第2章_空間數(shù)據(jù)的表達與管理

1、第第 2 章章 空間數(shù)據(jù)的表達與管理空間數(shù)據(jù)的表達與管理主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1 空間數(shù)據(jù)的表達空間數(shù)據(jù)的表達2.1.1 地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象2.1.2 空間對象及其定義空間對象及其定義OGC幾何對象模型幾何對象模型2.1.3 空間對象關(guān)系和表達空間對象關(guān)系和表達一一 度量空間度量空間二二 拓撲空間拓撲空間拓撲關(guān)系代數(shù)：拓撲關(guān)系代數(shù)：DE-9IMabchar * overlapMatrix = T*T*T*;Geometry* a, b;Boolean b = a-Relate(b, overlapMatrix);基于擴展基于擴展9-交模型的空間關(guān)系交模型的空間關(guān)系謂詞描述謂詞描

2、述相離相離Disjoint相接相接Touches交叉交叉CrossesP/L, P/A, L/A被包含被包含Within重疊重疊OverlapsA/A, P/P包含包含Contains相交相交Intersects三三 方向關(guān)系方向關(guān)系0 xyQP2.2 2.2 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與組織空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與組織什么是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？什么是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？XYx1 y1x2 y2xi yixn ynij矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較2.2.1 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 4 7 7 7 4 4 4 4 8 7 7 8 0 8 4 0 8 7 7 8 0 8 8 0 0 8 0 0 8 8 7 8 8 8 8 8 0 0 0 0 8 8

4、8 8 0 0 0 0 0 8 8 8 （a）點 （b）線 （c）面柵格數(shù)據(jù)的形狀、尺寸及相關(guān)問題柵格數(shù)據(jù)的形狀、尺寸及相關(guān)問題中心點法中心點法面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法重要性法重要性法百分比法百分比法 其他方法其他方法 A.OBC中心點法重要性法長度占優(yōu)法面積占優(yōu)法公路高程點房屋等高線復(fù)合圖形數(shù)據(jù)文件象元1象元2象元NX坐標(biāo)Y坐標(biāo)層1屬性值層2屬性值層N屬性值數(shù)據(jù)文件象元1象元2象元N層2層NX坐標(biāo)Y坐標(biāo)屬性值層1數(shù)據(jù)文件層1層N多邊形1多邊形N屬性值象元1坐標(biāo)象元2坐標(biāo)這三種方法這三種方法2.2.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Buildings. PolygonStreams, LineWells

5、, PointRoads, LineZoning, PolygonMAP SHEETS(X,Y)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)LinePoint(X5,Y5)(X,Y)(X2,Y2)(X4,Y4)(X3,Y3)Polygon(X,Y)點實體點實體線實體線實體唯一標(biāo)識碼是系統(tǒng)排列序號唯一標(biāo)識碼是系統(tǒng)排列序號線標(biāo)識碼可以標(biāo)識線的類型線標(biāo)識碼可以標(biāo)識線的類型起始點和終止點號可直接用起始點和終止點號可直接用坐標(biāo)表示；坐標(biāo)表示；顯示信息是顯示時的文本或顯示信息是顯示時的文本或符號等；符號等；與線相聯(lián)系的非幾何屬性可與線相聯(lián)系的非幾何屬性可以直接存儲于線文件中，也以直接存儲于線文

6、件中，也可單獨存儲，而由標(biāo)識碼聯(lián)可單獨存儲，而由標(biāo)識碼聯(lián)接查找接查找多邊形實體多邊形實體坐標(biāo)序列法坐標(biāo)序列法樹狀索引編碼法樹狀索引編碼法拓撲結(jié)構(gòu)編碼法拓撲結(jié)構(gòu)編碼法由多邊形邊界的x,y坐標(biāo)隊集合及說明信息組成對所有邊界點數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存儲，由點索引與邊界線號相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系形成完整的拓撲結(jié)構(gòu)（1）坐標(biāo)序列法（Spaghetti方式） 10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；x7,y7；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11；20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；x16,

7、y16；x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11；30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37；x38,y38；x39,y39；x40,y40；40：x19,y19；x20,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29；x30,y30；x31,y31；x32,y32；50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；x6,y6；x24,y24；x25,y25；x26,y26；x27,y27；x

8、28,y28；坐標(biāo)序列法的優(yōu)缺點（2）樹狀索引編碼法點號坐標(biāo)1x1,y12x2,y240 x40,y40多 邊 形 編號多邊形邊界10I,II,IX20III,VII,VIII,IX,X30X40IV,VI,VII50II,III,IV,V線號起點終點點號I161,2,3,4,5,6II686,7,8X333333,34,35,36,37,38,39,40,33樹狀索引編碼法的優(yōu)勢和不足（3）拓撲結(jié)構(gòu)編碼法2.2.3 柵格矢量一體化數(shù)據(jù)模型柵格矢量一體化數(shù)據(jù)模型三個約定和細分格網(wǎng)法三個約定和細分格網(wǎng)法點狀地物和結(jié)點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點狀地物和結(jié)點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點標(biāo)識號點標(biāo)識號 M1 M2高程高程Z1002

