空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成課件

第二章

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成銅陵學(xué)院建筑工程學(xué)院2023/8/13第二章

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成銅陵學(xué)院GIS是一種特殊的信息系統(tǒng)，它與普通信息系統(tǒng)的不同在于它不僅要處理一般的、規(guī)則的屬性數(shù)據(jù)，還要處理海量的、復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)。地理數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)）的存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用一直是GIS研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。2023/8/132GIS是一種特殊的信息系統(tǒng)，它與普通信息系統(tǒng)的不同在于它不僅第二章空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成空間數(shù)據(jù)模型與空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的集成空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成商業(yè)化解決方案2023/8/133第二章空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成空間數(shù)據(jù)模型與空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)第二章空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成空間數(shù)據(jù)模型與空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的集成空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成商業(yè)化解決方案2023/8/134第二章空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成空間數(shù)據(jù)模型與空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)GIS以現(xiàn)實(shí)世界為研究目標(biāo)以計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制數(shù)字作為存儲(chǔ)載體2023/8/135GIS2023/8/15地理空間

地理空間（GeographicSpace）是指物質(zhì)、能量、信息在形式與形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程、功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時(shí)間上的延續(xù)。空間現(xiàn)象十分復(fù)雜，為此將其抽象到空間對(duì)象（目標(biāo)）來表達(dá)空間實(shí)體。

2023/8/136地理空間2023/8/16地理空間的幾何類型點(diǎn)狀分布特征

如城鎮(zhèn)、基地、氣象站、山峰、火山口等。線狀分布特征河流、海岸線、鐵路、公路、地下管線，行政邊界等。面狀分布特征如土壤、森林、草原、沙漠、湖泊等，通常稱多邊形。體狀分布特征如高層建筑、云體、山體、礦體等。2023/8/137地理空間的幾何類型2023/8/17點(diǎn)實(shí)體有位置，無寬度和長(zhǎng)度抽象的點(diǎn)2023/8/138美國(guó)佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)實(shí)體2023/8/18美國(guó)佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測(cè)站線實(shí)體有長(zhǎng)度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離2023/8/139香港城市道路網(wǎng)分布線實(shí)體2023/8/19香港城市道路網(wǎng)分布面實(shí)體具有長(zhǎng)和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面2023/8/1310中國(guó)土地利用分布圖面實(shí)體2023/8/110中國(guó)土地利用分布圖不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。連續(xù)變化曲面，如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化是連續(xù)的。2023/8/1311不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生體實(shí)體有長(zhǎng)、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)2023/8/1312校園建筑體實(shí)體2023/8/112校園建筑數(shù)據(jù)模型信息表達(dá)和抽象客觀世界的概念視圖提供了數(shù)據(jù)的概念結(jié)構(gòu)及表達(dá)的形式化手段定義了如何在數(shù)據(jù)庫中表達(dá)及其相互關(guān)系和各種操作是描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的邏輯組織綱領(lǐng)的集合以及操作與完備性規(guī)則的目標(biāo)集合2023/8/1313數(shù)據(jù)模型2023/8/113數(shù)據(jù)模型是連接系統(tǒng)與用戶的接口，是用戶所能夠看到的數(shù)據(jù)形式，是連接現(xiàn)實(shí)世界和計(jì)算機(jī)世界的橋梁，是對(duì)數(shù)據(jù)庫框架的一種描述。數(shù)據(jù)模型的發(fā)展對(duì)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成有推動(dòng)作用。2023/8/1314數(shù)據(jù)模型是連接系統(tǒng)與用戶的接口，是用戶所能夠看到的數(shù)據(jù)形式，GIS數(shù)據(jù)模型的基本任務(wù)

針對(duì)所研究的空間現(xiàn)象或問題，描述GIS的空間數(shù)據(jù)組織，設(shè)計(jì)GIS空間數(shù)據(jù)庫模式。定義空間實(shí)體及其相互關(guān)系確定數(shù)據(jù)實(shí)體或目標(biāo)及其關(guān)系設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲(chǔ)路徑和數(shù)據(jù)庫結(jié)果2023/8/1315GIS數(shù)據(jù)模型的基本任務(wù)2023/8/115空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中如何組織？2023/8/1316客觀的地理系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境系統(tǒng)1）確定專題領(lǐng)域?qū)嶋H模型；2）建立表達(dá)實(shí)際模型的概念模型；3）建立為實(shí)現(xiàn)概念模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；4）確定數(shù)據(jù)文件在數(shù)據(jù)庫中的組織方式?？臻g數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中如何組織？2023/8/116客觀的地理系三個(gè)世界的術(shù)語對(duì)照表2023/8/1317三個(gè)世界的術(shù)語對(duì)照表2023/8/117模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的簡(jiǎn)化表達(dá)，是將系統(tǒng)的各個(gè)要素通過適當(dāng)?shù)暮Y選，用一定的表現(xiàn)規(guī)則描寫出來的簡(jiǎn)明的映象。空間數(shù)據(jù)模型

