信息化，是当今和未来信息化时代一个重要工具体系。包括

17、计算机、互联网、通时代一个重要工具体系。包括计算机、互联网、通时代一个重要工具体系。包括计算机、互联网、通时代一个重要工具体系。包括计算机、互联网、通讯、空间及地面传感器、终端服务设备（如显示屏、讯、空间及地面传感器、终端服务设备（如显示屏、讯、空间及地面传感器、终端服务设备（如显示屏、讯、空间及地面传感器、终端服务设备（如显示屏、导航仪、手机、绘图仪等）。导航仪、手机、绘图仪等）。导航仪、手机、绘图仪等）。导航仪、手机、绘图仪等）。2. 2. 数字技术：计算机技术、网络技术、通讯技术、空数字技术：计算机技术、网络技术、通讯技术、空数字技术：计算机技术、网络技术、通讯技术、空数字技术：计算机技

18、术、网络技术、通讯技术、空间及地面传感器技术、数据处理技术、多媒体和虚间及地面传感器技术、数据处理技术、多媒体和虚间及地面传感器技术、数据处理技术、多媒体和虚间及地面传感器技术、数据处理技术、多媒体和虚拟现实技术、机械与电子自动化技术等。拟现实技术、机械与电子自动化技术等。拟现实技术、机械与电子自动化技术等。拟现实技术、机械与电子自动化技术等。 数字技术已经深入到我们日常生活的每一个角落，成为数字技术已经深入到我们日常生活的每一个角落，成为数字技术已经深入到我们日常生活的每一个角落，成为数字技术已经深入到我们日常生活的每一个角落，成为我们这个时代发展的背景和必要条件。我们这个时代发展的背景和必

19、要条件。我们这个时代发展的背景和必要条件。我们这个时代发展的背景和必要条件。3. 3. 数字化空间：数字化技术开创的生活、交往、工作、数字化空间：数字化技术开创的生活、交往、工作、数字化空间：数字化技术开创的生活、交往、工作、数字化空间：数字化技术开创的生活、交往、工作、娱乐的场所。如网吧、娱乐的场所。如网吧、娱乐的场所。如网吧、娱乐的场所。如网吧、KTVKTV、空中课堂、科研模拟、空中课堂、科研模拟、空中课堂、科研模拟、空中课堂、科研模拟实验室、多媒体教室、数字化办公环境等。实验室、多媒体教室、数字化办公环境等。实验室、多媒体教室、数字化办公环境等。实验室、多媒体教室、数字化办公环境等。数字

20、化空数字化空间的的优点和局限性点和局限性优点：优点：优点：优点： 机器思维拓展人脑思维（人机交互），预测、试验、设计机器思维拓展人脑思维（人机交互），预测、试验、设计机器思维拓展人脑思维（人机交互），预测、试验、设计机器思维拓展人脑思维（人机交互），预测、试验、设计局限性：局限性：局限性：局限性： 抽象虚拟性（模型：模拟部分功能）抽象虚拟性（模型：模拟部分功能）抽象虚拟性（模型：模拟部分功能）抽象虚拟性（模型：模拟部分功能） 不完整性：有目的的建立，取舍，现实的变化，机器容量不完整性：有目的的建立，取舍，现实的变化，机器容量不完整性：有目的的建立，取舍，现实的变化，机器容量不完整性：有目的的建

21、立，取舍，现实的变化，机器容量和分辨率的限制和分辨率的限制和分辨率的限制和分辨率的限制数字化空数字化空间的的优点和局限性点和局限性我们还必须到大自然感受世界的奇妙、和人我们还必须到大自然感受世界的奇妙、和人交流感受亲情友谊、到演唱会体育比赛现场交流感受亲情友谊、到演唱会体育比赛现场体验激情、养花种草颐养精神、伴个宠物解体验激情、养花种草颐养精神、伴个宠物解除孤寂除孤寂另外，保证现实向数字世界转化的程序化、另外，保证现实向数字世界转化的程序化、规范化、标准化，能防止随意性，歪曲现实。规范化、标准化，能防止随意性，歪曲现实。2.2.2 现实世界到数字世界的世界到数字世界的转换模型模型模型模型是抽象

