幾種常見的空間數(shù)據(jù)模型

幾種常見的空間數(shù)據(jù)模型第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日第八講幾種常見的空間數(shù)據(jù)模型

ArcView數(shù)據(jù)模型ARC/INFO數(shù)據(jù)模型第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ArcView數(shù)據(jù)模型ArcView采用一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)采用無拓?fù)潢P(guān)系的矢量數(shù)據(jù),屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫表示。Layer一個Layer只能表示一種幾何類型的空間目標(biāo)。對于矢量層由三個文件組成shp文件，shx文件，dbf文件，sbn、sbx文件和ain、aih文件。Shp文件存儲無拓?fù)潢P(guān)系的幾何數(shù)據(jù)，shx包含幾何數(shù)據(jù)索引，dbf文件存儲屬性數(shù)據(jù)，sbn、sbx文件包含空間索引，ain、aih文件包含屬性索引。第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ArcView數(shù)據(jù)模型Theme(Layer)Project第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO是ESRI開發(fā)的GIS軟件ARC/INFO采用一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù)在ARC/INFO中,“ARC”是指用于定義地物空間位置和關(guān)系的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu),“INFO”是指用于定義地物屬性的表格數(shù)據(jù)（關(guān)系數(shù)據(jù)）結(jié)構(gòu)支持空間目標(biāo)的矢量表示和柵格表示；

位置數(shù)據(jù)用矢量和柵格數(shù)據(jù)表示；屬性數(shù)據(jù)存儲在一組數(shù)據(jù)庫表格中；通過空間和屬性數(shù)據(jù)的連接實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的查詢、分析和制圖輸出。第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO的數(shù)據(jù)模型支持六種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Coverage

矢量數(shù)據(jù)表示的主要形式GRID柵格數(shù)據(jù)表示的主要形式TIN適合于表達(dá)連續(xù)表面屬性表影像用作地理特征的描述性數(shù)據(jù)CAD圖像用作地理特征的描述性數(shù)據(jù)第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO的數(shù)據(jù)空間特征ArcInfo的主要基本空間特征點(diǎn)定義為空間的一套XY或XYZ坐標(biāo)；

線定義為一系列有順序的空間點(diǎn)；

面由一組或多組線圍成的多邊形；

注記第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO的數(shù)據(jù)空間特征ArcInfo的高級空間特征區(qū)劃（Region）

定義為一組相互不重疊的多邊形，用于描述具有相同屬性單元的不連續(xù)多邊形。如行政區(qū)劃上的群島、地籍上的飛地。事件（Event）

定義為基于基本線特征基礎(chǔ)上離起點(diǎn)或終點(diǎn)一定距離的一點(diǎn)。如要找高速公路上200公里處的事故點(diǎn)不需直接求出這一點(diǎn)的坐標(biāo)，同時對線路或事件點(diǎn)修改不會造成不一致問題。路徑（Route）

定義為基于基本線特征基礎(chǔ)上的路由。如在道路網(wǎng)上劃分出的公共汽車線路，不同的公共汽車線路公用部分道路時不用重復(fù)輸入線特征。路徑的起點(diǎn)或終點(diǎn)可不與線特征起始點(diǎn)或終點(diǎn)重合，可定義為線路上離起點(diǎn)或終點(diǎn)一定距離的點(diǎn)，這樣就不用斷開線特征。第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（GeoRelationalmodel,Coverage）

在Arc/Info7.X及更早期的版本中使用；

強(qiáng)調(diào)的是空間要素的拓?fù)潢P(guān)系。要關(guān)心點(diǎn)、線和多邊形這些幾何類型，幾何與拓?fù)鋬Υ嬖诙M(jìn)制文件中，而與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)位于關(guān)系數(shù)據(jù)庫（DBMS）中。

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）GeoDatabase是ArcInfo8之后引入的一個全新的空間數(shù)據(jù)模型

是建立在DBMS之上的統(tǒng)一的、智能化的空間數(shù)據(jù)庫。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）描述ARC/INFO7.X以前版本以Coverage作為矢量數(shù)據(jù)的基本存儲單元。一個Coverage存儲指定區(qū)域內(nèi)地理要素的位置、拓?fù)潢P(guān)系及其專題屬性。每個Coverage一般只描述一種類型的地理要素（一個專題Theme）。位置信息用X,Y表示，相互關(guān)系用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示，屬性信息用二維關(guān)系表存儲。RDBMS幾何空間數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)GISID第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）