是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供基本方法?？臻g實(shí)際模型

指在研究區(qū)（項(xiàng)目所相關(guān)的空間區(qū)域）內(nèi)與某領(lǐng)域有關(guān)的實(shí)際存在的物質(zhì)世界，它包含所有能夠被人們直接和不能直接觀察到的各種有關(guān)信息?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把概念模型轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)所能接受的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系。2023/8/1318模型2023/8/118模型的作用是對(duì)客觀世界中解決各種實(shí)際問題所依據(jù)的規(guī)律或過程的抽象或模擬，能從各種因素之間找出因果關(guān)系或者聯(lián)系，有利于問題的解決。模型的建立是數(shù)學(xué)或技術(shù)性的問題，必須以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎(chǔ)，專業(yè)研究的深入程度決定了所建模型的質(zhì)量與效果，而模型的質(zhì)量和數(shù)量又決定了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)使用的效率和深度。大量模型的發(fā)展和應(yīng)用，集中和驗(yàn)證了該應(yīng)用領(lǐng)域中許多專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，是ＧＩＳ向?qū)＜蚁到y(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。2023/8/1319模型的作用2023/8/119現(xiàn)實(shí)世界與模型的關(guān)系2023/8/1320在計(jì)算機(jī)中，現(xiàn)實(shí)世界是以各種符號(hào)形式來表達(dá)和記錄的，計(jì)算機(jī)在對(duì)數(shù)字和符號(hào)這些符號(hào)進(jìn)行操作時(shí)，又將它們表示為二進(jìn)制形式（比特世界）。基于計(jì)算機(jī)的ＧＩＳ不能直接作用于現(xiàn)實(shí)世界，必須經(jīng)過對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)描述這一步驟?，F(xiàn)實(shí)世界與模型的關(guān)系2023/8/120在計(jì)算機(jī)中2023/8/1321現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)模型空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫：空間數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)復(fù)原空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)分析2023/8/121現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)模型空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GIS空間數(shù)據(jù)模型

由概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的層次組成。概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集邏輯數(shù)據(jù)模型是表達(dá)概念數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)實(shí)體（或記錄）及其間關(guān)系物理數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲(chǔ)路徑和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)2023/8/1322GIS空間數(shù)據(jù)模型2023/8/1222023/8/1323空間數(shù)據(jù)模型的三個(gè)層次2023/8/123空間數(shù)據(jù)模型的三個(gè)層次概念數(shù)據(jù)模型

由于職業(yè)、專業(yè)等的不同，人們所關(guān)心的問題、研究對(duì)象、期望的結(jié)果等方面存在著差異，因而對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述和抽象也是不同的，形成了不同的用戶視圖，稱之為外模式。GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念模型是考慮用戶需求的共性，用統(tǒng)一的語言描述和綜合、集成各用戶視圖。不依賴于具體的計(jì)算機(jī)硬件和軟件，是對(duì)客觀世界的一種抽象的組織和表達(dá)。2023/8/1324概念數(shù)據(jù)模型2023/8/124邏輯數(shù)據(jù)模型用計(jì)算機(jī)語言描述地理實(shí)體及其相互間的關(guān)系物理數(shù)據(jù)模型直接的數(shù)據(jù)存取與管理2023/8/1325邏輯數(shù)據(jù)模型2023/8/125空間數(shù)據(jù)類型按表示對(duì)象的不同分類型數(shù)據(jù)：居民點(diǎn)、交通線、土地類型分布等。面域數(shù)據(jù)：多邊形中心點(diǎn)、行政區(qū)域界限和行政單元網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：道路交叉點(diǎn)、街道和街區(qū)等。樣本數(shù)據(jù)：氣象站、航線和野外樣方的分布區(qū)等。曲面數(shù)據(jù)：高程點(diǎn)、等高線和等值區(qū)域。文本數(shù)據(jù)：如地名、河流名和區(qū)域名稱。符號(hào)數(shù)據(jù)：點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)等。2023/8/1326空間數(shù)據(jù)類型按表示對(duì)象的不同分2023/8/126按表達(dá)基本信息的不同分屬性數(shù)據(jù)：描述空間對(duì)象屬性特征的數(shù)據(jù)，又稱非幾何數(shù)據(jù)，如類型、名稱、性質(zhì)等，一般通過代碼給予表達(dá)幾何數(shù)據(jù)：描述空間對(duì)象空間特征的數(shù)據(jù)，也稱位置數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)，一般用經(jīng)緯度、坐標(biāo)表達(dá)關(guān)系數(shù)據(jù)：描述空間對(duì)象的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)，如鄰接、包含、關(guān)聯(lián)等，一般通過拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)。2023/8/1327按表達(dá)基本信息的不同分2023/8/127空間數(shù)據(jù)的基本特征空間特征表示實(shí)體的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱定位特征或幾何特征，一般用坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。屬性特征表示實(shí)體的特征。如名稱、分類、質(zhì)量特征和數(shù)量特征等。時(shí)間特征描述實(shí)體隨時(shí)間的變化，其變化的周期有超短周期的、短期的、中期的和長(zhǎng)期的。2023/8/1328空間數(shù)據(jù)的基本特征空間特征2023/8/128點(diǎn)對(duì)象

點(diǎn)是有特定的位置，維數(shù)為零的物體，包括：點(diǎn)實(shí)體（PointEntity）：用來代表一個(gè)實(shí)體；注記點(diǎn)：用于定位注記；內(nèi)點(diǎn)（LabelPoint）：用于記錄多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）（Node）：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)；角點(diǎn)（Vertex）：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。2023/8/1329點(diǎn)對(duì)象2023/8/129線對(duì)象線對(duì)象是GIS中非常常用的維度為1的空間組分，表示對(duì)象和它們邊界的空間屬性，由一系列坐標(biāo)表示，并有如下特征：實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)；彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度；方向性：水流方向是從上游到下游，公路則有單向與雙向之分線狀實(shí)體包括線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等2023/8/1330線對(duì)象2023/8/130多邊形對(duì)象

面狀實(shí)體也稱為多邊形，是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。通常在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來表示。面狀實(shí)體有如下空間特性：面積范圍；周長(zhǎng)；獨(dú)立性或與其它的地物相鄰，如中國(guó)及其周邊國(guó)家；內(nèi)島或鋸齒狀外形，如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域等；重疊性與非重疊性，如報(bào)紙的銷售領(lǐng)域，學(xué)校的分區(qū)，菜市場(chǎng)的服務(wù)范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，一個(gè)城市的各個(gè)城區(qū)一般說來相鄰但不會(huì)出現(xiàn)重疊。在計(jì)算幾何中，定義了許多不同類型的多邊形

