空间数据模型类型

一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。

1.G1S空间概念数据模型

由于专业不同，人们所关心的问鹿、研究的对象、期望的结果等方面存在着差异，因而对现实世界的 描述和抽象也不同,这就形成了不同的用户视图，称之为外模式。GIS空间数据模型的概念模型是考虑 用户需求的共性,是用统一的语言描述和综合、集成各 用户视图。目前，广为采用的数据模型是基于平面图的 矢量数据模型和基于连续铺盖的栅格数据模型。

2.空间逻辑数据模型

逻辑数据模型是根据概念数据模型确定的空间数据库 信息内容（空间实体及相互关系），具体地表达数据项、记录等之间的关系，因而可以有若干不同的实现方法。一般来说，可将空间逻辑数据模型分为采用结构化模型和 面向操作的模型两大类。

（1）结构化逻辑数据模型

结构化模型是显式表达数据实体之间关系的树型结构。其中的层次数据模型是按树型结构组织数据记录，以反 映数据之间的隶属或层次关系。网络数据模型是层次数据 模型的一种广义形式，是若干层次结构的并，其优点是能 反映现实世界中极为常见的多对多的联系，缺点是复杂。一般而言，结构化模型能直接地反映现实世界中空间实体之间的联系。

（2）面向操作的逻辑数据模型

关系数据模型是用二维表格表达数据实体之间的关系，用关系操作提取或査询数据实体之间的关系，因此称之 为面向操作的逻辑数据模型。其优点是灵活简单，缺点是 在表示复杂关系时比其他数据模型困难；当数据构成多层 联系时，存储空间利用效率较低。当前的一种发展趋势是 将两者的优点集中起来，形成新的或改进的逻辑数据模型，如扩展的网络模型。

3.物理数据模型

逻辑数据模型并不涉及最底层的物理实现细节，但计算机 处理的是二进制数据,必须将逻辑数据模型转换为物理数据 模型，即要设计空间数据的物理组织、空间存取方法、数据 库总体存储结构等。

（1）物理表示与组织

层次逻辑数据模型的物理表示方法主要有物理邻接法、表结构法、目录法。网络数据模型的物理表示方法主要 有变长指针表、位图法、目录法等。关系数据模型的物理 表示是用关系表进行的。物理组织主要是考虑如何在外存 储器上以最优的形式存放数据，通常要考虑操作效率、响应时间、空间利用和总的开销。

（2）空间数据存取

数据库的“存"是指从内存写一块到外存取”指从外存写 一段到内存。常用的存取方法有：

• 文件结构法：包括顺序结构（如二分査找、插值査找）、 表结构（线性表、倒排表）和随机结构。
• 索引文件：它是提髙数据存取效率的基本方法。对索引 的插入、删除等只涉及索引记录本身，而对数据记录的 操作要看具体的数据组织策略。如果索引本身很大，就要 对索引文件再索引，建立多级索引，如B树、B+树等。 B树是基于主关键字的索引，若要根据次关键字进行索引， 必须建立倒排索引表。但是，如果这种基于次关键字的 搜索是主要操作，这类索引就不适合了。
• 点索引结构：由于B树在进行基于次关键字的搜索时不适合， 为此，将空间定位数据及其属性看做是多维空间中的点， 采用栅格索引、KD树、四叉树、R树等多维点索引结构进 行索引。目前，空间存取方法及査询优化仍是GIS研究中的一个重要课题。