22、的模仿现实世界的事物，有意识忽略事物是抽象的模仿现实世界的事物，有意识忽略事物是抽象的模仿现实世界的事物，有意识忽略事物是抽象的模仿现实世界的事物，有意识忽略事物的某些特征。的某些特征。的某些特征。的某些特征。我们需要一个对现实世界的客观、本质的表达，必须我们需要一个对现实世界的客观、本质的表达，必须我们需要一个对现实世界的客观、本质的表达，必须我们需要一个对现实世界的客观、本质的表达，必须采用一个采用一个采用一个采用一个合理的方法，科学地合理的方法，科学地合理的方法，科学地合理的方法，科学地对现实世界进行建对现实世界进行建对现实世界进行建对现实世界进行建模，避免参入过多的主观因素。模，避免参

23、入过多的主观因素。模，避免参入过多的主观因素。模，避免参入过多的主观因素。现实世界的事物既存在空间差异，也有属性的区别，现实世界的事物既存在空间差异，也有属性的区别，现实世界的事物既存在空间差异，也有属性的区别，现实世界的事物既存在空间差异，也有属性的区别，从空间信息和非空间信息两个方面，分别进行建从空间信息和非空间信息两个方面，分别进行建从空间信息和非空间信息两个方面，分别进行建从空间信息和非空间信息两个方面，分别进行建模。在数字世界中两方面的模型必须结合起来。模。在数字世界中两方面的模型必须结合起来。模。在数字世界中两方面的模型必须结合起来。模。在数字世界中两方面的模型必须结合起来。也就是

24、说，在数字世界里，必须包含同时事物的也就是说，在数字世界里，必须包含同时事物的也就是说，在数字世界里，必须包含同时事物的也就是说，在数字世界里，必须包含同时事物的空间信息和非空间信息。空间信息和非空间信息。空间信息和非空间信息。空间信息和非空间信息。基于基于现实世界空世界空间信息的基本数字化方法信息的基本数字化方法空间信息：指空间位置、形态、分布。空间信息：指空间位置、形态、分布。场模型场模型场模型场模型：连续分布，布满整个空间的事物。：连续分布，布满整个空间的事物。：连续分布，布满整个空间的事物。：连续分布，布满整个空间的事物。要素模型要素模型要素模型要素模型：独立分布，或与其他事物关联的方

25、式。：独立分布，或与其他事物关联的方式。：独立分布，或与其他事物关联的方式。：独立分布，或与其他事物关联的方式。1. 场模型模型在一定空间内有在一定空间内有在一定空间内有在一定空间内有连续分布连续分布连续分布连续分布特点的现象，适合用场的特点的现象，适合用场的特点的现象，适合用场的特点的现象，适合用场的模型来转换与表达。模型来转换与表达。模型来转换与表达。模型来转换与表达。如：污染物的集中，地表的温度，土壤的湿度，空如：污染物的集中，地表的温度，土壤的湿度，空如：污染物的集中，地表的温度，土壤的湿度，空如：污染物的集中，地表的温度，土壤的湿度，空气和水流的速度与方向等。气和水流的速度与方向等。

26、气和水流的速度与方向等。气和水流的速度与方向等。 2 2维场：维场：维场：维场：2 2维空间已知的地点上，都有一个值维空间已知的地点上，都有一个值维空间已知的地点上，都有一个值维空间已知的地点上，都有一个值 3 3维场：维场：维场：维场：3 3维空间已知的地点上，都有一个值维空间已知的地点上，都有一个值维空间已知的地点上，都有一个值维空间已知的地点上，都有一个值场模型对空间信息的转换步骤：先区域分割，再赋场模型对空间信息的转换步骤：先区域分割，再赋场模型对空间信息的转换步骤：先区域分割，再赋场模型对空间信息的转换步骤：先区域分割，再赋值。又称采样和量化。值。又称采样和量化。值。又称采样和量化。

27、值。又称采样和量化。 采样间隔影响空间分辨率：等间隔规则采样、不等间隔采样间隔影响空间分辨率：等间隔规则采样、不等间隔采样间隔影响空间分辨率：等间隔规则采样、不等间隔采样间隔影响空间分辨率：等间隔规则采样、不等间隔采样采样采样采样 量化精度代表了对单元属性表达的精确程度。量化精度代表了对单元属性表达的精确程度。量化精度代表了对单元属性表达的精确程度。量化精度代表了对单元属性表达的精确程度。DEM数字高程模型数字高程模型是是场模型表达地面高低的属性。模型表达地面高低的属性。等高等高线模型模型是是场模型表达地面高低的属性。模型表达地面高低的属性。规则格网格网DEM是是场模型表达地面高低的属性。模型