312023/8/13多邊形對(duì)象312023/8/1在地理信息系統(tǒng)中集中存儲(chǔ)了以下的內(nèi)容：空間分布位置信息屬性信息拓?fù)淇臻g關(guān)系信息空間關(guān)系：描述空間對(duì)象之間的空間相互作用關(guān)系方法絕對(duì)關(guān)系：坐標(biāo)、角度、方位、距離等相對(duì)關(guān)系：相鄰、包含、關(guān)聯(lián)等相對(duì)關(guān)系類型拓?fù)淇臻g關(guān)系：描述空間對(duì)象的相鄰、包含等

順序空間關(guān)系：描述空間對(duì)象在空間上的排列次序，如前后、左右、東、西、南、北等。度量空間關(guān)系：描述空間對(duì)象之間的距離等。2023/8/1332在地理信息系統(tǒng)中集中存儲(chǔ)了以下的內(nèi)容：2023/8/132空間關(guān)系基本概念點(diǎn)——點(diǎn)關(guān)系相合：兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)重合分離：兩個(gè)點(diǎn)不在同一個(gè)位置；點(diǎn)與點(diǎn)不存在鄰接、相交和包含關(guān)系點(diǎn)——線關(guān)系點(diǎn)線相鄰：一個(gè)點(diǎn)恰好落線的端點(diǎn)；點(diǎn)線相交：點(diǎn)在線上點(diǎn)線相離：點(diǎn)為在線上點(diǎn)線包含：等同于點(diǎn)線相交點(diǎn)線不存在重合2023/8/1333空間關(guān)系基本概念點(diǎn)——點(diǎn)關(guān)系2023/8/133點(diǎn)——面關(guān)系點(diǎn)面相鄰：點(diǎn)落在面的邊界上；點(diǎn)面相交：與上述相同；點(diǎn)面相離：點(diǎn)遠(yuǎn)離一個(gè)面；點(diǎn)面包含：點(diǎn)落在面內(nèi)；點(diǎn)面不存在重合。2023/8/1334點(diǎn)——面關(guān)系2023/8/134線——線關(guān)系線線相鄰：兩個(gè)線有公共結(jié)點(diǎn)線線相交：兩條線立體或平面相交；線線相離：兩條線沒有交點(diǎn)和匯合點(diǎn)；線線包含：一條線是另一條線的一部分線線重合：一條線完全與另一條線重合；2023/8/1335線——線關(guān)系2023/8/135線——面關(guān)系線面相鄰：線是面的部分或全部邊界；線面相交：一條線部分或全部穿過一個(gè)面線面相離：線與面相互隔離線面包含：一條線完全落入一個(gè)面里線面不存在重合關(guān)系2023/8/1336線——面關(guān)系2023/8/136面——面關(guān)系面面相鄰：兩個(gè)面至少有段共同的邊界；面面相交：一個(gè)面與另一個(gè)面部分相交面面相離：兩個(gè)面完全不相交面面包含：一面完全被另外一個(gè)面包含面面重合：兩個(gè)面的邊界完全相同2023/8/1337面——面關(guān)系2023/8/1372023/8/1338相鄰相交重疊分離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線2023/8/138相鄰相交重疊分離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型2023/8/1339典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/139典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型2023/8/1340典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/140地學(xué)關(guān)系模型地學(xué)關(guān)系模型描述和表達(dá)點(diǎn)、線、面空間目標(biāo)及其相互的拓?fù)潢P(guān)系，并通過用戶識(shí)別碼ID與屬性數(shù)據(jù)連接起來，從而確定空間數(shù)據(jù)庫的信息內(nèi)容。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性——拓?fù)鋵傩?。歐氏平面上實(shí)體對(duì)象所具有的拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩裕?023/8/1341地學(xué)關(guān)系模型地學(xué)關(guān)系模型描述和表達(dá)點(diǎn)、線、面空間目標(biāo)及其相互拓?fù)潢P(guān)系指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。非拓?fù)鋵傩裕◣缀危﹥牲c(diǎn)間距離、一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向、弧段長(zhǎng)度、區(qū)域周長(zhǎng)、面積等拓?fù)鋵傩裕]有發(fā)生變化的屬性）一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)、一條弧是一簡(jiǎn)單弧段(自身不相交)、

一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上、一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部/外部、一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)/外部、一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面;一個(gè)面的連通性2023/8/1342

拓?fù)渥儞Q(橡皮變換)拓?fù)潢P(guān)系2023/8/142拓?fù)渥儞Q(橡皮變換)建立拓?fù)潢P(guān)系是對(duì)一種空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法。具有某些拓?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)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，也還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，但基本原理是相同的。2023/8/1343建立拓?fù)潢P(guān)系是對(duì)一種空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法。20拓?fù)湓攸c(diǎn)孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)線兩點(diǎn)間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段面軟干線段組成的閉合多邊形2023/8/1344拓?fù)湓攸c(diǎn)2023/8/1442023/8/1345結(jié)點(diǎn)集合結(jié)點(diǎn)名指針第一個(gè)離開弧段

第一個(gè)到達(dá)弧段坐標(biāo)N1e3e1x1，y1N2e1e2x2，y2N3e2e3x3，y32023/8/145結(jié)點(diǎn)集合結(jié)點(diǎn)名指2023/8/1346順時(shí)針第一弧段

