空间数据组织与结构.ppt

1、第三讲空间数据组织与结构，2020年8月3日，空间数据库，2，1，空间数据的拓扑关系，3，地理数据的编码方法，4，损失与栅格数据结构的转换，5，空间数据的层次组织，3，空间数据库，3，空间对象的空间关系表达。相对关系：相邻、包含、关联等相对关系类型。拓扑空间关系：按照空间对象的邻接和包含的顺序描述空间关系：描述空间对象的空间排列顺序，如前后、左右、东、西、南、北等。度量空间关系：描述空间对象之间的距离等。地理信息系统中的空间关系必须被定义和表达。1.空间数据的拓扑关系，2020年8月3日，空间数据库，4，2地理空间数据的拓扑关系，简言之，拓扑关系是指图形元素之间的空间位置和连接关系。在地理信息

2、系统中，它不仅用于空间数据的组织，而且在空间分析和应用中具有非常重要的意义。1.空间数据的拓扑关系，关键点，2020年8月3日，空间数据库，5.3空间对象的拓扑空间关系，拓扑元素：点：孤立点，线的端点，面的起点和终点，链的连接点：两个节点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段曲面：由几个弧段组成的多边形的基本拓扑关系关联：不同拓扑元素之间的关系邻接：拓扑元素之间的关系层次：相同拓扑元素之间的层次关系，点、线和曲面之间的拓扑关系，1。空间数据拓扑关系，2020年8月3日，空间数据库，6，相关性，邻接，分离，相交，包容，重合，点与点，线与面，点与线，面与面，拓扑关系表，1。空间数据的拓扑关系，2020

3、年8月3日，空间数据库，7，P1/P3；P2/P3拓扑协会：N1/1，3，6；P1/1、5和6拓扑包括：P3和P4，1。空间数据的拓扑关系。地理空间数据的拓扑关系，2020/8/3，空间数据库，8，5。地理空间数据拓扑关系表示，节点集，2020/8/3，空间数据库，9，顺时针第一弧段，逆时针第一弧段多边形名称，P3 e3 e4 t3，多边形集，5地理空间数据拓扑关系表示，2020/8/3，空间数据库，10，6空间拓扑关系表达式关系表，节点与弧段之间的拓扑关系，节点弧段aA，C，e Ba，D，b Cd，E，f Db，f，c Eg，弧与节点之间的拓扑关系，弧节点Aa，B bB，D cD，D空间数据

4、的拓扑关系，2020年8月3日，空间数据库，11，6空间拓扑关系表达表，区域与弧之间的拓扑关系，区域弧P1a，b，c，-g P2b D，f P3c，f，e P4g，弧段与区域之间的拓扑关系，弧段，左邻，右邻，ap0p1bp2p1cp3p1p2p1，第一，空间数据的拓扑关系，2020年8月3日，空间数据库，12，1地理信息系统空间数据结构，空间数据结构矢量数据结构网格数据结构网格结构之间的比较地理信息空间数据结构，2020/8/3，空间数据库，13。网格图，1地理信息系统空间数据结构，2。地理信息空间数据结构，2020/8/3，空间数据库，14。矢量图，2。地理信息空间数据结构，1地理信息系统空

5、间数据结构2常用空间数据结构，X，Y，I，j，x1 y1，x2 y2，伊稀，xn yn2.地理信息空间数据结构，2020/8/3，空间数据库，16，2020/8/3，空间数据库，17，矢量结构通过记录坐标来表示点和点特征：明显的定位和隐含的属性。采集方法：(1)人工数字化；(2)手跟踪数字化方法；(3)数据结构转换方法。2.地理信息的空间数据结构，3矢量数据结构，2020/8/3，空间数据库，18，地理信息的数字描述方法，2。地理信息空间数据结构，2020/8/3，空间数据库，19，网格结构是用规则数组表示空间对象或现象分布的数据组织，组织中的每一个数据都代表地理元素的非几何属性特征特征：明显

