第4講矢量數(shù)據(jù)模型課件

內(nèi)容提要從GIS數(shù)據(jù)模型的分類著手GIS數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型組織方式表示方法地理關(guān)系模型——Coverage模型地理對象關(guān)系模型——Geodatabase模型GIS數(shù)據(jù)模型地理信息（GI）分為兩個(gè)部分空間數(shù)據(jù)（spatialdata）表示地理要素的幾何特征如，位置、形狀、面積、長度等屬性數(shù)據(jù)（attributedata）表示地理要素的非幾何特征如，河流名稱、土地利用類型等ObjectIDPark_typePark_type_description10Citypark21Reservoir32SportsComplexObjectIDShapeNameTypeAddress1PointChanceTownCenter0216ManateeAve2PointGoldValley11955IrisStreet3PointRileyFields235453ChestnutDrGIS數(shù)據(jù)模型GIS數(shù)據(jù)模型的組織方式矢量數(shù)據(jù)模型（vector）非拓?fù)淠Ｐ停∟on-topological），如shapefile拓?fù)淠Ｐ停═opological）簡單模型（Simple），如coverage高級模型（High-level），如TIN、分區(qū)、路徑、geodatabase柵格數(shù)據(jù)模型（raster）如，ESRIGrid、Tiff、JPEG等屬性數(shù)據(jù)模型低層次，如dBase中等層次，如Access高層次，如Oracle空間數(shù)據(jù)組織——GIS數(shù)據(jù)模型基本的空間數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型(Vector)柵格數(shù)據(jù)模型(Raster)RealworldVectorRasterRasterdata—連續(xù)的地理要素ElevationImageryVegetationGIS數(shù)據(jù)模型全貌PCWorkstationThetwoflavorsofcoverages矢量數(shù)據(jù)模型適用范圍現(xiàn)實(shí)世界中，離散的空間要素，如控制點(diǎn)、道路、湖泊等X,Y坐標(biāo)表示地理要素——矢量數(shù)據(jù)特征經(jīng)度和緯度投影后X,Y坐標(biāo)X>0Y>0X<0Y>0X>0Y<0X<0Y<0(0,0)YX矢量數(shù)據(jù)模型—明確的空間位置和邊界矢量數(shù)據(jù)模型——絕對位置表示表示地理要素的“絕對位置”點(diǎn)：0維單個(gè)(x，y)坐標(biāo)表示沒有面積如井、控制點(diǎn)等線：1維兩個(gè)以上(x，y)坐標(biāo)點(diǎn)鏈接而成如道路、河流等面：2維三個(gè)以上坐標(biāo)點(diǎn)，有序鏈接，且第一個(gè)和最后一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)相同圍成一個(gè)區(qū)域如宗地、湖泊等矢量數(shù)據(jù)模型——相對位置表示表示地理要素之間的“相對位置”空間關(guān)系如，南師在河海對面，向前直走，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等現(xiàn)實(shí)生活中，比絕對位置更廣泛采用“拓?fù)洹北硎就負(fù)洌貉芯繋缀螌ο笤趶澢蚶斓茸儞Q下仍保持不變的性質(zhì)以“圖論”為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)用“圖表”或“圖形”來描述幾何對象排列及其相互關(guān)系GIS采用“圖形”方式用途：空間分析、導(dǎo)航等矢量數(shù)據(jù)模型——拓?fù)湓赝負(fù)湓亍?個(gè)基本的幾何對象點(diǎn)（point）：表示點(diǎn)狀地物要素弧段（arc）：一個(gè)起點(diǎn)、一個(gè)終點(diǎn)及一系列中間點(diǎn)組成的一段有向線節(jié)點(diǎn)（node）：兩條或多條弧段的連接點(diǎn)，或者一條弧段的一個(gè)端點(diǎn)多邊形（polygon）：面狀地物節(jié)點(diǎn)弧段點(diǎn)多邊形矢量數(shù)據(jù)模型——拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系——幾何對象間的3條相互關(guān)系連接性（connectivity）弧段（arc）間通過節(jié)點(diǎn)（node）彼此連接在一起面定義由一系列彼此連接的弧段組成面鄰接性（contiguity）弧段有方向性，且有左多邊形、右多邊形拓?fù)湫再|(zhì)：連接性（connectivity）Arc-node間的關(guān)系2條以上的弧段通過1個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，如arc3、4、5通過node131條弧段連接2個(gè)節(jié)點(diǎn)，如arc2連接node11,12（說明方向）如，節(jié)點(diǎn)13—河海1號門，弧段3—西康路，弧段5—漢口西路，弧段4—虎踞路漢口西路西康路虎踞路拓?fù)湫再|(zhì)：面定義Polygon-arc間的關(guān)系——連接性1個(gè)polygon由一系列連接的arc組成，如polygonc由弧段2,4,9,6如，河海校園可以用polygonF表示如，河海操場可以用polygonE表示A=外圍多邊形拓?fù)湫再|(zhì)：鄰接性（

