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第三节空间数据模型模型—数据建模的结果。数据建模指把反映现实世界的数据按某种逻辑组合方式组织为有用且能反映世界现实规律的数据集过程。数据建模过程:(1)选择某种数据模型对反映现实世界的数据进行组织;(2)选择一种数据结构来表达该数据模型;(3)选择一种适合于记录该数据结构的文件格式。例如,表示地表高程的空间数据可以选用栅格模型进行组织,栅格模型选用游程编码这一数据结构进行表达,处理后的数据则以诸如后缀名为.COT的文件进行存储;同样,地表可用矢量模型来组织,即以等高线来表示,数据以POLYVRT的拓扑结构进行安排,以DLG(DigitalLineGraph)文件格式存储。因此,对一种空间数据进行建模可能有几种可选的数据模型来描述,而每一种数据模型则可能有若干种数据结构来表达,而每一种数据结构又可能有多种文件格式进行存储。第三节空间数据模型矢量模型栅格模型不规则三角网模型第三节空间数据模型矢量模型矢量模型非常适于表达图形对象和进行高精度制图。矢量模型的基本类型起源于“Spaghetti模型”,点用坐标对表示,线由一串坐标对组成,面是由线形成的闭合多边形。拓扑属性是矢量模型操作的关键,多边形的边界被分割成一系列的弧和结点,弧、结点和多边形之间空间关系在属性表中定义。第三节空间数据模型栅格模型栅格模型特别适用于刻画像地球重力场那样的连续空间变量。栅格用数字矩阵来表达,它能以某种简单的顺序结构进行贮存,而存贮文件中数据项排列顺序直接对应着栅格单元地址。第三节空间数据模型栅格模型在创立栅格时,像元的大小一经固定,也就丢失了某些高分辨率情况下的细节信息。像元通常是正方形,有时也用矩形、六边形、等边三角形。像元的位置由纵横坐标决定,每个像元的空间坐标并不被直接记录,因为像元记录顺序已经隐含了空间坐标。栅格模型中每一个栅格像元层记录着不同类型的属性,这些像元大小是一致的,而行列信息和原点的地理位置则被记录在每一层中。栅格空间分辨率是指一个像元所代表地面实际面积大小。栅格模型要精确刻画点、线、面和符号等图形要素,没有很小的像元是困难的,而有了很小像元,则又将占用很大空间;因此,选择栅格空间分辨率时,必须考虑存贮空间和处理时间的开销。栅格模型需要用能通过压缩节省存贮空间的数据结构来表示,如游程编码、区域四叉树和八叉树等。第三节空间数据模型矢量模型与栅格模型的图示第三节空间数据模型矢量模型与栅格模型的图示第三节空间数据模型矢量模型的特点优点(1)精度高,数据存储冗余度低;(2)可方便的进行网络分析;(3)在矢量模型中,空间实体的拓扑属性不会随着诸如移动、缩放、旋转和剪切等变换而改变,而空间坐标,还有一些几何属性会受到影响。矢量模型能方便地进行比例尺变换、投影变换。缺点(1)矢量数据存贮结构比栅格的复杂,且以矢量形式进行图形叠加的算法也很复杂;(2)空间叠合分析困难;(3)与遥感影像数据难易结合。第三节空间数据模型栅格模型的特点优点:(1)数据结构简单;(2)不同类型的空间数据层不需要经过复杂的几何计算就可以直接进行叠加操作;(3)非常适合于模拟空间属性的连续变化,特别是属性特征的空间变化程度很高的区域;(4)可方便的与遥感影像数据结合。缺点:(1)高分辨率的表示将占用很大空间;(2)难以进行网络分析。第三节空间数据模型不规则三角网模型不规则三角网模型采用不规则多边形拟合地表,它主要用来描述数字高程表面。在TIN模型中,点的位置控制着三角形的顶点,这些三角形尽可能接近等边,地表地形就可由一组三角形很好地表示出来。三角网的一个优点是,其三角形大小随点密度变化而自动变化,当数据点密集时生成的三角形小,表示地形陡峭,数据点较稀时生成的三角形较大,表示地形平缓。TIN也能表示不连续对象,如悬崖、断层、海岸线和山谷谷底。第四节空间数据结构空间数据结构是指对空间数据进行合理的组织,以便于进行计算机处理。数据模型和数据结构之间的区别似乎很模糊,但事实上,数据模型是数据表达的逻辑模型,数据结构是数据表达的物理实现,前者是后者的基础,后者是前者的具体实现。矢量数据结构栅格数据结构第四节空间数据结构矢量数据结构矢量数据结构是通过记录坐标的方式,尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。其坐标空间假定为连续空间,不必象栅格数据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能更精确地定义位置、长度和大小。除数学上的精确坐标假设外,矢量数据存储是以隐式关系以最小的存储空间存储复杂的数据。第四节空间数据结构矢量数据结构点实体矢量编码结构线实体矢量编码结构多边形矢量编码结构第四节空间数据结构矢量数据结构点实体矢量编码结构点实体编码比例朝向线指针线交汇编比例朝向字体文句x,y坐标其它非几何属性建立和显示数据库联系的属性简单点——符号文本点——字符结点——符号统一标识类别或系列号点类型简单点文本点结点比例朝向比例朝向线指针线交汇编线指针线交汇编比例朝向字体文句比例朝向字体文句x,y坐标其它非几何属性建立和显示数据库联系的属性简单点——符号文本点——字符结点——符号统一标识类别或系列号点类型简单点文本点结点x,y坐标其它非几何属性建立和显示数据库联系的属性简单点——符号文本点——字符结点——符号建立和显示数据库联系的属性简单点——符号文本点——字符结点——符号统一标识类别或系列号点类型简单点文本点结点统一标识类别或系列号点类型类别或系列号点类型简单点文本点结点简单点文本点结点第四节空间数据结构矢量数据结构线实体矢量编码结构线实体编码唯一标示码线标示码起始点终止点坐标对序列显示信息非几何属性唯一标示码线标示码起始点终止点坐标对序列显示信息非几何属性第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构多边形矢量编码多边形环路法树状索引编码法拓扑结构编码法多边形环路法树状索引编码法拓扑结构编码法由多边形边界的x,y坐标队集合及说明信息组成对所有边界点数字化,将坐标对以顺序方式存储,由点索引与边界线号相联系,以线索引与各多边形相联系形成完整的拓扑结构第