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1、地理信息系统原理GIS第二章第二章 空间数据结构空间数据结构空间实体及其描述空间实体及其描述 2-1栅格数据结构栅格数据结构2 2-2 2矢量数据矢量数据结结构构 二、二、地理实体的描述地理实体的描述四、四、实体间空间关系实体间空间关系一、一、地理实体地理实体三、三、实体的空间特征实体的空间特征2-4栅矢数据的比栅矢数据的比较与选择较与选择一、栅矢数据的比较一、栅矢数据的比较二、栅矢数据的选择二、栅矢数据的选择 一、图形表示一、图形表示 二、获取方式二、获取方式三、组织三、组织 四、编码方式四、编码方式 地理信息系统原理GIS2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS
2、GIS 数据结构数据结构一、地理实体(空间实体)一、地理实体(空间实体)-GIS-GIS处理对象处理对象 1、定义、定义:指指自自然然界界现现象象和和社社会会经经济济事事件件中中不不能能再再分分割割的的单单元元,它它是是一一个个具具体体有有概概括括性,复杂性,相对意义性,复杂性,相对意义的概念。的概念。2 2、理解、理解:地地理理实实体体类类别别及及实实体体内内容容的的确确定定是是从从具具体体需需要要出出发发的的,例例如如,在在全全国国地地图图上上由由于于比比例例尺尺很很小小,武武汉汉就就是是一一个个点点,这这个个点点不不能能再再分分割割,可可以以把把武武汉汉定定为为一一个个空空间间实实体体,
3、而而在在大大比比例例尺尺的的武武汉汉市市地地图图上上,武武汉汉的的许许多多房房屋屋,街街道道都都要要表表达达出出来来,所所以以武武汉汉必必须须再再分分割割,不不能能作作为为一一个个空空间间实实体体,应应将将房房屋屋,街街道道等等作作为为研研究究的的地地理理实实体体,由由此此可可见见,GISGIS中中的的空空间间实实体体是是一一个个概概括括,复杂,相对的概念。复杂,相对的概念。地理信息系统原理GIS二、地理实体的描述二、地理实体的描述空间数据空间数据 2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构1 1、描述的内容、描述的内容 反映了实体的三个特征反
4、映了实体的三个特征 3 3、数据类型数据类型 4 4、数据结构、数据结构以什么形式存储和处理以什么形式存储和处理几何数据(空间几何数据(空间数据、图形数据)数据、图形数据)关系数据关系数据实体实体间的邻接、关联间的邻接、关联包含等相互关系包含等相互关系 属性数据属性数据各种各种属性特征和时间属性特征和时间元数据元数据 矢量、栅格、矢量、栅格、TINTIN(专用于地(专用于地表或特殊造型)表或特殊造型)RDBMSRDBMS属性表属性表-采用采用MISMIS较成熟较成熟 同物理、化学等学科使用的数据类型相比,空间数据是一种较复杂的数据类型,涉同物理、化学等学科使用的数据类型相比,空间数据是一种较复
5、杂的数据类型,涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述空间元数据空间元数据位置、形状、尺位置、形状、尺寸寸 、识别码(名称)识别码(名称)实体的角色、功实体的角色、功能、行为、实体能、行为、实体的衍生信息的衍生信息时间时间测量方法、编码测量方法、编码方法、空间参考方法、空间参考系等系等 空间特征:地理空间特征:地理位置和空间关系位置和空间关系属性特征属性特征名称、名称、等级、类别等等级、类别等时间特征时间特征2 2、基本特征基本特征 地理信息系统原理GIS三、实体的空间特征三、实体的空间特征 2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二
6、章 GIS GIS 数据结构数据结构(一)空间维数:(一)空间维数:有有0 0,1 1,2 2,3 3 维之分,点、线、面、体。维之分,点、线、面、体。(二)空间特征类型(二)空间特征类型在地图上实体维数的表示可以改变在地图上实体维数的表示可以改变 点点-面面 线线(单线河)(单线河)-面(双线河),通过地图综合。面(双线河),通过地图综合。1 1、点状实体、点状实体2 2、线状实体、线状实体3 3、面状实体、面状实体4 4、体状实体、体状实体地理信息系统原理GIS1 1、点状实体、点状实体2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构点或节点、点
