
GIS课程(第二章空间数据结构)aa.ppt
22页单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地理信息系统原理,GIS,第二章 空间数据结构,2-1,空间实体及其描述,2-3,栅格数据结构,2-2,矢量数据结构,2-4 矢栅一体化数据结构,二、,地理实体的描述,四、,实体间空间关系,一、,地理实体,三、,实体的空间特征,一、图形表示,二、数据组织,四、栅格,数据,编码,三、栅格结构的建立,五、四叉树编码,2-5 三维数据结构,二、八叉树结构,一、概述,三、三维边界表示法,2-2,矢量数据结构,一、图形表示,二、获取方式,三、组织,四、编码方式,返回,2-4 矢栅一体化数据结构,二、矢栅一体化概念,一、矢、栅比较,四、一体化结构设计,三、,三个约定和细分格网法,返回,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,一、地理实体(空间实体),-GIS处理对象,1、定义,:,指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元,,它是一个具体有,概括性,复杂性,相对意义,的概念2、理解,:,地理实体类别及实体内容的确定是从,具体需要,出发的,例如,在全国地图上由于比例尺很小,武汉就是一个点,这个点不能再分割,可以把武汉定为一个空间实体,而在大比例尺的武汉市地图上,武汉的许多房屋,街道都要表达出来,所以武汉必须再分割,不能作为一个空间实体,应将房屋,街道等作为研究的地理实体,由此可见,,GIS,中的空间实体是一个概括,复杂,相对的概念。
返回,二、地理实体的描述空间数据,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,1、描述的内容,反映了实体的三个特征,3、,数据类型,4、数据结构,以什么形式存储和处理,几何数据(空间数据、图形数据),关系数据实体间的邻接、关联包含等相互关系,属性数据各种属性特征和时间,元数据,矢量、栅格、TIN(专用于地表或特殊造型),RDBMS属性表-采用MIS较成熟,同物理、化学等学科使用的数据类型相比,空间数据是一种较复杂的数据类型,涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述,空间元数据,返回,位置、形状、尺寸、,识别码(名称)实体的角色、功能、行为、实体的衍生信息,时间,测量方法、编码方法、空间参考系等,空间特征:地理位置和空间关系,属性特征名称、等级、类别等,时间特征,2、,基本特征,2、空间数据基本特征,返回,3、空间数据类型,1)依据数据来源的不同分为,:,地图数据,地形数据,属性数据,元数据,影象数据,2)依据表示对象的不同分为,:,3、空间数据类型(续),返回,三、实体的空间特征,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,(一)空间维数:,有,0,,,1,,,2,,,3,维之分,点、线、面、体。
二)空间特征类型,(三)实体类型组合,返回,在地图上实体维数的表示可以改变 点-面 线(单线河)-面(双线河),通过地图综合1、点状实体,2、线状实体,3、面状实体,4、体状实体,1、点状实体,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,点或节点、点状实体点:有特定位置,维数为0的物体4)角点、节点Vertex,:,表示线段和弧段上的连接点1)实体点,:用来代表一个实体2)注记点,:用于定位注记3)内点:,用于负载多边形的属性,存在于多边形内返回,2,、线状实体,1)实体长度,:,从起点到终点的总长,2)弯曲度,:,用于表示像道路拐弯时弯曲的程度3)方向性,:,如:水流方向,上游下游,,公路,单、双向之分2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,具有相同属性的点的轨迹,线或折线,由一系列的有序坐标表示,并有如下,特性,:,线状实体包括,:,线段,边界、链、弧段、网络等返回,3,、面状实体(多边形),2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,面状实体的如下,特征,:,1),面积范围,2),周长,3),独立性或与其它地物相邻,如中国及其周边国家,4),内岛屿或锯齿状外形,:,如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。
5,)重叠性与非重叠性,:,如学校的分区,菜市场的服务范围等都有可能出现交叉重叠现象,而一个城市的各个城区一般说来不会出现重叠是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述在数据库中由,一封闭曲线加内点,来表示返回,4、体、立体状实体,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,返回,立体状实体用于描述三维空间中的现象与物体,它具有长度、宽度及高度等属性,立体状实体一般具有以下一些空间,特征,:,体积,如工程开控和填充的土方量每个二维平面的面积含有弧立块或相邻块断面图与剖面图三)实体类型组合,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,返回,现实世界的各种现象比较复杂,往往由不同的空间单元组合而成,例如根据某些空间单元或几种空间单元的组合将空间问题表达出来,复杂实体由简单实体组合表达点、线、面两两之间组合表达复杂的空间问题:,如:,线,面,面,-,面,可见,用各要素之间的空间关系,可描述诸多空间问题空间关系是,GIS,数据描述和表达的重要内容,,一方面它为,GIS,数据库的有效建立,空间查询,空间分析,辅助决策等提供了最基本的关系,另一方面有助于形成标准的,SQL,空间查询语言,便于空间特征的存储,提取,查询,更新等。
