第四章~空間數(shù)據(jù)表達(dá)

第四章空間數(shù)據(jù)表達(dá)4.1空間對(duì)象及其定義地理系統(tǒng)包含的內(nèi)容1、自然環(huán)境2、社會(huì)經(jīng)濟(jì)3、人文活動(dòng)空間對(duì)象的定義就是如何把空間信息表達(dá)成數(shù)字空間可以處理的形式。常見空間對(duì)象的定義1、零位空間對(duì)象2、一維空間對(duì)象3、二維空間對(duì)象4、三維空間對(duì)象4.2控件對(duì)象的關(guān)系空間對(duì)象可歸結(jié)為點(diǎn)線面三種幾何類型，他們之間的關(guān)系采用拓?fù)鋷缀蝸砻枋?。相鄰相交重疊分離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線4.3空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表達(dá)如何把有關(guān)的空間數(shù)據(jù)組織到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中?數(shù)據(jù)建模1）確定專題領(lǐng)域?qū)嶋H模型；2）建立表達(dá)實(shí)際模型的概念模型；3）建立為實(shí)現(xiàn)概念模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；4）確定數(shù)據(jù)文件在數(shù)據(jù)庫中的組織方式?？臻g實(shí)際模型:指在研究區(qū)（項(xiàng)目所相關(guān)的空間區(qū)域）內(nèi)與某領(lǐng)域有關(guān)的實(shí)際存在的物質(zhì)世界，它包含所有能夠被人們直接和不能直接觀察到的各種有關(guān)信息。空間數(shù)據(jù)模型:對(duì)有關(guān)真實(shí)世界的一種抽象表達(dá)，可稱為概念模型。

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：把概念模型轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)所能接受的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系。現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)模型空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫：空間數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)復(fù)原空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)分析地理信息系統(tǒng)為什么要研究數(shù)據(jù)模型4.4空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4.5空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立空間數(shù)據(jù)編碼是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，目的是將圖形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等資料、按一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的形式。高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有一定的要求。4.6空間對(duì)象的矢量表達(dá)中文名稱：矢量數(shù)據(jù)英文名稱：vectordata定義1：在直角坐標(biāo)系中，用X、Y坐標(biāo)表示地圖圖形或地理實(shí)體的位置和形狀的數(shù)據(jù)。所屬學(xué)科：測(cè)繪學(xué)（一級(jí)學(xué)科）；地圖制圖學(xué)（二級(jí)學(xué)科）定義2：以矢量方式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，它由表示位置的標(biāo)量和表示方向的矢量兩部分構(gòu)成。在地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫中，矢量數(shù)據(jù)用于表達(dá)既有標(biāo)量屬性又有方向?qū)傩缘牡乩硪?。常用的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)XYijx1y1x2y2xiyixnyn

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式來表示點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體。特點(diǎn)：定位明顯，屬性隱含。獲取方法：

(1)手工數(shù)字化法；

(2)手扶跟蹤數(shù)字化法；

(3)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換法。

地理數(shù)據(jù)編碼，是根據(jù)GIS的目的和任務(wù)，把地圖、圖像等資料按一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適于計(jì)算機(jī)存貯和處理的數(shù)據(jù)過程。地理內(nèi)容的編碼要反映出地理實(shí)體的幾何特征，以及地理實(shí)體的屬性特征，空間數(shù)據(jù)的編碼是地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的技術(shù)步驟，它表現(xiàn)由現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)據(jù)世界之間的界面，是聯(lián)結(jié)從現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)據(jù)世界的紐帶。編碼的概念和意義空間實(shí)體的矢量數(shù)據(jù)表達(dá)矢量結(jié)構(gòu)編碼方法1、點(diǎn)實(shí)體矢量編碼方法2、線實(shí)體矢量編碼方法3、多邊形矢量編碼方法空間對(duì)象（實(shí)體）的地圖表達(dá)點(diǎn)：位置：（x，y）屬性：符號(hào)線：位置：（x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

屬性：符號(hào)—形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(x1,y1)屬性：符號(hào)變化