7、状实体。点:有特定位置,维数为点或节点、点状实体。点:有特定位置,维数为0 0的物体。的物体。4 4)角点、节点)角点、节点VertexVertex:表示线段和弧段上的连接点。表示线段和弧段上的连接点。1)实体点)实体点:用来代表一个实体。:用来代表一个实体。2)注记点)注记点:用于定位注记。:用于定位注记。3)内点:)内点:用于负载多边形的属性,用于负载多边形的属性,存在于多边形内。存在于多边形内。返回返回地理信息系统原理GIS2 2、线状实体、线状实体1)实体长度)实体长度:从起点到终点的总长从起点到终点的总长2)弯曲度)弯曲度:用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。用于表示像道路拐弯时弯曲的程
8、度。3)方向性)方向性:如:水流方向,上游如:水流方向,上游下游,下游,公路,单、双向之分。公路,单、双向之分。2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构具有相同属性的点的轨迹,线或折线,由一系列的有序坐标表示,并有如下具有相同属性的点的轨迹,线或折线,由一系列的有序坐标表示,并有如下特性特性:线状实体包括线状实体包括:线段,边界、链、弧段、网络等。线段,边界、链、弧段、网络等。返回返回地理信息系统原理GIS3 3、面状实体(多边形)、面状实体(多边形)2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构
9、面状实体的如下面状实体的如下特征特征:1 1)面积范围面积范围 2 2)周长周长3 3)独立性或与其它地物相邻独立性或与其它地物相邻如中国及其周边国家如中国及其周边国家4 4)内岛屿或锯齿状外形内岛屿或锯齿状外形:如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。5 5)重叠性与非重叠性)重叠性与非重叠性:如学校的分区,菜市场的服务范围等如学校的分区,菜市场的服务范围等都有可能出现交叉重叠现象,而一个城都有可能出现交叉重叠现象,而一个城市的各个城区一般说来不会出现重叠。市的各个城区一般说来不会出现重叠。是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。在
10、数据库中由在数据库中由一封闭曲线加内点一封闭曲线加内点来表示。来表示。返回返回地理信息系统原理GIS4、体、立体状实体、体、立体状实体2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构返回返回 立立体体状状实实体体用用于于描描述述三三维维空空间间中中的的现现象象与与物物体体,它它具具有有长长度度、宽宽度度及及高高度度等等属性,立体状实体一般具有以下一些空间属性,立体状实体一般具有以下一些空间特征特征:体积,如工程开控和填充的土方量。体积,如工程开控和填充的土方量。每个二维平面的面积。每个二维平面的面积。周长。周长。内岛。内岛。含有弧立块或相邻块。含有弧
11、立块或相邻块。断面图与剖面图。断面图与剖面图。地理信息系统原理GIS四、四、实体间空间关系实体间空间关系2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构(一)空间关系类型(一)空间关系类型(二)拓扑关系(二)拓扑关系1 1、拓扑空间关系拓扑空间关系:2 2、顺序空间关系顺序空间关系:(方向空间关系方向空间关系)用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系,用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系,算法复杂,至今没有很好的解决方法。算法复杂,至今没有很好的解决方法。3 3、度量空间关系度量空间关系,主要指实体间的
