地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論

地理信息系統(tǒng)概論主講人：陳穎彪E-mail:chenyingb@21

TEL小靈通)/36230186(家)廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院地理信息系統(tǒng)概論■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論第三講 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念2、空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)模型3、GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4、GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法5、GIS數(shù)據(jù)字典的編寫(xiě)方法■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論一、GIS空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)GIS空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)庫(kù)、文件兩種形式。1、文件結(jié)構(gòu)形式文件組織文件是數(shù)據(jù)組織的較高層次形式之一，文件組織是指數(shù)據(jù)記錄一某種結(jié)構(gòu)方式在外存儲(chǔ)設(shè)備上的組織。文件系統(tǒng)文件組織的方式順序文件、索引文件、直接存取文件索引連接文件、多關(guān)鍵字文件■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論■■地理信息系統(tǒng)概論■■■■■■■典型GIS空間數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)形式：(1)MapInfo數(shù)據(jù)文件*.tab：頭文件，軟件版本號(hào)、存儲(chǔ)坐標(biāo)投影、地圖邊界、屬性項(xiàng)名等，是ASCII碼文件。*.map：圖形文件，存儲(chǔ)所有GIS圖形。*.id：索引文件，存儲(chǔ)圖形與屬性的關(guān)聯(lián)關(guān)系。*.dat：屬性文件，存儲(chǔ)所有屬性項(xiàng)值。（2）ArcView

shape數(shù)據(jù)文件*.shp:圖形文件*.dbf：屬性文件*.shx：索引文件■地理信息系統(tǒng)概論2、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式■地理信息系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫(kù)的概念數(shù)據(jù)庫(kù)(Data

Base)所有相關(guān)文件的總和構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)。它是最高一層的數(shù)據(jù)組織，是信息系統(tǒng)的信息資源，是信息系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)是處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、進(jìn)行各種管理的軟件系統(tǒng)。應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的操作全部通過(guò)DBMS進(jìn)行。目前常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要有：Access、SQL

Server、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)等。地理信息系統(tǒng)概論☆數(shù)據(jù)庫(kù)介紹☆數(shù)據(jù)組織：數(shù)據(jù)單位按照某種形式結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成更高層次結(jié)構(gòu)的機(jī)制。數(shù)據(jù)組織的基本單位-----數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)----由數(shù)據(jù)項(xiàng)名和數(shù)據(jù)項(xiàng)值構(gòu)成記

錄----若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成一條記錄，用以表示事 物的一組屬性文

件----同類(lèi)記錄的集合構(gòu)成文件，文件用文件名 來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)----所有相關(guān)文件的總和構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)。它是最高 一層的數(shù)據(jù)組織，是信息系統(tǒng)的信息資源 ，是信息系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)組織的層次關(guān)系圖數(shù)據(jù)庫(kù)文件文件文件。。。。。。記錄記錄記

錄 記

錄。。。。。。。數(shù)據(jù)項(xiàng)

數(shù)據(jù)項(xiàng)

數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)。。。。。。。數(shù)據(jù)項(xiàng)■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)：①數(shù)據(jù)的獨(dú)立性③最多的共享性②數(shù)據(jù)最小冗余度④統(tǒng)一管理與控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要組成部分：①數(shù)據(jù)

②計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

③數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)用戶(hù)用戶(hù)界面應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序DBMSDB■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論

數(shù)據(jù)模型:是對(duì)事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，是實(shí)體模型的數(shù)據(jù)化。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)模型：層次模型：是樹(shù)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一棵以記錄型為結(jié)點(diǎn)的有向樹(shù)。網(wǎng)狀模型：是以記錄類(lèi)型為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型：把數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表的模型。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS)DBMS的功能：描述數(shù)據(jù)庫(kù)：定義數(shù)據(jù)庫(kù)功能或數(shù)據(jù)字典（元數(shù)據(jù)）管理數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)通信■地理信息系統(tǒng)概論3）數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)模型（邏輯結(jié)構(gòu)模型）(1)層次模型:用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)(層次結(jié)構(gòu))來(lái)表示實(shí)體之間聯(lián)系的模型稱(chēng)之為層次模型。典型的層次模型的例:家譜、行政管理系統(tǒng)……等。國(guó)務(wù)院廣東省北京市河北省深圳市 廣州市天河區(qū)白云區(qū)珠海市

