电子地图空间数据的表达方法

电子地图空间数据的表示方法目录CONTENTS二、不同几何特征类型的表达方法一、空间数据的一般表示方法三、扩展空间数据类型的表示四、空间关系的数据描述一、空间数据的一般表示方法1.矢量数据表示矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织。通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表现点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量数据结构直接以几何空间坐标为基础，记录取样点坐标。空间数据的一般表示方法矢量数据的表达方法2.栅格数据表示将空间分割成有规律的网格，每一个网格称为一个单元，并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式。以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非凡何属性特征。2.栅格数据表示的方法空间数据的一般表示方法3.矢量数据和栅格数据比较栅格数据是以二维矩阵的形式来表示空间地物或现象分布的数据组织方式，每个矩阵单位称为一个栅格单元(cell)，栅格的每个数据表示地物或现象的属性数据，因此栅格数据有属性明显，定位隐含的特点。而矢量数据结构是利用点，线，面的形式来表达现实世界，具有定位明显，属性隐含的特点。空间数据的一般表示方法3.矢量数据和栅格数据比较由于矢量数据具有数据结构紧凑，冗余度低，表达精度高，图形显示质量好，有利于网络和检索分析等优点，在GIS中得到广泛的应用，特别在小区域(大比例尺)制图中充分利用了它的精度高的优点。但是，随着RS广泛的应用，同时数据压缩技术，计算机性能的提高克服了栅格数据的数据量大等缺点，栅格数据将越来越发挥更大的作用。栅格数据的大规模应用，并将会占具主导地位。空间数据的一般表示方法二、不同几何特征类型的表示方法一、项目概况根据几何特征划分，空间数据包括点、线、面、曲面、体和混合性数据。（1）点数据点数据表示二维或三维空间中任意分布点的空间位置，一般采用该点的坐标值来描述，记录为(x,y)或者(x,y,z)。点数据可以有两层意义，一方面它用于表示点状物体的空间信息[图3(a)]。如控制点、油井钻孔、独立树、纪念碑或者小比例尺地图上的居民点、桥梁等，具有各自独立的地理属性；另一方面，用于表示线的内部构成点，没有独立的实体属性信息，只有空间定位意义，只有当一组具有相同性质点的有机组合才能够构成一个完整意义的目标[图3(b)]。不同几何特征类型的表示方法图3点数据一、项目概况（2）线数据线数据般采用一组坐标序列来表示线状目标的位置与形状，可以是平滑曲线或折线,如单线河流、道路、等高线、境界线等。构成面数据的弧段也需要面数据的支持。不同几何特征类型的表示方法图4线数据一、项目概况（3）面数据面数据也称多边形数据，一般采用轮廓线坐标串表示地理区域的位置与形状。其记录形式与线数据相似，但坐标串的首末点必须重合，从而围成个封闭的空间区域或单元。不同几何特征类型的表示方法图5面数据一、项目概况（4）曲面数据曲面是代表具有连续分布现象的覆盖表面，具有这种覆盖表面的要素如地形、降水量、温度等。表示和存储这些要素的基本要求是必须便于连续现象在任点的内插，因此通常采用不规则三角网(triangulatedirregularnetwork,TIN)、等值线序列和二维阵列来表示曲面数据。在TIN中，三角形的顶点主要从曲面上观测得到的各点连接而成，表示为(x,y,z)，其中z为水平投影面上点(x,y)的对应高程、降水量或者温度。不同几何特征类型的表示方法图6曲面数据一、项目概况（5）体数据体数据是表现一个地理实体的三维空间信息，它将三维实体剖分为更小的三维空间单元来描述，每个空间单元应具有相同的属性。体数据有许多的表示方法，如结构实体几何法(constructivesolidgeometry,CSG)、四面体格网法(tetrahedralnetwork,TEN)和八叉树模型等。6)混合性数据混合性数据也称为复合型数据，是由点、线、面、体数据中的若干种混合组成的更为复杂的地理实体或地理单元数据，如内含湖心岛的湖泊。右图表示了一个由外多边形A和内多边形B构成的环形结构的混合性数据，它不仅包含两个多边形的轮廓坐标串，还必须包括多边形A对多边形B的包含关系。不同几何特征类型的表示方法图7混合数据三、扩展空间数据类型的表示一、项目概况在二维平面电子地图中，除了基础的点、线、面实体以外，还有两类地图特有的目标类型：有向点目标与有向线目标。这两种类型主要是从地图可视化表达的角度提出来的，因此属于电子地图中扩展的空间数据类型。（1）有向点目标有向点目标是指在地图表达中具有方向性的一类点状目标，如中小比例尺地图上的窑洞、桥梁、独立房屋、斜井井口、平桐洞口，以及大比例尺地图上的广告牌、地下建筑入口，这类点状目标必须保持客观对象真实的方向，以确保和周围的地理实体在空间上的一致性。扩展空间数据类型的表示一、项目概况如图所示，其中桥梁一般与河流呈直角相交，各个独立房屋按照一定的排列形式构成街道。不同几何特征类型的表示方法一、项目概况（2）有向线目标地图中有这样一类目标，它们具有线实体特征，但是在表达过程中符号主要配置在中心定位线的一侧，因此，需要考虑数据记录的方向性，故这类目标又称为有向线目标，如城墙、陡崖。在通常的数据采集中，有向线目标通过规定采集的方向以保证符号配置在采集中心线的某一侧(如图的定位线箭头方向)并与该目标类型的符号设置相一致。不同几何特征类型的表示方法有向线目标的表示（箭头为规定的数据记录方向）四、空间关系的数据描述一、项目概况空间数据中隐含有空间关系信息。空间关系是指地理实体之间存在的具有空间特性的联系，其基本类型主要有顺序关系、度量关系和拓扑关系。空间关系是从欧氏空间、相对空间到拓扑空间逐渐抽象得到的。首先，不同的实体在欧氏空间内可以通过其各自的空间坐标产生直接的定位联系，这是基于绝对空间参考下的关系信息；其次，在尺度空间内按照距离等建立其相对坐标系统参照下的联系，这是对绝对空间参照的抽象，在相对空间中，可以抽象出顺序关系和度量关系；第三是在拓扑空间中，拓扑关系成为一种更为抽象的空间关系。空间关系的数据描述一、项目概况(1)顺序关系。顺序关系也称为方向关系或者方位关系，如在空间上的前后左右关系、东西南北关系和在时间上的先后顺序关系。(2)度量关系。度量关系又称为尺度关系，反映的是空间中与尺度有关的距离关系、面积关系和体积关系等，例如，在公交线路数据中从一个站点到另一个站点的距离大小。(3)拓扑关系。拓扑关系是空间关系中最重要的关系信息