12、距离关系,远近。,主要指实体间的距离关系,远近。1 1)在地理空间中两点间的距离有在地理空间中两点间的距离有两种度量方法两种度量方法。a a、沿真实的地球表面进行、沿真实的地球表面进行,除与两点的地理坐标有关外,还与所通过路径的除与两点的地理坐标有关外,还与所通过路径的地形起伏有关,复杂地形起伏有关,复杂,引入第二种。引入第二种。b b、沿地球旋转椭球体的距离量算。、沿地球旋转椭球体的距离量算。2 2)距离类别距离类别:欧氏距离(笛卡尔坐标系)、曼哈顿(出租车)距离、时间距离(纬度差)、欧氏距离(笛卡尔坐标系)、曼哈顿(出租车)距离、时间距离(纬度差)、大地测量距离(大地线)(沿地球大圆经过两
13、个城市中心的距离)。大地测量距离(大地线)(沿地球大圆经过两个城市中心的距离)。北北ab地理信息系统原理GIS(二)拓扑关系(二)拓扑关系2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构1、定义、定义:指图形保持连续状态下变形,但图形关系不变的性质。指图形保持连续状态下变形,但图形关系不变的性质。将橡皮任意拉伸,压缩,但不能扭转或折叠。将橡皮任意拉伸,压缩,但不能扭转或折叠。拓扑变换拓扑变换(橡皮变换)(橡皮变换)非拓扑属性非拓扑属性(几何)(几何)拓扑属性(拓扑属性(没发生变化的属性)没发生变化的属性)两点间距离两点间距离一点指向另一点的方向一点指
14、向另一点的方向弧段长度、区域周长、弧段长度、区域周长、面积面积等等一个点在一条弧段的端点一个点在一条弧段的端点一条弧是一简单弧段(自身不相交)一条弧是一简单弧段(自身不相交)一个点在一个区域的边界上一个点在一个区域的边界上一个点在一个区域的内部一个点在一个区域的内部/外部外部一个点在一个环的内一个点在一个环的内/外部外部一个面是一个简单面一个面是一个简单面一个面的连通性一个面的连通性 面内任两点从一点面内任两点从一点可在面的内部走向另一点可在面的内部走向另一点1、定义、定义2、种类、种类3、拓扑关系的表达、拓扑关系的表达4、意义、意义地理信息系统原理GIS2 2、种类、种类 2-12-1空间实
15、体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构1)关关联联性性:(不不同同类类要要素素之之间间)结点与弧段:如结点与弧段:如V9与与L5,L6,L3多边形与弧段:多边形与弧段:P2与与L3,L5,L22)邻接性)邻接性:(同类同类元素之间元素之间)多边形之间、结点之间。多边形之间、结点之间。邻接矩阵邻接矩阵重叠:重叠:-邻接:邻接:1不邻接:不邻接:0P1P2P3P4P1-111P21-10P311-0P4100-地理信息系统原理GIS3)连通性:)连通性:与邻接性相类似,指对与邻接性相类似,指对弧段连接弧段连接的判别,如用于网络分析中确定路径、的判别,如用于网络分
16、析中确定路径、街道是否相通。街道是否相通。2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构连通矩阵连通矩阵:重叠:重叠:-连通:连通:1不连通:不连通:0V1V2V3V1-10V21-1V301-地理信息系统原理GIS4)方向性)方向性2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段,如城市一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段,如城市道路单向,河流的流向等。道路单向,河流的流向等。5)包含性)包含性:指面状实体包含了哪些
17、线、点或面状实体。:指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。6)区域定义)区域定义:多边形由一组封闭的线来定义。:多边形由一组封闭的线来定义。7)层次关系)层次关系:相同元素之间的等级关系,武汉市有各个区组成。:相同元素之间的等级关系,武汉市有各个区组成。主要的主要的拓扑关系:拓扑关系:拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。地理信息系统原理GIS拓扑关系具体可由拓扑关系具体可由4个关系表来表示:个关系表来表示:(1)面面-链关系:链关系:面面构成面的弧段构成面的弧段(2)链链-结点关系:结点关系:链链链两端的结点链两端的结点(3)结点结点-链关系:链关系:结点结点通过该结点的