數(shù)據(jù)組織

標(biāo)示點(diǎn)

位置數(shù)據(jù)：Cover#，Cover_ID，和X，Y，存儲在LAB文件中。屬性數(shù)據(jù)：存儲在PAT文件中，包含四個基本的數(shù)據(jù)項(xiàng)，Area，Perimeter，cover#和Cover-ID。結(jié)點(diǎn)

位置數(shù)據(jù)：不明顯地存儲，而是作為弧段的起始結(jié)點(diǎn)和終止結(jié)點(diǎn)存儲在ARC文件中。Cover#,Cover_ID。屬性數(shù)據(jù)：存儲在結(jié)點(diǎn)屬性表NAT中，它包含3個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)項(xiàng)。ARC#,Cover#,Cover_ID。第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)據(jù)組織

弧段位置數(shù)據(jù)：Cover#,Cover-ID，F(xiàn)NODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，坐標(biāo)串,存儲在ARC文件中。屬性數(shù)據(jù)：存儲在結(jié)點(diǎn)屬性表AAT中，它包含7個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)項(xiàng)。Cover#，Cover-ID，F(xiàn)NODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，LENGTH。

多邊形

位置數(shù)據(jù)：由一組弧段和位于多邊形內(nèi)的一個標(biāo)示點(diǎn)來定義。它不直接存儲坐標(biāo)信息,坐標(biāo)信息存儲在ARC文件和LAB文件中。Cover#,Cover_ID,Lab#,Arc#1…Arc#n。屬性數(shù)據(jù)：存儲在結(jié)點(diǎn)屬性表AAT中，它包含7個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)項(xiàng)。Cover#，Cover_ID，F(xiàn)NODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，LENGTH。

ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)據(jù)組織

控制點(diǎn)存儲于tic文件中。覆蓋范圍存儲于bnd文件中。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日

Coverage的優(yōu)點(diǎn)

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

空間數(shù)據(jù)放在建立了索引的二進(jìn)制文件中，屬性數(shù)據(jù)則放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的標(biāo)識編碼關(guān)連。矢量數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系得以保存

由此拓?fù)潢P(guān)系信息，我們可以得知多邊形是哪些弧段（線）組成、弧段（線）由哪些點(diǎn)組成、兩條弧段（線）是否相連以及一條弧段（線）的左或右多邊形是誰？這就是通常所說的“平面拓?fù)洹?。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日新技術(shù)條件下Coverage的缺陷Coverage模型可取的方面，有的已經(jīng)可以不再繼續(xù)作為強(qiáng)調(diào)的因素；拓?fù)潢P(guān)系的建立可以由面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決（記錄在對象中）硬件的發(fā)展，不再將存儲空間的節(jié)省與否作為考慮問題的重心計算機(jī)運(yùn)算能力的提高，已經(jīng)可以實(shí)時地通過計算直接獲得分析結(jié)果?？臻g數(shù)據(jù)不能很好地與其行為相對應(yīng)；以文件方式保存空間數(shù)據(jù)，而將屬性數(shù)據(jù)放在另外的DBMS系統(tǒng)中。這種方式對于日益趨向企業(yè)級和社會級的GIS應(yīng)用而言，已很難適應(yīng)（如海量數(shù)據(jù)、并發(fā)等）ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日新技術(shù)條件下Coverage的缺陷Coverage模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不夠靈活，局部的變動必須對全局的拓?fù)潢P(guān)系重新建立（Build）“牽一發(fā)而動全身”，且費(fèi)時在不同的Coverage之間無法建立拓?fù)潢P(guān)系；河流與國界人井與管道ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日在實(shí)現(xiàn)上使用了標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系——對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)，它支持一套完整地拓?fù)涮卣骷?，提供了大型?shù)據(jù)庫系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面的所有優(yōu)勢（如數(shù)據(jù)的一致性、連續(xù)的空間數(shù)據(jù)集合、多用戶并發(fā)操作等）。Geodatabase用更先進(jìn)的幾何特征（例如三維坐標(biāo)和Beizer曲線）、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、特征類的關(guān)系、平面幾何拓?fù)浜蛣e的對象組織模式擴(kuò)展了coverage和shape文件模型，使得空間數(shù)據(jù)對象及其相互間的關(guān)系、使用和連接規(guī)則等均可以方便地表示、存儲、管理和擴(kuò)展。引入這種新的數(shù)據(jù)模型的目的在于讓用戶可以通過在他的數(shù)據(jù)中加入其應(yīng)用領(lǐng)域的方法或行為以及其他任意的關(guān)系和規(guī)則，使數(shù)據(jù)更具智能和面向應(yīng)用領(lǐng)域。

ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日GeoDatabase的結(jié)構(gòu)第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日

要素類（Featureclass）

同類空間要素的集合即為要素類。如：河流、道路、電纜等。

要素數(shù)據(jù)集（Featuredataset）

要素數(shù)據(jù)集由一組具有相同空間參考（SpatialReference）的要素類組成。

專題歸類表示

當(dāng)不同的要素類屬于同一范疇（如水系的點(diǎn)線面要素）

創(chuàng)建幾何網(wǎng)絡(luò)

在同一幾何網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)連接點(diǎn)和邊的各種要素類

（如配電網(wǎng)絡(luò)中，有各種開關(guān)、變壓器、電纜等）

考慮平面拓?fù)?/p>

共享公共幾何特征的要素類（如：水系、行政區(qū)界等)ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日

關(guān)系類（Relationshipclass）定義兩個不同的要素類或?qū)ο箢愔g的關(guān)聯(lián)關(guān)系如：我們可以定義房主和房子之間的關(guān)系

幾何網(wǎng)絡(luò)（Geometricnetwork）幾何網(wǎng)絡(luò)是在若干要素類的基礎(chǔ)上建立的一種新的類。定義幾何網(wǎng)絡(luò)時，我們指定哪些要素類加入其中，同時指定其在幾何網(wǎng)絡(luò)中扮演什么角色如：定義一個供水網(wǎng)絡(luò)，我們指定同屬一個要素數(shù)據(jù)集的“閥門”、“泵站”、“接頭”對應(yīng)的要素類加入其中，并扮演“連接（junction）”的角色；同時，我們指定同屬一個要素數(shù)據(jù)集的“供水干管”、“供水支管”和“入戶管”等對應(yīng)的要素類加入供水網(wǎng)絡(luò)，由其扮演“邊（edge）”的角色。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日域（Domains）

定義屬性的有效取值范圍?？梢允沁B續(xù)的變化區(qū)間，也可以是離散的取值集合。有效規(guī)則（Validationrules）

對要素類的行為和取值加以約束的規(guī)則。如：規(guī)定不同管徑的水管要連接，必須通過一個合適的轉(zhuǎn)接頭。規(guī)定一塊地可以有一到三個主人。柵格數(shù)據(jù)集（RasterDatasets）

用于存放柵格數(shù)據(jù)?？梢灾С趾Ａ繓鸥駭?shù)據(jù)，支持影像鑲嵌，可通過建立“金字塔”索引，并在使用時指定可視范圍提高檢索和顯示效率。TINDatasetsLocatorsARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日Geodatabase的拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則可作用于同一要素數(shù)據(jù)集中的不同要素類或者同一要素類中的不同要素。用戶可以指定空間數(shù)據(jù)必須滿足的拓?fù)潢P(guān)系約束，譬如：要素之間的相鄰關(guān)系、連接關(guān)系、覆蓋關(guān)系、相交關(guān)系、重疊關(guān)系等。所有這些關(guān)系都對應(yīng)相應(yīng)的規(guī)則。在城市規(guī)劃應(yīng)用中，兩個相鄰的地塊之間不能有“飛地”，我們可以有一條對應(yīng)的規(guī)則：“相鄰多邊形間不能存在間隙”。再如，當(dāng)以河流作為國界時，河流（線狀）與國界線必須一致，可用規(guī)則：“線必須被多邊形邊線覆蓋”。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日GeoDatabase中并不實(shí)際保存拓?fù)潢P(guān)系GeoDatabase的拓?fù)鋵傩匀菹拗?/p>

指落在以此值為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)被看成是一致的，會被捕捉（snap）到一起。精度級別每個參與拓?fù)浼s束的要素類都可以人為地賦予一個精度級別，精度級別越高，在容限值范圍內(nèi)需要移動時就越穩(wěn)定，即：級別低的要向級別高的靠攏。當(dāng)不同的要素類數(shù)據(jù)精度不一致時，通常應(yīng)將精度較高者設(shè)定為較高級別。

ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase）第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日GeoDatabase拓?fù)潢P(guān)系檢查與處理以錯誤查看器提供拓?fù)潢P(guān)系的錯誤信息用戶可選擇錯誤處理方式用編輯工具改正這個錯誤對該錯誤暫不處理將該錯誤置為例外ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫（GeoDatabase