空间数据模型分类

由于地学环境的复杂性，比如地质体的不连续空间分布，岩石块内岩性变化较大和时间、地质过程的动态本质等，导致正确刻画地学现象的数据模型也异常复杂。

从网格单元之间的关联关系角度看，SDM分为结构化网格（Structured Grid）和非结构化网格（Unstructured Grid）数据模型（表3-1）。结构化网格又分为规则和曲线网格，而非结构化网格又分为同构和异构网格。结构化网格中节点排列有序，邻点间的关系明确，则单元之间的关系是隐性的；而非结构化网格中节点位置无法用一个固定的法则有序定义，则单元之间的关系是显性的，即必须明确指出每个单元由哪些面片组成，每个面片由哪些边包围，每条边又有哪些顶点组成等拓扑信息。

表3-1 网格分类

结构化网格的最大优点是网格生成算法简单，网格生成的质量好，但是对于物体边界的表达比较粗糙。非结构化网格模型弥补了结构化网格不能解决任意形状和任意连通区域的网格剖分欠缺，理论上能够表达任意复杂的形体，但是自动网格剖分算法十分复杂，健壮性较差。

根据对物体的表达方式不同，空间数据模型可以分为线框表达模型（Wire-representation，W Rep），表面表达模型（Boundary-Representation，B-Rep），实体表达模型（Volumetric-Representation，V-Rep）以及混合表达模型（Hybrid-Representation，H-Rep）（表3-2）。

表3-2 空间数据模型分类

线框表达模型（W-Rep）主要以约束线构成形体的框架，是二维图形向三维空间的延伸，但是不包含形体的表面信息和内部信息。

表面表达模型（又称边界表示法，B-Rep）以面片形成的曲面来描述形体的表面或边界信息，能够处理复杂表面的设计与加工，但是不描述形体的内部信息。表3 2给出了B-Rep表达法的分类情况及其典型模型，其中结构化曲线模型和无结构化异构模型由于算法和数据结构复杂，后续应用又缺乏相应的计算和设计方法，目前在地学模拟系统中并没有被广泛使用。

实体表达模型（又称体元表达法，V-Rep）主要是基于体元聚类或单元分解来表达形体的内部和外部信息，主要缺点是在表达复杂形体时数据量过大。表3 2给出了V-Rep表达法的分类情况及其典型模型，其中结构化曲线表达模型虽然能够以较少的数据量刻画较复杂的形体内外信息，但是同表面表达法类似，后续应用也缺乏相应的计算和设计方法。

混合表达模型（H-Rep）的设计目标主要是汲取上述各种表达方法的长处，将不同模型无缝集成，更有效地表达复杂形体的内外信息。混合表达方法的可视化程度较高，但是算法设计和应用比较复杂，目前仍然缺乏有效地集成方案。

线框表达方法一般作为三维建模的骨架模型，需要与其他建模方法集成，表面表达法和实体法是目前地学计算机模拟研究和应用的主流。