28、表达地面高低的属性。TIN 不不规则三角网三角网高程模型高程模型表达地面高低的属性。表达地面高低的属性。2.要素模型要素模型针对个体空间对象的信息获取，该对象必须独立或针对个体空间对象的信息获取，该对象必须独立或与其他对象之间关联的方式存在。与其他对象之间关联的方式存在。任何现象，无论大小，都可以被确定为一个对象，任何现象，无论大小，都可以被确定为一个对象，并且从概念上与其邻域现象相分离。并且从概念上与其邻域现象相分离。要素模型适合于在空间中存在实际逻辑边界的事物。要素模型适合于在空间中存在实际逻辑边界的事物。如房屋、道路、湖、岛、森林等。如房屋、道路、湖、岛、森林等。离散的，且与周围的事物相

29、分离的个体离散的，且与周围的事物相分离的个体2.要素模型要素模型基于要素的空间信息模型把空间信息分解为基于要素的空间信息模型把空间信息分解为对象或实体，然后，向数字世界转换。必须对象或实体，然后，向数字世界转换。必须符合三个条件：符合三个条件：可被识别：转换的基础。可被识别：转换的基础。可被识别：转换的基础。可被识别：转换的基础。重要性：与具体应用有关。旅游图、工业分布图、重要性：与具体应用有关。旅游图、工业分布图、重要性：与具体应用有关。旅游图、工业分布图、重要性：与具体应用有关。旅游图、工业分布图、地质图、水文图。地质图、水文图。地质图、水文图。地质图、水文图。可被描述：转换的必要条件。如

30、：房屋、控制点可被描述：转换的必要条件。如：房屋、控制点可被描述：转换的必要条件。如：房屋、控制点可被描述：转换的必要条件。如：房屋、控制点2.要素模型要素模型基于要素模型的空间信息转化步骤：首先依据属性基于要素模型的空间信息转化步骤：首先依据属性选取要素选取要素然后对要素量测以确定其位置然后对要素量测以确定其位置分分类描述属性特征类描述属性特征最后记录。最后记录。实体或要素属性特征：实体或要素属性特征：除了空间位置：如坐标外除了空间位置：如坐标外 静态属性：如名称，静态属性：如名称， 动态行为特征：如流量，速度，载重量，动态行为特征：如流量，速度，载重量， 结构特征：如关联，聚集，离散等结构

31、特征：如关联，聚集，离散等基于要素的模型把信息空间看作是对象的集合，每基于要素的模型把信息空间看作是对象的集合，每一对象又有自己的属性。如：一对象又有自己的属性。如： 城市对象：建筑、道路、绿化区等的集合城市对象：建筑、道路、绿化区等的集合道路：宽度、长度、等级等道路：宽度、长度、等级等实体通过不同维度获取属性：空间维、时间维、图实体通过不同维度获取属性：空间维、时间维、图形维、文本维、数字维等。形维、文本维、数字维等。要素模型表达的空要素模型表达的空间不同地物不同地物类型型点：位置（点：位置（x，y）属性：符号属性：符号线：位置线：位置( (x1 ，y1 ), (x2 ，y2 ) ， ， (

32、xn ， yn )属性：符号，形状、颜色、尺寸属性：符号，形状、颜色、尺寸面：位置面：位置(x1 ， y1 ), (x2 ，y2 ) ， ， (xn ， yn )属性：符号变化，等值线属性：符号变化，等值线场模型与要素模型的比模型与要素模型的比较分别适合不同的场合：分别适合不同的场合：分别适合不同的场合：分别适合不同的场合：场模型场模型场模型场模型要素模型要素模型要素模型要素模型使用使用使用使用对象对象对象对象气候、土地气候、土地气候、土地气候、土地利用等利用等利用等利用等地形、样点采地形、样点采地形、样点采地形、样点采集等集等集等集等分析分析分析分析方法方法方法方法逻辑运算逻辑运算逻辑运算逻

33、辑运算拓扑分析拓扑分析拓扑分析拓扑分析主要主要主要主要产品产品产品产品图像图像图像图像等值线图等值线图等值线图等值线图线划图线划图线划图线划图现实世界选择要素选择一个位置它在哪里？那里怎样？数据基于基于现实世界非空世界非空间属性特征的系属性特征的系统性性组织方式方式相对于空间位置相对于空间位置相对于空间位置相对于空间位置客观固定性客观固定性客观固定性客观固定性，属性特征具有，属性特征具有，属性特征具有，属性特征具有主观性、主观性、主观性、主观性、层次性、多维性层次性、多维性层次性、多维性层次性、多维性等。表现了事物间相互区别、等。表现了事物间相互区别、等。表现了事物间相互区别、等。表现了事物间