逆時(shí)針第一弧段指針屬性P1e1t1P2e2e5t2多邊形名P3e3e4t3多邊形集合P4e7t42023/8/146順時(shí)針第一弧段逆時(shí)針第一弧段指2023/8/1347弧段名e1N2N1P1P0e6e2s1e2N3N2e5P2P0e4e3s2e3N1N3e6e4P3P0e1s3e4N4N3e5e3P2P3e2e6s4

始結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)離開始結(jié)點(diǎn)的下一條弧段到達(dá)終結(jié)點(diǎn)的下一條弧段右多邊形左多邊形右多邊形順時(shí)針下一條弧段左多邊形逆時(shí)針下一條弧段坐標(biāo)串弧段集合2023/8/147弧段名e1N2N1拓?fù)潢P(guān)系的特點(diǎn)鄰接性同類元素之間/多邊形之間、結(jié)點(diǎn)之間。鄰接矩陣：重疊：--鄰接：1不鄰接：02023/8/1348P1P2P3P4P1--111P21--10P311--0P4100--拓?fù)潢P(guān)系的特點(diǎn)鄰接性2023/8/148P1P2P3P4P12023/8/1349結(jié)點(diǎn)之間a

e

cbda

c

deb-1011e1-100d01-10c101-1b1001-aedcba2023/8/149結(jié)點(diǎn)之間a2023/8/1350

cdab

ad

bc-111d1-10c11-1b101-adcba面塊之間2023/8/150cdab拓?fù)涞陌悦媾c其他元素之間的關(guān)系2023/8/1351拓?fù)涞陌?023/8/1512023/8/1352矢量方法（右圖）強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，由邊界線（點(diǎn)、線、面）來確定邊界，因此可以看成是基于要素的。矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成空間實(shí)體。在二維模型內(nèi)，原型實(shí)體是點(diǎn)、線和面；而在三維中，原型也包括表面和體。

2023/8/152矢量方法（右圖）強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用離散的點(diǎn)描述空間對(duì)象與特征定位明顯，屬性隱含用拓?fù)潢P(guān)系描述空間對(duì)象之間的關(guān)系面向目標(biāo)操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度小與遙感等圖象數(shù)據(jù)難以結(jié)合輸出圖形質(zhì)量好，精度高2023/8/1353矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用離散的點(diǎn)描述空間對(duì)象與特征2023/8/1典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型2023/8/1354典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/154柵格數(shù)據(jù)模型以場(chǎng)模型為基礎(chǔ)強(qiáng)調(diào)空間要素的連續(xù)性，用于表示在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)場(chǎng)模型對(duì)于模擬具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象來說，基于場(chǎng)的觀點(diǎn)是合適的。例如，空氣中污染物的集中程度、地表的溫度、土壤的濕度水平以及空氣與水的流動(dòng)速度和方向。根據(jù)應(yīng)用的不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維。一個(gè)二維場(chǎng)就是在二維空間中任何已知的地點(diǎn)上，都有一個(gè)表現(xiàn)這一現(xiàn)象的值；而一個(gè)三維場(chǎng)就是在三維空間中對(duì)于任何位置來說都有一個(gè)值。一些現(xiàn)象，諸如空氣污染物在空間中本質(zhì)上講是三維的，但是許多情況下可以由一個(gè)二維場(chǎng)來表示。2023/8/1355柵格數(shù)據(jù)模型以場(chǎng)模型為基礎(chǔ)2023/8/155場(chǎng)模型用于模擬一定空間內(nèi)連續(xù)變化的地理現(xiàn)象。柵格數(shù)據(jù)模型是場(chǎng)模型的典型代表，它是將連續(xù)空間離散化，即用柵格單元?jiǎng)澐终麄€(gè)連續(xù)空間；柵格單元可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的；后者可當(dāng)做拓?fù)涠噙呅翁幚?，如社?huì)經(jīng)濟(jì)分區(qū)、城市街區(qū)。

柵格單元的特征參數(shù)有尺寸、形狀、方位和間距。在邊數(shù)從3到N的規(guī)則柵格單元中，方格、三角形和六角形是空間數(shù)據(jù)處理中最常用的。2023/8/1356場(chǎng)模型用于模擬一定空間內(nèi)連續(xù)變化的地理現(xiàn)象。柵格數(shù)據(jù)模型是場(chǎng)2023/8/1357采用柵格模型的GIS，通常應(yīng)用分層的方法。在每個(gè)圖層中柵格像元記錄了特殊的現(xiàn)象的存在。每個(gè)像元的值表明了在已知類中現(xiàn)象的分類情況。

柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的位置是預(yù)先確定的，描述同一區(qū)域的不同現(xiàn)象的柵格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行邏輯運(yùn)算。2023/8/157采用柵格模型的GIS，通常應(yīng)用分層2023/8/1358Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率有著統(tǒng)一的定位參照系。每個(gè)空間單元只記錄其屬性值，而不記錄它的坐標(biāo)值。2023/8/158Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)格網(wǎng)分辨率有著2023/8/1359點(diǎn)線面對(duì)于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個(gè)像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元集合。2023/8/159點(diǎn)線面對(duì)于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理方案一2023/8/1360A.OBC中心點(diǎn)法重要性法長(zhǎng)度占優(yōu)法面積占優(yōu)法方案二：縮小柵格單元的面積柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理方案一2023/8/160A.O柵格數(shù)據(jù)組織2023/8/1361柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐標(biāo)層2屬性值層1屬性值…層n屬性值…像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2…X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值……像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1多邊形1層2…屬性值像元1坐標(biāo)…多邊形N像元n坐標(biāo)層n柵格數(shù)據(jù)組織2023/8/161柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼2023/8/1362AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點(diǎn)行列號(hào)，單位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈?zhǔn)骄幋a游程長(zhǎng)度編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):行號(hào),屬性,重復(fù)次數(shù)1,A,4,R,1,A,3塊狀編碼正方形區(qū)域?yàn)橛涗泦卧獢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu):初始位置,半徑,屬性(1,1,3,A),(1,4,1,A),(2,4,1,R),(3,4,1,R)…NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹編碼柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼2023/8/162AAAAARAAARA直接編碼直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行從左到右逐像元記錄，也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。2023/8/1363直接編碼2023/8/1632023/8/13642023/8/164鏈碼由起點(diǎn)位置和一系列在基本方向的單位矢量給出每個(gè)后續(xù)點(diǎn)相對(duì)其前繼點(diǎn)的可能的8個(gè)基本方向之一表示。8個(gè)基本方向自0°開始按順時(shí)針方向代碼分別為0，1，2，3，4，5，6，7。單位矢量的長(zhǎng)度默認(rèn)為一個(gè)柵格單元。2023/8/1365鏈碼2023/8/1652023/8/136676543012007012107702023/8/16676543012007012107702023/8/13672023/8/167游程長(zhǎng)度編碼只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)；逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼。2023/8/1368游程長(zhǎng)度編碼2023/8/1682023/8/13692023/8/1692023/8/13702023/8/170塊碼采用方形區(qū)域作為記錄單元，數(shù)據(jù)編碼由初始位置行列號(hào)加上半徑，再加上記錄單元的代碼組成。

