面向对象的土地空间数据模型构建

对象的类型从地理空间实体的特征来看，所有实体都基于点线面体四种基本类型，由此构成简单对象包括简单点对象简单线对象简单面对象和体元对象和组合对象，简单对象和组合对象既能存储在同数据库中也能储存在不同数据库中。

点对象表示地理空间中的点状要素，可以是具体的也可以是抽象的。

线对象表示地理空间对象的边界或地理空间中的线状要素，如道路边界道路中心线管线电力线等。

面对象表示在地理空间中由组闭合弧段所包围的呈面状的要素或区域，如湖泊行政区等。

体对象描述地理空间中呈现体状的物体，由组或多组闭合曲面所包围的空间实体，如建筑物山体等。

组合对象由多个简单对象组合而成，包括单纯型组合对象和混合型组合对象，多个组合对象又可以进步组合成新的组合对象。

单纯型组合对象由多个同类型的简单对象组合而成的集合，整个集合是个对象，包括组合点对象组合线对象组合面对象和组合体对象四类。

混合型组合对象由多个不同类型对象合并而成的个新对象。

几何对象图面向对象的空间数据模型体系结构边界终点起点体元边界弧段类多边形类结点类属性属性属性属性简单点对象简单线对象简单面对象体元对象简单对象组合对象地理空间对象对象要素层相关对象要素关系面向对象数据库语义对象几何对象和语义对象依据地理空间实体的存在性和人们对它管理利用的不同，能将其抽象成几何对象和语义对象两类。

其中，几何对象主要针对客观存在的地理空间对象，如客观存在的房屋建筑的几何信息语义对象则是指根据实际需要定义的非客观存在的地理空间对象，如对个公司进行管理，公司就作为语义对象。

几何对象封装了地理空间实体的几何属性和几何操作，主要存储空间位置和空间关系等体现地理空间实体几何域的信息语义对象则封装了地理空间实体的语义属性和语义操作，主要存储语义属性语义操作类别关系和组分关系等反映地理空间实体语义域的信息，如表所示。

表几何对象和语义对象的结构几何对象语义对象几何对象语义对象几何属性坐标点线面体语义属性类别值域编码度量单位几何关系拓扑关系非拓扑关系空间关系语义关系类层次对象组分几何操作旋转平移碰撞语义操作语义传播语义概括语义聚合结论空间数据模型是空间数据组织和数据库设计的核心和关键，本文采用面向对象思想构建数据模型，通过研究面向对象的建模理论和模型化过程建立了面向对象模型，探讨了面向对象空间在此，我要向所有爱我支持我授我知识关心我的人表示真诚的感谢。

首先，我要感谢我的父母，是父母的支持，关爱，辛勤的劳动给了我上大学的机会。

每年为了上学的学费和生活费，父母舍不得花分钱，几年来，直就穿着那么几件旧衣服，默默的付出是父母的期望给了我无穷的动力，我真诚的感谢你们。

其次，我要感谢授我知识的老师，是他们渊博的知识，严谨的治学态度，让我学到了很多东西。

第三，我要感谢我所有的同学，是他们的帮助和信任让我的学业顺利完成。

本论文是在王新民老师的悉心指导下完成的，王老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求情的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己宽以待人的崇高风范，朴实无华平易近人的人格魅力对我影响深远。

不仅使我树立了远大的学术目标，掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物的道理。

本论文从选题到完成，每步都是在王老师的指导下完成的，倾注了王老师大量的心血。

在此，谨向王老师表示崇高的敬意和衷心的感谢，本论文的顺利完成，离不开各位老师尤其是王新民尤晓妮白洁于志远王学恭王莉霞等各位老师的支持和帮助。

在此感谢各位老师感谢各位同学的关心支持和帮助，没有他们的帮助和支持是没办法完成学位论文的。

由于本人水平有限，论文中的有些观点以及对土地空间数据模型构建过程归纳和阐述难免有疏漏和不足的地方，欢迎各位老师和专家批评指正。

车顺民科学教育班据模型的核心思想，阐述了其几何对象和语义对象的结构和组织方式，总结了面向对象数据模型的特性，并归纳了该数据模型在数据组织和建模中的优势。

参考文献龚健雅规范化空间对象模型与实现技术测绘学报，崔伟宏空间数据结构研究北京中国科学技术出版社，边馥苓等地理信息系统原理和方法北京测绘出版社，唐策善，李龙澎，黄刘生数据结构用语言描述北京高等教育出版社，陈常松地理信息共享的理论与政策研究，科学出版社，殷红梅面向对象的基础地理信息矢量数据库建模研究硕士学位论文北京中国测绘科学研究院，杨伯钢，冯学兵城市地理空间框架建设技术体系研究测绘科学谢礼天面向对象数据库构建思想及其在城市水灾信息系统中的应用硕士学位论文汕头汕头大学，宋玮，王家耀，郭金华面向对象时空数据模型的研究测绘科学技术学，崔铁军，董延春地图数据的空间关系与数据模型测绘学院学报张新长，马林兵，张青年地理信息系统数据库，科学出版社，李景文，刘军锋，董星星基于实体的地理空间数据模型描述与表达测绘与空间地理信息致谢时光如梭，转眼间大学四年生活即将结束，回想四年来的大学生活，是那么的丰富多彩，而我却要和它说再见，开始人生新的段旅程。