34、相互区别、相互间错综复杂的关联性，导致相互间错综复杂的关联性，导致相互间错综复杂的关联性，导致相互间错综复杂的关联性，导致非空间非空间非空间非空间属性信属性信属性信属性信息向数字世界转化的复杂性。息向数字世界转化的复杂性。息向数字世界转化的复杂性。息向数字世界转化的复杂性。属性特征建模过程：属性特征建模过程：属性特征建模过程：属性特征建模过程：首先弄清现实世界中事物及其事物之间的联系。首先弄清现实世界中事物及其事物之间的联系。首先弄清现实世界中事物及其事物之间的联系。首先弄清现实世界中事物及其事物之间的联系。再逐步分析、变换，得到数字世界可以处理的形再逐步分析、变换，得到数字世界可以处理的形再

35、逐步分析、变换，得到数字世界可以处理的形再逐步分析、变换，得到数字世界可以处理的形式。式。式。式。四个世界，四个世界，四个世界，四个世界，3 3层模型层模型层模型层模型四个世界，四个世界，3层模型模型现实世界现实世界现实世界现实世界概念世界概念世界概念世界概念世界信息世界信息世界信息世界信息世界数字世界数字世界数字世界数字世界层次模型层次模型层次模型层次模型网络模型网络模型网络模型网络模型关系模型（关系模型（关系模型（关系模型（数据库技术成熟数据库技术成熟数据库技术成熟数据库技术成熟）面向对象模型（发展方向）面向对象模型（发展方向）面向对象模型（发展方向）面向对象模型（发展方向）概念模型概念模

36、型概念模型概念模型逻辑模型逻辑模型逻辑模型逻辑模型E-R模型面向对象模型物理模型物理模型物理模型物理模型数据类型、数据类型、数据类型、数据类型、索引类型、索引类型、索引类型、索引类型、约束条件约束条件约束条件约束条件( (关系模型范式）关系模型范式）关系模型范式）关系模型范式）（1）概念模型）概念模型概念模型概念模型概念模型概念模型: :用比较有效的、自然的语言来描述现实世用比较有效的、自然的语言来描述现实世用比较有效的、自然的语言来描述现实世用比较有效的、自然的语言来描述现实世界的实体及联系。要求：界的实体及联系。要求：界的实体及联系。要求：界的实体及联系。要求： 具有抽象的真实性，对现实世

37、界本质的、确实存在的内具有抽象的真实性，对现实世界本质的、确实存在的内具有抽象的真实性，对现实世界本质的、确实存在的内具有抽象的真实性，对现实世界本质的、确实存在的内容的抽象，忽略非本质的与主体无关的。容的抽象，忽略非本质的与主体无关的。容的抽象，忽略非本质的与主体无关的。容的抽象，忽略非本质的与主体无关的。 完整、精确的语义表达，易于理解和修改。完整、精确的语义表达，易于理解和修改。完整、精确的语义表达，易于理解和修改。完整、精确的语义表达，易于理解和修改。 易于向信息世界、数字世界的逻辑模型、数据模型转换易于向信息世界、数字世界的逻辑模型、数据模型转换易于向信息世界、数字世界的逻辑模型、数

38、据模型转换易于向信息世界、数字世界的逻辑模型、数据模型转换客观事物：对象、属性两方面，相互联系客观事物：对象、属性两方面，相互联系客观事物：对象、属性两方面，相互联系客观事物：对象、属性两方面，相互联系 实体联系模型（实体联系模型（实体联系模型（实体联系模型（E-RE-R图）图）图）图） 面向对象模型（面向对象模型（面向对象模型（面向对象模型（O-OMO-OM）实体体联系模型（系模型（E-R图）实体（实体（entity）：现实世界的事物可以抽象）：现实世界的事物可以抽象为实体。是概念世界中的基本单位，客观存为实体。是概念世界中的基本单位，客观存在。在。学生（张三），教师（王五）、房屋、道路等学

