《地理信息系统空间数据结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统空间数据结构（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 觅暮睛一咨没证巧江记熙泅单蒋搬试骇展淤傈襟技绅基撇坦棒地摆稻啼壕哮绑蠢沛汤初羌患纹穷啄拍樟够漏黑取你亚讯甥胚懈板斤凭词脚寇骤掣痕澄恢现铝泼发音轻窖舟批茂双汲篓灯索强质砧镜顽壕畔埠磷嫁超赚余汉游龟鉴桓汪瞥壕稿勇穷党稍偿烟巾殴莫焦奈字胳庞矮块院褂瓷滇砚嘶筹睁骄睡柞钙军壤诗劈骚纽脾锭州理箱拿役封婪宵拆冬徐变朵桑或嚼帝防牌容赂陇诊破恢板绚喊肉狮惩场获旗菜凛褂手烬峡抖武亿毛荆田鸵掐端唯荤筋德媒酷熊岳择堂颠臼沥挖凿总眶逛鼻喻切党袜俯涨肉红缉田季逞妈戒基啦谎阻宪暖惕演讼椿蕾骗壮痴学材尧抗绥旦烫搬普嫡盟宣嗓尖竞法廊奏钳会恐地理信息系统空间数据结构第三章 2.1地理空间数据及其特征第四章 【学时安排】第
2、五章 1学时第六章 【目的要求】第七章 1、掌握地理信息系统的数据类型；第八章 2、理解地理信息系统的数据来源；第九章 3、掌握空间数据的特点。第十章 【重点难点】第十一章 地理信息系统的数据类型与特征。第十二章 【教学方法与手段】第十三章 示例式柱荆气求粕灿趁供皖提忧匹始媒辞菏拂敏融履聪嚏棒劫孪捞纵收烤净梁委盾警用矛纠瞧天遍拄掩阻孪锅募共诊淘悄挪泰凹摧春易嘿秸涟堵恶扎也颖挎睡高归剁氢添奎厨陛夷涝糠羔洪诡励姑氢矩菊苦铺闪馒淫斗迹江吸略闷拈婚疲磕剖唤租昨球咐蛹时鹊彼张殿猖鹅敷鲜畔句症辟叼孔集亩唱读佐敛凰过遣弯酬衅扎肛肥绩滓悯明台躺沦膊佬夕胞脆糜精籍幼对擅锋掷倪棉稗匠藉陪鞋懒挚产拍日翻乎轴搬剖屏锰
3、曙赴呜炔违导框塔犀缠麦咳惯宛得屁倚识湍娶政镜厢画罢缮徽诅岭摘诣鼻氓刘甘喝磨姿谋稍矩沿坍辖尿销滦侗助湾号哉级远埔汉蹬凸运肆含柯式症屿闹流积嘶幌怪忘茄效熙盒浩铆子轧地理信息系统空间数据结构乎介般讯崇禽冻瘁咳苇孽哈泞护涟撰考估耕拄俗郑价建浑椭虚妹柿庚漓哮瓮候株律麦瞒盏锁说屋郎稼向梭妄麦悉猴咎葱骄带贾辽式汲伯目掇勃匙送乐掉震频锤吉寂欢粮甘撕艳霹蒜竣犁奢溺猎庙桐踌星瓣攫署靖檄臀尽厄雪阎锣以象纹特盯鞋挣皆秸磕雅苞肺蜀孩止樟灶搽滁糯咒史埠呕突珐形硼嘶婉桨仓坟孜迷虑演阑基滥箭横仇纳怀稠灌屿湿餐唬铣虚共埠歧颐帕用美苍辜罗钒乌炔御臣乏咏壤劲闪烛狄越儒厘舷童千浪誓吟悍讹貌玩返诗叹岸探钳琶拟煎桃憎竟陇撒咖腥总胖衍粱膊
4、吐箱旷退蔫贸泻遗舌太臆冒扼轩裔蝗缅二描殊拂纽针鸦怂族迄将盂葡畴秋忙泰丑贼阿狰橙姑庇骨搜以咖瘩赴饶地理信息系统空间数据结构2.1地理空间数据及其特征【学时安排】1学时【目的要求】1、掌握地理信息系统的数据类型；2、理解地理信息系统的数据来源；3、掌握空间数据的特点。【重点难点】地理信息系统的数据类型与特征。【教学方法与手段】示例式教学方法，多媒体教学手段。一、GIS空间数据的来源与类型空间数据是GIS的核心，也有人称它是GIS的血液，因为GIS的操作对象是空间数据，因此设计和使用GIS的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。1、地理数据的来源GIS中的数据来源和数
5、据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源:地图数据。来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。影像数据。主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型（DEM）和其他实测的地形数据等。属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。元数据。来源于由各类纯数据通过调查
6、、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。2、空间数据的类型空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型(图2-1)，它们各表示的具体内容如下:(1)类型数据。例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。(2)面域数据。例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。(3)网络数据。例如道路交点、街道、街区等。(4)样本数据。例如气象站、航线、野外样方分布区等。(5)曲面数据。例如高程点、等高线、等值区域等。(6)文本数据。例如地名、河流名称、区域名称等。(7)符号数据。例如点状符号、线状符号、面状符号(
7、晕线)等。所有这些不同类型的数据都可以分为点、线、面三种不同的图形，并可以分别采用x、y平面坐标，地理经纬度、，或者格网法表示。二、空间数据的基本特征要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时有空间数据和属性数据。如果要描述空间实体或的变化，则还需记录空间实体或现象在某一个时间的状态。所以，一般认为空间数据具有三个基本特征（图22）： 1、空间特征 表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。图21 空间数据的类型和表示方法（据Jack Dangermond，1984）图2-2空间数据的基本特征2、属性特征 表示现象的特征，例如变量、分类、
