第2章 GIS的数据结构.ppt

城市轨道交通 第2章 GIS的数据结构 第2章 GIS的数据结构 主要内容： 1 地理空间及其表达 （掌握） 地理空间的概念、地理空间的数学基础；空间实体的表达（点、线、面实体的矢量、栅格表达）； 2 地理空间数据及其特征 （理解） GIS的空间数据类型、空间数据的基本特征；空间关系（拓扑关系、顺序关系、度量关系） 第一节 地理空间 一、地理空间的定义 空间（Space）在不同的学科有不同的解释。 从物理学角度：空间指宇宙在三个相互垂直方向上所具有的广延性； 从天文学角度：指时空连续体系的一部分； 在地理学上，地理空间指物质、能量、信息的存在在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍面，是生命过程活跃的场所，也是宇宙过程对地球影响最大的区域。 ——地理信息系统的中空间的概念常用“地理空间” （Geo-spatial）来表述。地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。 绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位置的空间坐标值组成； 相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，它由实体间的空间关系构成。 第2节 空间对象实体类型 空间对象一般按地形维数进行归类划分 点：零维 线：一维 面：二维 体：三维 时间：通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理时间属性。 空间对象的维数与比例尺是相关的！ 1 点实体 2 线实体 3 面实体 空间对象：面（续） 4 空间对象：体 第三节 地理空间数据类型 地理数据的基本特征 地理数据的来源 地理空间数据类型 空间数据的组织 1 地理数据的基本特征 空间特征 表示实体的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示。 属性特征 表示实体的特征。如名称、分类、质量特征和数量特征等。 时间特征 描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的、长期的和超长期的。 2 地理数据的来源 地图数据 地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要得信息源 遥感数据 各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）包含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、现势性很强的数据 统计数据、实测数据及各种文字报告 各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研究报告等 空间数据的计算机表示： （1）将地理要素或实体抽象为点、线、面类型 （2）逻辑上抽象为不同的专题或图层； （3）相同区域的若干个图层构成图幅，若干个图幅构成完整的数据库。 第四节 地理信息的空间关系 拓扑关系（Topological Spatial Relationship） 方向关系（Order Spatial relationship）顺序 度量关系（Metric Spatial Relationship）距离 2) 地理空间数据拓扑关系应用价值 拓扑关系描述——4I模型(Egenhofer, 1991) Relations (area / area) Set representation: S1: dC ∩ dU S2: dC ∩ U° S3: C°∩ dU S4: C°∩ U° S1-S4 empty/not empty In theory 16 options, ofwhich 6 are really different 拓扑关系描述——9I模型(Egenhofer, 1991) 拓扑关系描述——九交模型(Egenhofer, 1991) 4) 拓扑关系的存储 二、地理空间信息的方向关系 方向关系：地理事物在空间中的相互方位和排列顺序。 描述空间实体的方向关系，对于点状空间实体只要计算两点之间的连线与某一基准方向的夹角即可，该夹角称为连线的方位角。基准方向通常有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵线方向三种。 同样计算点状和线状空间实体、点状和面状空间实体时，只需将线状和面状空间实体视为由它们的中心所形成的点状实体，然后按点状实体来求解方向关系即可。 三、地理空间信息的度量关系 度量空间关系主要是指空间对象之间的距离关系。 这种距离关系可以定量地描述为特定空间中的某种距离，如A实体距离B实体100m。也可以应用与距离概念相关的术语，如远近等进行定性的描述。 是什么样的数据结构，关键看空间点的表达，因为点是构成地理空间特征实体的基本要素。 如果采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点要素，称为矢量表示方法。 如果采用一个有固定大小的点（面元）来表达基本点要素，称为栅格表示法。 它们分别对应着矢量数据模型和栅格数据模型。 矢量数据 Repres