39、生（张三），教师（王五）、房屋、道路等学生（张三），教师（王五）、房屋、道路等学生（张三），教师（王五）、房屋、道路等班级，课程，控制点，特征点等班级，课程，控制点，特征点等班级，课程，控制点，特征点等班级，课程，控制点，特征点等属性（属性（attribute）：实体的特征。）：实体的特征。姓名，年龄，籍贯，权属人，名称，编号等姓名，年龄，籍贯，权属人，名称，编号等姓名，年龄，籍贯，权属人，名称，编号等姓名，年龄，籍贯，权属人，名称，编号等名称，级别，电话，邮政编码等名称，级别，电话，邮政编码等名称，级别，电话，邮政编码等名称，级别，电话，邮政编码等联系（联系（relationship）：实体

40、间的关联。）：实体间的关联。师生关系，隶属关系，选修关系等师生关系，隶属关系，选修关系等师生关系，隶属关系，选修关系等师生关系，隶属关系，选修关系等关联、包含、邻近等关联、包含、邻近等关联、包含、邻近等关联、包含、邻近等E-R图实体实体属性属性联系联系面向面向对象模型（象模型（OOM）基本概念：基本概念：基本概念：基本概念：对象（对象（object)是现实世界中概念化的基本实体，是现实世界中概念化的基本实体，是现实世界中概念化的基本实体，是现实世界中概念化的基本实体，是定义在实体上的一组是定义在实体上的一组是定义在实体上的一组是定义在实体上的一组属性和操作属性和操作的集合。的集合。的集合。的集

41、合。 对象：基本实体对象：基本实体对象：基本实体对象：基本实体 属性：表示实体的特征属性：表示实体的特征属性：表示实体的特征属性：表示实体的特征 操作：定义了实体的交互特性操作：定义了实体的交互特性操作：定义了实体的交互特性操作：定义了实体的交互特性例子：例子： 对象：螺丝对象：螺丝对象：螺丝对象：螺丝A A、机器、机器、机器、机器A A、树叶、树叶、树叶、树叶B B、地球、奋进号宇宙飞船、地球、奋进号宇宙飞船、地球、奋进号宇宙飞船、地球、奋进号宇宙飞船 属性：以螺丝属性：以螺丝属性：以螺丝属性：以螺丝A A为例：为例：为例：为例：螺距、罗帽尺寸、材料等螺距、罗帽尺寸、材料等螺距、罗帽尺寸、材

42、料等螺距、罗帽尺寸、材料等 操作：加工、装配等操作：加工、装配等操作：加工、装配等操作：加工、装配等Object-oriented model (OOM) 类类 （class）：通过将对象抽象成类，我们可以使：通过将对象抽象成类，我们可以使：通过将对象抽象成类，我们可以使：通过将对象抽象成类，我们可以使问题抽象化，抽象增强了模型的归纳能力。问题抽象化，抽象增强了模型的归纳能力。问题抽象化，抽象增强了模型的归纳能力。问题抽象化，抽象增强了模型的归纳能力。 属性：属性： 属性指的是类中对象所具有的性质（数据值）。属性指的是类中对象所具有的性质（数据值）。属性指的是类中对象所具有的性质（数据值）。属

43、性指的是类中对象所具有的性质（数据值）。 操作和方法：操作和方法： 操作是类中对象所使用的一种功能或变换。类中的操作是类中对象所使用的一种功能或变换。类中的操作是类中对象所使用的一种功能或变换。类中的操作是类中对象所使用的一种功能或变换。类中的各对象可以共享操作，每个操作都有一个目标对象各对象可以共享操作，每个操作都有一个目标对象各对象可以共享操作，每个操作都有一个目标对象各对象可以共享操作，每个操作都有一个目标对象作为其隐含参数。方法是类的操作的实现步骤。作为其隐含参数。方法是类的操作的实现步骤。作为其隐含参数。方法是类的操作的实现步骤。作为其隐含参数。方法是类的操作的实现步骤。 关联和链关

44、联和链 关联是建立类之间关系的一种手段，而链则是建立关联是建立类之间关系的一种手段，而链则是建立关联是建立类之间关系的一种手段，而链则是建立关联是建立类之间关系的一种手段，而链则是建立对象之间关系的一种手段。对象之间关系的一种手段。对象之间关系的一种手段。对象之间关系的一种手段。(a) (a) 关联和链的含义。关联和链的含义。关联和链的含义。关联和链的含义。 链表示对象间的物理与概念联结，关联表示类之间链表示对象间的物理与概念联结，关联表示类之间链表示对象间的物理与概念联结，关联表示类之间链表示对象间的物理与概念联结，关联表示类之间的一种关系，链是关联的实例，关联是链的抽象。的一种关系，链是关

