GIS的空间数据结构

12第1节地理实体及其表达第2节矢量数据结构第3节栅格数据结构第4节矢量与栅格数据结构的比较第5节矢-栅一体化数据结构和三维数据结构第二章GIS的空间数据结构教学要求教学重点教学活动作业3教学要求1.理解地理实体的表达形式。2.掌握矢量和栅格数据结构及其表达。3.掌握矢量和栅格数据结构的优、缺点。4.了解矢栅一体化数据结构和三维数据结构及其表达教学重点1.空间数据结构及其表达2.地理实体及其描述教学活动在学校图书馆或网络上查阅相关的地理信息系统教材和杂志,进一步理解空间数据结构的相关问题。返回上一页4第二章GIS的空间数据结构GIS空间数据分为以下几种类型:1、按数据来源分类（1）地图数据;（2）影像数据;（3）地形数据;（4）属性数据;（5）元数据：数据的数据；2、按数据所表达的地理实体几何形状分类（1）点数据；（2）线数据；（3）面数据52DDigitalMap6第二章GIS的空间数据结构GIS空间数据分为以下几种类型:1、按数据来源分类（1）地图数据;（2）影像数据;（3）地形数据;（4）属性数据;（5）元数据：数据的数据；2、按数据所表达的地理实体几何形状分类（1）点数据；（2）线数据；（3）面数据78第二章GIS的空间数据结构GIS空间数据分为以下几种类型:1、按数据来源分类（1）地图数据;（2）影像数据;（3）地形数据;（4）属性数据;（5）元数据：数据的数据；2、按数据所表达的地理实体几何形状分类（1）点数据；（2）线数据；（3）面数据910第二章GIS的空间数据结构GIS空间数据分为以下几种类型:1、按数据来源分类（1）地图数据;（2）影像数据;（3）地形数据;（4）属性数据;（5）元数据：数据的数据；2、按数据所表达的地理实体几何形状分类（1）点数据；（2）线数据；（3）面数据11第二章GIS的空间数据结构GIS空间数据分为以下几种类型:1、按数据来源分类（1）地图数据;（2）影像数据;（3）地形数据;（4）属性数据;（5）元数据：数据的数据；2、按数据所表达的地理实体几何形状分类（1）点数据；（2）线数据；（3）面数据12第二章GIS的空间数据结构13第二章GIS的空间数据结构GIS空间数据分为以下几种类型:1、按数据来源分类（1）地图数据;（2）影像数据;（3）地形数据;（4）属性数据;（5）元数据：数据的数据；2、按数据所表达的地理实体几何形状分类（1）点数据；（2）线数据；（3）面数据14第1节地理实体及其表达第2节矢量数据结构第3节栅格数据结构第4节矢量与栅格数据结构的比较第5节矢-栅一体化数据结构和三维数据结构第二章GIS的空间数据结构15一、地理实体1.地理实体与地理目标地理实体：指一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。地理目标：实体在地理数据库中的表示2.地理实体特征（空间特征、属性特征、时间特征）3.地理实体的类型（点、线、面、体）4.地理目标的类型（0、1、2、3维）二、地理实体的描述A.地理实体的描述内容（编码（分类码、识别码）,位置,类型行为,属性,说明,时间维描述,关系)B.地理实体数据类型(属性数据,几何数据,关系数据)C.地理实体的描述——空间数据结构第1节地理实体及其表达16一、空间数据结构的概念:二、矢量数据结构(一)矢量数据结构:(二)矢量数据获取方式(三)矢量数据表达需要考虑的内容(四)矢量数据表达1简单数据结构2拓扑数据结构索引式数据结构双重独立式数据结构链状双重独立式数据结构第2节空间数据结构17第1节地理实体及其表达一、地理实体1.地理实体与地理目标地理实体：指一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。如城市是实体，其各组成部分则不能称为城市，而称为区、街道等实体是自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，是一个具有概括性和相对意义的概念。实体是现实世界中客观存在的，并可相互区别的事物。GIS地理数据库是地理实体的集合，是一种与现实世界保持一定相似性的实体模型地理目标：实体在地理数据库中的表示。地理目标是一个概括、复杂、相对、抽象的概念，其具体类别和内容的确定是从具体需要出发的，并随表示方法的比例尺、目的等情况而变化。18第1节地理实体及其表达一、地理实体2.地理实体特征时间特征空间特征属性特征属性特征——用以描述事物或现象的特性，即用来说明“是什么”，如事物或现象的类别、等级、数量、名称等空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系，故又称几何特征和拓扑特征，如中国与印度之间边界界桩的经纬度，中国与印度之间的邻接关系时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化，如学生人数的逐年变化。19第1节地理实体及其表达一、地理实体3.地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体，可以作为地理实体的一种类型点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等，并具有以下特征：面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述，具有以下空间特征体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性，有如下空间特征注记点：用于定位注记。内点：用于负载多边形的属性，存在于多边形内。结点(node)、节点(Vertex)：表示线段和弧段上的连接点。实体点：用来代表一个实体。20第1节地理实体及其表达一、地理实体3.地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体，可以作为地理实体的一种类型点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等，并具有以下特征：面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述，具有以下空间特征体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性，有如下空间特征长度：从起点到终点的总长；弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。方向性：如水流方向,上下游;公路,单双向之分。21第1节地理实体及其表达一、地理实体3.