GIS課程(第二章空間數(shù)據(jù)結構)aa課件

第二章空間數(shù)據(jù)結構§2-1空間實體及其描述

§2-3柵格數(shù)據(jù)結構

§2-2矢量數(shù)據(jù)結構

§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結構二、地理實體的描述

四、實體間空間關系

一、地理實體

三、實體的空間特征

一、圖形表示二、數(shù)據(jù)組織四、柵格數(shù)據(jù)編碼

三、柵格結構的建立五、四叉樹編碼

§2-5三維數(shù)據(jù)結構二、八叉樹結構一、概述三、三維邊界表示法第二章空間數(shù)據(jù)結構§2-1空間實體及其描述§2-3柵格數(shù)1§2-2矢量數(shù)據(jù)結構

一、圖形表示二、獲取方式三、組織四、編碼方式返回§2-2矢量數(shù)據(jù)結構一、圖形表示二、獲取方式三、組織四2§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結構二、矢柵一體化概念一、矢、柵比較

四、一體化結構設計

三、三個約定和細分格網(wǎng)法

返回§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結構二、矢柵一體化概念一、矢、柵3§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構一、地理實體（空間實體）---GIS處理對象1、定義：

指自然界現(xiàn)象和社會經濟事件中不能再分割的單元，它是一個具體有概括性，復雜性，相對意義的概念。2、理解：地理實體類別及實體內容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國地圖上由于比例尺很小，武漢就是一個點，這個點不能再分割，可以把武漢定為一個空間實體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多房屋，街道都要表達出來，所以武漢必須再分割，不能作為一個空間實體，應將房屋，街道等作為研究的地理實體，由此可見，GIS中的空間實體是一個概括，復雜，相對的概念。返回§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構一、地理實4二、地理實體的描述——空間數(shù)據(jù)

§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構1、描述的內容

反映了實體的三個特征

3、數(shù)據(jù)類型

4、數(shù)據(jù)結構以什么形式存儲和處理幾何數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）關系數(shù)據(jù)—實體間的鄰接、關聯(lián)包含等相互關系屬性數(shù)據(jù)—各種屬性特征和時間元數(shù)據(jù)

矢量、柵格、TIN（專用于地表或特殊造型）

RDBMS屬性表----采用MIS較成熟

同物理、化學等學科使用的數(shù)據(jù)類型相比，空間數(shù)據(jù)是一種較復雜的數(shù)據(jù)類型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關系的描述空間元數(shù)據(jù)返回位置、形狀、尺寸、識別碼（名稱）實體的角色、功能、行為、實體的衍生信息時間測量方法、編碼方法、空間參考系等空間特征：地理位置和空間關系屬性特征—名稱、等級、類別等時間特征2、基本特征

二、地理實體的描述——空間數(shù)據(jù)§2-1空間實體及其描述第52、空間數(shù)據(jù)基本特征返回2、空間數(shù)據(jù)基本特征返回63、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為：地圖數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)影象數(shù)據(jù)2）依據(jù)表示對象的不同分為：3、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為：2）依據(jù)表示對象73、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）返回3、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）返回8三、實體的空間特征

§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構（一）空間維數(shù)：有0，1，2，3維之分，點、線、面、體。（二）空間特征類型（三）實體類型組合返回在地圖上實體維數(shù)的表示可以改變點---面線（單線河）---面（雙線河），通過地圖綜合。1、點狀實體2、線狀實體3、面狀實體4、體狀實體三、實體的空間特征§2-1空間實體及其描述第二章GIS91、點狀實體§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構點或節(jié)點、點狀實體。點：有特定位置，維數(shù)為0的物體。4）角點、節(jié)點Vertex：表示線段和弧段上的連接點。1）實體點：用來代表一個實體。2）注記點：用于定位注記。3）內點：用于負載多邊形的屬性，存在于多邊形內。返回1、點狀實體§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結102、線狀實體1）實體長度：從起點到終點的總長2）彎曲度：用于表示像道路拐彎時彎曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游—下游，公路，單、雙向之分?！?-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構具有相同屬性的點的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標表示，并有如下特性：線狀實體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡等。返回2、線狀實體1）實體長度：§2-1空間實體及其描述第二章113、面狀實體（多邊形）§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構面狀實體的如下特征：1）面積范圍2）周長3）獨立性或與其它地物相鄰如中國及其周邊國家4）內島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5）重疊性與非重疊性：如學校的分區(qū)，菜市場的服務范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個城市的各個城區(qū)一般說來不會出現(xiàn)重疊。是對湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內點來表示。返回3、面狀實體（多邊形）§2-1空間實體及其描述第二章GI124、體、立體狀實體§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回

