簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)【09級(jí)測(cè)繪工程】梁艷【引言】空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指對(duì)空間數(shù)據(jù)邏輯模型描述的數(shù)據(jù)組織關(guān)系和編排方式，對(duì)地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢檢索和應(yīng)用分析等操作處理的效率有著至關(guān)重要的影 響?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是地理信息系統(tǒng)溝通信息的橋梁，只有充分理解地理信息系統(tǒng)所 采用的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，才能正確有效地使用系統(tǒng)。在地理信息系統(tǒng)中，較常用的有 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，除此之外還有混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和超圖 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇取決于數(shù)據(jù)的類型、性質(zhì)和使用的方式，應(yīng)根據(jù) 不同的任務(wù)目標(biāo)，選擇最有效和最合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)矢量數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織。它通過記錄實(shí)體坐標(biāo)

2、及其關(guān)系，盡可能精確地表示點(diǎn)、線、多邊形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接以幾何空間坐標(biāo)為基礎(chǔ)，記錄取樣點(diǎn)坐標(biāo)。按照這種數(shù)據(jù)組織方式，可以得到精美的地圖。另外，該結(jié)構(gòu)還可以對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)以最小的數(shù)據(jù)冗余進(jìn)行存貯，它還具有數(shù)據(jù)精度高，存儲(chǔ)空間小等特點(diǎn)，是一種高效的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的方法是幾何圖形及其關(guān)系用 文件方式組織，而屬性數(shù)據(jù)通常采用關(guān)系型表文件記錄， 兩者通過實(shí)體標(biāo)識(shí)符連接。 由于這一特點(diǎn)使得在某些方面有便利和獨(dú)到之處，例如在計(jì)算長(zhǎng)度、面積、形狀和圖形編輯、幾何變換操作中，有很高的效率和精度矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按其是否明確表示地理實(shí)體間

3、的空間關(guān)系分為簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩大類。【摘要】矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí) 體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為無拓?fù)涞氖噶繑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（也稱 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是具有拓 撲編輯功能，包括多邊形連接編輯和結(jié)點(diǎn)連接編輯。無拓?fù)涞氖噶繑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅記錄 空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性信息，而不記錄其拓?fù)潢P(guān)系。它有兩種模式它有兩種模式：一種方式是用點(diǎn) 一種方式是用點(diǎn)、線線、面對(duì)象 面對(duì)象分別記錄其坐標(biāo)對(duì)； 另一種方式是用一個(gè)文件記錄點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)，而線、面由點(diǎn)號(hào)組成?？臻g拓?fù)潢P(guān)系是 GIS的重要標(biāo)志。目前大部分GI

4、S軟件所存儲(chǔ)的拓?fù)潢P(guān)系僅僅涉及空間對(duì)象的拓?fù)?關(guān)聯(lián)關(guān)系，其它拓?fù)潢P(guān)系（如拓?fù)溧徑?、拓?fù)浒負(fù)浒┛梢詮年P(guān)聯(lián)關(guān)系中導(dǎo)出，或通過實(shí)時(shí)空間運(yùn)算得到。【關(guān)鍵字】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、拓?fù)?、空間實(shí)體空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指適合于計(jì)算機(jī)存貯、管理、處理的幾何數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。換句話說，是指幾何數(shù)據(jù)以什么形式在計(jì)算機(jī)中存貯和處理?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩種（如圖2-4）。h輅表示形式匚矢表示理式圖2-4空間實(shí)體的柵格、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過坐標(biāo)值來精確地表示點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體的方法。點(diǎn)由一對(duì) x,y坐標(biāo)表示。線由一串有序的 x,y坐標(biāo)對(duì)表示。面一一由一串有序的、且首尾坐標(biāo)相同的

