第四章~空间数据表达

第四章空间数据表达4.1空间对象及其定义地理系统包含的内容1、自然环境2、社会经济3、人文活动空间对象的定义就是如何把空间信息表达成数字空间可以处理的形式。常见空间对象的定义1、零位空间对象2、一维空间对象3、二维空间对象4、三维空间对象4.2控件对象的关系空间对象可归结为点线面三种几何类型，他们之间的关系采用拓扑几何来描述。相邻相交重叠分离包含点—点点—线点—面线—面面—面线—线4.3空间数据的计算机表达如何把有关的空间数据组织到计算机系统中?数据建模1）确定专题领域实际模型；2）建立表达实际模型的概念模型；3）建立为实现概念模型的数据结构；4）确定数据文件在数据库中的组织方式。空间实际模型:指在研究区（项目所相关的空间区域）内与某领域有关的实际存在的物质世界，它包含所有能够被人们直接和不能直接观察到的各种有关信息。空间数据模型:对有关真实世界的一种抽象表达，可称为概念模型。

空间数据结构：把概念模型转变为计算机系统所能接受的数据结构和逻辑关系。现实世界真实模型空间数据模型空间数据结构数据库：空间数据物理结构空间数据复原空间数据处理空间数据查询空间数据分析地理信息系统为什么要研究数据模型4.4空间数据结构类型矢量数据结构栅格数据结构4.5空间数据结构的建立空间数据编码是空间数据结构的实现，目的是将图形数据、影像数据、统计数据等资料、按一定的数据结构转换为适用于计算机存储和处理的形式。高效的数据结构应该具有一定的要求。4.6空间对象的矢量表达中文名称：矢量数据英文名称：vectordata定义1：在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理实体的位置和形状的数据。所属学科：测绘学（一级学科）；地图制图学（二级学科）定义2：以矢量方式存储的数据，它由表示位置的标量和表示方向的矢量两部分构成。在地理信息系统空间数据库中，矢量数据用于表达既有标量属性又有方向属性的地理要素。常用的空间数据结构XYijx1y1x2y2xiyixnyn

矢量数据结构矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。特点：定位明显，属性隐含。获取方法：

(1)手工数字化法；

(2)手扶跟踪数字化法；

(3)数据结构转换法。

地理数据编码，是根据GIS的目的和任务，把地图、图像等资料按一定数据结构转换为适于计算机存贮和处理的数据过程。地理内容的编码要反映出地理实体的几何特征，以及地理实体的属性特征，空间数据的编码是地理信息系统设计中最重要的技术步骤，它表现由现实世界到数据世界之间的界面，是联结从现实世界到数据世界的纽带。编码的概念和意义空间实体的矢量数据表达矢量结构编码方法1、点实体矢量编码方法2、线实体矢量编码方法3、多边形矢量编码方法空间对象（实体）的地图表达点：位置：（x，y）属性：符号线：位置：（x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

属性：符号—形状、颜色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(x1,y1)属性：符号变化

点实体编码比例朝向线指针线交汇编比例朝向字体文句x,y坐标其它非几何属性建立和显示数据库联系的属性简单点——符号文本点——字符结点——符号统一标识类别或系列号点类型简单点文本点结点线实体编码唯一标示码线标示码起始点终止点坐标对序列显示信息非几何属性多边形矢量编码多边形环路法树状索引编码法拓扑结构编码法由多边形边界的x,y坐标队集合及说明信息组成对所有边界点数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系形成完整的拓扑结构多边形环路法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树状索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ12345656567891012131415ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3点文件点号坐标

1x1，y1

2x2，y2

15x15，y15……树状索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P312345656567891012131415ⅠⅡⅢⅣ线号起点终点点号

Ⅰ656,1,2,3,4,5Ⅱ56

5,6

Ⅲ

6

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

Ⅳ121312,15,14,13树状索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3多边形文件多边形号边界线号

1Ⅰ，Ⅱ2Ⅱ，Ⅲ

3ⅣⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ树状索引法空间实体的拓扑信息1、拓扑关系概念：是明确定义空间关系的一种数学方法。在GIS中，用来描述并确定空间的点线面之间的关系及属性，并可实现相关的查询和检索。2、拓扑关系特点：1）独立于坐标系统的几何关系2）不随几何实体平移旋转缩放而变化拓扑关系反映了空间实体间的逻辑关系，不需要坐标、距离信息，不受比例尺限制，也不随投影关系变化。

理解拓扑变换和拓扑属性时，我们可以设想一块高质量的橡皮，它的表面是欧几里德平面，可被任意拉伸压缩，但不能扭转折叠。表面上有由结点、弧、环和区域组成的图形。若对该橡皮进行任意拉伸、压缩，但不扭转和折叠，则在橡皮形状的这些变换中，图形的一些属性将得到保留，有些属性将消失。拓扑和非拓扑属性两点之间的距离一个点指向另一个点的方向弧段的长度一个区域的周长一个区域的面积一个点在一个弧段的端点一个弧段是一个简单的弧段一个点在一个区域的边界上一个点在一个区域的内部一个点在一个区域的外部一个面是一个简单的面（无岛）一个面的连通性非拓扑属性拓扑属性

拓扑变换（橡皮变换）3、空间对象的拓扑空间关系

拓扑元素：点：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点线：两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段面：若干弧段组成的多边形基本拓扑关系关联：不同拓扑元素之间的关系邻接：相同拓扑元素之间的关系包含：面与其他元素之间的关系层次：相同拓扑元素之间的层次关系起点终点中间点弧段1弧段3弧段2弧段4点:面:弧:相邻相交重叠分离包含点—点点—线点—面线—面面—面线—线主要拓扑关系—拓扑的邻接性结点之间a

e

cbda

c

deb-1011e1-100d01-10c101-1b1001-aedcba面块之间

cdab

ad

bc-111d1-10c11-1b101-adcba空间拓扑关系表达—关系表abcdefgACBDEP4P0P1P2P3面域与弧段的拓扑关系表多边形 弧段

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