1、各类空间及其共性一、空间的概念涵盖很大范畴 :人类赖以生存的地球空间，天文学研究的宇宙空间，医学中的脑空间，生物学的分子结构，以及信息科学研究的网络空间等均为某种空间。二、各类空间的共性 :各类空间均分布着多种空间实体；这些实体都占据着各自空间中一定的范围或位置，具有特定的几何形状、个体特征和内部结构；实体之间存在着空间位置关系和其他关系，这些关系反映了空间的整体结构；实体的特征、内部结构、实体间的各种关系随着时间变化，反映了空间的动态特征。 各类空间及其共性三、空间数据库是一个通用概念 :空间数据库原理与技术适用于上述各类空间，但不同空间具有各自的特点，针对不同空间的空间数据库在数据模型和具
2、体结构上具有一定差异。地理空间是最大、最复杂的一种空间，地理空间数据库是最复杂的、具有代表性的、应用面最广的一种空间数据库。 导 论一、空间数据库的 任务二、地理空间的 概念 、 定位框架 与 模型三、空间数据的 概念 与 特点四、空间数据管理的复杂性 （ 模型复杂性 、实现复杂性 ）五 、 空间数据库与地理信息系统Back空间数据库的任务 数据库系统由一个互相关联的 数据集合 和一组用以访问这些数据的 程序 组成 。 前者指数据库本身，后者称为数据库管理系统DBMS 。设计数据库是为了 管理大量信息 ，数据管理问题涉及 信息结构的定义、提供信息操作机制、维持信息正确状态、保障信息的安全、避免
3、多个用户共享时的数据异常 。数据库的 三大任务 ：（ 1） 建立 数据模型 ，描述信息结构，使数据组织有序；（ 2）设计数据 存储方法 ，实现数据的三层独立；（ 3）实现统一 管理和有效控制 ，提供高效安全的访问与共享。 空间数据库的任务 多年来的 GIS实践表明，大部分现有 DBMS无法直接管理空间数据，或管理的空间数据难以使用，空间数据库主要研究存储、管理和检索空间数据的有效技术。空间数据库是数据库概念、理论、技术的发展和创新，其任务是以数字形式表示各类空间的宏观和微观结构，建立空间数据模型并转化为有效的的存储结构，以最小空间和时间代价有效组织、存储、管理和控制各类空间数据，维护数据的现势
4、性和正确状态，提供一定的访问机制，安全、高效、准确的实现数据的共享。Back地理空间的概念地理空间指物质、能量、信息的存在形式，在形态、结构、过程、功能关系上的分布方式和格局，及其在时间上的延续。地理空间是地球周围的一个区域，是一个环形球状空间，按层次划分为岩石层、土壤圈、水圈、生物圈、大气层和电离层。地球表层陆地和海洋表面附近的空间称为地球表层空间。有两种认识与编码地理空间并提取空间信息的观点：1、相对空间观点：相对空间是具有属性特征的空间实体的集合，由不同空间实体之间的空间关系构成（陈述彭 1999）。 2、绝对空间观点 ：绝对空间是具有属性描述的空间位置集合，它由一系列表示不同位置的坐标
5、值组成（陈述彭 1999）。 Back地理空间的定位框架2、椭球面空间参照系统：将地球抽象为接近地球形状的旋转椭球，以椭球面为地球表面几何模型。任意点 P的位置用（ B,L） +大地高 H表示。3、平面参照系统：研究区域范围不大时用平面作为地球表面的局部几何模型，任意点 P的位置用 (x,y) +海拔高 h表示。4、嵌套坐标系：如交通网络中的线性参照系统。Back道路网络Network定位基准点Datum线性定位方法 LRM公交路线路径移动对象Moving Object地理区域点 Point地理坐标系线性参照系统线 Line面 Polygon事件点Event地球表层空间的定位参照基准是陆地表面
6、和海洋表面，将地球表面简化为不同的几何模型，建立不同的空间参照系统，确定各自的定位方法。主要定位方法 ：1、地心 3维空间参照系统：以地心为原点，相互垂直的 X， Y， Z为坐标轴的真 3维空间直角坐标系统，任意点位表示成坐标矢量（ X,Y,Z）。图 0-1 空间定位构架 地理空间的模型人类认识和解释地理空间的历史概括为三个阶段：第一阶段： 视觉模型：以空间几何定位为基础，依靠简单量测的草绘纸质地图来认识、解释和分析自然环境。纸质地图是地理空间实体分布形式与空间关系的视觉图解表象，是认识自然与人文环境的重要工具和手段。第二阶段 ：符号模型 ：以数值方程为基础，在空间参照系统中用数学方法表示空间
7、实体的位置和关系，用平面符号化地图对现实世界作全面地描述，精确数值表示的纸质地图成为地理空间的形象 /符号 /概括模型。第三阶段 ：空间数据模型 ：从信息科学角度来认识、解释与分析客观世界 ，空间数据模型是地理空间中空间实体集合的质量、数量、时间、空间特性的全面抽象和概括，是地理空间特征与结构的数字表现形式。1、表达内容：用数据形式表示空间实体的关键特征。2、存储模型：将空间数据组织成数学空间中的 2维、 3维或多维动态空间 数据模型，由空间数据库统一存储、管理、操纵和控制。3、展现形式：以数字、视觉或触觉方式表现，以数学、数字、实物或其他形式存在，以可视化、符号化地图模型展现。 Back空间
8、数据的概念（ 空间现象 ）现实世界中的事实、存在、事物、要素、实体、对象、环境、映像等统称为现象。地理空间中占据一定的空间范围或位置，具有特定的几何形状，具有完整地理含义的各种自然地物、人工建筑物和构筑物、现象、区划、分布、实体、环境等统称为空间现象。空间现象是具有时空特征的现象的统称。拓扑关系（相邻、关联、包含、相离、重叠）空间特征几何形状和空间位置空间关系 方位关系、度量关系、定位关系时态特征（动态变化）属性特征 标识、命名、数量和质量特征空间现象定性关系（分类、从属、组成等）空间数据的概念（ 空间现象分类 ）1、空间现象集合 （ 1）连续分布的空间表面或空间场：不同位置属性取值是空间位置的连续函数，形态是一种分布表面或空间场，称为地面模型。如：高程、温度等是一种表面。（ 2）空间的某种划分：呈分片连续分布的空间现象集合，每个分片的属性相同，分片之间边界模糊（无固定形状），如：土地覆盖物、土壤。或分片间边界清晰但边界容易变化，通常进行整体分析，注重整体分布特征的空间现象集合，如：土地使用情况、地面覆盖、土地权属、气象区域等。 （ 3）嵌入空间的网络：交通网络、输电线路、各种地上和下管网等，这类现象是一种嵌入地理空间的网络。2、独立空间现象具有清晰边界和固定形状（规则或不规则形状），空间上可区分，应用中作为单个对象进行研究的空间现象称为独立空间现象。