2023/8/1371塊碼2023/8/1712023/8/13722023/8/172四叉樹編碼是根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按照4個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向樹。四叉樹分解，各子象限大小不完全一樣，但都是同代碼柵格單元組成的子塊，其中最上面的一個(gè)結(jié)點(diǎn)叫做根結(jié)點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)于整個(gè)圖形。不能再分的結(jié)點(diǎn)稱為葉子結(jié)點(diǎn)，可能落在不同的層上，該結(jié)點(diǎn)代表子象限單一的代碼，所有葉子結(jié)點(diǎn)所代表的方形區(qū)域覆蓋了整個(gè)圖形。從上到下，從左到右為葉子結(jié)點(diǎn)編號(hào)，最下面的一排數(shù)字表示各子區(qū)的代碼。為了保證四叉樹分解能不斷的進(jìn)行下去，要求圖形必須為2n×2n的柵格陣列。n為極限分割次數(shù)，n＋1是四叉樹最大層數(shù)或最大高度2023/8/1373四叉樹編碼2023/8/1732023/8/13742023/8/174直接?xùn)鸥窬幋a：簡(jiǎn)單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；鏈碼：壓縮效率較高，以接近矢量結(jié)構(gòu)，對(duì)邊界的運(yùn)算比較方便，但不具有區(qū)域性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算較難；游程長(zhǎng)度編碼：在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適合于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進(jìn)行大量圖形圖象運(yùn)算，效率較高，是很有前途的編碼方法。2023/8/1375直接?xùn)鸥窬幋a：簡(jiǎn)單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）2023/8/13762023/8/176典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型2023/8/1377典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/177超圖數(shù)據(jù)模型超圖是有限集合的子集系統(tǒng)，是離散數(shù)學(xué)中最一般的結(jié)構(gòu)。超圖模型是建立在超圖和集合論基礎(chǔ)上的拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型。超圖模型的基本數(shù)據(jù)單元有:類、對(duì)象元素、類屬性、對(duì)象元素屬性、類關(guān)系、對(duì)象關(guān)系。2023/8/1378超圖數(shù)據(jù)模型超圖是有限集合的子集系統(tǒng)，是離散數(shù)學(xué)中最一般的結(jié)類是表示具有相同的一些性質(zhì)并可能表示成相同的關(guān)系。對(duì)象元素和對(duì)象元素屬性表示類的組成、性質(zhì),在類中表示為頂點(diǎn),在模型圖中用圓點(diǎn)表示,其中一個(gè)特殊的頂點(diǎn)表示類的標(biāo)志屬性,其他的頂點(diǎn)表示類的對(duì)象元素和對(duì)象元素的屬性。2023/8/1379類是表示具有相同的一些性質(zhì)并可能表示成相同的關(guān)系。2023/在超圖數(shù)據(jù)模型中,屬性的概念有很大的覆蓋面,一個(gè)屬性可以是:一個(gè)單一的數(shù)值、一個(gè)n維數(shù)組、一個(gè)程序或法則(如約束條件)、一個(gè)結(jié)構(gòu),其本身又可用超圖描述。因此,屬性不但描述了對(duì)象的靜特性,而且描述其動(dòng)特性,即描述定義對(duì)象或類的合法操作。2023/8/1380在超圖數(shù)據(jù)模型中,屬性的概念有很大的覆蓋面,一個(gè)屬性可以是:類之間和類對(duì)象元素之間可有多種關(guān)系,這種關(guān)系可是層次性的,也可是非層次性的。超圖類之間的層次關(guān)系表示了超圖類的縱向關(guān)系,明晰地展現(xiàn)了面向?qū)ο竽Ｐ偷念惱^承、聯(lián)合和聚集等。超圖模型的非層次關(guān)系則表示了空間超圖類的全方位橫向關(guān)系,這種關(guān)系是空間分析和分布式計(jì)算的基礎(chǔ)。2023/8/1381類之間和類對(duì)象元素之間可有多種關(guān)系,這種關(guān)系可是層次性的,也超圖模型的特點(diǎn)有:利用超圖模型建立的GIS空間數(shù)據(jù)模型在提供縱向?qū)哟侮P(guān)系的同時(shí),也提供了橫向非層次關(guān)系。形象化地展示了空間數(shù)據(jù)的全方位關(guān)系,這種關(guān)系是分布式GIS計(jì)算的基礎(chǔ),基于這些關(guān)系的算法便于建立地理空間目標(biāo)的自動(dòng)綜合。地理空間對(duì)象自動(dòng)綜合,通過模型和算法結(jié)合的實(shí)現(xiàn)要比單純通過算法的實(shí)現(xiàn)可行或易行,而超圖模型對(duì)空間問題提供了良好的解決這類問題的模型基礎(chǔ)。自然的空間關(guān)系不需要生造拓?fù)潢P(guān)系,超圖模型在提供空間現(xiàn)象和關(guān)系的同時(shí),也蘊(yùn)涵了空間的拓?fù)潢P(guān)系。2023/8/1382超圖模型的特點(diǎn)有:2023/8/182面向?qū)ο蟮某瑘D空間數(shù)據(jù)模型在面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型中,GIS空間要素可被抽象為幾何對(duì)象模型地理對(duì)象模型地圖表示結(jié)構(gòu)對(duì)象模型圖形計(jì)算對(duì)象模型2023/8/1383面向?qū)ο蟮某瑘D空間數(shù)據(jù)模型2023/8/183幾何對(duì)象模型幾何對(duì)象模型抽取GIS空間要素的幾何特性,這些幾何對(duì)象描述了地物的形狀、空間位置關(guān)系、空間拓?fù)潢P(guān)系以及幾何度量信息,幾何對(duì)象封裝了所有的空間操作。幾何對(duì)象按類分為:節(jié)點(diǎn)、弧段和多邊形。地理對(duì)象模型地理對(duì)象用于定義和解釋幾何對(duì)象,給同一個(gè)幾何對(duì)象賦予不同的屬性,可以將同一個(gè)幾何對(duì)象解釋成不同的地物,地理對(duì)象可分為:點(diǎn)狀地物、線狀地物、面狀地物、復(fù)雜地物和面條地物,地理對(duì)象的空間關(guān)系由組成它們的幾何對(duì)象推導(dǎo)。2023/8/1384幾何對(duì)象模型2023/8/184地圖表示對(duì)象模型地圖表示分為物理表示結(jié)構(gòu)和邏輯表示結(jié)構(gòu)兩大類,物理表示結(jié)構(gòu)定義為表征GIS的分布特征、物理存儲(chǔ)等;邏輯表示結(jié)構(gòu)定義為GIS數(shù)據(jù)的專題層模型、數(shù)據(jù)格式、顯示規(guī)則和用戶界面等。圖形計(jì)算對(duì)象模型圖形計(jì)算對(duì)象模型定義為:GIS空間計(jì)算模式和功能、功能擴(kuò)充接口、比例尺變換等。2023/8/1385地圖表示對(duì)象模型2023/8/1852023/8/13862023/8/186基于超圖的對(duì)象模型所表達(dá)的空間關(guān)系遠(yuǎn)較一般的對(duì)象模型的數(shù)據(jù)抽象所表達(dá)的關(guān)系豐富。超圖模型的真正優(yōu)勢(shì)一方面在于其對(duì)象特性,另一方面在于其固有的超圖特性和空間拓?fù)涮匦浴?023/8/1387基于超圖的對(duì)象模型所表達(dá)的空間關(guān)系遠(yuǎn)較一般的對(duì)象模型的數(shù)據(jù)抽超圖模型研究的不足：一些主要的研究成果只是停留在空間元素的劃分和簡(jiǎn)單的空間關(guān)系構(gòu)造上,對(duì)超圖空間數(shù)據(jù)模型的理論基礎(chǔ)——超圖的研究則很少。對(duì)超圖模型的分布特征的研究是不夠的,對(duì)如何利用超圖模型構(gòu)造GIS的分布式運(yùn)算;對(duì)如何利用超圖模型構(gòu)造GIS空間數(shù)據(jù)庫的比例尺變換中的自動(dòng)綜合等,也未深入進(jìn)行研究。