18、链通过该结点的链(4)链链面关系:面关系:链链左面左面右面右面3、拓扑关系的表达、拓扑关系的表达对于数据处理和对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义,因为:空间分析具有重要的意义,因为:1)拓扑关系能)拓扑关系能清楚地反映清楚地反映实体之间的实体之间的逻辑结构关系逻辑结构关系,它比几何关系具有更大的稳定,它比几何关系具有更大的稳定性,不随地图投影而变化。性,不随地图投影而变化。2)有助于空间要素的查询有助于空间要素的查询,利用拓扑关系可以解决许多实际问题。,利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县,如某县的邻接县,-面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门,就需要
19、查询该面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门,就需要查询该线(管道)与哪些点(阀门)关联。线(管道)与哪些点(阀门)关联。3)根据拓扑关系可)根据拓扑关系可重建地理实体重建地理实体。2-12-1空间实体及其描述空间实体及其描述 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构返回返回4、拓扑关系的意义、拓扑关系的意义:地理信息系统原理GIS2-3 2-3 栅栅格数据格数据结结构构 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构返回返回栅栅格格结结构构用用密密集集正正方方形形(或或三三角角形形,多多边边形形)将地理区域将地理区域划分划分为网格阵列。为网格阵列。位置由行,列号定义
20、,属性为栅格单元的值。位置由行,列号定义,属性为栅格单元的值。一、图形表示一、图形表示22122332333233323332点点:由:由单个栅格单个栅格表达。表达。线线:由沿线走向有相同属性取值的:由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格一组相邻栅格表达。表达。面面:由沿线走向有相同属性取值的:由沿线走向有相同属性取值的一片栅格一片栅格表达。表达。栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化数值。在栅格数据中,地表被分割为相互邻接、规则数值。在栅格数据中,地表被分割为相互邻接、规则排列的地块,每个地块与一个象元相对应。因此,栅排列的地块,每个地块与一
21、个象元相对应。因此,栅格数据的格数据的比例尺比例尺就是就是栅格栅格(象元象元)的大小与地表相应单的大小与地表相应单元的大小之比元的大小之比,当象元所表示的面积较大时,对长度、,当象元所表示的面积较大时,对长度、面积等的量测有较大影响。每个象元的属性是地表相面积等的量测有较大影响。每个象元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值,因而有可能产生应区域内地理数据的近似值,因而有可能产生属性方属性方面的偏差面的偏差。333地理信息系统原理GIS二、二、栅栅格数据格数据组织组织2-3 2-3 栅栅格数据格数据结结构构 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构返回返回针对针对一个栅格单元对应多个属性
22、值的多层栅格文件一个栅格单元对应多个属性值的多层栅格文件。空间数据库空间数据库2 222 2aaaaa22土壤土壤植被植被组织方法组织方法地理信息系统原理GIS组织方法组织方法2-3 2-3 栅栅格数据格数据结结构构 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构返回返回方法方法c c:以层为基础,以层为基础,每层内以多边形为序每层内以多边形为序记录多边形的属性值记录多边形的属性值和多边形内各象元的和多边形内各象元的坐标坐标。节约用于存储。节约用于存储属性的空间。将同一属性的空间。将同一属性的制图单元的属性的制图单元的n n个个象元的属性只记录一象元的属性只记录一次,便于地图分析和次,便于地图