立體狀實體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等屬性，立體狀實體一般具有以下一些空間特征：·體積，如工程開控和填充的土方量?！っ總€二維平面的面積。·周長?！葝u。·含有弧立塊或相鄰塊?！?/p>

斷面圖與剖面圖。4、體、立體狀實體§2-1空間實體及其描述第二章GIS13（三）實體類型組合§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回

現(xiàn)實世界的各種現(xiàn)象比較復雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問題表達出來，復雜實體由簡單實體組合表達。點、線、面兩兩之間組合表達復雜的空間問題：如：線—面

面--面

可見，用各要素之間的空間關系，可描述諸多空間問題?？臻g關系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達的重要內容，一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關系，另一方面有助于形成標準的SQL空間查詢語言，便于空間特征的存儲，提取，查詢，更新等。

（三）實體類型組合§2-1空間實體及其描述第二章GIS14線—面§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回1、區(qū)域包含線：計算區(qū)域內線的密度，某省的水系分布情況。2、線通過區(qū)域：公路上否通過某縣。3、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱，中國與哪些國家接壤。4、線與區(qū)域分離：距離。

線—面§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回15面—面§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構1、

包含：島,某省的湖泊分布。2、

相合：重疊，學校服務范圍與菜場服務范圍重疊區(qū)。3、

相交：劃分子區(qū)。4、

相鄰：計算相鄰邊界性質和長度，公共連接邊界。分離：計算距離。

返回學校菜場面—面§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構1、16四、實體間空間關系§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回（一）空間關系類型（二）拓撲關系1、

拓撲空間關系：2、

順序空間關系：（方向空間關系）用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實體的順序關系，算法復雜，至今沒有很好的解決方法。3、

度量空間關系，主要指實體間的距離關系，遠近。1）在地理空間中兩點間的距離有兩種度量方法。a、沿真實的地球表面進行,除與兩點的地理坐標有關外，還與所通過路徑的地形起伏有關，復雜,引入第二種。b、沿地球旋轉橢球體的距離量算。2）

距離類別：歐氏距離（笛卡爾坐標系）、曼哈頓（出租車）距離、時間距離（緯度差）、大地測量距離（大地線）（沿地球大圓經過兩個城市中心的距離）。北ab四、實體間空間關系§2-1空間實體及其描述第二章GIS17（二）拓撲關系§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回1、定義：指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關系不變的性質。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉或折疊。拓撲變換（橡皮變換）

非拓撲屬性（幾何）拓撲屬性（沒發(fā)生變化的屬性）兩點間距離一點指向另一點的方向弧段長度、區(qū)域周長、面積等一個點在一條弧段的端點一條弧是一簡單弧段（自身不相交）一個點在一個區(qū)域的邊界上一個點在一個區(qū)域的內部/外部一個點在一個環(huán)的內/外部一個面是一個簡單面一個面的連通性面內任兩點從一點可在面的內部走向另一點1、定義2、種類3、拓撲關系的表達4、意義（二）拓撲關系§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)182、種類

§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構1）關聯(lián)性：（不同類要素之間）結點與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性：(同類元素之間)多邊形之間、結點之間。鄰接矩陣

重疊：--鄰接：1不鄰接：0P1P2P3P4P1--111P21--10P311--0P4100--2、種類§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構193）連通性：與鄰接性相類似，指對弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡分析中確定路徑、街道是否相通?！?-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構連通矩陣：重疊：--連通：1不連通：0V1V2V3…V1--10V21--1V301--3）連通性：與鄰接性相類似，指對弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡分204）方向性§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構一條弧段的起點、終點確定了弧段的方向。用于表達現(xiàn)實中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。5）包含性：指面狀實體包含了哪些線、點或面狀實體。6）區(qū)域定義：多邊形由一組封閉的線來定義。7）層次關系：相同元素之間的等級關系，武漢市有各個區(qū)組成。主要的拓撲關系：拓撲鄰接、拓撲關聯(lián)、拓撲包含。4）方向性§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構21拓撲關系具體可由4個關系表來表示：（1）

