空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、第二章，第二節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，2-1空間實體及其描述，第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一，地理實體(空間實體) GIS處理對象，1，定義：在自然段現(xiàn)象和社會經(jīng)濟事件中不可分割的用戶針織面料，它是具有概括、復雜、相對意義的概念。 2、理解：地理實體的種類和實體內(nèi)容的確定從具體需要出發(fā)。 例如，由于全國地理圖的比例尺較小，蘭州只有一點，這一點是不能分割的。 蘭州可以作為一個空間實體。 但是，在比例尺較大的蘭州市地理圖，蘭州的很多房屋、街道被表現(xiàn)出來，蘭州需要再次被分割。 GIS中的空間實體應該以房屋、街道等為研究的地理實體，而不是一個空間實體，是摘要、復雜、相對的概念。二、地理實體的記述空間數(shù)據(jù)、2-1空間實

2、體及其記述、第二章GIS數(shù)據(jù)構(gòu)造、1、記述內(nèi)容反映了實體的三個特征、3、數(shù)據(jù)類型、4、數(shù)據(jù)構(gòu)造、以何種形式進行記憶和處理、幾何數(shù)據(jù)(空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù))關系數(shù)據(jù)采用反映關聯(lián)包含等相互關系屬性數(shù)據(jù)的各種屬性特征和時間數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)的向量、網(wǎng)格、TIN (特別針對地表和特殊造型) RDBMS屬性表-mis成熟，與物理、化學等學科使用的數(shù)據(jù)類型相比，空間數(shù)據(jù)是復雜的數(shù)據(jù)類型，空間特征、 屬性特征及其關系的描述、空間數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺寸、驗證碼(名稱)實體的作用、功能、行動、實體的誘導信息時間測量方法、編碼方法、空間參照系等空間特征：地理位置和空間關系屬性特征名、等級、類別等時間特征、2、基本特

3、征、2、空間數(shù)據(jù)基本特征、返回空間數(shù)據(jù)類型，1 )數(shù)據(jù)源的不同，地理圖數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)，2 )顯示對象的不同，3、空間數(shù)據(jù)類型(續(xù))，返回，3、實體空間特征，2-1空間實體及其描述，2章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，(1)空間維度數(shù)： 0，1 (2)空間特征類型，(3)實體類型的組合，(1)，點狀實體，(2)，線狀實體，(3)，面狀實體，(4)，體狀實體，1，點狀實體，2-1空間實體及其描述，第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，點：有特定位置，維度為0的物體。 1 )實體點：用于表示實體。 2 )注記點：用于放置注記。 返回，2，線性實體，1 )實體的長度：從起點到終點的全長2 )彎曲度：表示道路

4、彎曲時的彎曲程度。 3 )方向性：水流方向、上游下游、道路、單一、雙向的點。2-1空間實體及其描述、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、具有相同屬性的點的軌跡、線或折線由一系列有序坐標表示，線狀實體具有線段、邊界、鏈、圓弧段、網(wǎng)絡等特性。 回顧3、面狀實體(多邊形)、2-1空間實體及其描述、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面狀實體的特征：1)面積范圍2 )周長3 )獨立性或與其他圖形鄰接的中國及其周邊國家4 )內(nèi)的島或鋸齒狀外形：島的海岸線所包圍的區(qū)域。 5 )重疊性和非重疊性：學校的劃分、料理市場的服務范圍等可能會交叉，一個城市的各城市一般不重疊。 對湖、島、區(qū)劃等現(xiàn)象進行了說明。 在數(shù)據(jù)庫中，用閉合曲線和內(nèi)部點表