45、联的实例，关联是链的抽象。的一种关系，链是关联的实例，关联是链的抽象。的一种关系，链是关联的实例，关联是链的抽象。 (b) (b) 角色。角色。角色。角色。 角色说明类在关联中的作用，它位于关联的端点。角色说明类在关联中的作用，它位于关联的端点。角色说明类在关联中的作用，它位于关联的端点。角色说明类在关联中的作用，它位于关联的端点。 (c) (c) 受限关联。受限关联。受限关联。受限关联。 受限关联由两个类及一个限定词组成，限定词是一受限关联由两个类及一个限定词组成，限定词是一受限关联由两个类及一个限定词组成，限定词是一受限关联由两个类及一个限定词组成，限定词是一种特定的属性，用来有效的减少关

46、联的重数，限定种特定的属性，用来有效的减少关联的重数，限定种特定的属性，用来有效的减少关联的重数，限定种特定的属性，用来有效的减少关联的重数，限定词在关联的终端对象集中说明。词在关联的终端对象集中说明。词在关联的终端对象集中说明。词在关联的终端对象集中说明。 限定提高了语义的精确性，增强了查询能力，在现限定提高了语义的精确性，增强了查询能力，在现限定提高了语义的精确性，增强了查询能力，在现限定提高了语义的精确性，增强了查询能力，在现实世界中，常常出现限定词。实世界中，常常出现限定词。实世界中，常常出现限定词。实世界中，常常出现限定词。 (d) (d) 关联的多重性。关联的多重性。关联的多重性。

47、关联的多重性。 关联的多重性是指类中有多少个对象与关联的类的关联的多重性是指类中有多少个对象与关联的类的关联的多重性是指类中有多少个对象与关联的类的关联的多重性是指类中有多少个对象与关联的类的一个对象相关。重数常描述为一个对象相关。重数常描述为一个对象相关。重数常描述为一个对象相关。重数常描述为“ “一一一一” ”或或或或“ “多多多多” ”。 Object-oriented model (OOM) （2）逻辑模型模型逻辑模型的作用：将概念世界的实体属性联逻辑模型的作用：将概念世界的实体属性联系转换成信息世界的逻辑模型，设计子模式，系转换成信息世界的逻辑模型，设计子模式，对模式评价优化，同时要

48、考虑数据转换过程对模式评价优化，同时要考虑数据转换过程中得一致性、完整性问题。中得一致性、完整性问题。关系模型：结构简单、使用方便、理论成熟关系模型：结构简单、使用方便、理论成熟关系模型：结构简单、使用方便、理论成熟关系模型：结构简单、使用方便、理论成熟层次模型：层次模型：层次模型：层次模型：网络模型：网络模型：网络模型：网络模型：关系模型关系模型关系模型的基本数据结构是二维表（简称表）关系模型的基本数据结构是二维表（简称表）。表格作为数据结构有广泛的应用基础。表格作为数据结构有广泛的应用基础。表有表框架和元组所组成。表有表框架和元组所组成。表框架有几个属性组成；（表框架有几个属性组成；（表框

49、架有几个属性组成；（表框架有几个属性组成；（n n个）个）个）个）存放于框架内的每行数据成为元组。（存放于框架内的每行数据成为元组。（存放于框架内的每行数据成为元组。（存放于框架内的每行数据成为元组。（mm个）个）个）个）一个实体的多个属性可以存放在多个表中。一个实体的多个属性可以存放在多个表中。一个实体的多个属性可以存放在多个表中。一个实体的多个属性可以存放在多个表中。表与表之间相关联的行由表与表之间相关联的行由表与表之间相关联的行由表与表之间相关联的行由关键字（关键字（关键字（关键字（keykey）关联。关联。关联。关联。关联的过程允许一对多或多对一的关系。关联的过程允许一对多或多对一的关

50、系。关联的过程允许一对多或多对一的关系。关联的过程允许一对多或多对一的关系。（3）物理模型）物理模型解决实体数据的存储问题，包括数据类型、解决实体数据的存储问题，包括数据类型、索引、约束等的定义。索引、约束等的定义。与平台相关。现代操作系统的抽象特征隔离与平台相关。现代操作系统的抽象特征隔离了这种相关性。了这种相关性。对数据库管理的数据来说，系统能够自动完对数据库管理的数据来说，系统能够自动完成逻辑模型向物理模型的转换。成逻辑模型向物理模型的转换。E-R图、关系表及物理、关系表及物理实现举例例 企企业生生产管理系管理系统某企业集团有若干工厂，每个工厂生产多种产品，某企业集团有若干工厂，每个工厂