5、 x,y坐標(biāo)對(duì)表示。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以表示現(xiàn)實(shí)世界中各種復(fù)雜的實(shí)體，當(dāng)問題可描述成線和邊界時(shí)，特別有效。矢量數(shù)據(jù)冗余度低，結(jié)構(gòu)緊湊，并具有空間 實(shí)體的拓?fù)湫畔?，便于深層次分析。矢量?shù)據(jù)的輸出質(zhì)量好、精度高。矢量數(shù)據(jù)的獲取方式通常有：(1) 由外業(yè)測(cè)量獲得?？衫脺y(cè)量?jī)x器自動(dòng)記錄測(cè)量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫(kù)中(2) 由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得。利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。(3) 跟蹤數(shù)字化。用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示：矢量數(shù)據(jù)的表示方法多種多樣，但基本上類似，可觸類旁通。在GIS中，矢量數(shù)據(jù)表示時(shí)應(yīng)考慮以下問題：矢量數(shù)據(jù)自身的存

6、貯和處理。與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。矢量數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。下面分別介紹矢量數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(1)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有拓?fù)潢P(guān)系，主要用于矢量數(shù)據(jù)的顯示、輸出，以及一般的查詢和檢索?？煞謩e按點(diǎn)、線、面三種基本形式來描述。1、點(diǎn)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可表示為：標(biāo)識(shí)碼X, Y坐標(biāo)標(biāo)識(shí)碼：按一定的原則編碼，簡(jiǎn)單情況下可順序編號(hào)。標(biāo)識(shí)碼 具有唯一性，是聯(lián)系矢量數(shù)據(jù)和與其對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)的關(guān)鍵字。屬 性數(shù)據(jù)單獨(dú)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 在點(diǎn)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中也可包含屬性 碼，這時(shí)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：標(biāo)識(shí)碼屬性碼X Y坐標(biāo)屬性碼：通常把與實(shí)體有關(guān)的基本屬性（如等級(jí)、類型、大小等）作為屬性碼。屬

7、性碼可以有一個(gè)和多個(gè)。X，Y坐標(biāo)：是點(diǎn)實(shí)體的定位點(diǎn)，如果是有向點(diǎn)，貝何以有兩個(gè)坐標(biāo)對(duì)。2、線（鏈）的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 線（鏈）的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可表示為：標(biāo)識(shí)碼坐標(biāo)對(duì)數(shù)nX, 丫坐標(biāo)標(biāo)識(shí)碼的含義與點(diǎn)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同。同樣，在線的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中也可含有屬性碼，如表示線的類型、等級(jí)、是否要加密、坐標(biāo)對(duì)數(shù)n：構(gòu)成該線（鏈）的坐標(biāo)對(duì)的個(gè)數(shù)。X,Y坐標(biāo)串：這是構(gòu)成線（鏈）的矢量坐標(biāo)，共有n對(duì)。也可把所有 線（鏈）的X,Y坐標(biāo)串單獨(dú)存放，這時(shí)只要給出指向該鏈 坐標(biāo)串的首地址指針即可。3、面（多邊形）面的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以象線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一樣表示， 只是坐標(biāo)串的 首尾坐標(biāo)相同。這里介紹鏈索引編碼的面（多邊形）的矢量數(shù)

8、據(jù)結(jié)構(gòu)， 可表示為：標(biāo)識(shí)碼璉標(biāo)識(shí)碼集標(biāo)識(shí)碼的含義同點(diǎn)和線的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在面的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中也可含有屬性碼。鏈數(shù)n：指構(gòu)成該面（多邊形）的鏈的數(shù)目。鏈標(biāo)識(shí)碼集：指所有構(gòu)成該面（多邊形）的鏈的標(biāo)識(shí)碼的集合，共有這樣，一個(gè)面（多邊形）就可由多條鏈構(gòu)成，每條鏈的坐標(biāo)可由線 （鏈）的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獲取。這種方法可保證多邊形公共邊的唯一性； 但多邊形的分解和合并不易進(jìn)行；鄰域處理比較復(fù)雜，需追蹤出公 共邊；在處理“洞”或“島”之類的多邊形嵌套問題時(shí)較麻煩，需計(jì)算多 邊形的包含等。（2）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系是一種對(duì)空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法。具有拓?fù)潢P(guān)系的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