5、示。 回到。 4、實體，立體實體，2-1空間實體及其描述，第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，立體實體用于描述三度空間現(xiàn)象和物體，它具有長度、寬度和高度等屬性，立體實體一般具有以下空間特征：體積，如工程開放和填充的數(shù)量。 各二維平面的面積。 周長。 內(nèi)島包括弧立塊搖滾樂或相鄰塊搖滾樂。 剖面圖和剖面圖。回到，(3)實體類型的組合，2-1空間實體及其記述，第二章GIS數(shù)據(jù)構(gòu)造，現(xiàn)實世界的各種現(xiàn)象是復雜的，往往由不同的空間用戶針織面料的組合構(gòu)成。 例如，空間問題由空間用戶針織面料和幾個空間用戶針織面料的組合表示，復雜實體由簡單的實體的組合表示。 用點、線、面這兩個組合來表現(xiàn)復雜的空間問題：例如線面-面，可以看到

6、的各要素間的空間關系，可以表現(xiàn)很多空間問題。 空間關系是GIS數(shù)據(jù)的描述和表示的重要內(nèi)容，而空間特征的存儲、提取、查詢、更新等則容易，它們向GIS數(shù)據(jù)庫的有效建立、空間查詢、空間分析、決策鼎力相助等提供最基本的關系，同時幫助形成標準的SQL空間查詢語言。 線面，2-1空間實體及其描述，第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，1，區(qū)域包容線：計算區(qū)域內(nèi)線的密度，某省水系分布情況。 2、線通過區(qū)域：道路是否通過某個縣。 3、用線包圍的區(qū)域：搜索區(qū)域的邊界、左右區(qū)域的名稱，中國與哪個國家接壤。 4、線與區(qū)域的分離：距離。 面，2-1空間實體及其說明，第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，1，包含：島嶼，某省湖泊分布。 2、相合性：重

7、合，學校服務范圍和廚房服務范圍重合。 3、交叉：分割子區(qū)域。 4、鄰接：計算鄰接邊界的性質(zhì)和長度，公共連接邊界。 分離：計算距離。 返回四、實體間的空間關系、二-一空間實體及其描述、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、(一)空間關系類型、(二)拓撲分析關系、一、拓撲分析空間關系：二、順序空間關系： (方向空間關系)上下左右、前后、東南西北等方向性名稱描述空間實體的順序關系，算法復雜，至今沒有很好的解決方法3、測量空間關系，主要指實體間的距離關系、遠近。 1 )地理空間中兩點之間的距離有兩種測量方法。 a .沿著實際的地球表面，除了兩點的地理座標，與通過的路徑的地形起伏有關，很復雜，引入第二種。 b .沿地球

8、旋轉(zhuǎn)的橢球體的距離量。 2 )距離種類：歐幾里得距離(正交坐標系)、曼哈頓距離、時間距離(緯度差)、大地距離(測地線)(沿著地球的大圓通過兩個城市中心的距離)。 (2)拓撲分析關系，2-1空間實體及其描述，第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，1，定義：圖形在連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關系不變的性質(zhì)。 隨意拉伸和壓縮橡皮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。1、定義2、種類3、拓撲分析關系的表現(xiàn)4、意義、2、種類、2-1空間實體及其記述、第二章GIS數(shù)據(jù)構(gòu)造，1 )關聯(lián)性： (不同種類的要素間)節(jié)點和圓弧段：例如V9和L5、L6、L3多邊形和圓弧段： P2和L3、L5、l2 ) 鄰接矩陣重疊： -鄰接： 1不鄰接： 0，3 )連接

9、性：與鄰接性類似，是指弧段連接的判別，例如確定網(wǎng)絡分析中路徑、街道是否連通。2-1空間實體及其說明、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、連通矩陣：重疊： -連通： 1非連通： 0，4 )方向性、2-1空間實體及其說明、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一個圓弧段的起點和終點決定了圓弧段的方向。 用于表現(xiàn)現(xiàn)實的有向弧段，如城市道路的單向式、河流等。 5 )包含性：包含在面狀實體中的線、點或面狀實體。 6 )層次關系：同一元素體間的等級關系，蘭州市由各區(qū)組成。 主要拓撲分析關系：拓撲分析鄰接、拓撲分析關聯(lián)、拓撲分析包含。拓撲分析關系可以具體用4個關系表表示： (1)面鏈關系：面構(gòu)成面的弧段(2)鏈節(jié)點關系：鏈兩端的節(jié)點(3