地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体，可以作为地理实体的一种类型点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等。面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性。面积：面状实体所占有的范围大小周长：面状实体所占有区域的周长独立或相邻：是独立存在还是与其它面状地物相邻岛或洞：面状实体内部是否有岛或洞重叠：面状实体之间是否有重叠22第1节地理实体及其表达体积岛或洞表面积断面一、地理实体3.地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体，可以作为地理实体的一种类型点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等。面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性。23第1节地理实体及其表达第1节地理实体及其表达一、地理实体4.地理目标的类型——地理目标是地理实体在计算机系统内的表示，它需要选择合适的类型，而地理目标的类型按空间维来定义0维——有位置而无长度的目标，如点。1维——有长度的目标，一般有两个或多个0维目标组成，如线。2维——有长度和宽度的目标，如多边形。3维——有长、宽、高的目标，如三维立体。地理实体可以根据地理目标的类型划分为点、线、面、体4种类型24第1节地理实体及其表达二、地理实体的描述A.地理实体的描述内容：编码——用于区别不同的实体，有时同一实体在不同的时间具有不同的编码，如上行和下行的火车。编码通常包括分类码和识别码。分类码，是用来标识实体所属的类别，识别码，是对每个实体进行标识，是唯一的，用于区别不同的实体。位置——通常用坐标值的形式给出实体的空间位置。类型——指明该地理实体属于哪一种实体类型，或由哪些实体类型组成。行为——指明该地理实体可以具有哪些行为和功能。属性——指明该地理实体所对应的非空间信息，如道路的宽度、路面质量、车流量等说明——用于说明实体数据的来源、质量等相关的信息。时间维描述——地理实体的属性或空间位置随时间的变化。关系——与其它地理实体的关系。25第1节地理实体及其表达邻接相交重合相离包含点—点点—线点—面线—面面—面线—线26第1节地理实体及其表达二、地理实体的描述B.地理实体数据类型——根据地理实体的特征，把地理实体数据分为三类属性数据——描述空间对象的属性特征的数据，也称非几何数据。即说明“是什么”，如类型、等级、名称、状态等描述时间特征的数据也可以归为这一类。几何数据——描述空间对象的空间特征的数据，也称位置数据、定位数据。即说明“在哪里”，一般用经纬度或X、Y坐标来表示。关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据，一般通过拓扑关系表达。如空间数据的相邻、包含等，主要是指拓扑关系。拓扑关系是一种对空间关系进行明确定义的数学方法27第2节空间数据结构一、空间数据结构的概念空间数据结构——是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构,也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理.空间数据结构分为基于矢量的数据结构和基于栅格的数据结构两种基本类型22123233233323332333212328二、矢量数据结构(一)矢量数据结构—通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表达地理实体的一种数据结构。矢量结构的特点：属性隐含，定位明显A.点实体：记录点坐标和属性代码；B.线实体：记录两个或一系列采样点的坐标，并加属性代码；C.面实体：记录边界上一系列采样点的坐标，由于多边形封闭，边界为闭合环，加面域属性代码。第2节空间数据结构特性数据位置点10x,y线23x1,y1x2,y2…xn,yn串面63x1,y1x2,y2…xn,yn闭合环64x1,y1x2,y2…xn,yn闭合环1063642310636423用笛卡尔坐标表示的地图29二、矢量数据结构(二)矢量数据获取方式通过外业测量获得，利用测量仪器（全站仪、GPS、常规测量等）记录测量结果，然后转到地理数据库中跟踪数字化，用跟踪数字化的方式把地图变成离散的矢量数据间接获取栅格数据转换空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）第2节空间数据结构30二、矢量数据结构(三)矢量数据表达需要考虑的内容矢量数据自身的存储和管理几何数据和属性数据的联系空间对象的空间关系（拓扑关系）(四)矢量数据表达简单数据结构拓扑数据结构索引式数据结构双重独立式数据结构链状双重独立式数据结构第2节空间数据结构31(四)矢量数据表达——简单数据结构简单数据结构：是指只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系的一种矢量数据结构，又称面条结构。存储：独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象；点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成特征：优点：数据按照点、线或多边形为单元进行组织，结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示缺点：A.独立存储方式造成相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，出现数据冗余和碎屑多边形，导致数据不一致；点位字典存储可保证公共边的唯一性B.自成体系，缺少多边形的邻接信息，邻域处理复杂，需追踪出公共边。C.处理岛或洞等嵌套问题较麻烦，需要计算多边形的包含等。适用范围：制图及一般查询，不适合复杂的空间分析32多边形坐标构成Ⅰ(x1,y1),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8)Ⅱ(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x7,y7),(x8,y8)Ⅲ(x9,y9),(x10,y10),(x11,y11)面状物（多边形）矢量编码Ｍ1234567810911ⅠⅡⅢ独立存储(四)矢量数据表达—