9、是GIS的 分析和應(yīng)用功能所必需的。拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方式?jīng)]有固定的格式， 還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，但基本原理是相同的。1、拓?fù)湓厥噶繑?shù)據(jù)可抽象為點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）、線（鏈、弧段、邊）、面（多邊形）三種要素，即稱為拓?fù)湓?。點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)） 孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)等。線（鏈、弧段、邊）一一兩結(jié)點(diǎn)間的有序弧段。面（多邊形）若干條鏈構(gòu)成的閉合多邊形。2、最基本的拓?fù)潢P(guān)系最基本的拓?fù)潢P(guān)系是關(guān)聯(lián)和鄰接。關(guān)聯(lián)不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系。如結(jié)點(diǎn)與鏈，鏈與多邊形等。鄰接相同拓?fù)湓刂g的關(guān)系。如結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)，鏈與鏈，面與面等。鄰接關(guān)系是借助于不同類型的拓?fù)湓孛枋龅?，如面通過鏈而鄰接在GIS的分析和應(yīng)用功能中，還可

10、能用到其它拓?fù)潢P(guān)系，如：包含關(guān)系面與其它拓?fù)湓刂g的關(guān)系。如果點(diǎn)、線、面在該 面內(nèi)，則稱為被該面包含。如某省包含的湖泊、河流等。幾何關(guān)系拓?fù)湓刂g的距離關(guān)系。 如拓?fù)湓刂g距離不超 過某一半徑的關(guān)系。層次關(guān)系相同拓?fù)湓刂g的等級(jí)關(guān)系。如國(guó)家由省 （自治區(qū)、 直轄市）組成，?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）由縣組成等。3、拓?fù)潢P(guān)系的表示拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括DIME（對(duì)偶獨(dú)立地圖編碼法）、POLYVRT（多邊 形轉(zhuǎn)換器）、TIGER（地理編碼和參照系統(tǒng)的拓?fù)浼桑┑?。它們共同?特點(diǎn)是:點(diǎn)是相互獨(dú)立的，點(diǎn)連成線，線構(gòu)成面。每條線始于起始結(jié)點(diǎn) （FN），止于終止結(jié)點(diǎn)TN），并與左右多邊形（LP和RP）相鄰接。

11、構(gòu)成 多邊形的線叉稱為鏈段或弧段，兩條以上的弧段相交的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)， 由一條弧段組成的多邊形稱為島，多邊形圖中不含島的多邊形稱為簡(jiǎn) 單多邊形，表示單連通區(qū)域；含島區(qū)的多邊形稱為復(fù)合多邊形， 表示復(fù) 連通區(qū)域。在復(fù)連通區(qū)域中，包括有外邊界和內(nèi)邊界，島區(qū)多邊形看 作是復(fù)連通區(qū)域的內(nèi)邊界，復(fù)連通區(qū)域的內(nèi)邊界多邊形對(duì)應(yīng)的區(qū)域含 有平面上的無窮遠(yuǎn)慮。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本元素如圖2-11所示。在這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，弧段或鏈段是數(shù)據(jù)組織的基本對(duì)象?；《挝?件由弧段記錄組成，每個(gè)弧段記錄包括弧段標(biāo)識(shí)碼、FN、TN、LP和RP。結(jié)點(diǎn)文件由結(jié)點(diǎn)記錄組成，包括每個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)號(hào)、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及與該結(jié)點(diǎn)連接的弧段標(biāo)識(shí)碼等。多邊形文件

