GIS课程教案(第二章-空间数据结构).ppt

第二章 空间数据结构（表达） §2-1空间实体及其描述 二、地理实体的描述——空间数据 2、空间数据基本特征 3、空间数据类型 3、空间数据类型（续） 三、实体的空间特征 1、点状实体 2、线状实体 3、面状实体（多边形） 4、体、立体状实体 （三）实体类型组合 线—面 面—面 四、实体间空间关系 （二）拓扑关系 2、种类 3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络分析中确定路径、 街道是否相通。 4）方向性 3、拓扑关系的表达 五、空间实体的表达——空间数据模型 在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象（要素）（Feature）的模型、场（Field）模型以及网络（Network）模型。 基于对象（要素）的模型强调了离散对象，根据它们的边界线以及组成它们或者与它们相关的其它对象，可以详细地描述离散对象。 场模型表示了在二维或者三维空间中被看作是连续变化的数据。 网络模型表示了特殊对象之间的交互，如水或者交通流。 要素（对象）模型 基于要素的空间模型强调了个体现象，该现象以独立的方式或者以与其它现象之间的关系的方式来研究。任何现象，无论大小，都可以被确定为一个对象（Object），假设它可以从概念上与其邻域现象相分离。一个实体必须符合三个条件： 可被识别； 重要（与问题相关）； 可被描述（有特征）。 场模型 （把空间现象作为连续变量看待） 对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说，基于场的观点是合适的。根据应用的不同，场可以表现为二维或三维。一个二维场就是在二维空间中任何已知的地点上，都有一个表现这一现象的值；而一个三维场就是在三维空间中对于任何位置来说都有一个值。一些现象，诸如空气污染物在空间中本质上讲是三维的，但是许多情况下可以由一个二维场来表示。 场模型可以表示为如下的数学公式： z : s? z ( s ) 上式中，z为可度量的函数，s表示空间中的位置，因此该式表示了从空间域（甚至包括时间坐标）到某个值域的映射。 空间数据模型与结构—对象模型与场模型比较 §2-2 矢量数据结构 二、矢量数据的获取方式 三、矢量数据组织 矢量数据在计算机中的组织 以点为例： 四、矢量数据编码方法 4.1 实体式编码 简单的矢量数据结构－实体式 4.2索引式编码 索引式编码实例 4.3双重独立式编码 4.4链状双重独立式编码(拓扑数据结构) 链状双重独立式编码四个文件 链状双重独立编码实例 链状双重独立式编码的特点 §2-3 栅格数据结构 二、栅格数据组织 组织方法 三、栅格结构的建立 （二）栅格系统的确定 2、? 栅格单元的尺寸 (三)栅格代码（属性值）的确定 确定实例 四、栅格数据编码方法 2、行程编码（变长编码）： 3、块码 ---- 游程编码向二维扩展 4、链式编码、Freeman 链码、边界链码 五、四叉树编码 3、 编码方法 2）线性四叉树 （二）四进制的Morton码 2、? 方法2：四叉树自下而上合并的方法 （三）十进制的Morton码---MD Morton码 扫描顺序 2、把一幅2n×2n的图像压缩成线性四叉树的过程 （四）四叉树优缺点 4) 四叉树未能直接表示物体间的拓扑关系。 栅格、矢量结构的比较与转换 栅格结构和矢量结构是模拟地理信息的两种不同的方法。 栅格数据结构具有“属性明显、位置隐含”的特点，它易于实现，操作简单，有利于栅格的空间信息模型的分析，但栅格数据表达精度不高，数据存储量大，工作效率低。因此基于栅格结构的应用来说，需要根据应用项目的自身特及其精度要求来恰当地平衡栅格数据结构的表达精度和工作效率两者之间的关系。 矢量数据结构具有“位置明显、信息隐含”的特点，它操作起来比较复杂，许多分析操作（如叠置分析）用矢量数据结构难于实现；但它的数据表达精度高，数据存储量小，输出图形美观却工作效率高。 *两者结合，优势互补 两种数据结构的对照表 §2-4 三维数据结构 二、八叉树结构 2、存贮结构 3）一对八式的八叉树 三、三维边界表示法 5、扩充后的边表 6、拓扑检查 7、应用 比较内容 矢量结构 栅格结构 数据结构 结构复杂、紧凑、冗余度低 简单、冗余度高 数据量 小 大 图形精度 高 低 遥感影像格式 不一致 一致或接近 数据共享 不易实现 容易实现 拓扑和网络分析 容易实现 不易实现 叠置分析 不易实现 容易实现 第二章 GIS 数据结构 目前GIS主要还停留在处理地球表面的数据，若数据是地表以下或以上，则先将它投影到地表，再进行处理，其实质是以二维的形式来模拟、处理任何数据，在有些领域可行，但涉及到三维问题的处理时，往往力不从心。 二维V=f(x,y)，在不同的层V的