面--鏈關系：面構成面的弧段（2）

鏈--結點關系：鏈鏈兩端的結點（3）

結點--鏈關系：結點通過該結點的鏈\（4）鏈—面關系：鏈左面右面3、拓撲關系的表達對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因為：1）拓撲關系能清楚地反映實體之間的邏輯結構關系，它比幾何關系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。2）有助于空間要素的查詢，利用拓撲關系可以解決許多實際問題。如某縣的鄰接縣，--面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關閉它的閥門，就需要查詢該線（管道）與哪些點（閥門）關聯(lián)。3）根據(jù)拓撲關系可重建地理實體?！?-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回4、拓撲關系的意義：拓撲關系具體可由4個關系表來表示：3、拓撲關系的表達對于數(shù)據(jù)22第二章空間數(shù)據(jù)結構§2-1空間實體及其描述

§2-3柵格數(shù)據(jù)結構

§2-2矢量數(shù)據(jù)結構

§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結構二、地理實體的描述

四、實體間空間關系

一、地理實體

三、實體的空間特征

一、圖形表示二、數(shù)據(jù)組織四、柵格數(shù)據(jù)編碼

三、柵格結構的建立五、四叉樹編碼

§2-5三維數(shù)據(jù)結構二、八叉樹結構一、概述三、三維邊界表示法第二章空間數(shù)據(jù)結構§2-1空間實體及其描述§2-3柵格數(shù)23§2-2矢量數(shù)據(jù)結構

一、圖形表示二、獲取方式三、組織四、編碼方式返回§2-2矢量數(shù)據(jù)結構一、圖形表示二、獲取方式三、組織四24§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結構二、矢柵一體化概念一、矢、柵比較

四、一體化結構設計

三、三個約定和細分格網(wǎng)法

返回§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結構二、矢柵一體化概念一、矢、柵25§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構一、地理實體（空間實體）---GIS處理對象1、定義：

指自然界現(xiàn)象和社會經濟事件中不能再分割的單元，它是一個具體有概括性，復雜性，相對意義的概念。2、理解：地理實體類別及實體內容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國地圖上由于比例尺很小，武漢就是一個點，這個點不能再分割，可以把武漢定為一個空間實體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多房屋，街道都要表達出來，所以武漢必須再分割，不能作為一個空間實體，應將房屋，街道等作為研究的地理實體，由此可見，GIS中的空間實體是一個概括，復雜，相對的概念。返回§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構一、地理實26二、地理實體的描述——空間數(shù)據(jù)

§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構1、描述的內容

反映了實體的三個特征

3、數(shù)據(jù)類型

4、數(shù)據(jù)結構以什么形式存儲和處理幾何數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）關系數(shù)據(jù)—實體間的鄰接、關聯(lián)包含等相互關系屬性數(shù)據(jù)—各種屬性特征和時間元數(shù)據(jù)

矢量、柵格、TIN（專用于地表或特殊造型）

RDBMS屬性表----采用MIS較成熟

同物理、化學等學科使用的數(shù)據(jù)類型相比，空間數(shù)據(jù)是一種較復雜的數(shù)據(jù)類型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關系的描述空間元數(shù)據(jù)返回位置、形狀、尺寸、識別碼（名稱）實體的角色、功能、行為、實體的衍生信息時間測量方法、編碼方法、空間參考系等空間特征：地理位置和空間關系屬性特征—名稱、等級、類別等時間特征2、基本特征

二、地理實體的描述——空間數(shù)據(jù)§2-1空間實體及其描述第272、空間數(shù)據(jù)基本特征返回2、空間數(shù)據(jù)基本特征返回283、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為：地圖數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)影象數(shù)據(jù)2）依據(jù)表示對象的不同分為：3、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為：2）依據(jù)表示對象293、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）返回3、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）返回30三、實體的空間特征