12、由多邊形記錄組成，包括多邊形標(biāo)識(shí)碼、組成該多邊形的弧段標(biāo)識(shí)碼以及相關(guān)屬性等。現(xiàn)以圖2-11為例，列出拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的弧段文件格式俵2-5):他結(jié)點(diǎn)碼C)弧段碼 多邊形o 結(jié)點(diǎn)多邊形島圖2-11矢量結(jié)構(gòu)圖形基本元素瓠段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左務(wù)還汞右參邊形CN】P2?16旳P】P1N1%申%出叫p*Cg嗎P*C10%拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是具有拓?fù)渚庉嫻δ?。這 種拓?fù)渚庉嫻δ?，不但保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動(dòng)查錯(cuò)編輯，而且可以自動(dòng)形成封閉的多邊形邊界，為由各個(gè)單獨(dú)存儲(chǔ)的弧段組成所需要 的各類多邊形及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)奠定基礎(chǔ)。拓?fù)渚庉嫻δ馨ǘ噙呅芜B接編輯和結(jié)點(diǎn)連接編輯，前者指順序連接組成封閉多邊形一

13、組線段的編輯，后者指順序連接環(huán)繞某個(gè)結(jié)點(diǎn)所有多邊形的編輯。具體的編輯算法如下：(1)多邊形連接編輯。例如，設(shè)需要對(duì)多邊形P1進(jìn)行編輯，其算法過程為： 從表2-5所示的弧段文件中，檢出與當(dāng)前編輯的多邊形P1相關(guān)的所有記錄：邨段號(hào)起豺點(diǎn)左霧過形右當(dāng)?shù)闲蜟lNiNtPtPiClNjNtPi融CjNiPi 在檢出的記錄中，計(jì)算機(jī)檢查當(dāng)前編輯的多邊形P1所處的位置：如果P1位在左多邊形位置，將之與位于右多邊形位置的多邊 形號(hào)相交換，同時(shí)也將該記錄的結(jié)點(diǎn)號(hào)位置作相應(yīng)的交換；反之，如 果當(dāng)前編輯的多邊形P1位于右多邊形位置，則該記錄的所有數(shù)據(jù) 項(xiàng)順序不作改變。按照上述規(guī)則，檢出的記錄變?yōu)橐韵滦问剑呵涮?hào)起簪點(diǎn)

14、CiHiNi：PtPiCi地NiRPiCiNiKiPi 從經(jīng)過代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中，任取一個(gè)起結(jié)點(diǎn)作為起點(diǎn)，順序連 接各個(gè)結(jié)點(diǎn)，必要時(shí)可對(duì)記錄的前后順序作調(diào)整，使得連接的結(jié)點(diǎn) 能自行封閉，如圖2-12所示。如果依照上述順序連接的結(jié)點(diǎn)不能自行閉合， 或者出現(xiàn)記錄缺 損或記錄多余等情況，則表示弧段文件有錯(cuò)，必須改正出錯(cuò)的記錄。直到所有多邊形都經(jīng)過編輯和改正，再轉(zhuǎn)入結(jié)點(diǎn)連接編輯左寥逍誓右零逍形ClCi亠 Ni恥:二PiPiCi皿1K1Pi(2)結(jié)點(diǎn)連接編輯。例如，設(shè)需要對(duì)結(jié)點(diǎn) N2進(jìn)行編輯，其算法過程為： 從表2-5所示的弧段文件中，檢出與當(dāng)前編輯的結(jié)點(diǎn)N2相關(guān)的所有記錄：起統(tǒng)*左寥過形右寥過形Ci

15、NiNtPiGNjNtPi典CsNiNsPs 在檢出的記錄中，計(jì)算機(jī)檢查當(dāng)前編輯的結(jié)點(diǎn) N2所處的位置： 如果N2位在起結(jié)點(diǎn)位置，將之與位于終結(jié)點(diǎn)位置的結(jié)點(diǎn)號(hào)相交換， 同時(shí)也符該記錄的多邊形號(hào)位置作相應(yīng)的交換；反之，如果當(dāng)前編輯 的結(jié)點(diǎn)N2位于終結(jié)點(diǎn)位置，則該記錄所有數(shù)據(jù)項(xiàng)順序不作改變。 按照上述規(guī)則，檢出的記錄變?yōu)橐韵滦问剑猴j段號(hào)左字過總右審迪薛CiHiNtPiCiNj恥Pi塾CsNjsPtPt 從經(jīng)過代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中， 任取一個(gè)左多邊形作為起點(diǎn)，順序連接各個(gè)多邊形，同樣，必要時(shí)可對(duì)記錄的前后順序作調(diào)整，使得連接的多邊形能首尾呼應(yīng)，如圖2-13所示：邨段號(hào)包結(jié)點(diǎn)左棗迪形CLN1N2