………………■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論層次模型的基本特征:*有且僅有一個(gè)結(jié)(節(jié))點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn),將其稱(chēng)為根結(jié)點(diǎn).*除根結(jié)點(diǎn)外,所有結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn).(2)網(wǎng)狀模型:以有向圖表示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),每個(gè)結(jié)點(diǎn)依然表示數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)記錄類(lèi)型(實(shí)體).典型的網(wǎng)狀模型的例:交通網(wǎng)絡(luò)、水系結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型的基本特征：可以有零個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn).至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)父結(jié)點(diǎn).允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有兩種或多種聯(lián)系.■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論(3)關(guān)系模型:用表格數(shù)據(jù)表示實(shí)體與實(shí)體之間聯(lián)系的模型。關(guān)系模型的基本特征:表中每一列屬性都是不能再分的基本字段.各列被指定一個(gè)相異的名字.各行(記錄)相異,不允許重復(fù).行列次序無(wú)關(guān).關(guān)系模型的例:MapInfo中的圖形Map表與屬性數(shù)據(jù)Dat表■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論二、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)■地理信息系統(tǒng)概論1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的組織形式,可以分為抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(或稱(chēng)為邏輯結(jié)構(gòu))和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(或稱(chēng)為物理結(jié)構(gòu))。抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指人們僅從概念上描繪數(shù)據(jù)之間的排列和聯(lián)系,并不涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序管理及其細(xì)節(jié).■2、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型：柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)概論3.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(模型)

（1）概念:在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間被規(guī)則地劃分為柵格(通常為正方形)，是由行與列組成的數(shù)據(jù)陣列,地理實(shí)體的位置和狀態(tài)是由它們占據(jù)的柵格行、列來(lái)定義的。（2）特點(diǎn)：在柵格模型中，每個(gè)柵格的大小代表了定義的空間分辨率。柵格模型的最小單元與它表達(dá)的真實(shí)世界空間實(shí)體沒(méi)有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此,柵格的取值有多種方法。■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論(3)柵格數(shù)據(jù)的取值方法*中心點(diǎn)法*面積占優(yōu)法*長(zhǎng)度占優(yōu)法*重要性法編碼:A1B2C3ABC2

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3■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論柵格數(shù)據(jù)的精度和數(shù)據(jù)量一般來(lái)說(shuō),柵格數(shù)據(jù)的精度取決于它的分辨率。提高精度的方法:縮小單個(gè)柵格單元的面積,但是使數(shù)據(jù)量急劇增加,數(shù)據(jù)冗余嚴(yán)重.柵格數(shù)據(jù)的編碼方法柵格矩陣法(直接?xùn)鸥窬幋a) 按行列順序逐行逐列編碼.鏈碼游程長(zhǎng)度編碼四叉樹(shù)編碼■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論概念:矢量數(shù)據(jù)模型是通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式,用點(diǎn)、線、面等基本要素盡可能精確地表示各種地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)抽象方法。特點(diǎn)：矢量數(shù)據(jù)表示的坐標(biāo)空間是連續(xù)的,因此可以精確地定義地理實(shí)體的空間位置、長(zhǎng)度、面積等?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論4.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(模型)地理信息系統(tǒng)概論（3）矢量數(shù)據(jù)分類(lèi)概念:矢量數(shù)據(jù)的分類(lèi)是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開(kāi)來(lái)的過(guò)程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、查詢(xún)和共享提供依據(jù)。原則：在進(jìn)行具體分類(lèi)時(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)象原則將不同的地理對(duì)象作為不同的數(shù)據(jù)類(lèi)。其次是根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面三種類(lèi)型；■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論（4）矢量數(shù)據(jù)分層概念:矢量數(shù)據(jù)的分層是指根據(jù)系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或不同圖形特征的要素區(qū)別開(kāi)來(lái)的過(guò)程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的圖層，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、查詢(xún)和共享提供依據(jù)。原則：在進(jìn)行具體分層時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面三種類(lèi)型；將屬于同類(lèi)而具有不同圖形特征的數(shù)據(jù)分開(kāi)存放于不同的圖層?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論空間數(shù)據(jù)的編碼，是指將數(shù)據(jù)分類(lèi)結(jié)果，用一種易于被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)系統(tǒng)表示出來(lái)的過(guò)程。編碼的結(jié)果是形成代碼。在地理信息系統(tǒng)中,通常采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的管理,并將各種形式的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,使其成為計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)值或字符形式。編碼的基本原則:管理效率高;適用性好、冗余最?。槐阌跀U(kuò)展?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論（5）數(shù)據(jù)編碼的概念地理信息系統(tǒng)概論屬性數(shù)據(jù)的編碼內(nèi)容:■地理信息系統(tǒng)概論登記部分:標(biāo)識(shí)屬性數(shù)據(jù)的序號(hào)分類(lèi)部分:標(biāo)識(shí)屬性的地理特征控制部分:數(shù)據(jù)校驗(yàn)的算法屬性數(shù)據(jù)的編碼依據(jù):(1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(2)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(3)專(zhuān)題標(biāo)準(zhǔn)地理信息系統(tǒng)概論5.兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與相互轉(zhuǎn)換(1)比較:■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論(2)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換■地理信息系統(tǒng)概論矢量結(jié)構(gòu)向柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換:依據(jù)需要確定柵格的分辨率----建立柵格數(shù)據(jù)的行列坐標(biāo)系----將點(diǎn)、線、面按行列坐標(biāo)系進(jìn)行編碼。柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換:行列坐標(biāo)系向空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換----提取多邊形的邊界----建立拓?fù)潢P(guān)系。地理信息系統(tǒng)概論柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換基本步驟:■地理信息系統(tǒng)概論多邊形邊界點(diǎn)提取:以特殊值標(biāo)識(shí)邊界點(diǎn)。邊界線追蹤:由進(jìn)入方向向其它7個(gè)方向搜索下一 個(gè)邊界點(diǎn),連成邊界弧段,直至封閉。拓?fù)潢P(guān)系生成。去除多余點(diǎn)并將曲線光滑。地理信息系統(tǒng)概論三、GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)■地理信息系統(tǒng)概論■1、確定數(shù)據(jù)分類(lèi)原則：參照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范根據(jù)實(shí)際應(yīng)用目的按不影響后期數(shù)據(jù)擴(kuò)展應(yīng)用?！?、確定數(shù)據(jù)分層■3、確定GIS數(shù)據(jù)關(guān)系模型■4、確定各層數(shù)據(jù)的特征（圖形、屬性、拓?fù)洌┑乩硇畔⑾到y(tǒng)概論5、GIS數(shù)據(jù)描述----元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)：關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對(duì)數(shù)據(jù)的總體描述。如：數(shù)據(jù)比例、投影、質(zhì)量、格式等；6、GIS數(shù)據(jù)注釋---數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典：對(duì)數(shù)據(jù)的詳細(xì)注釋。如：分類(lèi)、分層、屬性、拓?fù)?、?shù)據(jù)表征的地理要素、要素之間的相互關(guān)系等?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論☆GIS數(shù)據(jù)字典的模式地圖層名 內(nèi)容、編碼、數(shù)字化要素拓樸屬性表添加字段物類(lèi)居民地IN(1)1、圖上建筑片區(qū)面2、編碼：32000Poly單位范圍線UN(2)1、圖上有明顯邊界的單位2、按面數(shù)字化編碼32010PolyPAT1、編碼I