§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構（一）空間維數(shù)：有0，1，2，3維之分，點、線、面、體。（二）空間特征類型（三）實體類型組合返回在地圖上實體維數(shù)的表示可以改變點---面線（單線河）---面（雙線河），通過地圖綜合。1、點狀實體2、線狀實體3、面狀實體4、體狀實體三、實體的空間特征§2-1空間實體及其描述第二章GIS311、點狀實體§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構點或節(jié)點、點狀實體。點：有特定位置，維數(shù)為0的物體。4）角點、節(jié)點Vertex：表示線段和弧段上的連接點。1）實體點：用來代表一個實體。2）注記點：用于定位注記。3）內點：用于負載多邊形的屬性，存在于多邊形內。返回1、點狀實體§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結322、線狀實體1）實體長度：從起點到終點的總長2）彎曲度：用于表示像道路拐彎時彎曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游—下游，公路，單、雙向之分?！?-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構具有相同屬性的點的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標表示，并有如下特性：線狀實體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡等。返回2、線狀實體1）實體長度：§2-1空間實體及其描述第二章333、面狀實體（多邊形）§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構面狀實體的如下特征：1）面積范圍2）周長3）獨立性或與其它地物相鄰如中國及其周邊國家4）內島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5）重疊性與非重疊性：如學校的分區(qū)，菜市場的服務范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個城市的各個城區(qū)一般說來不會出現(xiàn)重疊。是對湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內點來表示。返回3、面狀實體（多邊形）§2-1空間實體及其描述第二章GI344、體、立體狀實體§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回

立體狀實體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等屬性，立體狀實體一般具有以下一些空間特征：·體積，如工程開控和填充的土方量?！っ總€二維平面的面積。·周長?！葝u?！ず谢×K或相鄰塊?！?/p>

斷面圖與剖面圖。4、體、立體狀實體§2-1空間實體及其描述第二章GIS35（三）實體類型組合§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回

現(xiàn)實世界的各種現(xiàn)象比較復雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問題表達出來，復雜實體由簡單實體組合表達。點、線、面兩兩之間組合表達復雜的空間問題：如：線—面

面--面

可見，用各要素之間的空間關系，可描述諸多空間問題?？臻g關系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達的重要內容，一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關系，另一方面有助于形成標準的SQL空間查詢語言，便于空間特征的存儲，提取，查詢，更新等。

（三）實體類型組合§2-1空間實體及其描述第二章GIS36線—面§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回1、區(qū)域包含線：計算區(qū)域內線的密度，某省的水系分布情況。2、線通過區(qū)域：公路上否通過某縣。3、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱，中國與哪些國家接壤。4、線與區(qū)域分離：距離。

線—面§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回37面—面§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構1、

包含：島,某省的湖泊分布。2、

相合：重疊，學校服務范圍與菜場服務范圍重疊區(qū)。3、

相交：劃分子區(qū)。4、

相鄰：計算相鄰邊界性質和長度，公共連接邊界。分離：計算距離。

返回學校菜場面—面§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)結構1、38四、實體間空間關系§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回（一）空間關系類型（二）拓撲關系1、

拓撲空間關系：2、

順序空間關系：（方向空間關系）用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實體的順序關系，算法復雜，至今沒有很好的解決方法。3、

度量空間關系，主要指實體間的距離關系，遠近。1）在地理空間中兩點間的距離有兩種度量方法。a、沿真實的地球表面進行,除與兩點的地理坐標有關外，還與所通過路徑的地形起伏有關，復雜,引入第二種。b、沿地球旋轉橢球體的距離量算。2）

距離類別：歐氏距離（笛卡爾坐標系）、曼哈頓（出租車）距離、時間距離（緯度差）、大地測量距離（大地線）（沿地球大圓經過兩個城市中心的距離）。北ab四、實體間空間關系§2-1空間實體及其描述第二章GIS39（二）拓撲關系§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構返回1、定義：指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關系不變的性質。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉或折疊。拓撲變換（橡皮變換）

非拓撲屬性（幾何）拓撲屬性（沒發(fā)生變化的屬性）兩點間距離一點指向另一點的方向弧段長度、區(qū)域周長、面積等一個點在一條弧段的端點一條弧是一簡單弧段（自身不相交）一個點在一個區(qū)域的邊界上一個點在一個區(qū)域的內部/外部一個點在一個環(huán)的內/外部一個面是一個簡單面一個面的連通性面內任兩點從一點可在面的內部走向另一點1、定義2、種類3、拓撲關系的表達4、意義（二）拓撲關系§2-1空間實體及其描述第二章GIS數(shù)據(jù)402、種類

§2-1空間實體及其描述

第二章GIS數(shù)據(jù)結構1）關聯(lián)性：（不同類要素之間）結點與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性：(同類元素之間)多邊形之