51、生产多种产品，某企业集团有若干工厂，每个工厂生产多种产品，某企业集团有若干工厂，每个工厂生产多种产品，且每一种产品可以在多个工厂生产，每个工厂按照且每一种产品可以在多个工厂生产，每个工厂按照且每一种产品可以在多个工厂生产，每个工厂按照且每一种产品可以在多个工厂生产，每个工厂按照固定的计划数量生产产品，计划数量不低于固定的计划数量生产产品，计划数量不低于固定的计划数量生产产品，计划数量不低于固定的计划数量生产产品，计划数量不低于300300；每个工厂聘用多名职工，且每名职工只能在一个工每个工厂聘用多名职工，且每名职工只能在一个工每个工厂聘用多名职工，且每名职工只能在一个工每个工厂聘用多名职工，且

52、每名职工只能在一个工厂工作，工厂聘用职工有聘期和工资。工厂的属性厂工作，工厂聘用职工有聘期和工资。工厂的属性厂工作，工厂聘用职工有聘期和工资。工厂的属性厂工作，工厂聘用职工有聘期和工资。工厂的属性有工厂编号、厂名、地址，产品的属性有产品编号、有工厂编号、厂名、地址，产品的属性有产品编号、有工厂编号、厂名、地址，产品的属性有产品编号、有工厂编号、厂名、地址，产品的属性有产品编号、产品名、规格，职工的属性有职工号、姓名、技术产品名、规格，职工的属性有职工号、姓名、技术产品名、规格，职工的属性有职工号、姓名、技术产品名、规格，职工的属性有职工号、姓名、技术等级。请：等级。请：等级。请：等级。请：（1

53、 1）该集团进行概念设计，画出）该集团进行概念设计，画出）该集团进行概念设计，画出）该集团进行概念设计，画出E-RE-R图。图。图。图。（2 2）E-RE-R图转换成关系模式，并指出每个关系模式图转换成关系模式，并指出每个关系模式图转换成关系模式，并指出每个关系模式图转换成关系模式，并指出每个关系模式的主键和外键。的主键和外键。的主键和外键。的主键和外键。概念模型（概念模型（E-R图）图）逻辑模型（关系表）逻辑模型（关系表）CREATE TABLE 生产生产 (工厂编号工厂编号 CHAR(7) NOT NULL, 产品号产品号 CHAR(6) NOT NULL, 数量数量 DEC(5,2),

54、PRIMARY KEY (工厂编号工厂编号,产品号产品号), FOREIGN KEY (工厂编号工厂编号) REFERENCES 工厂工厂 ON DELETE CASCADE, FOREIGN KEY (产品号产品号) REFERENCES 产品产品 ON DELETE RESTRICT, CHECK (数量数量 =300) ); 物理模型（建表过程）物理模型（建表过程）数字城市基数字城市基础地理信息的概念模型地理信息的概念模型E-R图点线面属性1标识码属性n标识码属性（xi，yi）标识码属性1属性m属性p属性（x，y）关联包含数字城市空间实体逻辑模型关系表 点目标：点目标： 目标标识，地物编

55、码，（目标标识，地物编码，（x,y） 线线目目标标： 目目标标标标识识，地地物物编编码码，（x x1 1,y,y1 1）， （x x2 2,y,y2 2）（x xn n,y,yn n），）， 面面目目标标： 目目标标标标识识，地地物物编编码码，（x x1 1,y,y1 1），（x x2 2,y,y2 2）（x xn n,y,yn n），（），（x x1 1,y,y1 1）属性表属性表1 1： 目标标识，地物名称目标标识，地物名称，地物类型地物类型属性表属性表2 2： 目标标识，地物名称，目标标识，地物名称，长度，长度，.属属性性表表3 3： 目目标标标标识识，行行政政区区名名称称，用用地地类类

56、型型，面面积积,数字城市空间实体关系表文件关系表文件物理模型物理模型P1L1L2L5L6L4L7L3A1A3A2A4P4P3P5P2结点链关联关系表P1-L1，L3，L6 P2L1，-L2，-L5P3L2，-L3，-L4P4L4，L5，-L6P5L7 ，-L7数字城市空间实体关系表文件关系表文件-物理模型物理模型P1L1L2L5L6L4L7L3A1A3A2A4P4P3P5P2链结点、面关联关系表链链链链 起点起点起点起点 终点终点终点终点 左面号左面号左面号左面号右面号右面号右面号右面号L L2 2P P3 3P P2 2NULLNULLA A2 2L L3 3P P1 1P P3 3NULL