點(diǎn)實(shí)體編碼比例朝向線指針線交匯編比例朝向字體文句x,y坐標(biāo)其它非幾何屬性建立和顯示數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的屬性簡單點(diǎn)——符號(hào)文本點(diǎn)——字符結(jié)點(diǎn)——符號(hào)統(tǒng)一標(biāo)識(shí)類別或系列號(hào)點(diǎn)類型簡單點(diǎn)文本點(diǎn)結(jié)點(diǎn)線實(shí)體編碼唯一標(biāo)示碼線標(biāo)示碼起始點(diǎn)終止點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)序列顯示信息非幾何屬性多邊形矢量編碼多邊形環(huán)路法樹狀索引編碼法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法由多邊形邊界的x,y坐標(biāo)隊(duì)集合及說明信息組成對(duì)所有邊界點(diǎn)數(shù)字化，將坐標(biāo)對(duì)以順序方式存儲(chǔ)，由點(diǎn)索引與邊界線號(hào)相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系形成完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多邊形環(huán)路法ⅠⅡⅢⅣⅤ123456789101112131415P1P2P3P1x1，y1；x2，y2；

x3，y3；x4，y4；

x5，y5；x6，y6；P2x7，y7；x8，y8；

x9，y9；x10，y10；

x11，y11；x5，y5；x6，y6P3x12，y12；x13，y13；x14，y14；x15，y15樹狀索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ12345656567891012131415ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3點(diǎn)文件點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)

1x1，y1

2x2，y2

15x15，y15……樹狀索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P312345656567891012131415ⅠⅡⅢⅣ線號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)

Ⅰ656,1,2,3,4,5Ⅱ56

5,6

Ⅲ

6

56,7,8,9,10,11,5

Ⅳ121312,15,14,13樹狀索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3多邊形文件多邊形號(hào)邊界線號(hào)

1Ⅰ，Ⅱ2Ⅱ，Ⅲ

3ⅣⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ樹狀索引法空間實(shí)體的拓?fù)湫畔?、拓?fù)潢P(guān)系概念：是明確定義空間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。在GIS中，用來描述并確定空間的點(diǎn)線面之間的關(guān)系及屬性，并可實(shí)現(xiàn)相關(guān)的查詢和檢索。2、拓?fù)潢P(guān)系特點(diǎn)：1）獨(dú)立于坐標(biāo)系統(tǒng)的幾何關(guān)系2）不隨幾何實(shí)體平移旋轉(zhuǎn)縮放而變化拓?fù)潢P(guān)系反映了空間實(shí)體間的邏輯關(guān)系，不需要坐標(biāo)、距離信息，不受比例尺限制，也不隨投影關(guān)系變化。

理解拓?fù)渥儞Q和拓?fù)鋵傩詴r(shí)，我們可以設(shè)想一塊高質(zhì)量的橡皮，它的表面是歐幾里德平面，可被任意拉伸壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)折疊。表面上有由結(jié)點(diǎn)、弧、環(huán)和區(qū)域組成的圖形。若對(duì)該橡皮進(jìn)行任意拉伸、壓縮，但不扭轉(zhuǎn)和折疊，則在橡皮形狀的這些變換中，圖形的一些屬性將得到保留，有些屬性將消失。拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長度一個(gè)區(qū)域的周長一個(gè)區(qū)域的面積一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡單的弧段一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)面是一個(gè)簡單的面（無島）一個(gè)面的連通性非拓?fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩?/p>

拓?fù)渥儞Q（橡皮變換）3、空間對(duì)象的拓?fù)淇臻g關(guān)系

拓?fù)湓兀狐c(diǎn)：孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)線：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段面：若干弧段組成的多邊形基本拓?fù)潢P(guān)系關(guān)聯(lián)：不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系鄰接：相同拓?fù)湓刂g的關(guān)系包含：面與其他元素之間的關(guān)系層次：相同拓?fù)湓刂g的層次關(guān)系起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:弧:相鄰相交重疊分離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線主要拓?fù)潢P(guān)系—拓?fù)涞泥徑有越Y(jié)點(diǎn)之間a

e

cbda

c

deb-1011e1-100d01-10c101-1b1001-aedcba面塊之間

cdab

ad

bc-111d1-10c11-1b101-adcba空間拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)—關(guān)系表abcdefgACBDEP4P0P1P2P3面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系表多邊形 弧段

P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P