场模型和物体模型的区别

场模型和物体模型的区别

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为了能够利用信息系统工具来描述现实世界，并解决其中的问题，必须对现实世界进行建模。对于地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。而常用的主要是场模型和物体模型，今天我们来探索一下这两者的区别。 一、 概念区别

场模型，也称域模型，是把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，可以表示为如下的数学公式：z:s→z(s)。z为可度量的函数，s表示空间中的位置，因此该式表示了从空间域（甚至包括时间坐标）到某个值域的映射。根据不同的应用，场可以表现为二维或三维。 物体模型，也称对象模型或要素模型，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体，无论大小，都可以作为独立的对象分布在该空域中。按照其空间特征分为点、线、面、体四种基本对象，对象也可能由其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、面、体之间的拓扑关系。每个对象对应着一组相关的属性以区分各个不同的对象。 二、 特征表达区别 1、 空间结构特征

场模型中的空间经常是指可以进行长度和角度测量的欧几里得空间。空间结构可以是规则的或不规则的。场模型属性域的数值有一下几种类型：名称。序数、间隔和比率。且属性域支持空值。

物体模型的基础就是将空间要素嵌入在一个坐标空间之中，一般是欧式空间，在该空间中可以利用公式进行距离。方位和面积的测量。除此之外，还可以嵌入：度量空间：允许在对象之间采用距离度量（但不一定有方向）；拓扑空间：允许在对象之间进行拓扑关系的描述（不一定有距离和方向）；面向集合的空间：它只采用一般的基于集合的关系，如包含、合并及相交等。 2、表达方式

场模型空间域连续，即随着空间位置的微小变化，其属性值也将发生微小变化，不会出现像数字高程模型中的悬崖那样的突变值。只有在空间结构和属性域中恰当地定义了\微小变化\，\连续\的意义才确切；如地形的起伏，往往不能用一个函数来表达，而是用离散化的方法。而且空间场内部的各种性质是否随方向的变化而发生变化，是空间场的一个重要特征。如果一个场中的所有性质都与方向无关，则称之为各向同性场，否则为异性场。

物体模型主要将对象表现为三类实体：?点实体：有特定的位置，维数为0的实体。可分为：点：有特定位置，维数为0的物体；实体店：用来代表一个实体；注记点：用于定位注记；内点：用于记录多边形的属性，存在于多边形内；节点：表示线的终点和起点；角点：表示线段和弧度俺的内部点。?线实体：维数为1的实体，由一系列坐标点表示，有以下特征：实体长度：从起点到终点的总长；弯曲度：用于表示道路弯曲时弯曲的程度；方向性：如水流从上游到下游，公路则有单双向之分。线实体包括线段、链、网络、多边形等。?多边形实体：维数为2的实体，由一个封闭的坐标点序列外加内点表示，是对湖泊、岛屿、地块等现象的描述，有以下特征：面积范围；周长；独立性或与其它地物相邻：如北京及周边省市；内岛或锯齿状外形：岛屿及海岸线；重叠性与非重叠性。 三、 应用方式区别

场模型：场模型最大的应用就是栅格数据模型，栅格数据模型是基于连续铺盖的，是将场模型（即一定空间内连续分布）离散化，即用二维铺盖或划分铺盖整个连续空间。铺盖可以分为规则的和不规则的，后者可当做拓扑多边形处理，如社会经济分区、城市街区；铺盖的特征参数有尺寸、形状、方位和间距。对同一现象，也可能有若干不同尺度、不同聚分性的铺盖。栅格模型将空间规划地划分为栅格，地理实体的位置和状态是用栅格的行和列来定义。每个栅格都记录了所在位置的某种现象，用像元值表示。该值可以表示一个确定的现象，也可以是一种模糊的现象。但一个像元应该只赋一个单一的值。

物体模型：与栅格模型相对应，物体模型的应用表现为矢量数据模型。矢量方法强调了离散现象的存在，由边界线（点、线、面）来确定边界，因此可以看成是基于要素的。矢量数据模型将现象看作原形实体的集合，且组成空间实体。在二维模型内，原形实体是点、线、面；而在三维中，原形也包括表面和体。

我们举一个森林的例子，考虑一种理想情况，将森林划分为同构区域，即每个区域只有一个（主要的）物种。比如：冷杉，橡树和松树。从场模型角度来看，森林可以建模成一个函数，该函数的定义域是森林占据的地理空间，而值域是3个元素（树种的名称）的集合。设这个函数为f，它将森林所占据空间的每个点映射到值域的一个具体元素上。函数f是个分段函数，它在树种相同的地方取值恒定，而在树种发生变化处才改变取值。有的场模型是用分段函数表示的。场模型的另一种表示方法是网格，网格中的每个单元格标注着占主导地位的树种的名称，这种表示方法在各种林分边界极不规则的情况下更为适用。场的其他表示方法还有等值线，它显示了在某个物理参数（例如温度、气压）上具有固定值的轮廓线。 现在考虑函数f的值发生变化的地方。在明确规定树种之间界限的理想情况下，就可以得到多边形的边界，每个多边形都有一个唯一的标识符和一个非空间属性--树种的名称。这样，可以把森林建模成多边形（例如林分）的一个集合，每个多边形对应一个物种。这就是对象模型的观点。

对一个空间应用的建模来说，到底采用场模型还是对象模型，主要取决于应用要求和习惯。对于形状不定的现象，例如火灾、洪水和危险物泄露，当然采用边界不固定的场模型进行建模。场模型通常用于具有连续的空间变化趋势的情况的建模，如海拔、温度以及土壤变化等。而对象模型更多地用于运输网络（如道路）、地块的征税和合法所有权应用等方面的建模。

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