10、)節(jié)點鏈關系：節(jié)點通過該節(jié)點的鏈(4)鏈面關系：契對數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要意義： (1)拓撲分析關系能清晰地反映實體間的邏輯結(jié)構(gòu)關系，它比幾何關系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。 2 )有助于查詢空間要素，利用拓撲分析關系解決許多現(xiàn)實問題。 就像某縣的鄰縣-臉鄰接的問題。 作為另一個示例，如果供水管網(wǎng)系統(tǒng)中的水管破裂并關閉閥，則需要檢查該線(管道)與哪個點(閥)相關聯(lián)。 3 )可以從拓撲分析關系中重新建構(gòu)地理實體。2-1空間實體及其描述、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、4、拓撲分析關系的意義：2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一、圖形表示、二、矢量數(shù)據(jù)的取得方式、2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)

11、構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、1 )在外業(yè)測量中利用量測儀器2 )從網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到使用了網(wǎng)格數(shù)據(jù)的矢量化技術(shù)，將網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。 3 )一種跟蹤數(shù)字化及數(shù)字化的方法將所述地理圖轉(zhuǎn)換為離散向量數(shù)據(jù)。 三、向量數(shù)據(jù)的組織、2-2向量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、向量數(shù)據(jù)的表現(xiàn)中，應該考慮向量數(shù)據(jù)自身的存儲和處理這一問題。 與屬性數(shù)據(jù)的關聯(lián)。 矢量數(shù)據(jù)之間的空間關系(拓撲分析關系)。點為例，2-2向量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、坐標標識牌標識符是單純的點要素，例如獨立樹、電線竿、三角點、符號、關系屬性中包含比例尺，如果方向是注釋點，則關系字符的大小、方向、字體、排列等為節(jié)點Verte

12、x :符號：點其他屬性：三角點的年代、材料等，線(符號、方向)、面(符號)分別具有相關的屬性。 在此，矢量結(jié)構(gòu)中幾何位置坐標的編碼方式、四、矢量數(shù)據(jù)編碼方式、(spaghetti)-面條模型：以實體單位記錄其坐標，2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)缺點： 1、相鄰多邊形的共同邊界被數(shù)字化而二次2、由于獨自的系統(tǒng)，多邊形的鄰接情報不足，沒有拓撲分析關系，消除多邊形的共通界限，綜合多邊形等，鄰近的處理很困難。 3、島嶼作為一個圖形，與外界多邊形沒有聯(lián)系。 很難檢查拓撲分析錯誤。 此結(jié)構(gòu)因此僅用于簡單的繪圖系統(tǒng)中，并對其進行查看。 (1)實體式、優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、直觀，易于實現(xiàn)實體單位的運算和顯

13、示。 (2)依次生成目錄索引式(樹)、2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、所有點的坐標文件，再建構(gòu)點和邊(線)、線和多邊形的目錄索引文件。 與Map、1、點文件：目錄索引文件：3、平面文件：2、圓弧段文件：實體表達式相比較，優(yōu)點：通過生成目錄索引的方法消除了多邊形數(shù)據(jù)的冗馀和不一致，通過多邊形文件中是否公開相鄰信息、島信息的圓弧段編號進行調(diào)查缺點：表現(xiàn)拓撲分析關系很麻煩，給相鄰運算、消除無用的邊、處理島嶼信息、檢索拓撲分析關系等帶來困難，人工編制查詢密碼表，工作量大，容易出錯。 (3)雙重獨立編碼、簡稱dime (dualindependentmapencoding )是美國的人口統(tǒng)計系