對(duì)基于超圖模型的GIS空間數(shù)據(jù)模型,如何利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行集成等問題缺乏足夠的研究。對(duì)超圖模型中屬性數(shù)據(jù)和空間圖形對(duì)象的互為封裝問題的研究更顯不足。2023/8/1388超圖模型研究的不足：2023/8/188典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型2023/8/1389典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/189面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型可以將物體的空間圖形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)集成在同一對(duì)象中處理，利于將兩種數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的幾何性質(zhì)與屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型提供了更豐富的表達(dá)能力，能夠更“自然”地表示客觀世界。2023/8/1390面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型可以將物體的空間圖形數(shù)據(jù)四種地物點(diǎn)線面復(fù)雜2023/8/1391四種對(duì)象零維一維二維復(fù)雜四種地物2023/8/191四種對(duì)象傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型把實(shí)體抽象為一系列目標(biāo)定義這些目標(biāo)、目標(biāo)間關(guān)系以及目標(biāo)的行為將空間行為模型與數(shù)據(jù)模型連接起來面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)行為2023/8/1392傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型2023/8/192面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的行為模擬能力優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，它將空間行為和空間數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)對(duì)象中，并能方便提供超類與子類目標(biāo)之間的知識(shí)繼承、傳播和集成，為空間目標(biāo)識(shí)別和空間行為模擬提供方便。2023/8/1393面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的行為模擬能力優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，它將空間行為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的四種抽象技術(shù)分類是一組具有相同屬性和行為特性的對(duì)象。每個(gè)對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例，而類是一組對(duì)象型的抽象。概括將若干個(gè)類按照其共有的屬性、操作和關(guān)聯(lián)抽象為一個(gè)更通用的類的過程，稱為概括。被概括的類稱為子類（subclass），概括出的類稱為超類（superclass）。2023/8/1394面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的四種抽象技術(shù)2023/8/194聯(lián)合把一組屬于同一類的對(duì)象組合起來，形成一個(gè)更高級(jí)的集合對(duì)象。聚集把不同類型的對(duì)象聯(lián)合起來，形成一個(gè)更高級(jí)的集合對(duì)象。2023/8/1395聯(lián)合2023/8/195面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型未廣泛使用原因OODB作為一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還不十分成熟。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型缺少應(yīng)有的兼容性商業(yè)化程度不夠2023/8/1396面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型未廣泛使用原因2023/8/196典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型2023/8/1397典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/197特征數(shù)據(jù)模型實(shí)體是真實(shí)世界的現(xiàn)象，不能被進(jìn)一步細(xì)分為同一類現(xiàn)象特征是具有相同屬性及關(guān)系的一類實(shí)體，特征的概念包含實(shí)體集，也包含時(shí)提及的數(shù)字描述2023/8/1398特征數(shù)據(jù)模型實(shí)體2023/8/198特征數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用領(lǐng)域GIS標(biāo)準(zhǔn)化研究及標(biāo)準(zhǔn)制定基于特征的GIS數(shù)據(jù)庫開發(fā)2023/8/1399特征數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用領(lǐng)域2023/8/199特征模型所依據(jù)的概念來自于地理學(xué)中的區(qū)域理論和認(rèn)知心理學(xué)中的分類理論。用一個(gè)特征來表示一個(gè)地理現(xiàn)象是必不可少的,因?yàn)樗馨P(guān)于地理現(xiàn)象的信息的所有方面。在基于特征GIS中,屬性和關(guān)系直接連接在特征的標(biāo)識(shí)符上,可有效地描述特征的特性。在基于特征的GIS中,特征能被聚集或聯(lián)合而形成一個(gè)復(fù)合特征,這種復(fù)合特征在通常的基于圖層的GIS中是不能有效獲得的?；谔卣鞯腉IS為復(fù)雜地理抽象產(chǎn)物的表示提供了一種手段。2023/8/13100特征模型所依據(jù)的概念來自于地理學(xué)中的區(qū)域理論和認(rèn)知心理學(xué)中的大部分GIS軟件主要考慮了點(diǎn)、線、面空間目標(biāo)之間中諸如鄰接和包含等拓?fù)潢P(guān)系的編碼。然而復(fù)雜目標(biāo)的非空間(非拓?fù)浜驼Z義)關(guān)系往往未予考慮。為尋求一個(gè)更豐富的模型來對(duì)復(fù)雜地理實(shí)體進(jìn)行編碼,許多研究者把焦點(diǎn)集中在面向?qū)ο蠓椒ㄉ?將其作為以整體方式體現(xiàn)地理特征和關(guān)系的一種可采用的方法。2023/8/13101大部分GIS軟件主要考慮了點(diǎn)、線、面空間目標(biāo)之間中諸如鄰接和描述地理特征的對(duì)象應(yīng)包括六個(gè)要素對(duì)六個(gè)要素的概括能夠增強(qiáng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)象的整體表示模式。2023/8/13102描述地理特征的對(duì)象應(yīng)包括六個(gè)要素2023/8/1102兩種對(duì)象類型特征對(duì)象類型描述一類地理特征的非空間特性幾何對(duì)象類型存儲(chǔ)關(guān)于地理特征空間位置的信息特征對(duì)象封裝幾何對(duì)象,因?yàn)閹缀螌?duì)象儲(chǔ)存特征對(duì)象的位置信息。幾何對(duì)象包含一個(gè)標(biāo)識(shí)符,另外還有特征的位置與拓?fù)潢P(guān)系信息。2023/8/13103兩種對(duì)象類型2023/8/1103基于特征數(shù)據(jù)模型中使用六種基本的幾何矢量對(duì)象,它們是點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、線段、鏈、環(huán)和多邊形。