空间数据的基本特征

空间数据的基本特征如下：

要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时有 空间数据和属性数据。如果要描述空间实体或现象的变化，则还需记录空间实体或现象在某一时刻的状态，所以，一般认为空间数据具有三个基本特征：

空间特征：空间特征是地理信息系统或者说空间信息系统所独有的。空间特征是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地物的空间关系。空间位置可以通过坐标来描述。GIS中地物的形状和大小一般也是通过空间坐标来体现。这一点不完全像CAD系统，在CAD中，一个长方形可能由长和宽来描述它的形状和大小。

而在GIS中，即使是长方形的实体，大多数GIS软件也是由4个角点的坐标来描述。而GIS的坐标系统也有相当严格的定义，如经纬度地理坐标系，一些标准的地图投影坐标系或任意的直角坐标系等。

日常生活中，人们对空间目标的定位不是通过记忆其空间坐标，而是确定某一目标与其他更熟悉的目标间的空间位置关系。如一个学校是在哪两条路之间，或是靠近哪个道路叉口，一块农田离哪户农家或哪条路较近等等。

通过这种空间关系的描述，可在很大程度上确定某一目标的位置，而一串纯粹的地理坐标对人的认识来说几乎没有意义。没有几个人知道自己家里或办公室的确切坐标。而对计算机来说，最直接最简单的空间定位方法是使用坐标。

专题特征：专题特征亦指空间现象或空间目标的属性特征，它是指除了时间和空间特征以外的空间现象的其他特征，如地形的坡度、波向、某地的年降雨量、土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、交通流量、空气污染程度等。这些属性数据可能为一个地理信息系统派专人采集，也可能从其他信息系统中收集，因为这类特征在其他信息系统中都可能存储和处理。

时间特征：严格来说，空间数据总是在某一特定时间或时间段内采集得到或计算得到的。由于有些空间数据随时间的变化相对较慢，因而，有时被忽略。而在许多其他情况下，GIS的用户又把时间处理成专题属性。

或者说，在设计属性时，考虑多个时态的信息，这对大多数GIS软件来说是可以做到的。但如何有效地利用多时态势数据在GIS中进行时空分析和动态模拟目前仍处于研究阶段。

各类生物种群在正常生长发育条件下，具有以下共同特征：①空间特征，具有一定的分布区域和分布方式；②数量特征，具有一定的密度、出生率、死亡率、年龄结构和性别比例，并且单位面积（或空间）上个体数量是变动的；③遗传特征，由一定的遗传基因组成，以区别于其他物种，随时间进程，有改变其遗传特征的能力。本节只介绍种群密度、种群年龄结构。

1种群密度

种群密度是指单位面积（或体积）中包含的生物个体数。有时也可以用生物重量代替个体数量来衡量个体数量的多少。种群密度是一个变量。在适宜的环境条件下，密度较高。种群密度随地域和季节变化而变动。每一种生物种群密度都有一定的限度。最大密度是指特定环境所能容纳的某种生物的最大个体数。超过这一密度，种群数量将不会增长。最小密度是指种群维持正常繁殖、弥补死亡个体所需的最小个体数。最大种群密度和最小种群密度之间存在着一个最适密度，当种群处于最适密度状态时，种群增长最快。出生和迁入使种群增大，而死亡和迁出则会使种群数量减少。

每一个生物体都需要一定空间才能生存，不同种类的生物个体所需要的空间大小和性质存在差别。生物种群由若干个体组成，这些个体在生活空间中的位置状态或平面分布方式，称为种群的分布格局。种群分布一般可分为随机型分布、成群型分布、均匀型分布三种类型，见图1-3。

图1-3 种群的空间分布

随机型分布：种群内个体空间位置不受其他个体分布的影响（即相互独立），同时每一个个体在任意空间分布的概率相等。当一批靠种子繁殖的植物首次侵入一块裸地时，只要裸地环境较为均匀，可形成随机分布。自然界中随机分布比较少见。

成群型分布：种群内个体呈团块分布，既不随机，也不均匀，在自然界中最为多见。例如，西北地区的天然胡杨林、柽柳林和梭梭林地，呈块状或条带状分布。

均匀型分布：种群内个体在空间上呈等距离分布，也叫规则分布。主要出现在人工培植系统中，例如，农田中作物、人工林地中的乔木种群个体呈均匀分布。

2种群的年龄结构

年龄结构是指某一种群中，具有不同年龄级的个体生物数目与种群个体总数的比例。通常用年龄金字塔来表示种群年龄结构，金字塔底部代表最年轻的年龄组，顶部代表最老的年龄组，宽度则代表该年龄组个体数量在整个种群中所占的比例，比例越大，则宽度越宽；比例小则反之。比较各年龄组的宽度，就可知道哪一个年龄组的生物量占优势，以此来判定种群的稳定状态。从生态学角度出发，将种群年龄结构分为增长型、稳定型和衰退型三种类型，见图1-4。

图1-4 年龄结构的三种基本类型

增长型种群：年龄结构呈典型的金字塔形，基阔而顶窄，表示种群中有大量的幼体和极少量的老年个体，表明种群的出生率大于死亡率，是一种典型的增长型种群（图1-4A）。

稳定性种群：年龄结构呈钟形，基部和中部几乎相等，表明出生率与死亡率相近，种群稳定（图1-4B）。

衰退型种群：年龄结构呈壶型，基部窄而顶宽，表示种群中幼体比例很小，而老年个体比例大，出生率小于死亡率，种群数量趋于下降（图1-4C）。

种群的年龄结构受外界环境的影响。例如，干旱荒漠地区，在连续干旱年份，植被种群中几乎没有幼年株，年龄结构呈陀螺型；但是在丰水年份，受洪水漫过的地方或经历过暴雨的地方，荒漠植被种群内幼年株萌发密度高，生长快，年龄结构转变为金字塔形，由衰退型种群转化为增长型种群。随丰水年份与枯水年份的周期性变化，荒漠植被种群不断地转换年龄结构。植被群落中幼年株极易受到牲畜的啃食，往往造成植被种群年龄结构失衡。因此，禁牧、圈养以及保持一定范围内的洪水泛溢，有利于维护荒漠植被种群的稳定。

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