9、5434084432100261057725463線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧標(biāo)識號弧標(biāo)識號起結(jié)點號起結(jié)點號終結(jié)點號終結(jié)點號中間點串（中間點串（M1,M2,Z）20078100251002658,7749,435,92,4377,439線標(biāo)識號線標(biāo)識號弧段標(biāo)識號弧段標(biāo)識號3003120078，200793003220092，20098，20099面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二維行程二維行程M碼碼 屬性值屬性值005480164308314320378400448460478二維行程二維行程M碼碼循環(huán)指針屬性值循環(huán)指針屬性值0851683216313037314（屬性值）（屬性

10、值）3240374440464447460（屬性值）（屬性值）478（屬性值）（屬性值）二維行程二維行程M碼碼循環(huán)指針屬性值循環(huán)指針屬性值0851683216313037314（屬性值）（屬性值）3240374440464447460（屬性值）（屬性值）478（屬性值）（屬性值）只要進入第一塊就可只要進入第一塊就可以順著指針直接提取以順著指針直接提取該地物的所有子塊，該地物的所有子塊，從而避免像柵格數(shù)據(jù)從而避免像柵格數(shù)據(jù)那樣為查詢某一個目那樣為查詢某一個目標(biāo)需遍歷整個矩陣，標(biāo)需遍歷整個矩陣，大大提高了查詢速度大大提高了查詢速度面標(biāo)識號面標(biāo)識號弧標(biāo)識號串弧標(biāo)識號串面塊頭指針面塊頭指針400014

11、0001（屬性值為（屬性值為0 0）2000120001，2000220002，20003200030 04000240002（屬性值為（屬性值為4 4）2000220002，200042000416164000340003（屬性值為（屬性值為8 8）2000200037372.2.4 數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型規(guī)則格網(wǎng)法規(guī)則格網(wǎng)法(Grid)(Grid)等高線法等高線法TIN TIN 法法建筑群（建建筑群（建筑物中心）筑物中心）深圳市府二深圳市府二辦辦居民地分居民地分布布水域多邊形水域多邊形(深圳赤坳水深圳赤坳水庫庫)等高線組等高線組 鄰 接 三 角 形 1 X Y Z 2 X Y Z 3 X

12、 Y Z 4 X Y Z 5 X Y Z 6 X Y Z 7 X Y Z 8 X Y Z 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 頂 點 5 6 8 7 5 4 2 3 6 5 7 4 6 5 4 4 8 8 8 7 2 1 X 3 1 2 6 4 5 3 4 X X 5 8 7 X 6 2 8 6 7 X X 點 文 件 三 角 形 文 件 1 1 1 2 5 4 4 3 2.3 空間索引空間索引2.3.1 格網(wǎng)索引2.3.2 四叉樹空間索引常規(guī)四叉樹線性四叉樹基于基于 十進制的十進制的MortonMorton碼碼基于四進制的基于四進制的MortonM

13、orton碼碼Morton碼的計算方式四叉樹空間索引2.3.3 R樹和R+樹索引R R樹空間索引樹空間索引R樹的缺點R樹的提出R樹的特性2.4 空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理2.4.1 文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理方式理方式用戶界面用戶界面空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理屬性數(shù)據(jù)管理屬性數(shù)據(jù)管理屬性數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫文件文件2.4.2 純關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理方式純關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理方式用用 戶戶 界界 面面 高級語言高級語言 圖形與屬性數(shù)據(jù)處理圖形與屬性數(shù)據(jù)處理圖形與屬性集成的數(shù)據(jù)庫圖形與屬性集成的數(shù)據(jù)庫2.4.3 對象對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方式式用戶界面用戶界面對象對象-關(guān)系型數(shù)據(jù)

14、庫系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)2.4.4 遙感影像數(shù)據(jù)庫管理遙感影像數(shù)據(jù)庫管理遙感影像數(shù)據(jù)的兩種管理模式遙感影像數(shù)據(jù)的兩種管理模式矢量，影象與矢量，影象與DEMDEM空間數(shù)據(jù)庫的集成空間數(shù)據(jù)庫的集成集成化空間數(shù)據(jù)庫集成化空間數(shù)據(jù)庫DEM數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫影象數(shù)據(jù)庫影象數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)庫正射影像的空間參照正射影像的空間參照高斯高斯克呂格投影克呂格投影跨帶問題的產(chǎn)生跨帶問題的產(chǎn)生無縫組織的方法無縫組織的方法跨帶漫游算法跨帶漫游算法主帶中央經(jīng)線鄰帶中央經(jīng)線 影像分塊技術(shù)影像分塊技術(shù)圖像顯示窗口影像塊mnkl空間索引與影像存取空間索引與影像存取(X0,Y0)索引窗口范圍多分辨率金字塔的數(shù)據(jù)組織多分辨率金字塔的數(shù)據(jù)組織粗精1:1 000 0001:250 0001:50 0001:10 0002.4.5 數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫管理數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫管理2.5 GIS 數(shù)據(jù)庫查詢語言數(shù)據(jù)庫查詢語言2.5.1 GIS數(shù)據(jù)庫查詢語言的特征數(shù)據(jù)庫查詢語言的特征2.5.2 當(dāng)前幾種空間信息查詢語言當(dāng)前幾種空間信息查詢語言 SQL查詢語言查詢語言SQL查詢語言的擴展查詢語言的擴展自然語言空間信息查詢自然語言空間信息查詢2.6 空間數(shù)據(jù)