這六種基本幾何矢量對(duì)象之間的層次關(guān)系與傳統(tǒng)的基于圖層GIS模型中矢量數(shù)據(jù)的組織是一致的。在特征GIS模型中可以應(yīng)用面向?qū)ο蟮某橄髾C(jī)制。這些機(jī)制提供更豐富更有表達(dá)力的概念,對(duì)于表達(dá)地理特征的層次關(guān)系是十分有用的。2023/8/13104基于特征數(shù)據(jù)模型中使用六種基本的幾何矢量對(duì)象,它們是點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)面向?qū)ο蟮幕谔卣鲾?shù)據(jù)模型的開發(fā),應(yīng)依據(jù)包括分類、概括、特殊化、聚集和聯(lián)合在內(nèi)的五種抽象機(jī)制的組合。2023/8/13105面向?qū)ο蟮幕谔卣鲾?shù)據(jù)模型的開發(fā),應(yīng)依據(jù)包括分類、概括、特殊面向?qū)ο蟮姆庋b性,將用戶定義的對(duì)象類中的數(shù)據(jù)與函數(shù)封裝在一起,允許特征的整體表示。面向?qū)ο蟮睦^承性,允許地理特征的概括和特殊化,使得特征層次的表示變得容易,用戶從而能夠根據(jù)比例尺和分辨率從這個(gè)層次提取適合的對(duì)象。面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性允許相同的消息為合適的類調(diào)用不同的方法,這方便了對(duì)不同但相似的對(duì)象的操作。面向?qū)ο蠹捌涑橄髾C(jī)制使復(fù)雜對(duì)象的表示和基于特征GIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。2023/8/13106面向?qū)ο蟮姆庋b性,將用戶定義的對(duì)象類中的數(shù)據(jù)與函數(shù)封裝在一起典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型柵格數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型特征數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化三維數(shù)據(jù)模型集成化空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理模型2023/8/13107典型的數(shù)據(jù)模型地學(xué)關(guān)系模型2023/8/1107模型采用矢量柵格化方法,將目標(biāo)的點(diǎn)、線、面、體等矢量基元用柵格體元的有序集合表示,用目標(biāo)矢量的柵格體元的集合運(yùn)算來代替對(duì)矢量數(shù)據(jù)的操作和分析,因而該模型既具有矢量和柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn),又實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮谋硎尽?023/8/13108模型采用矢量柵格化方法,將目標(biāo)的點(diǎn)、線、面、體等矢量基元用柵矢量數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)在于它表達(dá)位置精度高以及顯式地建立目標(biāo)的空間關(guān)系的能力。柵格數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)是它將整個(gè)空間劃分為規(guī)則的、有序的、大小相等的子空間(體元),將矢量數(shù)據(jù)模型表示實(shí)體的空間關(guān)系的方式與柵格數(shù)據(jù)模型對(duì)空間的劃分方式結(jié)合起來,并盡可能提高柵格劃分精度,那么所建立的數(shù)據(jù)模型將同時(shí)具有矢量和柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。2023/8/13109矢量數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)2023/8/1109基于這樣的設(shè)想,將整個(gè)三維空間劃分為規(guī)則的、大小相等的、互不重疊的2n×2n×2n個(gè)基本小立方體,將三維目標(biāo)定義為點(diǎn)、線、面、體4種類型,每種類型的目標(biāo)均由小立方體填充。點(diǎn)、線、面、體以一種層次結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系相互聯(lián)系,即體由面組成,面由線構(gòu)成,線由點(diǎn)表達(dá)。2023/8/13110基于這樣的設(shè)想,將整個(gè)三維空間劃分為規(guī)則的、大小相等的、互在空間處理方面,與位置相關(guān)的疊置、布爾運(yùn)算、求交、連通性分析、緩沖區(qū)分析等采用柵格方法。而地物之間的空間位置關(guān)系的計(jì)算和查詢等則采用矢量的方法,并基于它們的子空間構(gòu)成和空間關(guān)系進(jìn)行。2023/8/13111在空間處理方面,與位置相關(guān)的疊置、布爾運(yùn)算、求交、連通性分析一體化模型與柵格模型的區(qū)別柵格模型通過將目標(biāo)的標(biāo)識(shí)符作為柵格體元的屬性值來表示目標(biāo),屬于一種面向柵格元素的方法;而一體化模型是在地物對(duì)象中記錄地物所在的柵格元素的集合,柵格元素不必具有屬性值,屬于一種面向目標(biāo)的方法。這對(duì)于疊置、求交等運(yùn)算,只需通過集合操作就能實(shí)現(xiàn)。2023/8/13112一體化模型與柵格模型的區(qū)別2023/8/1112柵格模型對(duì)所有實(shí)節(jié)點(diǎn)(不管其屬于哪一個(gè)目標(biāo))按照其內(nèi)在的空間順序進(jìn)行存儲(chǔ),對(duì)目標(biāo)的空間索引和目標(biāo)之間的關(guān)系的表達(dá)只能依賴于體元的屬性以及體元之間的相鄰和連通關(guān)系進(jìn)行推理,不利于目標(biāo)的空間關(guān)系分析,而一體化模型是對(duì)目標(biāo)的子空間按照層次化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。2023/8/13113柵格模型對(duì)所有實(shí)節(jié)點(diǎn)(不管其屬于哪一個(gè)目標(biāo))按照其內(nèi)在的空間一體化模型與矢量模型的不同矢量模型對(duì)子空間(點(diǎn)、線、面、體)的劃分是不規(guī)則的、無序的,而一體化模型則相反;矢量模型對(duì)目標(biāo)只表示其端點(diǎn)(線)、邊界線(面)和表面,而一體化模型除此以外,還對(duì)目標(biāo)內(nèi)部整個(gè)空間進(jìn)行填充、表達(dá)。2023/8/13114一體化模型與矢量模型的不同2023/8/1114空間目標(biāo)分為四種基本類型點(diǎn)狀目標(biāo)。點(diǎn)狀目標(biāo)是一個(gè)零維空間目標(biāo),用來表示點(diǎn)狀地物和節(jié)點(diǎn)的空間位置。其空間位置由對(duì)應(yīng)體元的柵格坐標(biāo)確線狀目標(biāo)。線狀目標(biāo)是一維空間目標(biāo),它包括線狀地物、拓?fù)浠《魏蜔o拓?fù)浠《?。弧段是不可分支的線段,其形狀可以是直線和折線。面狀目標(biāo)。面狀目標(biāo)是一個(gè)二維目標(biāo),包括無拓?fù)淝妗⑼負(fù)淝婧兔鏍畹匚?可用來表示三維空間的面狀地物和體狀目標(biāo)的表面。體狀目標(biāo)。體狀目標(biāo)指任意形狀的三維空間體狀地物。2023/8/13115空間目標(biāo)分為四種基本類型2023/8/11152023/8/131162023/8/1116矢柵一體化三維數(shù)據(jù)模型中,只需存儲(chǔ)目標(biāo)體元一種柵格數(shù)據(jù),目標(biāo)的位置、形狀和拓?fù)潢P(guān)系等信息都可以得到描述,且目標(biāo)層次簡(jiǎn)單、清晰,實(shí)現(xiàn)了柵格與矢量的面向目標(biāo)的一體化表示。2023/8/13117矢柵一體化三維數(shù)據(jù)模型中,只需存儲(chǔ)目標(biāo)體元一種柵格數(shù)據(jù),目標(biāo)面向目標(biāo)的柵格矢量一體化模型將柵格數(shù)據(jù)以矢量方式進(jìn)行組織,從而同時(shí)具有矢量和柵格