应用模型实体

应用模型实体

3.1.2　应用模型实体

应用模型实体对应于模型内核,是对模型结构的表达,模型实体由多个模型组件组成。应用模型组件是对模型实体的分解,是更小的模型单位,对应于特定基本函数、参数与过程。每一组件由部分模型变量及与其对应的活动组成。如空间插值模型中的距离要素f（C_i,j）可以认为是一具有基本函数功能的组件。应用模型组件由输入、输出、状态集、操作、约束五个子类构成。

输入子类由简单实体genus标识（peGenusID）、简单实体属性（peAGenus）、复杂实体genus标识（ceGenusID）、复杂实体属性（ceAGenus）组成,输入变量是由模型外部决定的,本身不受模型影响。

状态变量集子类由状态变量genus标识（statesVariableGenusID）、状态变量属性（stateValueAGenus）、参数genus标识（parameterGenusID）、参数属性（parameterAGenus）组成,状态变量是部分受模型控制的变量。

输出子类描述模型输出变量与结构,由输出变量genus标识（outputVariable GenusID）与输出变量属性（outputVariableAGenus）组成。

操作子类包括状态转移函数δ、输出函数λ和检验函数τ三种函数。状态转移函数δ根据模型现在计算时刻t_i的状态产生模型t_i＋1时刻的状态变量值；输出函数λ根据模型现在的状态,产生现在状态下模型的总描述。λ,δ可以定义为如下映射:

δ_h:STATES×INPUTS→STATES

λ:STATES×INPUTS→OUTPUTS

式中h是时间转换步长,可以是等间隔的、不等间隔的或随机的,也可以是连续的,分别对应于时间离散/连续动态模型。当h→∞时,可以认为是静态模型,无状态转移,λ,δ可以合并用λ代替。状态转移函数可以是静态的也可以是动态的。静态状态转移函数是恒定的,它根据初始状态确定后续状态,如时不变离散时间模型的状态转移函数；动态状态转移函数随时间变化而变化,典型的实例是微分方程系统模型,其状态转移函数是状态变量与输入变量的函数,因此不能直接确定状态转移函数,离散事件模型的状态转移函数也属于该类。

约束子类包括变量值约束、变量结构约束、变量时空语义约束。①变量值约束,是对各变量（输入、输出、状态变量）值域或作用域的约束,约束条件包括数据的取值类型、范围、精度、数据格式等；②变量结构约束,变量结构约束是变量之间的限制,包括变量数量、变量的顺序等,如输入数据是否与模型实体定义的输入数据结构相一致；③变量时空语义约束,时空语义约束是一类特殊的时空信息处理过程完整性约束,它既定义了空间数据的值域,又定义了空间活动的规范,同时还维护了空间要素之间的相互关系。时空语义约束是GIS应用模型实体与应用模型数据之间的最重要的约束条件,它包括多方面的内容:①空间语义:主要包括空间数据格式、数据内容、几何特征与拓扑特征的概念模式、空间关系（拓扑关系、方向关系、度量关系）一致性等约束；②时空间参照系统:主要包括时间参照系统与空间参照系统一致性约束；③时空尺度:应用模型时间尺度通常用时间步长与周期表示,用于确定变量在时间上的离散程度,控制动态模型计算；应用模型空间尺度是模型变量在各空间维上的最小单位,可用分辨率与范围来描述,在不同的尺度背景下,空间现象或实体往往具有不同的空间形态、结构和细节。时空尺度是应用模型的一个重要约束条件。

应用模型数据类型（GBMDataType）是对模型输入数据、状态变量、参数、输出数据的定义与描述,包括:①名称:定义个变量的唯一标识；②数据类型:变量或参数的数据类型；③维数:测量单位与空间维；④格式:数据类型说明；⑤值域:取值范围；⑥应用模型数据链接:链接应用模型数据部分；⑦值链接:链接具体的数据源（对于模型实体而言,该项为空）。

输入、输出、状态变量集、操作对应于模型七元组M=＜T,X,Ω,Q,Y,δ,λ＞。输入子类:X,Ω；输出子类:Y；变量状态集:Q；操作:δ、λ,时间T是δ、λ函数的自变量。应用模型实体结构如图3.4。

图3.4　应用模型实体结构

上文在结构建模SM的基础上（Geoffrion,1987,1989,1992）,扩展引入了状态变量genus、参数genus等概念,用于表达状态变量与参数；并把结构建模中定义的函数f分解为两个部分,即状态转移函数δ_f与输出函数λ_f。状态变量集、状态转移函数的引入,为表达动态模型奠定了基础,引入对时间的管理,很好地刻画了其动态过程。

应用模型实体由应用模型组件组成,为支持应用模型组件抽取集成,实现应用模型的动态生成,定义了应用组件字典内容。应用模型组件字典包括五类内容:①组件标识信息；②组件实现信息；③组件运行环境信息；④组件版本关系信息；⑤组件分发信息。具体内容见附录A应用模型组件字典。