contiguity）Arc-polygon間的關(guān)系2個(gè)多邊形分享1個(gè)弧段，如多邊形B和FArc有方向，多邊形分左、右如，西康路，由北向南，在河海1號門，左多邊形——南師，右多邊形——河海A=外圍多邊形矢量數(shù)據(jù)模型——拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)涞暮锰幈ＷC地理數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性面定義——保證湖泊正確表示，否則湖泊決堤了連接性——保證道路正確表示，否則道路死胡同鄰接性——保證道路方向正確表示，否則單行線違規(guī)，罰款強(qiáng)化GIS空間分析連接性、鄰接性——保證找到最短路徑尋找導(dǎo)航建立在拓?fù)潢P(guān)系基礎(chǔ)上矢量數(shù)據(jù)模型——如何表示？矢量數(shù)據(jù)模型變化最大，發(fā)展至今已經(jīng)有三代第一代：CAD模型采用圖形文件，組織地理信息第二代：地理關(guān)系模型采用關(guān)系模型，組織地理信息如，Coverage模型第三代：地理對象關(guān)系模型采用對象關(guān)系模型，組織地理信息如，Geodatabase模型矢量數(shù)據(jù)模型——CAD模型第一代：CAD模型強(qiáng)調(diào)地理要素的幾何特征（位置、形狀等）用點(diǎn)、線、面表示地理要素，為了計(jì)算機(jī)存儲地圖語言加工：注記、符號和色彩，為了圖形可視化按圖層組織，方便計(jì)算機(jī)操作忽視地理要素的非幾何特征沒有數(shù)據(jù)庫的支持無法與地理要素的屬性關(guān)聯(lián)矢量數(shù)據(jù)模型——地理關(guān)系模型第二代：地理關(guān)系模型建模原因源于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，能表示任何事物的特征，如土地屬性不再滿足于只表現(xiàn)地理要素的幾何特征建模三部曲保留圖形文件，存儲地理要素的幾何特征引入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，存儲地理要素的非幾何特征增加圖形文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動地理關(guān)系模型——Coverage它脫胎于TIGER數(shù)據(jù)模型TIGER全稱：TopologicallyIntegratedGeographicEncodingandReferencingsystem美國人口調(diào)查局推出規(guī)定：點(diǎn)（住址）、線（道路）和面（街區(qū)）的組織重新用“關(guān)系數(shù)據(jù)庫”組織數(shù)據(jù)門牌號碼：左邊600、700；右邊601、701街區(qū)號：左58202，右58201Coverage模型——點(diǎn)LABfile：存儲點(diǎn)的圖形文件WELL.PAT：存儲屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫WELL#“鏈接”LABfile和WELL.PATCoverage模型——線ARCfile：線的幾何數(shù)據(jù)組織STREET.AAT：線的非幾何數(shù)據(jù)組織STREET#“鏈接”ARCfile和STREET.AAT起始點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形北京西路Coverage模型——節(jié)點(diǎn)STREET.NAT：節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)組織RECNO#、STREET#：節(jié)點(diǎn)號，如節(jié)點(diǎn)2ARC#：弧段號，如弧段4STREET_ID：內(nèi)部編碼NUM_ARCS：節(jié)點(diǎn)上連接的弧段數(shù)，如節(jié)點(diǎn)5上有3根弧段Coverage模型——面LANDUSE.PAT面的數(shù)據(jù)組織，如多邊形3面積、周長等基本屬性LU_CODE等非幾何特征，如AGR——農(nóng)業(yè)用地矢量數(shù)據(jù)模型——地理對象關(guān)系模型第三代：地理對象關(guān)系模型建模原因關(guān)系數(shù)據(jù)庫表示復(fù)合要素時(shí)的缺陷源于對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，如一個(gè)記錄表示建模方法用戶層：以面向?qū)ο笏枷雭斫M織數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)層：以關(guān)系數(shù)據(jù)庫來組織數(shù)據(jù)中間層：增加一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)制，將用戶語言“翻譯”成計(jì)算機(jī)語言北京西路查詢“北京西路”列出“弧段1”、“弧段5”、“弧段6”、“弧段7”地理對象關(guān)系模型與人的思維方式更接近用“對象”說明一個(gè)地理要素，如一條道路——北京西路按“類”組織，如Animals、Mammals、Fish；有層次類：具有相似屬性的對象AnimalsAheadandabody,feedMammalsAheadandabody,feedFourlegs,sitFishAheadandabody,feedFins,swim地理對象關(guān)系模型地理對象的組織幾何性質(zhì)的表示——Geometry類，Point類、Line類、Polygon類Point類、Line類、Polygon類“繼承”于Geometry類地理對象關(guān)系模型模型的特點(diǎn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲在一起，用BLOB表示空間數(shù)據(jù)，如Polygon——BLOB，與屬性Category一個(gè)空間要素與一系列“屬性”和“方法”相聯(lián)系，如Polygon1有屬性Category5等地理對象關(guān)系模型類之間的關(guān)系聯(lián)合（association）聚合（aggregation）合成（composition）類繼承（typeinheritance）實(shí)例化（instantiation）地理對象關(guān)系模型聯(lián)合兩個(gè)類之間的對應(yīng)關(guān)系如，1條道路有至少1個(gè)以上路燈地理對象關(guān)系模型聚合整體和部分之間的關(guān)系如，一件衣服有領(lǐng)子、袖子、前片、后片等組成合成整體和部分之間的關(guān)系，部分依附于整體，沒有整體，就沒有部分如，中國共產(chǎn)黨和共產(chǎn)黨員之間的關(guān)系地理對象關(guān)系模型類繼承父類與子類間的關(guān)系如建成區(qū)分為居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)地理對象關(guān)系模型實(shí)例化一個(gè)類的對象由另一個(gè)類的對象創(chuàng)建如，高密度住宅區(qū)對象可以有住宅區(qū)對象生成地理對象關(guān)系模型——GeodatabasePersonalGeodatabaseSingleusereditingStoredinMSAccessSizelimitof2GBFileGeodatabase1TBpertableCrossplatformEnterpriseGeodatabaseStoredinanenterpriseDBMSSupportsmulti-usereditingviaversioningExtremelylargedatasetsPersonal