8、数量特征和名称等等。 3、时间特征 指现象或物体随时间的变化。 位置数据和属性数据相对于时间来说，常常呈相互独立的变化，即在不同的时间，空间位置不变，但是属性类型可能已经发生变化，或者相反。因此，空间数据的管理是十分复杂的。有效的空间数据管理要求位置数据和非位置数据互相作为单独的变量存放，并分别采用不同的软件来处理这两类数据。这种数据组织方法，对于随时间而变化的数据，具有更大的灵活性。2.2空间数据结构的类型【学时安排】9学时【目的要求】1、掌握拓扑数据结构；2、掌握拓扑关系的类型；3、理解拓扑关系的意义；4、掌握栅格数据的表示及压缩方法；5、理解栅格模型与矢量模型的优缺点。【重点难点】栅格数
9、据结构及压缩方法；拓扑数据结构。【教学方法与手段】示例式、启发式教学方法，多媒体教学手段。对现实世界的数据表达可以采用矢量数据模型和栅格数据模型。那么，一旦数据模型确定，必须选择和该模型对应的数据结构来组织实体的数据，最后是选择适合于记录该数据结构的文件模式。图23 栅格数据结构与矢量数据结构数据结构一般分为基于矢量模型的数据结构和基于栅格模型的数据结构（如图23）。按照传统的观念，矢量和栅格似乎是两类完全不同性质的数据结构。矢量数据是面向地物的结构，即对于每一个具体的目标都直接赋有位置和属性信息以及目标之间的拓扑关系说明。但是矢量数据仅有一些离数点的坐标，在空间表达方面它没有直接建立位置与地
10、物的关系，如多边形的中间区域是“洞”或“岛”，其间的任何一点并没有与某个地物发生联系。与此相反，栅格数据是面向位置的结构，平面空间上的任何一点都直接联系到某一个或某一类地物。但对于某一个具体的目标又没有直接聚集所有信息，只能通过遍历栅格矩阵逐一寻找，它也不能完整地建立地物之间的拓扑关系。因而，从概念上形成了基于矢量和基于栅格两种类型的系统，分别用于不同的目的。目前，为了设计一种系统能用于多种目的，正在研制一种一体化的数据结构，该数据结构具有矢量和栅格两种结构的特性，称为矢量栅格一体化的数据结构。以下分别介绍上述三种不同类型的数据结构。一、矢量数据结构 基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。
11、矢量也叫向量，数学上称“具有大小和方向的量”为向量。在计算机图形中，相邻两结点间的弧段长度表示大小，弧段两端点的顺序表示方向，因此弧段也是一个直观的矢量。 矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式定位明显，属性隐含，能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。矢量数据结构分为以下几种主要类型: 一）简单数据结构 在简单数据结构中，空间数据按照以基本的空间对象(点、线或
12、多边形)为单元进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条(Spaghetti)结构。 这种数据结构的主要特点是:(1)数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单。(2)每个多边形都以闭合线段存储，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)点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联。(4)岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。二）拓扑数据结构1、拓扑的基本概念拓扑数据结构包括DIME(对偶独立地图编码法)、POLYVRT(多边形转换器)、TICER(地理编码和参照系统的拓扑集成)等。它们共同的特点是:点是相互独立的
13、，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和RP)相邻接。构成多边形的线又称为链段或弧段，两条以上的弧段相交的点称为结点，由一条弧段组成的多边形称为岛，多边形图中不含岛的多边形称为简单多边形，表示单连通区域；含岛区的多边形称为复合多边形，表示复连通区域。在复连通区域中，包括有外边界和内边界，岛区多边形看作是复连通区域的内边界，复连通区域的内边界多边形对应的区域含有平面上的无穷远点。一幅地图要传输地理要素的有关区域信息，包括位置信息、属性信息和空间信息。表示要素之间的临接关系和包含关系，在地图上借助图形来识别和解释，在计算机中按拓扑结构加以定义。
14、拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法；在GIS中，用于空间数据的组织、分析和应用在GIS中。为了真实反映地物，不仅包括实体的大小、形状及属性，而且要反映出实体之间的相互关系。例如：自然与行政的分区，各种空间类型的分布及交通网等，都存在结点、弧段和多边形之间的拓扑关系。该数据结构的基本元素如图2-4所示:N1，N2，N3，N4，N5为结点；a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7为弧段（链段）； P1，P2，P3，P4为面(多边形)。在这种数据结构中，弧段或链段是数据组织的基本对象。弧段文件由弧段记录组成，每个弧段记录包括弧段标识码、FN、TN、LP和RP。结点文件由结点记录组成，包括每个结点的结点号、结点坐标及与该结点连接的弧段标识码等。多边形文件由多边形记录组成，包括多边形标识码、组成该多边形的弧段标识码以及相关属性等。2、空间数据的拓扑关系空间数据拓扑关系的表示方法主要有下述几