6、的属性和隐含的定位。采集方法：(1)手工网格法；(2)扫描数字化；(3)分类图像输入方法；(4)数据结构转换方法。地理信息空间数据结构，3栅格数据结构，2020/8/3，空间数据库，20地图的矢量和栅格表示，2地理信息空间数据结构，2020/8/3，空间数据库，21，2地理信息空间数据结构，4矢量和栅格数据结构的比较，2020/8编码网格结构编码方法的概念和意义矢量结构编码方法属性数据编码方法，3。地理数据的编码方法，1。地理数据的编码方法，焦点，2020年8月3日，空间数据库，23。地理数据编码是根据地理信息系统的目的和任务，将地图、图像和其他数据转换成适于计算机存储和处理的数据的数据处理过

7、程。地理内容的编码应反映地理实体的几何特征和属性特征。空间数据编码是地理信息系统设计中最重要的技术步骤，它代表了现实世界和数据世界之间的接口，是现实世界和数据世界之间的纽带。2.编码的概念和意义；3.地理数据编码方法，2020年8月3日，空间数据库；24.3.常用的编码方法；3.地理数据、数字代码、字母代码、混合代码、三位和六位整数代码的编码方法描述地图要素：1)地图要素类别：水系、居住区、交通网络和边界0107 2)要素的几何类型：点、线和面；0039、4069、7099 3)要素质量特征：道路等级、普通道路或简易道路；2020/8/3，空间数据库，25，4空间对象的层次分类编码，分类对象的

8、隶属关系和层次关系有明确的分类对象类别和严格的隶属关系，3，地理数据的编码方法，2020/8/3，空间数据库，26，5空间对象的多源分类编码，根据空间对象的不同特征进行分类，编码之间没有隶属关系，反映对象的特征有大量的信息，有利于空间分析。第三，地理数据的编码方法，2020年8月3日，空间数据库，27，网格单位的大小，1)原则：它应该能够有效地近似空间对象的分布特征，减少数据的冗余。网格太大，忽略较小的点并丢失信息。一般来说，实体特征越复杂，网格尺寸越小，分辨率越高。然而，网格数据量越大(根据分辨率的平方指数增加)，计算机成本越高，处理速度越慢。2)方法：通过保证最小多边形的精度标准来确定尺寸

9、的经验公式：h为网格单位的边长；Ai是该区域中所有多边形的面积。3.地理数据的编码方法，6网格编码，2020/8/3，空间数据库，28，网格结构数据中混合像素的处理，3。地理数据的编码方法，6个网格单元代码的确定，2020/8/3，空间数据库，29，7网格数据压缩编码，3。地理数据的编码方法，2000直接网格编码，2020年8月3日，空间数据库，31，扫描序列，行序列，行主序列，莫顿序列，网格结构的希尔伯特序列，3。地理数据的编码方法，2020年8月3日，空间数据库，32，从起点位置和一系列基本方向上的单位矢量出发，给出了每个后续点相对于其前身点的八个可能的基本点，这八个基本点从0开始按逆时针

10、方向编码为0、1、2、3、4、5、6和7。单位向量的长度默认为一个网格单位。、0、0、1、0、7、6、7、0、1、1、0、0、3。地理数据编码方法，链码，2020/8/。2020/8/3，空间数据库，34，链码；3、地理数据的编码方法；2020/8/3，空间数据库，35，链码示例；3、地理数据的编码方法，(1，5)，(5，8)，1，5，3，2，沿行方向编码：(0，1)，(2，2)，(5，5)；(2，5)，(5，3)；(2，4)、(3，2)、(5，2)；(0，2)、(2，1)、(3，3)、(5，2)；(0，2)、(3，4)、(5，1)、(3，1)；(0，3)，(3，5)；(0，4)，(3，4)；

