从真实世界到GIS世界

现实世界又称“真实世界”，是所有事物或事实的集合，
无论人们是否知道、了解、认识这些事物或现象，它们
依然客观存在。要正确地认识、掌握与应用这些广泛而
复杂的信息，需要进行去粗取精、去伪存真的加工。
从真实世界到GIS世界，经过了由感性认识到理性认识的
一个抽象过程。现实世界在人们头脑中的反映称为概念世界，
人类能对其所认识的事物用人类自然语言命名，因而也称为
“语言世界”。将概念世界中信息数据化的结果即为数据世界，
即将概念世界中信息进行编码、表达、建立空间关系。GIS世
界必定是数据世界，但数据世界不一定是GIS世界。GIS并
非关注概念世界中的所有事物，在GIS中只有概念世界中
一个简化的子集才是其兴趣所在。针对真实世界，每个人都
在创建他自己的主观模型，而在GIS中需要为真实世界创建
一个通用模型，同时中将概念世界中复杂的形状、样式、
细节用简单浅显的抽象替代。尽管人们越来越追求对现实
世界的逼真模拟，但GIS更多的时候将这些事物在时间以及
空间上进行静态的抽象,并用点、线、面、体及其组合代替，
在此基础上加上空间参照系统或相对坐标完成对空间对象的描述。

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，必须对现实世界进行数据建模。

数据建模是指将现实世界的数据组织为有用且能反映真实
世界信息数据集的过程。根据一定方案建立的数据逻辑组
织方式称为数据模型。数据建模过程分为三步:首先，选择
一种数据模型>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。

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。概念数据模
型是抽象地描述空间实体及实体间联系，它不需要考虑计算环
境，由于各领域专家对现实世界的描述和抽象的方法不一样，
于是形成了基于离散对象的数据模型和基于连续铺盖的场(域)模型。
实体-关系模型和对象模型等方法常用于描述概念数据模型。
例如，在供电领域，像供电站、变压器、电压计等被表示为
具有一定属性和行为的对象类型，并且这些对象类型之间存在
着一定的关系，通常概念数据模型由计算机科学和实际
应用领域的专家合作建立。

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（空间实体及其关系）进行整体数据结构设计，并将数
据项、记录等具体地表达出来。层次数据模型、网络数据模
型和关系数据模型等都是常用的逻辑数据模型。信息系统设
计者负责建立这样的模型。

物理数据模型则是描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和
数据库结构，它由系统开发者构建，它使上述模型在特定的计
算机系统和平台上得到实现。

良好的数据模型是GIS应用程序设计成败的关键。一旦确定了
数据模型，如何在计算机中对它进行实现就是技术上的问题了。
目前市场上已经有很多可以与GIS应用程序很好兼容的数据库产品。
选择一个合适的数据库需要考虑数据库的结构、存储、数据更新
与改变、数据的输入与输出的方便程度、分析处理功能、获取、
表达等方面的问题。数据库中的数据，通过地图形式表现实体，
直观、全面，有利于为用户提供决策咨询。