16、9;APLC2N3N2P4C5N5N2二T P2如果依照上述序連接的多邊形不能首尾呼應(yīng)，或者出現(xiàn)記錄缺損 或記錄多余等情況，同樣也表示弧段文件有錯(cuò)，必須改正出錯(cuò)的記錄。直到所有結(jié)點(diǎn)都經(jīng)過編輯和改正，才能將該弧段文件用于結(jié)點(diǎn)文件和多邊形文件的自動(dòng)生成以及數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。這種拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其自動(dòng)編輯功能，已經(jīng)被許多商品化的GIS 軟件所采用，例如美國(guó)的 ARC/INFO GIS軟件等。、GIS中的矢量數(shù)據(jù)模型在過去20年中，矢量數(shù)據(jù)模型是GIS中變化最大的方面，例如,ESRI公司所開發(fā)每種新軟件包都對(duì)應(yīng)一種新的矢量數(shù)據(jù)模型，ArcView 對(duì)應(yīng) Shapefile，Arc/Info 對(duì)應(yīng) Cover

17、age，ArcGIS 對(duì)應(yīng) Geodatabase。Shapefile和Coverage是地理關(guān)系數(shù)據(jù)模型，它利 用分離的系統(tǒng)來存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，而Geodatabase是基于對(duì)象數(shù)據(jù)模型，它把空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在唯一的系統(tǒng)中。Shapefile是非拓?fù)涞?，Coverage是拓?fù)涞?。Shapefile多邊形對(duì)于共享邊界實(shí)際上有重復(fù)弧段且可彼此重疊， 不同于Coverage所用的多個(gè)文件，它用幾何學(xué)性質(zhì)存儲(chǔ)兩個(gè)基本文 件：以.shp為擴(kuò)展名的文件存儲(chǔ)要素幾何學(xué)特征；以.shx為擴(kuò)展名 的文件保留要素幾何特征的空間索引。Coverage支持三種基本拓?fù)潢P(guān)系：連接性、面定義、鄰接性。Sha

18、pefile: 一種基于文件方式存儲(chǔ)GIS數(shù)據(jù)的文件格式。至少由.shp,.dbf,.shx三個(gè)文件作成，分別存儲(chǔ)空間，屬性和前兩者的關(guān) 系。Shapefile是GIS中比較通用的一種數(shù)據(jù)格式。Coverage: 一種拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一般的 GIS原理書中都有它的原 理論述。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬性缺省存儲(chǔ)在Info表中。目前ArcGIS中 仍然有一些分析操作只能基于這種數(shù)據(jù)格式進(jìn)行操作。Geodatabase: Arclnfo 發(fā)展到ArcGIS時(shí)候推出的一種數(shù)據(jù)格式， 一種基于RDBMS存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)格式，其有兩大類：1. Personal Geodatabse 用來存儲(chǔ)小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在Acces

19、s 的mdb格式中。2. ArcSDE Geodatabse存儲(chǔ)大型數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在大型數(shù)據(jù)庫(kù)中Oracle,Sql Server,DB2等?？梢詫?shí)現(xiàn)并發(fā)操作，不過需要單獨(dú) 的用戶許可。Shapefile數(shù)據(jù)模型Shapefile是ArcView GIS3.X的原生數(shù)據(jù)格式，屬于簡(jiǎn)單要素類， 用點(diǎn)、線、多邊形存儲(chǔ)要素的形狀，卻不能存儲(chǔ)拓?fù)潢P(guān)系，具有簡(jiǎn)單、 快速顯示的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)shapefile是由若干個(gè)文件組成的，空間信息 和屬性信息分離存儲(chǔ)，所以稱之為“基于文件”。每個(gè)shapefile，都至少由三個(gè)文件組成，其中：*shp存儲(chǔ)的是 幾何要素的的空間信息，也就是 XY坐標(biāo)。*.shx存儲(chǔ)的是有關(guān)