11、(0，5)，(3，3).地理数据编码方法，游程编码，编码，编号，2020/8/3，空间数据库，37，沿行方向编码：(0，1)、(2，3)、(5，8)；(2，5)，(5，8)；(2，4)、(3，6)、(5，8)；(0，2)、(2，3)、(3，6)、(5，8)；(0，2)、(3，6)、(5，7)、(3，8)；(0，3)，(3，8)；(0，4)，(3，8)；(0，5)，(3，8).地理数据编码方法，游程编码，编码，位置，2020/8/3，空间数据库，38，游程编码，2020/8/3，空间数据库，39，(1)，(2，1，1，2)，(2，4，1，2)，(2，5，1，2)，(2，8，1，5)；(3，3，1

12、，2)，(3，4，1，2)，(3，5，2，3)，(3，7，2，5)；(4，1，2，0)，(4，3，1，2)，(4，4，1，3)；(5，3，1，3)，(5，4，2，3)，(5，6，1，3)，(5，7，1，5)，(5，8，1，3)；(6，1，3，0)，(6，6，3，3)；(7，4，1，0)，(7，5，1，3)；(8，4，1，0)，(8，5，1，0).地理数据的编码方法是分组编码，以正方形区域作为记录单位，数据编码由起始位置行号加半径，再加上记录单位的编码组成。2020/8/3，空间数据库，40、3。地理数据编码方法，四叉树编码，2020/8/3，空间数据库，41，直接栅格编码：简单直观，是压缩编码

13、方法的逻辑原型。链码：压缩效率高，接近矢量结构，计算边界方便，但不具有区域性，计算区域困难；游程编码：它在很大程度上压缩数据，并最大限度地保留原始网格结构。它很容易编码和解码，非常适合微机地理信息系统；分组码和四叉树编码：它具有区域、可变分辨率和高压缩效率的特点。四叉树编码可以高效地直接执行大量的图形和图像操作，是一种很有前途的编码方法。3。地理数据的编码方法，网格压缩编码的比较，2020年8月3日，空间数据库，42，矢量数据结构编码的基本内容，标识码，属性码，唯一连接空间和属性数据的空间对象编码，数据库，独立编码，点： (x，y)线： (x1，y1)，(。Yn)面： (x1，y1)，(x2，

14、y2)，(x1，y1)，点字典，点：点文件，线：点字符串，面：点字符串，存储方法，3，地理数据编码方法，2矢量结构编码方法优点：其结构简单直观，易于实现以实体为单位的操作和显示。1.相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，导致碎片多边形的数据冗余和数据不一致，浪费空间，导致双边界不能准确匹配。3。地理数据的编码方法，2020年8月3日，空间数据库，44。为序列中所有点的坐标创建坐标文件，然后创建点和边(线)、线和多边形的索引文件。地图，1，点文件：索引文件：3，平面文件：2，弧段文件：与实体类型相比，它的优点是通过索引方法消除了多边形数据的冗余和不一致性，并且可以通过它们是否共享弧段号来查询多

15、边形文件中的邻接信息和岛信息。指数，3。地理数据编码方法，2020/8/3，空间数据库，45，简称DIME，是一种拓扑编码结构。1。点文件，2。行文件，线文件基于线段，3。平面文件，关联，邻接，关联，连通，清晰的拓扑关系，对偶独立，3。地理数据编码方法，2020年8月3日，空间数据库，46。链的双重独立性在DIME中，一条边只能用一条直线的两个端点和相邻区域的序列号来表示，而在链数据结构中，几条直线段组合成一个弧段(或链段)，每个弧段可以有许多中间点。链式双独立数据结构中主要有四个文件：多边形文件、圆弧文件、圆弧坐标文件和节点文件。3。在DIME中对地理数据的编码方法进行了如下改进：将线段作为记录单位改为弧段作为单位，链式双独立编码，2020/8/3，空间数据库，47，1，弧段坐标文件：2，弧段文件：链面，链接点关系，3，曲面文件，4，点拓扑文件：3。地理数据的编码方法，2020/8/3，空间数据库