23、分析和制图处理。制图处理。方法方法a a:以象元为记录序列,不同层上同一象元位置上的各属以象元为记录序列,不同层上同一象元位置上的各属性值表示为一个列数组。性值表示为一个列数组。N层中层中只记录一层的象元位置,只记录一层的象元位置,节节约大量存储空间,约大量存储空间,栅格个数很多。栅格个数很多。方法方法b b:每层每个象元的位置、属性一一记录,每层每个象元的位置、属性一一记录,结结构最简单,但浪费存储。构最简单,但浪费存储。地理信息系统原理GIS2-2 2-2 矢量矢量数据数据结结构构 第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构一、图形表示一、图形表示地理信息系统原理GIS二、矢量数据的获
24、取方式二、矢量数据的获取方式2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构1)由外业测量获得由外业测量获得可利用测量仪器自动记录测量成果可利用测量仪器自动记录测量成果(常称为电子手薄常称为电子手薄),然后转到地理数据,然后转到地理数据库中。库中。2)由栅格数据转换获得由栅格数据转换获得利用栅格数据矢量化技术,把栅格数据转换为矢量数据。利用栅格数据矢量化技术,把栅格数据转换为矢量数据。3)跟踪数字化跟踪数字化用跟踪数字化的方法,把地图变成离散的矢量数据。用跟踪数字化的方法,把地图变成离散的矢量数据。地理信息系统原理GIS三、矢量数据组织三、矢量数据组织 2
25、-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构点:坐标对(点:坐标对(x,y)+识别符识别符线:坐标对系列线:坐标对系列(x1,y1).(xn,yn)及及有关属性、其它属性有关属性、其它属性面:首尾相同的坐标串面:首尾相同的坐标串关系表关系表几何位置坐标文件几何位置坐标文件连连接接矢量数据表示时矢量数据表示时应考虑以下问题应考虑以下问题:矢量数据自身的存贮和处理。矢量数据自身的存贮和处理。与属性数据的联系。与属性数据的联系。矢量数据之间的空间关系矢量数据之间的空间关系(拓扑关系拓扑关系)。地理信息系统原理GIS以点为例:以点为例:2-2 2-2 矢量数据结
26、构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构线(符号、方向)、面(符号)都有相应的相线(符号、方向)、面(符号)都有相应的相关属性,在此,看看矢量结构中关于几何位置关属性,在此,看看矢量结构中关于几何位置坐标的编码方式坐标的编码方式识别符识别符类型、序号类型、序号坐标坐标若是简单点要素如独立树、电线竿、三角点,符号、若是简单点要素如独立树、电线竿、三角点,符号、有关属性有关属性中包括中包括比例尺、方向比例尺、方向若是注记点,记录有关字符的大小、方向、字体、排列等若是注记点,记录有关字符的大小、方向、字体、排列等若是结点若是结点Vertex:符号:指针、与线相交的角度。:符号:指
27、针、与线相交的角度。其它属性其它属性:三角点设立年代、材料等三角点设立年代、材料等线实体线实体:唯一标识码:唯一标识码线标识码线标识码起始点起始点终止点终止点坐标对序列坐标对序列显示信息显示信息非几何属性非几何属性地理信息系统原理GIS四、矢量数据四、矢量数据编码方式编码方式2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构一、实体式(面条数据)一、实体式(面条数据)二、索引式(树状)二、索引式(树状)三、双重独立地图编码三、双重独立地图编码四、链状双重独立地图编码四、链状双重独立地图编码地理信息系统原理GIS(一)实体式(一)实体式(spaghetti)-
28、面面条条模模型型:以以实实体体为为单单位位记记录录其其坐坐标标2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构缺点缺点:1、相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次,造成数据冗余和相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次,造成数据冗余和碎屑多边形碎屑多边形数据不一致,浪费空间,导致双重边界不能精确匹配。数据不一致,浪费空间,导致双重边界不能精确匹配。2、自成体系,自成体系,缺少多边形的邻接信息,无拓扑关系缺少多边形的邻接信息,无拓扑关系,难以进行邻域处理,难以进行邻域处理,如消除多边形公共边界,合并多边形。如消除多边形公共边界,合并多边形。3、岛作为一个单个图
