从现实世界到比特世界

现实世界的抽象

对地理对象的抽象过程通常认为有9个层次，在这九个层次之间通过8个接口与它们连接，定义了从现实世界到地理要素集合世界的转换模型

对现实世界的地理认知

在简单的认知系统中，感知系统从外界环境输入刺激、进行变换整合，提取刺激特征加以组合，输出经编码的物理刺激。长时记忆系统将输入的经编码的物理刺激与系统只能感知的信息进行比较与模式匹配，一部分信息被激活，这部分被激活的信息送入短时记忆系统。短时记忆系统对输入的有限信息进行精细加工，通过反映系统来输出动作、语言、表情等。中枢处理器进行系统控制和处理，决定目标先后次序和监督当前目标执行

意识中的空间信息编码

关于个体意识中的空间信息的编码方式，主要有三种理论：命题理论，图像理论和双重编码理论

命题理论

一个命题，是表达了对象之间关系的概念结构。命题必须符合以下规则：它必须是抽象的；它必须与一个真值关联；它必须符合一定的形式化规则。按照命题理论，空间编码形如以下的单句“甘肃位于中国西北地区”，命题理论的关键是认为其命题只是对抽象的意义编码，而非信息的自然特征

图像理论

在空间认知中，图像是其关键构成。其理论的基础是一个图片的隐喻，认为个体感知并处理空间信息，然后将其组织成为简单的、更加有序的形式。这些信息被记忆，并且可以在需要时重新编排生成图像

双重编码理论

双重编码理论认为语言的和视觉的信息被独立的处理，但是相关的处理系统相互连接。一个图像系统组织各种简单的图像，形成层次结构并且可以输出为空间的形式；而语言系统并行地处理各种非视觉信息，并组织成为更高层次的、连续的结构

地图认知模型

地图编制者的认识模型	地图使用者的认识模型

比特世界

在计算机中，现实世界是以各种符号形式来表达和记录的，计算机在对数字和符号这些符号进行操作时，又将它们表示为二进制形式（比特世界）。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，是将系统的各个要素通过适当的筛选，用一定的表现规则描写出来的简明的映象

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。由于计算机的数字化特征，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的表达。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个步骤：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

GIS空间数据建模

空间数据建模的基本任务是，针对所研究的空间现象或问题，描述GIS的空间数据组织，设计GIS空间数据库模式

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

GIS空间概念数据模型

由于职业、专业等的不同，人们所关心的问题、研究对象、期望的结果等方面存在着差异，因而对现实世界的描述和抽象也是不同的，形成了不同的用户视图，称之为外模式
GIS空间数据模型的概念模型是考虑用户需求的共性，用统一的语言描述和综合、集成各用户视图
目前广为采用的数据模型是基于平面图的矢量数据模型和基于连续铺盖的栅格数据模型

空间逻辑数据模型

可将空间逻辑数据模型分为采用结构化模型和面向操作的模型两大类

物理数据模型

逻辑数据模型并不涉及最底层的物理实现细节，但计算机处理的是二进制数据，必须将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要设计空间数据的物理组织、空间存取方法、数据库总体存储结构等