20、*.shp 存儲(chǔ)的索引信息，它記錄了在*.shp中，空間數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的，XY 坐標(biāo)的輸入點(diǎn)在哪里，有多少XY坐標(biāo)對(duì)等信息。*.dbf存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù) 的屬性信息的dBase表。這三個(gè)文件是一個(gè)shapefile的基本文件， shapefile還可以有其他一些文件，但所有這些文件都與該shapefile同名，并且存儲(chǔ)在同一路徑下。其他一些較為常見的文件：*.prj如果shapefile定義了坐標(biāo)系統(tǒng)， 那么它的空間參考信息將會(huì)存儲(chǔ)在*.prj文件中；*.shp.xml這是對(duì)shapefile進(jìn)行元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的 xml元數(shù)據(jù)文件；*sbn和*sbx 這兩個(gè)存儲(chǔ)的是shapefile的空間索引，它

21、能加速空間數(shù)據(jù)的讀取， 這兩個(gè)文件是在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、瀏覽或連接后才產(chǎn)生的，也可以通 過ArcToolbox->DataMa nageme ntTools->ln dexes->Addspatiallndex 工具生成。當(dāng)使用ArcCatalog對(duì)shapefile進(jìn)行創(chuàng)建、移動(dòng)、刪除或重命名 等操作，或使用 ArcMap對(duì)shapefile進(jìn)行編輯時(shí)，ArcCatalog將自 動(dòng)維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，將所有文件同步改變。所以需要使用 ArcCatalog管理shapefile。雖然Shapefile無法存儲(chǔ)拓?fù)潢P(guān)系，但它 并不是普通用于顯示的圖形文件，作為地理數(shù)據(jù)，它自身有拓?fù)?/p>

22、的。 比如一個(gè)多邊形要素類，shapefile會(huì)按順時(shí)針方向?yàn)樗乃许旤c(diǎn) 排序，然后按頂點(diǎn)順序兩兩連接成的邊線向量，在向量右側(cè)的為多邊形的內(nèi)部，在向量左側(cè)的是多邊形的外部。由于20世紀(jì)90年代地理信息的迅速發(fā)展以及ArcViewGIS3.x軟件在世界范圍內(nèi)的推廣，shapefile格式的數(shù)據(jù)使用非常廣泛，數(shù)據(jù) 來源也較多。很多軟件都提供了向shapefile轉(zhuǎn)換的接口（如Map Info、 MapGIS等）oArcGIS支持對(duì)shapefile的編輯操作，也支持shapefile 向第三代數(shù)據(jù)模型geodatabase的轉(zhuǎn)換。Coverage數(shù)據(jù)模型Coverage是一個(gè)集合，它可以包含一個(gè)

23、或多個(gè)要素類。 在第一個(gè) 商業(yè)化GIS軟件Arc/INFO之前，計(jì)算計(jì)劃的圖形表示源自通用的 CAD軟件，屬性信息和幾何要素放在一起，不利于空間信息的描述和分析Coverage的優(yōu)勢(shì)：(1) 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)?？臻g數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于建立了索引的二進(jìn) 制文件中，屬性數(shù)據(jù)存放在 DBMS表中，二者以公共的標(biāo)識(shí)編碼關(guān) 聯(lián)。(2) 矢量數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系得以保存。Geodatabase數(shù)據(jù)模型Geodatabase作為ArcGIS的原生數(shù)據(jù)格式，體現(xiàn)了很多第三代 地理數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢(shì)。隨著IT技術(shù)的發(fā)展，普通的事務(wù)型數(shù)據(jù)的管 理模式，早已從傳統(tǒng)的基于文件的管理轉(zhuǎn)向利用基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立的 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理

