地理信息系统的数据结构.ppt

第二章 地理信息系统的数据结构 n第一节 地理空间及其表达 n第二节 地理空间数据及其特征 n第三节 空间数据结构的类型 n第四节 空间数据结构的建立 第一节 地理空间及其表达 n地理空间的概念 GIS中的概念常用“地理空间”(geo-spatial)来表述， 一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象； 地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和 高程控制网组成； GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照 系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一； 目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地 坐标系，现在规定的高程起算基准面为1985国家高程 基准。 n空间实体的表达 在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来 表达和记录的； 对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分 别称为矢量表示法（矢量数据模型）和栅格表示法 （栅格数据模型）,如下图。 湖泊 河 道 居民地 流 路 nGIS的空间数据 空间数据可以按照数据项、空间对象和 图形特征的不同分为各种不同的类型； 空间、属性和时间特征空间对象的 三大基本特征： 第二节 地理空间数据及其特征 空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象 的空间关系或拓扑关系； 属性特征是指空间对象的专题属性； 时间特征是指空 间对象随着时间 演变而引起的空 间和属性特征的 变化。 第二节 地理空间数据及其特征 空间数据的拓扑关系包括拓扑邻接、拓扑 关联和拓扑包含，它们在GIS的数据处理、 空间分析以及数据库的查询与检索中，具 有重要的意义。 第二节 地理空间数据及其特征 n空间数据的计算机表示 指通过利用确定的数据结构和数据模型来 表达空间对象的空间位置、拓扑关系和属性 信息。 第二节 地理空间数据及其特征 第三节 空间数据结构的类型 n矢量数据结构 矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点 、线、面及其组合体来表示地理实体空间分 布的一种数据组织方式； 矢量数据结构分为简单数据结构（也称面条 数据结构）、拓扑数据结构和曲面数据结构 ； 拓扑数据结构最重要的技术特征和贡献是具 有拓扑编辑功能，包括多边形连接编辑和结 点连接编辑。 第三节 空间数据结构的类型 C4 N4 C8 C6 P3P3 C7 N6 C10 N3 C3 N1 P1P1 C2 N2 C1P2P2 C5 N5 P4P4 P5P5 C9 N7 拓扑数据举例拓扑数据举例 第三节 空间数据结构的类型 弧段号起结结点终结终结 点 左多边边 形 右多边边 形 C1N1N2P2P1 C2N3N2P1P4 C3N1N3P1 C4N1N4P2 C5N2N5P2P4 C6N4N5P3P2 C7N5N6P3P4 C8N4N6P3 C9N7N7P4P5 C10N3N6P4 n栅格数据结构 栅格数据结构指将空间分割成各个规 则的网格单元，然后在各个格网单元 内赋以空间对象相应的属性值的一种 数据组织方式； 栅格数据结构分为栅格矩阵结构、游 程编码结构、四叉树数据结构、八叉 树数据结构和十六叉树数据结构。 第三节 空间数据结构的类型 第三节 空间数据结构的类型 矢量结构矢量结构 栅格结构栅格结构 n矢量与栅格数据结构 矢量与栅格一体化的基本概念； 矢量与栅格一体化数据结构的设计。 n矢量与栅格数据结构的比较 优 点缺 点 矢量 数据 结构 1.便于面向现象(土壤类、土地利用单 元等)； 2.数据结构紧凑、冗余度低； 3.有利于网络分析； 4.图形显示质量好、精度高。 1.数据结构复杂； 2.软件与硬件的技术要求比较 高； 3.多边形叠合等分析比较困难 ； 4.显示与绘图 成本比较高。 栅格 数据 结构 1.数据结构简单 ； 2.空间分析和地理现象的模拟均比较 容易； 3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析 ； 4.输出方法快速，成本比较低廉。 1.图形数据量大； 2.投影转换 比较困难； 3.栅格地图的图形质量相对较 低； 4.现象识别 的效果不如矢量方 法。 第四节 空间数据结构的建立 n系统功能与数据间的关系 现代地理信息系统数据模式的一个重要特征是数据与 功能之间具有密切的联系(见下表)，因此，在确定数 据内容时，首先必须明确系统的功能； 对开发的GIS系统的功能，是通过用户需求调查来确定 的，因此，在开发GIS系统之前，首先要进行系统分析 。 n空间数据的分类和编码 空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标 准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程， 以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层( (见下见下 图图) )； 系统功能与数据间的关系 (据Jack Dangermond等) 信息层示意图 空间数据的编码：是指将数据分类的结果， 用一种易于被计算机和人识别的符号系统表 示出来的过程，编码的结果是形成代码。代 码由数字或字符组成。例如，我国基础地理 信息数据的分类代码由六位数字组成，其代 码结构如下所示： 大类码 小类码 一级代码 二级代码 识别位 大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用 数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩 充。 1 1：测量控制点：测量控制点 1111：平面控制点：平面控制点 1212：高程控制点：高程控制点 1313：其他控制点：其他控制点 11011101：三角点：三角点 11021102：导线点：导线点 1101111011：一等：一等 1101211012：二等：二等 1101311013：三等：三等 1101411014：四等：四等 国土基础信息数据分类与代码举例国土基础信息数据分类与代码举例 n矢量数据的输入与编辑 矢量数据的输入，是指将分类和编码的空间对象图 形转换为一系列x、y坐标，然后按照确定的数据结 构加入到线段或标示点的计算机数据文件中去； 空间数据编辑的目的是为了消除数字化过程中引入 的各类错误和对数据进行拓扑关系检查等而进行的 操作。 n栅格数据的输入与编辑 栅格数据的输入