57、NULLA A3 3L L4 4P P4 4P P3 3A A3 3A A2 2L L5 5P P4 4P P2 2A A2 2A A1 1L L6 6P P1 1P P4 4A A3 3A A1 1L L7 7P P5 5P P5 5A A4 4A A3 3L L1 1P P2 2P P1 1NULLNULLA A1 1数字城市空间实体关系表文件关系表文件-物理模型物理模型P1L1L2L5L6L4L7L3A1A3A2A4P4P3P5P2面链、面关联包含关系表面号面号面号面号链号链号链号链号包含面号包含面号包含面号包含面号A A2 2L L2 2,-L,-L5 5，L L4 4 A A3 3L

58、 L3 3,-L,-L4 4,-L,-L6 6A A4 4A A4 4-L-L7 7A A1 1L L1 1, L, L6,6,L L5 5 规定：顺时针方向构建多边形，顺时针方向构建多边形，若链方向与之相同，则记为正；若链方向与之相同，则记为正；若链方向与之相反，则记为负。若链方向与之相反，则记为负。数字城市空数字城市空间实间实体关系表文件体关系表文件汇总汇总- -物理模型物理模型物理模型物理模型4.4.弧段坐标文件弧段坐标文件弧段号弧段号弧段号弧段号坐标系列（串）坐标系列（串）坐标系列（串）坐标系列（串）L L1 1X X2 2,Y,Y2 2; X; X1010,Y,Y10102.2.弧段

59、文件弧段文件弧段号弧段号弧段号弧段号 左面号左面号左面号左面号右面号右面号右面号右面号 起点起点起点起点终点终点终点终点L L1 1A A1 1A A2 22 25 53.3.面文件面文件面号面号面号面号弧段号弧段号弧段号弧段号 A A1 1L L1 1,L,L3 3,-L,-L4 41.1.点文件点文件点号点号点号点号 弧段号弧段号弧段号弧段号 2 2L L1 1,L,L2 2,L,L3 31234567891011131415A1A2A3L1L2L3L4122.2.3 数字世界是社会数字世界是社会发展的必然展的必然原始社会奴隶社会封建社会资本主义社会共产主义社会狩猎采摘-农业-工业-工农商

60、业-生态信息（数字）信息社会85%信息资源与空间信息有关，建立一个的数字化的世界，历史的必然。数字世界的一个典型例子就是数字地球(信息化地球模型)。2.2.4 数字世界的数字世界的优点点节约成本：节约成本： 电子商务，将经营主体、客体、经营活动等实现形式电子商务，将经营主体、客体、经营活动等实现形式演变成虚拟形式，并实现某种程度地在线经营。降低演变成虚拟形式，并实现某种程度地在线经营。降低40%-70%40%-70%的成本。的成本。提高效率提高效率: : 虚拟办公、电子邮件交换、远程连线会议。虚拟办公、电子邮件交换、远程连线会议。 农业、林业等方面的灾害监测预警农业、林业等方面的灾害监测预警避

61、免危险避免危险 虚拟现实技术，模拟特定环境中的视听动等行为的高虚拟现实技术，模拟特定环境中的视听动等行为的高级人机交互，产品安全性能设计、救灾指挥决策级人机交互，产品安全性能设计、救灾指挥决策实时精确，完成一些人工不可能完成的工作：实时精确，完成一些人工不可能完成的工作： 核试验模拟。核试验模拟。思考与思考与习题什么是数字世界与现实世界的特征和关系？什么是模型？模型的作用？现实世界向数字世界转换过程使用了哪些模型？各有什么特点？举例：空间信息在数字世界中的应用，空间信息的应用带来哪些好处？实验1： 围绕现实世界到信息世界的转换过程，利用围绕现实世界到信息世界的转换过程，利用E-R模型和面向对象模型，以数字城市中的模型和面向对象模型，以数字城市中的某一系统建设为目标，做详细设计某一系统建设为目标，做详细设计。如数字校园、数字消防、医疗紧急救援如数字校园、数字消防、医疗紧急救援如数字校园、数字消防、医疗紧急救援如数字校园、数字消防、医疗紧急救援 、数字邮、数字邮、数字邮、数字邮政等政等政等政等结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！53