24、，這種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式的優(yōu)點(diǎn)是不言而 喻的。那么帶有空間信息的地理數(shù)據(jù)是否也可以利用這種非常成熟的 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行管理呢？于是 ESRI推出了 geodatabase數(shù)據(jù)模型， 利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)高效安全地管理我們的地理數(shù)據(jù)。Geodatabase 可以分為兩種，一種是基于 Microsoft Access的 personal geodatabase ，另一種是基于 oracle、SQL Server、Informix 或者DB2的enterprise geodatabase ，由于它需要中間件 ArcSDE進(jìn) 行連接，所以 enterprise geodatabase 又稱為 ArcSDEg

25、eodatabase。 由于 Microsoft Access 自身容量的限制， personal geodatabase 的 容量上限為2GB，這顯然不能滿足企業(yè)級(jí)的海量地理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需 求。于是可以將geodatabase擴(kuò)展為ArcSDEgeodatabase，底層數(shù) 據(jù)庫(kù)可以使用oracle這樣的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠存儲(chǔ)近乎“無限”的海量數(shù)據(jù)(僅受硬盤大小的限制)。雖然底層使用的數(shù)據(jù)庫(kù)各不相同，但是geodatabase給用戶提供的是一個(gè)一致的操作環(huán)境。在geodatabase中，不僅可以存儲(chǔ)類似shapefile的簡(jiǎn)單要素類還可以存儲(chǔ)類似coverage的要素集并且支持一系列的行為規(guī)

26、則對(duì)其 空間信息和屬性信息進(jìn)行驗(yàn)證表格、關(guān)聯(lián)類、柵格、注記和尺寸都可 以作為 eodatabase 對(duì)象存儲(chǔ)。這些在 perasonalgeodatabase 禾口 ArcSDE geodatabase中都是一樣的(柵格的存儲(chǔ)有點(diǎn)小差異，但對(duì) 用戶來說都是一樣的)。Geodatabase的模型結(jié)構(gòu)：(1)對(duì)象類(Object class)對(duì)象類是一種特殊的類，沒有空間特征。其實(shí)例是可關(guān)聯(lián)某特定行為的表記錄。如，某地塊的主人，在“地塊” “主人”間可建立某 種關(guān)系。要素類(Feature class)要素類是同類空間要素的集合。如，河流、道路、植被、電纜 等。要素類可以獨(dú)立存在，也可以具有某種聯(lián)

27、系。當(dāng)不同的要素 類之間存在關(guān)系時(shí)，就將其組織到一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集(Featuredataset ) 中。(3) 要素?cái)?shù)據(jù)集(Feature dataset)要素?cái)?shù)據(jù)集由一組具有相同空間參考(Spatial referenee )的 要素類組成。將不同要素類放入要素?cái)?shù)據(jù)集的原因：a. 專題歸類表示一一當(dāng)不同的要素類屬于同一范疇。比如，全國(guó)范圍內(nèi)某種比例尺的水系數(shù)據(jù)，其點(diǎn)線面類型的要素類可組織成 同一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集。b. 創(chuàng)建幾何網(wǎng)絡(luò)一一在同一幾何網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)連接點(diǎn)和邊的各種要素類，須組織到同一要素?cái)?shù)據(jù)集中。比如，配電網(wǎng)絡(luò)中，有各種開 關(guān)、變壓器、電纜等，它們分別對(duì)應(yīng)點(diǎn)或線類型的要素類，在配 電網(wǎng)絡(luò)建模時(shí)，我們要將其全部考慮到配電網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的幾何網(wǎng)絡(luò) 模型中。此時(shí)這些要素類就要放在統(tǒng)一要素?cái)?shù)據(jù)集下