线,面,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,返回,1、区域包含线:计算区域内线的密度,某省的水系分布情况2、线通过区域:公路上否通过某县3、线环绕区域:区域边界,搜索左右区域名称,中国与哪些国家接壤4,、线与区域分离:距离面,面,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,1、,包含,:岛,某省的湖泊分布2、,相合,:重叠,学校服务范围与菜场服务范围重叠区3、,相交,:划分子区4、,相邻,:计算相邻边界性质和长度,公共连接边界分离,:计算距离返回,学校,菜场,四、,实体间空间关系,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,返回,(一)空间关系类型,(二)拓扑关系,1、拓扑空间关系,:,2、顺序空间关系,:(,方向空间关系,),用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系,算法复杂,至今没有很好的解决方法3、度量空间关系,,主要指实体间的距离关系,远近1),在地理空间中两点间的距离有,两种度量方法,a、沿真实的地球表面进行,除与两点的地理坐标有关外,还与所通过路径的地形起伏有关,复杂,引入第二种b、沿地球旋转椭球体的距离量算2)距离类别,:,欧氏距离(笛卡尔坐标系)、曼哈顿(出租车)距离、时间距离(纬度差)、大地测量距离(大地线)(沿地球大圆经过两个城市中心的距离)。
北,a,b,(二)拓扑关系,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,返回,1、定义,:,指,图形保持连续状态下变形,,但图形关系不变的性质将橡皮任意拉伸,压缩,但不能扭转或折叠拓扑变换,(橡皮变换),非拓扑属性,(几何),拓扑属性(,没发生变化的属性),两点间距离,一点指向另一点的方向,弧段长度、区域周长、面积 等,一个点在一条弧段的端点,一条弧是一简单弧段(自身不相交),一个点在一个区域的边界上,一个点在一个区域的内部/外部,一个点在一个环的内/外部,一个面是一个简单面,一个面的连通性,面内任两点从一点,可在面的内部走向另一点,1、定义 2、种类 3、拓扑关系的表达 4、意义,2、种类,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,1)关联性,:(,不同类,要素之间)结点与弧段:如V9与L5,L6,L3,多边形与弧段:P2与L3,L5,L2,2)邻接性,:(,同类,元素之间),多边形之间、结点之间邻接矩阵,重叠:-邻接:1 不邻接:0,P1,P2,P3,P4,P1,-,1,1,1,P2,1,-,1,0,P3,1,1,-,0,P4,1,0,0,-,3)连通性:,与邻接性相类似,指对,弧段连接,的判别,如用于网络分析中确定路径、街道是否相通。
2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,连通矩阵,:,重叠:-连通:1 不连通:0,V1,V2,V3,V1,-,1,0,V2,1,-,1,V3,0,1,-,4)方向性,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向用于表达现实中的有向弧段,如城市道路单向,河流的流向等5)包含性,:指面状实体包含了哪些线、点或面状实体6)区域定义,:多边形由一组封闭的线来定义7,)层次关系,:相同元素之间的等级关系,武汉市有各个区组成主要的,拓扑关系:,拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含,拓扑关系具体可由4个关系表来表示:,(1),面-链关系:面 构成面的弧段,(2),链-结点关系:链 链两端的结点,(3),结点-链关系:结点 通过该结点的链,(4)链面关系:链 左面 右面,3、拓扑关系的表达,对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义,因为:,1)拓扑关系能,清楚地反映,实体之间的,逻辑结构关系,,它比几何关系具有更大的稳定性,不随地图投影而变化2),有助于空间要素的查询,,利用拓扑关系可以解决许多实际问题如某县的邻接县,-面面相邻问题又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门,就需要查询该线(管道)与哪些点(阀门)关联。
3)根据拓扑关系可,重建地理实体,2-1,空间实体及其描述,第二章 GIS 数据结构,返回,4、拓扑关系的意义,:,。