GeodatabaseEnterpriseGeodatabaseOracleSQLServerDB2InformixPostgreSQLArcGISFileGeodatabase地理對象關(guān)系模型——GeodatabasePersonalGDBFileGDBEnterprisegdb(3Types)CoolGraphicStorageFormatMicrosoft

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&readers*Bydefault;optiontohave256TBpertable地理對象關(guān)系模型——GeodatabasePersonalGDBFileGDBEnterprisegdb(3Types)CoolGraphicStorageFormatMicrosoft

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&readers*Bydefault;optiontohave256TBpertableGeodatabase數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

分為

featureclass和

featuredataset

一種要素類僅存儲相同的幾何要素

一個(gè)要素集存儲的要素類，它們具有相同的坐標(biāo)系統(tǒng)和地理范圍

要素類可以不在要素?cái)?shù)據(jù)集中

獨(dú)立要素類

Geodatabase數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)FeatureClassesFeaturedatasetSpatialreferenceRelationshipclassesTopologyGeometricnetworks

Polygon RouteLine DimensionPointAnnotationRasterDatasetsNetworkdatasetsTablesGeodatabaseFeatureDataset存放地理對象的容器相同的空間參照類似于coverage限制更少包含幾何網(wǎng)絡(luò)、拓?fù)?、地形等關(guān)系類可選FeaturesandFeatureClasses建立關(guān)系模型一個(gè)要素是一個(gè)地理對象一個(gè)要素是地理要素集的實(shí)例擴(kuò)展的關(guān)系模型幾何屬性類型Afeatureclassisatableofrows,whereeachrowhasageographiccolumnObjectsandObjectClasses–Tables

屬性表按照對象和對象類組織對象是具有屬性和表現(xiàn)的實(shí)體一個(gè)對象是對象類的實(shí)例對象類的所有對象具有相同的屬性和表現(xiàn)Geodatabase特點(diǎn)Point,lines,polygonsSingleandmultipartfeaturesTextandsurfacesFlexiblecoordinatesXY,Z,MOnerecordinfeatureclasstableFeaturewithmanypartsRasterandImagery支持多種數(shù)據(jù)格式Tiff,bmp,GRID,amongothers表的屬性域Mosaicdataset管理柵格數(shù)據(jù)Storedasacatalog,viewedasamosaicAdvancedqueryingandprocessing拓?fù)湟?guī)則Geodatabase的拓?fù)湟?guī)則特點(diǎn)關(guān)系規(guī)則，存放在要素?cái)?shù)據(jù)集即時(shí)拓?fù)洹褂脮r(shí)再建立，不再與地理要素捆綁定義了25條拓?fù)湟?guī)則，見下表TopologyrulesinthegeodatabasedatamodelFeatureTypeRulePolygonmustnotoverlap,mustnothavegaps,mustnotoverlapwith,mustbecoveredbyfeatureclassof,mustcovereachother,mustbecoveredby,boundarymustbecoveredby,areaboundarymustbecoveredbyboundaryof,andcontainspointLinemustnotoverlap,mustnotinters