29、形,没有与外界多边形联系。不易检查拓扑错误。岛作为一个单个图形,没有与外界多边形联系。不易检查拓扑错误。所以,这种结构只用于简单的制图系统中,显示图形。所以,这种结构只用于简单的制图系统中,显示图形。优点优点:结构简单、直观、:结构简单、直观、易实现以实体为单位的运易实现以实体为单位的运算和显示。算和显示。多边形坐标串P2X6,y6;x1,y1;x2,yP3123456789101112131415P PP PP P地理信息系统原理GIS(二)索引式(树状)(二)索引式(树状)2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构对所有点的坐标按顺序建坐标文件,
30、再建点与边(线)、线与多边形的索引文件。对所有点的坐标按顺序建坐标文件,再建点与边(线)、线与多边形的索引文件。123456789101112131415P PP PP PMap1、点文件:、点文件:点号点号坐标坐标1x1,y1索引文件:索引文件:面号面号弧段号弧段号P1A,B,C3、面文件:、面文件:2、弧段文件、弧段文件:弧段号弧段号起点起点终点终点点号点号A527,8,9,10与实体式相比与实体式相比:优点:优点:用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致,邻接信息、岛用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致,邻接信息、岛信息可在多边形文件中通过是否公共弧段号的方式查询。信息可在多边形
31、文件中通过是否公共弧段号的方式查询。缺点缺点:表达拓扑关系较繁琐,给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、:表达拓扑关系较繁琐,给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难,以人工方式建立编码表,工作量大,易出错。检索拓扑关系等带来困难,以人工方式建立编码表,工作量大,易出错。地理信息系统原理GIS(三)双重独立式编码(三)双重独立式编码简简称称DIME(DualIndependentMapEncoding),是是美美国国人人口口统统计计系系统统采采用用的的一一种种编编码码方方式,是一种式,是一种拓扑拓扑编码结构。编码结构。2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS
32、 GIS 数据结构数据结构1、点文件、点文件点号点号坐标坐标1x1,y12、线文件、线文件:线文件是以线文件是以线段线段为记录单位为记录单位 线号线号左多边形左多边形右多边形右多边形起点起点终点终点L210P1P2210123456789101112131415P PP PP P3、面文件、面文件面号面号线号线号P1L210,L109关联关联邻接邻接关联关联连通连通拓扑关系明确拓扑关系明确在在DIMEDIME中做如下改进:中做如下改进:将以将以线段线段为记录单位改为以为记录单位改为以弧段弧段为单位为单位链状双重独立式编码链状双重独立式编码地理信息系统原理GIS(四)(四)链状双重独立式编码链状
33、双重独立式编码-拓扑数据结构拓扑数据结构 2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构1、弧段坐标文件、弧段坐标文件:弧段号弧段号坐标系列(串坐标系列(串)Ax2,y2,X10,y102 2、弧段文件:链、弧段文件:链面,链面,链结点关系结点关系 弧段号弧段号左多边形左多边形右多边形右多边形起点起点终点终点AP1P225123456789101112131415P PP PP P3、面文件、面文件面号面号弧段号弧段号P1A,B,-C4 4、点拓扑文件、点拓扑文件:结点结点链关系链关系 点号点号弧段号弧段号2A,B,D在拓扑结构中,多边形(面)的边界被分
34、割成一系列的线在拓扑结构中,多边形(面)的边界被分割成一系列的线(弧、链、边)和点(结点)等拓扑要素,点、线、面之(弧、链、边)和点(结点)等拓扑要素,点、线、面之间的拓扑关系在属性表中定义,多边形边界不重复。间的拓扑关系在属性表中定义,多边形边界不重复。地理信息系统原理GIS链状双重独立式编码链状双重独立式编码 特点特点拓扑关系明确,也能表达岛信息,而且以弧段为记录单位,满足实际应用需要拓扑关系明确,也能表达岛信息,而且以弧段为记录单位,满足实际应用需要。因为一因为一般数字化一条街道时,必然有许多中间点,但我们在做空间分析是却没有必要以这些中般数字化一条街道时,必然有许多中间点,但我们在做空
