第二章 GIS的数据结构2013-1.ppt

第二章 GIS 的数据结构 第二章 GIS 的数据结构 § 2.1 地理空间及其表达 一 、地理空间 1.概念 图2-1 地球表面、大地水准面和地球椭球体之间的关系 地球椭球体模型 以大地水准面为基准建立起 来的地球椭球体模型。 地理空间坐标系的建立 大地坐标系： 国家80坐标系 地图投影： 将用经、纬度表示的 大地坐标（ B，L） 2)高程控制网 1985国家高程基准 3.地理空间特征实体 指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体。 二、地理空间实体的表达 矢量表达法： 采用没有大小的点（坐标）来表达基本的点元素 栅格表达法： 采用有固定大小的点（面元或像素）来表达基本的点元素，对每个像元要独立编码，并带有属性值。 § 2.2 地理空间数据及其特征 一、 地理空间数据 二、 空间数据模型 一、地理空间数据 1.概念 是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系 和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。 2.分类 （1）按照数据来源分类 地图数据、影像数据、文本数据 （2）按照数据结构分类 矢量数据、栅格数据 （3）按照数据特征分类 空间定位数据、非空间属性数据 （4）按照数据几何特征分类 点、线、面、曲面、体 （5）按照数据发布形式分类 DLG (Digital Line Graphic ) DRG (Digital Raster Graphic ) DEM (Digital Elevation Model ) DOM (Digital Orthophoto Map ) 3.特征 1）基本特征 4、空间数据的拓扑关系（Topological relation） （1）拓扑属性 在拓扑变换下能够保持不变的几何属性。 （2）拓扑关系的类型 （3）拓扑关系的重要性 拓扑关系具有稳定性，根据它可直接获得地理实体间的空间位置关系 有利于空间要素的查询 可利用拓扑数据作为工具来重建地理实体 二、空间数据的计算机表示 空间数据的计算机表示步骤： 1、空间分幅 2、属性分层 3、时间分段 § 2.3 空间数据结构 空间数据结构： 指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图 形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关 系的抽象描述。 一、矢量数据结构 实体数据结构、拓扑数据结构 二、栅格数据结构 栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树编码结构 三、曲面数据结构 一、矢量数据结构 1.实体数据结构 空间数据组织方式：按照以基本的空间对象（点、线或 多边形）为单元进行单独组织，不含拓扑关系信息。 特点： （1）编码方式直观方便，数字化操作简单。 实例2 图2-8 多边形的矢量编码 （2）多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余 和不一致。 （3）岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。 （4）点、线和多边形有各自的坐标数据，但无拓扑数据，互相之 间不关联 2. 拓扑数据结构 （1）拓扑数据结构的特点 点是相互独立的，点连成线，线构成面 每条线始于起始结点（FN），止于终止结点（TN），并与左右多边形（LP、RP）相邻接。 弧段是拓扑数据组织的基本对象。 图2-3 空间数据的基本特征 表2-1 欧几里德平面上实体对象所具有的拓扑和非拓扑属性 图2-4 空间数据的拓扑关系 拓扑邻接：存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系 拓扑关联：存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系 拓扑包含：存在于空间图形的同类但不同级的元素之间的拓扑关系 图2-5 矢量模型中空间对象的表示 图2-6 栅格模型中空间对象的表示 图2-7点、线、面实体的坐标表示 图2-8 多边形的矢量编码 表2-5 结 点 文 件 表2-7 弧 段 坐 标 文 件 图2-9 矢量结构图形基本元素 （2）拓扑编辑功能 多边形编辑： ③ 任取一个起结点作为起点，顺序连接各个结点，必要时可对记录的前后顺序作调整，使连接的起点能够自行封闭 结点连接编辑：顺序连接环绕某个结点所有多边形的编辑 ① 在弧段文件中，捡出与当前编辑的结点N2相关的所有记录。 ② 检查当前编 辑的结点N2 所处的位置 拓扑编辑的优势： 保证了数字化原始数据的自动查错编辑 可以自动生成封闭的多边形边界，为由各个单独存储的弧段组成所需要的多边形及建立空间数据库奠定了基础 3.曲面数据结构 曲面：指连续分布现象的覆盖表面 构网准则: 尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形