2.3.1 矿区可持续发展的空间特征

每个空间对象都具有一定的空间坐标，也就是说空间对象实际都隐含了空间分布特征。这就要求在组织空间数据时，要考虑它的空间分布特征。所以，如果要通过空间数据为矿区开发管理服务，就必须研究空间对象的空间特征。空间特征是客观存在的具有属性与地理空间描述信息的实体，是对客观世界地理现象的高度抽象和全面表达，是以地物或地图为基础，依据空间拓扑关系及其空间统计分析方法，对空间地理实体在现实世界中完整的、有机的抽象表达（陈述彭等，2000）。

空间特征具有二重性，即特征实例和特征类型。特征实例是空间实体集合的一个实例，即一个具有地理与时态坐标的离散现象，可以用特殊的图形符号来描述，是基本的信息表达单元，具有唯一的标识符，可以通过空间坐标系进行空间定位；特征类型是一个客观世界实体具有的公共特性或相同用途类型的集合，具有公共特性的特征实例可以组成特征类型。基于这种观点，把客观世界的点、线、面、体等地理特征分为特征类型和特征实例两个层次。

人类对地理空间信息的认识具有主观性，因此特征的建立依赖于特定应用的需要，从应用的角度讲，特征具有应用多维性，即由同一特征模式可以形成不同的应用模式。特征可以聚合或联合形成一个复合特征，如一个矿区可以是矿井、道路、管网、生态环境等特征组成的复合特征。

空间数据通过基于特征的方法来认识和表达客观地理世界，形成统一框架，有利于GIS实现数据共享和互操作及全面有机的表达。AVid等学者曾指出：“建立基于特征的数据模型，对于实现GIS互操作，对地理实体进行更新，进行复杂地理分析具有很好的前景”。ISO/TC211和OGC开展的空间信息标准规范研究工作也是建立在特征概念基础之上的。

空间特征的表达不仅基于地理空间位置，还基于人与自然特征之间的关系。空间特征表达了地理空间与非空间要素的属性与关系，在基于特征的表达中，属性与关系直接依附在特征的标识上，可以有效地对空间现象或空间实体进行描述。为了客观真实地对现实世界进行概括，必须从几何分布、专题要素与时态变化等方面来描述空间特征。

2.3.2 空间关系在矿区可持续开发管理空间分析中的作用

空间数据除空间特征外，其记录的拓扑信息还表达了多种空间关系。空间关系是指空间目标之间在一定区域上构成的与空间特性有关的联系（吴信才，2009），它研究的是具有一定位置、属性和形态的单目标之间（即点、线、面之间）或群目标之间（Max et al，1991）（即点群、线群、面群之间）的相互关系。还有一种完全由空间物体的非几何属性所导出的空间关系（郭仁忠，2000）。研究矿区可持续开发管理空间关系的描述与表达，对更好地反映矿区可持续发展的各种空间现象，实现开发管理空间信息查询和空间分析，提高研究矿区可持续开发管理空间分析能力具有重要意义，是从地理学视角分析矿区可持续发展空间关系的重点。空间关系有三种基本类型：拓扑空间关系、方位空间关系和度量空间关系，如图2-9所示。

对于空间关系的描述多种多样，有定量的，也有定性的，有精确的，也有模糊的，各种空间关系的描述也并非绝对独立，而是具有一定的联系。其中，空间拓扑关系是最基础的空间关系，是空间分析的基础，也是空间信息服务的特色。

拓扑空间关系用来描述空间实体之间的关系，如相邻、包含和相交等空间关系，指目标关系在旋转、平移与比例变换下的拓扑不变量。拓扑学是一种较新的几何学，作为几何学，它仍然是研究图形（或形状）的科学。它之所以较新，是因为其研究的是图形在连续变形下，不变的整体性质。与其他较早的几何学相比，它更灵活和更具有可塑性。

方位空间关系又称方位关系、延伸关系，它定义了地物对象之间的方位。如河流在矿区东西部。方位空间关系用于描述空间实体之间在空间上的排列次序，以矢量地理空间为基础，在旋转变换下会产生变化，而在平移与比例变换下具有不变量。

度量空间关系用于描述空间实体之间的距离等关系，表达了地理空间属性，在比例变换下会产生变化，而在平移与旋转变换下具有不变量（陈述彭等，2000）。基本空间对象度量关系包含点—点、点—线、点—面、线—线、线—面、面—面的距离。在基本目标之间关系的基础上，可构造出点群、线群、面群之间的度量关系。

矿区的企业、地物、作业开采面、资源分布、交通运输路线等事物的形态可抽象为空间对象的点、线、面，各种地物形态空间关系的描述与表达可以抽象为点、线、面之间的空间关系描述与表达，反映地物形态实体间的空间相关性。在矿区可持续开发管理应用中，经常会遇到如“查询从某矿井到某地的最短距离”、“某种植被分布在矿区的什么方位”、“从A矿井到B矿井，总长度小于500km的路径”等空间查询问题，这些问题的推理与认知都涉及拓扑、度量与方位空间关系。矿区地物形态的空间关系构建了具有位置和地物形态特征的空间目标相互之间的关系，其描述与表达反映了矿区实体间的空间相关性。

矿区可持续开发管理空间信息服务目标之间的相互关系可以概括为：矿区地物结点之间具有点群空间关系，交通运输线路具有线群空间关系，作业点与运输线路之间具有点/线空间关系，与服务域具有点/面空间关系和线/面空间关系等（邓敏等，2007；刘输等，2007；夏宇等，2007），如图 2-10所示。

随着矿区的开发，矿区可持续开发管理对空间信息的需求越来越多样化，如何在矿区规划中有效地利用地物空间关系，特别是具有明显可持续开发管理形态特征的空间拓扑关系，如何矿区规划、产业空间布局、资源管理等。因而需要将以空间关系为基础的空间分析引入矿区可持续开发管理分析，充分利用强大的空间信息处理与分析功能来提高决策分析能力。

空间关系理论基础和分析方法为矿区可持续开发管理空间分析研究提供了理论依据。矿区开发管理活动的空间关系在矿区空间信息数据与矿区可持续开发管理空间信息服务之间起着承上启下的作用，矿区空间数据库中的点、线、面空间目标经过空间关系处理，应用于矿区空间查询、空间分析等空间信息服务。 VMs1dopSUQ/wgy+vs1aBf+PWmFcV9QL0PVBFY+EzaEfDdZFReYEe2OXkBEAPMI5C