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构多边形环路法ⅠⅡⅢⅣⅤ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡⅢⅣⅤ123456789101112131415P1P2P3P1x1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;P2x7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x11,y11;x5,y5;x6,y6P3x12,y12;x13,y13;x14,y14;x15,y15第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构树状索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ12345656567891012131415ⅠⅡⅢⅣ123456565678910121314151234561234565656567891056789101213141512131415ⅠⅡⅢⅣ第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3点文件点号坐标1x1,y12x2,y215x15,y15……点文件点号坐标1x1,y12x2,y215x15,y15……树状索引法第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P312345656567891012131415ⅠⅡⅢⅣ123456565678910121314151234561234565656567891056789101213141512131415ⅠⅡⅢⅣ线号起点终点点号Ⅰ656,1,2,3,4,5Ⅱ565,6Ⅲ656,7,8,9,10,11,5Ⅳ121312,15,14,13树状索引法第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3多边形文件多边形号边界线号1Ⅰ,Ⅱ2Ⅱ,Ⅲ3ⅣⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ树状索引法第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构—拓扑结构编码法双重独立式(DIME)线号左多边形右多边形起点终点aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92这种数据结构除了通过线文件生成面文件外,还需要点文件ABCDOabcdefghijklmn123456789101112第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构—拓扑结构编码法链状双重独立式链状双重独立式数据结构是DIME数据结构的一种改进。在DIME中,一条边只能用直线两端点的序号及相邻的面域来表示,而在链状数据结构中,将若干直线段合为一个弧段(或链段),每个弧段可以有许多中间点。在链状双重独立数据结构中,主要有四个文件:多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。第四节空间数据结构矢量数据结构面实体矢量编码结构—拓扑结构编码法链状双重独立式12345678910111213141516171819202122232425262728293031弧段文件弧段号起始点终结点左多边形右多边形a51OAb85EAc168EBd195OEe1519ODf1516DBg115OBh81ABi1619DEj3131BC弧段坐标文件弧段号点号a5,4,3,2,1b8,7,6,5c16,17,8d19,18,5e15,23,22,21,20,19f15,16,g1,10,11,12,13,14,15h8,9,1i16,19j31,30,29,28,27,26,25,24,31弧段文件弧段号起始点终结点左多边形右多边形a51OAb85EAc168EBd195OEe1519ODf1516DBg115OBh81ABi1619DEj3131BC弧段坐标文件弧段号点号a5,4,3,2,1b8,7,6,5c16,17,8d19,18,5e15,23,22,21,20,19f15,16,g1,10,11,12,13,14,15h8,9,1i16,19j31,30,29,28,27,26,25,24,31多边形文件多边形号弧段号周长面积中心点坐标Ah,b,aBg,f,c,h,-jCjDe,i,fEe,i,d,b多边形文件多边形号弧段号周长面积中心点坐标Ah,b,aBg,f,c,h,-jCjDe,i,fEe,i,d,b第四节空间数据结构矢量数据结构的属性数据表达–属性特征类型•类别特征:是什么•说明信息:同类目标的不同特征–属性特征表达•类别特征:类型编码•说明信息:属性数据结构和表格–属性表的内容取决于用户–图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记录号实现。第四节空间数据结构矢量数据结构的属性数据表达第四节空间数据结构栅格数据结构栅格数据结构实际就是像元阵列,每个像元由行列确定它的位置。由于栅格结构是按一定的规则排列的,所表示的实体位置很容易隐含在网络文件的存储结构中,且行列坐标可以很容易地转为其它坐标系下的坐标。在网络文件中每个代码本身明确地代表了实体的属性或属性的编码。第四节空间数据结构栅格数据结构A.OBC中心点法重要性法长度占优法面积占优法A.OBCA.OBCA.OBC中心点法重要性法长度占优法面积占优法中心点法重要性法长度占优法面积占优法栅格结构数据中混合像元的处理方案一方案二:缩小栅格单元的面积第四节空间数据结构栅格数据结构栅格矩阵结构链式编码结构游程编码结构块码结构四叉树编码结构八叉树编码结构第四节空间数据结构栅格数据结构栅格矩阵结构栅格矩阵数据是二维表面上地理数据的离
本文标题:地理信息系统概论_第二章(2)
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