10PAT1、名稱(chēng)C

501、圖上所有道路、橋梁。2、只數(shù)字化路中線，不求交。分類(lèi)編碼編碼等級(jí)等級(jí)名稱(chēng)名稱(chēng)高速420101公路等級(jí)公路420202普通公路420703地理信息系統(tǒng)概論四、關(guān)于空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析——以越秀公園植物管理地理信息系統(tǒng)為例確定系統(tǒng)需求按照需求設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)的組織形式確定空間數(shù)據(jù)之間的關(guān)系模型確立地理要素分類(lèi)確立地理要素圖形表述方式（點(diǎn)、線、面）確立地理要素分層確定各圖層的屬性特征（定義屬性項(xiàng)）建立數(shù)據(jù)字典■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論1、根據(jù)用戶(hù)需要確定系統(tǒng)需求（1）調(diào)查內(nèi)容*詳細(xì)調(diào)查公園現(xiàn)狀植物分布情況、位置；*詳細(xì)調(diào)查每個(gè)地塊的植物物種、長(zhǎng)勢(shì)、健康狀況；*詳細(xì)調(diào)查全區(qū)內(nèi)胸徑>30cm的大喬木分布位置、物種、冠幅、長(zhǎng)勢(shì)、健康狀況。■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論1、根據(jù)用戶(hù)需要確定系統(tǒng)需求（2）統(tǒng)計(jì)計(jì)算內(nèi)容*越秀公園用地平衡表；*越秀公園植物種類(lèi)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)表；*越秀公園綠化覆蓋統(tǒng)計(jì)表?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論■1、根據(jù)用戶(hù)需要確定系統(tǒng)需求（3）成果內(nèi)容*越秀公園植物現(xiàn)狀分布圖；*越秀公園物種表；*越秀公園植物各種指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表；*越秀公園植物專(zhuān)題GIS。■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論*基礎(chǔ)地形要素設(shè)計(jì)*專(zhuān)題要素的設(shè)計(jì)■地理信息系統(tǒng)概論2、根據(jù)系統(tǒng)需求