尽可能地运用适合人类思维模式的方法来建立问题空间的模型，它所追求的是对现实世界的直接模拟。

我们在设计和实现个客观系统时，应按照人们在现实世界中对客观事物的思维方式构造尽可能直观自然地表达求解方法的软件系统。

现实世界的问题是由客观实体和实体之间的联系构成的，对象就是客观实体的抽象。

面向对象方法将数据和操作放在起，作为个相互依存不可分割的整体来处理，它强调模拟现实世界中的概念而不强调算法。

面向对象方法的出发点和基本原则就是使分析设计和实现个软件系统的方法和过程，尽可能接近人们认识世界解决问题的方法和过程。

面向对象的土地空间数据模型的构建过程空间数据建模是将客观世界中的土地空间信息转换成能在计算机中存储的土地空间数据的过程，通过空间数据建模可以使土地空间数据能客观真实地反映现实世界中土地空间对象及其分布特征和相互关系。

它的基本任务是，针对所研究的地理空间问题或现象，组织空间数据并设计空间数据库模式。

具体内容包括定义土地空间对象及其相互关系，确定土地空间对象的组成结构，设计土地空间对象在计算机中的物理组织存储路径和数据库结构等。

空间数据模型则是空间数据关系的逻辑组织形式的表示，是有效地组织存储管理各类数据的基础，也是数据有效传输交换和应用的基础。

空间数据模型应尽可能真实地反映客观世界，使之接近人们对客观世界的理解与观察，为描述空间数据组织和设计空间数据库模式提供基本方法。

由现实世界到数据世界的抽象过程要经过两级抽象，三个层次来进行，如图所示。

概念数据模型概念数据模型是对现实世界中客观实体与现象的认知抽象与概念模型化，是地理空间中实体的抽象概念集，是对土地空间数据的语义解释，侧重研究土地空间数据的类型及其联系和约束。

从计算机系统的观点来看，概念数据模型是数据抽象的最高层，可以形成个满足语义共享的表达体系。

构造概念模型要遵循如下基本原则语义表达能力强易于理解独立于计算机实现。

逻辑数据模型逻辑数据模型由概念数据模型转换而来，是对地理空间数据的结构内容操作和选择综合简化和抽象数据结构对数据进行组织中间层最高层次最底层次数据世界计算机编码表达建立空间关系物理模型空间数据库逻辑模型概念模型概念世界现实世界空间事物或现象信息观察和认知图土地空间实体抽象的三个层次数据完整性的描述。

逻辑数据模型通过对土地空间数据库中的记录和数据之间关系的表达来描述地理空间对象及其关系，是数据抽象的中间层。

根据逻辑数据模型的实现方法不同可将其划分为结构化模型面向操作地模型和面向对象模型三大类典型的结构化模型有层次数据模型和网络数据模型，它通过树形结构来表达地理空间对象之间关系，能直接反映地理空间对象之间的联系面向操作的逻辑数据模型主要是指关系数据模型，利用二维表格来表达地理空间对象之间的关系，而对关系的提取和查询则通过关系操作来进。

设有两种不同特征的分子对象和，用它们组成个新的复合对象，其中，∈，∈，从式中可见，复合对象拥有自己的属性值和操作，它仅是从分子对象中提取部分属性值，且般不继承子对象的操作，子对象与组合对象的关系表现为的关系。

继承层次结构中子类与父类之间的种相互关系是继承，子类继承了父类的属性和行为，它依赖于父类并进行扩展，为有效减少信息冗余引入了继承。

继承有单继承和多方继承种。

仅有个直接的父类是指子类的单继承，而允许多于个直接父类是多方继承。

多个父类的属性和操作的综合是多方继承的现实意义。

经常会遇到多方继承的问题在地理空间实体表达中。

以水和交通系为例，如图所示，人工交通线自然交通线是交通线分类得到的，河流湖泊等子类是水系经分类得到的。

运河作为人工交通线和河流的子类，将同时继承交通线水系的属性和方法。

传播传播是用来描述属性值间的依赖性和获得服务的过程，其基本原理就是子对象的相关属性只存储次，然后再将这些属性值传给组合对象，这样当子对象的属性值改变后，组合对象的属性值无须修改，因此极大的减少了信息冗余并保证了信息的致性。

交通线水系人工交通线自然交通线河流湖泊公路运河可通航运河不可通航运河实例草地林地耕地河流类池塘类湖泊类水系类概括类土地道路景点附属设施公园聚集街坊街坊街坊街道分类概括分类联合聚集图面向对象的几种抽象技术联合面向对象的土地空间数据模型化