地理信息系统数据模型研究

来源:用户上传      作者: 赵敏

　　中图分类号：D9 文献标识码：A 文章编号：1008-925X(2011)09-0-01
　　一、地理信息系统概述
　　地理信息系统是一种重要的空间信息系统，是指在计算机系统的支持下，对地球表层以及大气层的地理分布数据进行收集、存储、管理、计算、分析和描述的信息管理系统。地理信息系统的对象是多种地理实体、地理现象和空间关系数据，包括空间定位、图形和遥感数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的地理实体、现象及过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
　　地理信息系统英文简称为GIS，是进行空间数据处理的有力工具，在实际生活中具有广阔的应用范围，并能带来巨大的经济效益，因此受到普遍关注和重视，目前，GIS正处于飞速发展期，在现实生活中的影响也在不断增加。但是，传统的GIS因其技术发展的不成熟，也面临诸多问题和难题需要解决，比如技术更新后历史数据的保管和使用问题，为此，我们为有效解决这些问题，认为当前改进GIS，进行数据模型研究具有紧迫性，也是具有重大价值的课题。
　　二、GIS数据模型历史发展
　　GIS数据模型的构建意义已经不言而喻，能够有效地实现地理信息传递和具化，指导日常生活选择和科研工作，使地理信息系统功能发挥最大效能。传统上采用的是CAD数据模型，也就是计算机辅助设计模型，和Coverage 数据模型，也被称为地理相关模型，同时随着技术的进步，地理数据库数据模型，也称为Geo Data base模型。下文就这三种数据模型进行分析。
　　1.CAD数据模型
　　CAD数据模型采用二进制贮存数据方式进行地理信息的管理，点、线、面相结合，较为全面描述地理信息。但是，其不足在于缺乏对地理信息的属性分析和描述，只以图形和符号作为属性表达主要方式，在此情形下地理数据的拓扑关系自然难以建立。
　　2.Coverage 数据模型
　　美国ESRI公司（中文名为环境系统研究协会公司）于1981年推出Arc Info地理信息系统软件，实现了对第一代地理数据模型的改革，并发展为现在常用的Coverage 数据模型。此模型主要有两方面性能：一是，联系空间数据和属性数据，此由第一代数据系统基础上发展而来，将以二进制贮存的空间数据和以数据表贮存的属性数据相连接，这样保证了地理信息系统的完整；二是，矢量要素间拓扑关系得以保存，这样有利于信息的拓展，而不仅仅是单独的点线面结合方式，结点之处就是信息拓展的途径和范围。这也决定了Coverage 数据模型的最大优势用户可自行制定特征表，并可进行字段更改和与外部数据建立联系。
　　Coverage 数据模型自有其优势，但是也存在诸多不足和缺陷。其最大局限性就是信息或者说是数据聚集在点线面中不具有独特特征，也即是，从每条线传递的信息行为相同，无法准确识辨其特征。还有一个缺陷就是该模型运用复杂，因为技术的限制尚难发挥更大功能，这也就需要开发人员攻克难关。
　　3.Geo Data base模型
　　该模型也称为地理数据库数据模型，这是Arc Info 8新推出的面向对象模型，这种智能化数据模型将空间对象属性和行为相结合，运用现代技术和标准对数据对象进行组件定义。用户可以自己拓展数据模型，信息属性也在Geo Data base中定义。这也简化了操作人员的操作，不再需要不断书写代码来进行属性定义。而当进行代码操作时是可以实现更为复杂的行为。
　　该数据模型的优点在于：首先，贮存数据信息统一，所有的地理信息数据都可以进行贮存和实现统一管理。其次，数据精确化编录，通过智能化检验，可以避免信息编录的错误。第三，实现用户直观操作，该系统面向用户，用户可以根据兴趣选择数据。第四，要素间丰富的相邻关系。其五，数据形象得以形象化描述，并能实现连续性。第六，实现多用户的共同编辑。
　　无疑，新的数据系统是高智能和多功能的，比传统数据模型更能满足用户和处理人员需要。就当前我们无法预知这种数据模型是否就不存在缺陷，但是，科技总是进步的，人类的认识也是无止境的。这种基于认识论的断言，使我们明白，即使是再完善的系统，都有其改革处或者说创新处。
　　三、Geo Data base模型的完善处
　　虽然Geo Data base模型已经臻于完善，但是我们认为尚有其忽视的地方应该引起注意，比如，对于地理信息系统的时效性特征研究仍然不足，因此，应该在Geo Data base模型地基础上建立时态 GIS，即时态信息系统，实现时空的联合，主要应该实现以下方面功能：
　　首先，时空立方模型的构建，实现二维向三维的转变。比如任意给定一个时间值就能从截面中获得相关信息数据。反之，根据给定的数据，可以很快对应数据产生时间。当然这种模型的缺点是随着时间的发展，数据量增大，会造成处理的复杂性，但是，我们可以随时进行数据更新，并掌握地理信息变化规律，在此基础上可以避免这一问题。
　　其次，时空复合模型的创新。其原理是划分时空单元，这样时空数据发生变化时就能在整个单元区间产生新的对象。空间和时空属性实现“分离―聚合-分离”的循环，不断更新。这样同时也解决了单纯建立时空立方模型的缺陷。
　　当然还有许多学者对时空模型提出更多的修正建议，本文认为都值得参考。比如逻辑设计、索引变更处理，以及如何实现数据查询的快捷化等，都是具有重要意义的。我们始终认为，科学无极限，那么GIS数据模型的构建也必然还有很大发展空间。
　　四、结语
　　增强现实地理信息系统的实现是一项综合工程，目前，穿戴式计算机等移动计算设备、显示设备以及交互设备都还在快速发展中，增强现实系统由于其能够提供移动、多维和实时的地理信息信息服务，同时又不影响用户在现场对真实场景的感知的优势，增强现实的移动、多维和实时特性和GIS技术形成了天然联系，具有十分广阔的应用前景。
　　
　　参考文献：
　　[1]Zlatanova D S．Augmented Reality Technology[R]．GIS Report No．17。Delft．2002
　　[2]Azuma R T．A Survey of Augmented Reality[J]．Tele-operators and Virtual Environments，1997，4
　　[3]Clarke K C．Cartography in a Mobile Internet Age[c]．The 20th International Cartographic Conference，Bering．2001
　　[4]Yamashita M．Sakane＆Adaptive AnnotationUsing a Human-rohot Interface System Partner[e1．The 2001 IEEE International Conference on Roboties and Automation．Seoul Korea．2001

转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-237275.htm