第二节 空间数据模型与结构
一、概述
在计算机中，现实世界是以各种符号形式来表达和记录的。计算机在对数字和字符这些符号进行操作时，又将它们表示为二进制形式。因此，基于计算机的地理信息系统不能直接作用于现实世界，必须经过对现实世界的数据描述这一步骤。
模型是对现实世界的简化表达。一幅地质图是一个符号模型，因为它是通过地质学家处理后得到现实世界的简化描述；存贮数字地质图的计算机文件也是一种符号模型，它以数字代码来表现图形符号。一幅数字地图的产生不仅需要选择所要表现的物体，还要进一步考虑如何对表达它们的数据进行组织。如果数据的组织规则没有很好地建立起来，那么，一幅数字地图除了对生产这些数据的个人或组织有用以外，对于他人是没有什么用处的。
数据建模是指把现实世界的数据组织为有用且能反映真实信息的数据集的过程。根据一定的方案建立的数据逻辑组织方式叫数据模型。数据建模过程分为三步：首先，选择一种数据模型来对现实世界的数据进行组织；然后，选择一种数据结构来表达该数据模型；最后，选择一种适合于记录该数据结构的文件格式。例如，表示地表高程的空间数据可以选用栅格模型进行组织，栅格模型选用游程编码这一数据结构进行表达，处理后的数据则以诸如后缀名为．COT的文件进行存储。同样地，地表也可用矢量模型来组织，即以等高线来表示地表，数据以POLYVRT的拓扑结构进行安排并且以DLG（Digital Line Graph）文件格式存储。不规则三角网（TIN）模型，是另一种能很好地表达高程数据的数据模型。因此，一种空间数据建模可能有几种可选的数据结构，而每一种数据结构又可能有多种文件格式进行存储。由此可见，只知道文件格式是不够的，只有同时理解了存储数据的数据模型和数据结构，用户才能够更好地使用数据。
数据是对现实世界状况的数字符号记录，信息是经过重新组织的，能揭示现实世界内在机理的并有利于研究工作的数据。如果数据不以空间属性表来组织，则很难从空间数据中抽取出空间信息。由于计算机的数字特性，数据项必须是离散的以便于进行数字处理和操作，因此，地理空间也必须离散化地表达。所有的空间数据模型都是针对离散空间数据对象，如点、线、面、体和表面等建立的。
空间数据可依据它们的收集方式、存储方法、说明内容、使用目标等，用不同的数据模型进行组织。地理信息系统中最常用的数据组织方式为矢量模型和栅格模型。在矢量模型中，用点、线、面表达世界，在栅格模型中用空间单元（Cell）或像元（Pixel）来表达。