35、间分析是却没有必要以这些中间点所组成的折线为研究对象,而应以整条弧段(某条街道)为研究对象间点所组成的折线为研究对象,而应以整条弧段(某条街道)为研究对象.被一些成熟的商品化软件采用,如被一些成熟的商品化软件采用,如ARC/INFO软件软件。例:例:ARCARC文件文件:二进制文件:二进制文件:弧段号弧段号点数点数坐标串坐标串在在GISGIS数数据据输输入入中中,建建拓拓扑扑是是指指给给图图形形数数据据(点点、线线、面面)增增加加拓拓扑扑结结构构,如如ARC/INFOARC/INFO中中,在在ARCEDITARCEDIT中中输输入入图图形形后后,需需用用BUILD BUILD 建建图图形形拓拓
36、扑扑,具具体体生生成成许许多多文文件件,如如AATAAT,PATPAT等等.INFO:属性表:属性表如如AAT(ArcAttributeTable)2-2 2-2 矢量数据结构矢量数据结构第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构用户标识码,表明地物类型用户标识码,表明地物类型当当图形数据修改图形数据修改、删除、增加点、线、面要素后,其拓扑关系也发生改变,、删除、增加点、线、面要素后,其拓扑关系也发生改变,所以,所以,需重新建拓扑需重新建拓扑。弧段号弧段号USER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它属性其它属性:(名称(名称)地理信息系统原理GIS一、矢量数据结构
37、与栅格数据结构特征比较一、矢量数据结构与栅格数据结构特征比较2-4 2-4 栅矢数据的比较与选择栅矢数据的比较与选择第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构栅格栅格矢量矢量表达实体表达实体点、线、面点、线、面表达单元表达单元栅格单元实体表达方式表达方式编码方法编码方法直接编码(无压缩)实体式(拓扑结构简单)行程编码索引式块式编码DIME编码链式编码链状DIME编码(完整拓扑结构)四叉树编码地理信息系统原理GIS二、矢量数据结构与栅格数据结构比较二、矢量数据结构与栅格数据结构比较2-4 2-4 栅矢数据的比较与选择栅矢数据的比较与选择第二章第二章 GIS GIS 数据结构数据结构三、矢量数
38、据结构与栅格数据结构选择三、矢量数据结构与栅格数据结构选择 优点优点缺点缺点矢矢量量1、结结构构紧紧凑凑,冗冗余余度度低低,便便于于描描述述线或边界。线或边界。2、空间位置精度高、空间位置精度高3、利利于于网网络络、检检索索分分析析,提提供供有有效效的的拓拓扑扑编编码码,对对需需要要拓拓扑扑信信息息的的操操作作更更有效。有效。4、图形显示质量好,精度高。图形显示质量好,精度高。1、数数据据结结构构复复杂杂,各各自自定定义义,不不便便于数据标准化和规范化,数据交换困难。于数据标准化和规范化,数据交换困难。2、多多边边形形叠叠置置分分析析困困难难,没没有有栅栅格格有效,表达空间变化性能力差。有效,
39、表达空间变化性能力差。3、不能直接处理数字图像信息、不能直接处理数字图像信息4、软软硬硬件件技技术术要要求求高高,显显示示与与绘绘图图成本较高。成本较高。栅栅 格格1、结构简单,易数据交换。、结构简单,易数据交换。2、叠叠置置分分析析和和地地理理(能能有有效效表表达达空空可可变性)现象模拟较易。变性)现象模拟较易。3、利利于于与与感感遥遥数数据据的的匹匹配配应应用用和和分分析,便于图像处理。析,便于图像处理。4、输出快速,成本低廉。输出快速,成本低廉。1、图图形形数数据据量量大大,数数据据结结构构不不严严密密不紧凑,需用压缩技术解决该问题。不紧凑,需用压缩技术解决该问题。2、现现象象识识别别效效果果不不如如矢矢量量方方法法,难难以表达拓扑。以表达拓扑。3、投影转换困难。、投影转换困难。4、图图形形质质量量较较低低,图图形形输输出出不不美美观观,线线条条有有锯锯齿齿,需需用用增增加加栅栅格格数数量量来来克克服服,但会增加数据文件。但会增加数据文件。
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