多表達(dá)空間實體概念模型

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1、http://www.paper.edu.cn多表達(dá)空間實體的概念模型劉笑芳北京郵電大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京(100876)E-mail：moremore@bupt.edu.cn摘要：空間實體的概念模型是空間領(lǐng)域建模的研究熱點，然而目前尚缺乏對多表達(dá)空間實體的概念模型描述。本文建立了一個多表達(dá)空間實體的概念模型—GeoER關(guān)鍵詞：多表達(dá)空間實體，概念模型，GeoER中圖分類號：TP3091.引言作為空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計和空間領(lǐng)域建模的研究熱點，已經(jīng)有許多科研工作者對空間概念模型進(jìn)行了研究。其中文獻(xiàn)[1][2]對領(lǐng)域無關(guān)的概念模型設(shè)計方法進(jìn)行了研究，并指出一個概念模型應(yīng)該不僅應(yīng)

2、適用于計算機(jī)束語言Syntropy和UML對GIS概念模型設(shè)計，通過Syntropy的Essentialmodel和Abstractmodel，OGC使用UML建立的GIS實體的對象模型；文獻(xiàn)[8]描述了ISO組織設(shè)計SpatialSchema標(biāo)準(zhǔn)的方法，ParameterizeAlb的實現(xiàn)，同時也能夠支持對概念模型中可能的語義沖突進(jìn)行自動檢測和發(fā)現(xiàn)[1]。[3][4][5]對當(dāng)前空間概念模型設(shè)計的各種方法和模式進(jìn)行了總結(jié)，指出各種模型的特點和不足。文獻(xiàn)[6]定義了基于本體論的空間概念模型設(shè)計方法，并通過TheATKISOK250Catalogu系統(tǒng)和CORINElandco

3、ver兩個系統(tǒng)之間的互操作實例加以說明，但是這種本體論模型沒有給出如何進(jìn)行GIS應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法；文獻(xiàn)[7]是OGC組織使用OO約ebras。這是一種基于抽象數(shù)據(jù)類型(ADT)的一種GIS概念模型的代數(shù)抽象，并通過代數(shù)的操作、公理建立SpatialSchema標(biāo)準(zhǔn)；文獻(xiàn)[9]給出了基于函數(shù)型語言Haskell的空間概念模型。這種模型指出了基于UML的GIS建模方法在語義定義上的缺陷，并通過Haskell語言彌補這個不足，適用于GIS概念標(biāo)準(zhǔn)的建立，但是這種模型在定義了GIS概念模型語義的同時放棄的GIS概念模型設(shè)計中的圖形表示方法，不適用于GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念分析；文獻(xiàn)[1

4、0]給出了基于擴(kuò)展ER模型的一種GIS概念模型，這種模型給出了各種空間實體及其關(guān)系的圖形表示，但是缺乏對各種圖形實體的語義定義。[11]是基于空間數(shù)據(jù)庫的基于邏輯系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，IFO。不同的GIS概念模型是基于不同的設(shè)計目標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域的。針對GIS概念模型設(shè)計的三種目的，GIS概念模型應(yīng)該滿足：1.通過類似ER的圖形表示方法描述空間實體以及相互關(guān)系。所建立的概念模式能夠通過CASE工具直接映射到各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，如將這種GIS概念模式圖自動翻譯成OracleSpatial。2.通過某一種形式化語言定義了這些圖形符號表示的語義，用戶可以在建立GIS概念模式圖的同時利用這些符號

5、的語義定義發(fā)現(xiàn)其中的語義錯誤，或者使用這些語義幫助建立空間互操作的標(biāo)準(zhǔn)。3.空間概念模型的設(shè)計應(yīng)在多表達(dá)空間實體的層次上實現(xiàn)，才能有效的保障前兩條的實現(xiàn)?；谶@種設(shè)計目標(biāo)，作者提出了一種新的基于擴(kuò)展ER模型的GIS概念模型——GeoER。GeoER通過擴(kuò)展的ER建立GIS系統(tǒng)各種實體的圖形化描述，以及各種空間實體的專題關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系、實體關(guān)系的描述，使用基于空間抽象數(shù)據(jù)類型的描述語言定義這GeoER圖的各種符號的語義。本文首先介紹ER模型等相關(guān)方法，然后第二部分具體描述可GeoER模型的表示方法以及相關(guān)概念，第三部分描述通過一個實例（使用GeoER重新描述OpenGISAbs

6、tractModel的部分內(nèi)容）說明GeoER的建立方法，最后為本章的總結(jié)。-1-http://www.paper.edu.cn2.定義在GeoER中在ER表達(dá)上擴(kuò)展了三個定義，即幾何屬性、空間實體、空間關(guān)系。2.1概念：幾何屬性幾何屬性是多表達(dá)幾何結(jié)構(gòu)在GeoER中的具體表現(xiàn)。按照多表達(dá)幾何的抽象數(shù)據(jù)類型以及數(shù)學(xué)定義，多表達(dá)幾何是在FeatureGeometry的基礎(chǔ)上定義了5種多表達(dá)，范圍表達(dá)、特征表達(dá)、結(jié)構(gòu)表達(dá)、過程表達(dá)、拓?fù)浔磉_(dá)，與OGC對FeatureGeometry的實現(xiàn)規(guī)范加起來，在GeoER中共形成了六種幾何屬性。但是這六種幾何屬性在GeoER中只在語義一級進(jìn)

7、行區(qū)分，對GeoER的圖形表示而言，這些幾何屬性以統(tǒng)一的一種圖形表示。這樣做是為了簡化用戶的圖形操作。幾何屬性GA定義為如下形式的函數(shù)GA:g→AS。其中g(shù)為笛卡兒空間的子集，這里稱??,?為Geometry，AS為原子屬性的集合。特別的，我們假設(shè)空集Ф也屬于原子屬性集?g∈Geometry(GA(g)=φ)合，即，這樣實際上使得Geometry也屬于原子屬性集合。舉例說明：假設(shè)道路的幾何表示由道路名稱唯一確定，即?g∈Geometry(?as??GA(g)=as)，g為道路的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，as為道路名稱。