14、統(tǒng)所采用的編碼方式，是拓撲分析編碼結(jié)構(gòu)。、2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、1、點文件、2、線文件：的線文件以線為記錄單位、3、面文件、關聯(lián)、鄰接、關聯(lián)、連通、拓撲分析關系明確2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS 圓弧段文件：鏈面、鏈點關系、3、面文件、4、點拓撲文件：節(jié)點鏈關系、在拓撲分析結(jié)構(gòu)中，多邊形(面)的邊界被分割為一系列線(圓弧、鏈、邊)和點(節(jié)點)等拓撲分析元素鏈狀雙獨立查詢密碼的特點、拓撲分析關系明確，島嶼信息也能表達，并且以弧段為記錄單位，滿足實用需求。 一般來說，將街道數(shù)字化的時候，必然會有很多中間點，但是我們雖然有空間分析，但是不需要把由這些個中間點構(gòu)成的折線作為研究對

15、象，而是應該把整個圓弧段(某個街道)作為研究對象。 幾種成熟的商品化軟件，例如ARC/INFO軟件被采用。 例： ARC文件：輸入二進制文件：圓弧段編號的點的坐標列GIS數(shù)據(jù)，通過在圖形數(shù)據(jù)(點、線、面)中追加拓撲結(jié)構(gòu)，例如在ARC/INFO中，在ARCEDIT中輸入圖形后，進行格拉夫具體生成許多AAT之類的文件，如PAT等. info:aat(arcattributetable )、2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第二章GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶驗證碼等屬性表，當圖形數(shù)據(jù)添加修改、刪除、點、線、面元素時，將其拓撲分析2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一，概念：定義：也稱為柵格結(jié)構(gòu)，將地表緊密分割為相鄰的柵格陣列。 每個網(wǎng)格

16、的位置由矩陣編號定義。 包含表示指向網(wǎng)格專業(yè)技術(shù)膩子粉人員或?qū)I(yè)技術(shù)膩子粉人員查詢密碼的指針的查詢密碼。 注意：網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型將連續(xù)空間離散化，即二維被子或分割被子復蓋整個連續(xù)空間，該被子以規(guī)則不規(guī)則的網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型、2-3網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)密集的正方形(或三角形、多邊形)將地理區(qū)域分割成網(wǎng)格陣列。 位置由行、列數(shù)字定義，屬性是網(wǎng)格單元格的值。 二、圖形表示、三角形、方格和六邊形的劃分、2-3網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、二、圖形表示、網(wǎng)格數(shù)據(jù)表示二次元表面上地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。 在柵格數(shù)據(jù)中，地表相互鄰接，被分割成規(guī)則排列的區(qū)域，每個區(qū)域?qū)粋€體素。 因此，網(wǎng)格數(shù)據(jù)的比例尺是網(wǎng)格(單元)的大小和與地表對

17、應的單元大小之比，單元表示的面積越大，對長度、面積等的測定影響越大。 各像素的屬性是地表的該地域的地理數(shù)據(jù)的近似值，因此屬性有可能產(chǎn)生偏差。線、面、點、點：用單一格點表示。 線：沿線以具有相同屬性值的相鄰網(wǎng)格表示。 面：從沿線向同一屬性取值的網(wǎng)格表現(xiàn)。 三、網(wǎng)格數(shù)據(jù)組織、2-3網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一個網(wǎng)格單元格對應多個屬性值的多層網(wǎng)格文件。 組織方法：組織方法、2-3網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、方法c :基于層，按多邊形順序記錄每個層的多邊形屬性值和多邊形內(nèi)各個元素的坐標。 節(jié)省存儲屬性的空間。 通過僅記錄一次相同屬性的制圖針織面料的n個要素的屬性，使地圖分析和制圖處理變得容易。 方法a :將像素作為記錄序列，將不同層上同一像素位置的各屬性值表現(xiàn)為一個排列。 n層只記錄了1層的像素位置，節(jié)省了很多記憶空間，網(wǎng)格數(shù)量很多。 方法b :各層各像素的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最簡單，但是浪費記憶。 四、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的建立，2-3網(wǎng)格