第一节 空间信息模型基本概念
一、模型和域
模型是把一个域（源域）的组成部分表现在另一个域（目标域）中的一种结构。源域中被表现的部分可以是实体、关系、过程或其它让人感兴趣的现象。建模的目的是把源域简单化和抽象化。源域的内容转到目标域后，在目标域中进行分析和处理。而一个模型是否有用，就要看它模拟源域的效果和它在两个域间转换的难易程度。
这里，以供电线网的模型分析来表示建模过程。如图4．1所示，左侧的椭圆代表将被建模的源域，假设源域是供电线网的一部分，希望对它作一些网络分析，如：预测网中某一点处的电流强度。对该供电线网进行分析的一个恰当的模型可能就是数学中的网络结构分析，并由此得到目标域；建模函数则把源域中的要素和目标域中的要素联系起来。可以在目标域中进行网络变换与分析，分析结果再回到源域（供电网）中进行实际分析。
图4．2表示了建模的抽象过程。建模函数m作用在源域D上，源域中的变量t转换到目标域后成了m（t）；在目标域的转换结果则通过建模函数的反变换inv（m）再回到D中进行解释。如果模型精确地反映了源域D中的变量t的转换，那么这个建模过程就是有效的。这个建模过程可表示为如下的等式：
inv（m）om（t）om=t
其中：o表示函数的组织，上式可进一步简化为：
m（t）om=mot
该结构关系是制图学的数学理论基础所涉及到的内容。
对于GIS来说，其模型从特殊的应用领域模型（如交通、资源与环境等领域的分析模型）到地理信息系统中具体的基于计算机的物理信息模型，在不同的学科领域都有着非常广泛的应用。如图4．3所示，应用域的各种现象就是城模型（Domain model）所要模拟表现的主题，应用域模型由领域专家来构造。从简单到复杂的应用域模型举例如下：①行政管理领域，一个地区被不断细分成代表不同管理层次的小区域——县、区、村镇等；②供电领域，具有像变电站、变压器、电压计这样复杂的实体-关系模型；③全球环境领域，具有极其复杂的气候模型、地形模型；等等。
概念计算模型（Conceptual computational model）需要考虑计算环境，此时实体-关系（E-R）和对象的模型方法将起作用。例如，变电站被表示为具有一定属性和行为的对象类型，并且该对象类型和其它的对象类型存在着一定的关系。概念模型通常由计算机科学和实际应用领域的专家合作建立。
逻辑计算模型（Logical computational model）不仅需要考虑通用的计算任务，而且还要考虑特殊实例情况的分析。如果关系数据库用来存储供电网的非空间数据，那么概念模型中的对象（或实体）将以关系组合形式存储在关系表中。信息系统的设计者负责建立这样的模型。
物理计算模型（Physical computational model）由系统开发者构建，它使上述模型在特定的计算机系统和平台上得到实现。
