GIS第三章
《GIS原理第三章》PPT课件
扫描仪是一种图形 、图象输入设备， 可以快速地将图形 、图象输入计算机 系统，是目前发展 最快的数字化设备
四、影像处理和信息提取 生成栅格数据。
方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
扫描仪与数字化仪各有其优势和缺点：
扫描 仪
数字化仪
速度快但数据精度较差
速度虽慢而采集数据的精 度高
扫描过程简单，易操作
操作较复杂
后续处理工作难度高、工 作量大
后续处理简单，数据量小
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第一节 数字采集方式
一、 手工方式
二、手扶跟踪化数字方式 三、扫描方式
从遥感影像上 直接提取专题 信息。
四、影像处理和信息提取方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
一、 手工方式
二、手扶跟踪化数字方式
三、扫描方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
一. 手工方式
手扶跟踪数字化仪 是一种图形数字化
设备，是目前常用
二、手扶跟踪化数字方式 的地图数字化方式
三、扫描方式
生成矢量数据。
四、影像处理和信息提取方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
一. 手工方式 二、手扶跟踪化数字方式 三、扫描方式
2、扫描数字化流程
（1）工作方式
快速全自动矢量化方法
– 对于简单图纸进行快速矢量化。在保证曲线精度的 情况下，对坐标数据点进行自动抽稀，从而大大减 少图形矢量化后的数据量。
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二、扫描仪矢量化方法
2、扫描数字化流程
地理信息系统概论-第三章
2024/7/17
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高斯-克吕格投影的特点：
① 中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度 不变的条件；
② 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 于1；
③ 在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位 于投影带的边缘；
④ 在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。
GIS空间数据处理与分析
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算:
X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅 格单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
分区数据的方法就称为空间数据的内插。
第五节 空间数据的内插方法
1、点的内插：研究具有连续变化特征现象 的数值内插方法。
步骤： 数据取样；数据处内插；数据记录
第五节 空间数据的内插方法
2、区域的内插
研究根据一组分区的已知数据来推求
同一地区另一组分区未知数据的内插方法。
区域内插方法：
2.1 叠合法：认为源和目标区的数据是均匀 分布的，首先确定两者面积的交集，然后 计算出目标区各个分区的内插值。
1、遥感与GIS数据的融合：
遥感技术的优势 融合必要性 GIS技术的优势 遥感图像与图形的融合 融合方法： 遥感数据与DEM的融合 遥感数据与地图扫描图像的融合第三节 多源 Nhomakorabea间数据的融合
2、不同格式数据的融合
不同格式数据的融合方法主要有：
2.1基于转换器的数据融合：
一种软件的数据格式输出为交换格式，然后用于另
P3
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此 线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为 偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求 出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进 行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
第二节
地理信息系统下的空间分析——第三章_空间分析的理论问题
4、顺序关系描述 顺序关系中的一类重要关系是方向关系，如东、西、 南、北等。 （1）方向关系的定量描述 方向关系的定量描述主要是使用方位角来进行
（2）方向关系的定性描述 方向关系的定性描述主要有投影法(projection)和锥形 法(cone)。 1）投影法：是将空间目标投影到特定的坐标轴上，通 过各目标投影间的关系去描述与定义方向关系。其中的投 影可以是正射投影，也可以是斜率投影。 2）锥形法：是将空间目标及其周围的区域分成带有方 向性的几个区域，通过各目标本身及方向区域之间的交的 结果来描述空间关系。
7）西南关系
South_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj) And Y(Pi)＜Y(Qj) 示意图如下：
8）东南关系
South_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj) And Y(Pi)＜Y(Qj) 示意图如下：
以上8种关系通过点的投影可以精确判断。对于任意两点， 上述8种关系必有一种满足。 这些关系具有传递性。 另外，一些关系可进行相互转换，如North_East(Pi，Qj)和 South_West(Qj，Pi)。
课堂练习： 请大家分别算 出8种面面关系 的4元组矩阵
8种面/面关系
………………….
三种点/线拓扑关系。 课堂练习：请大家分别算出3 种点线关系的4元组矩阵。
两种点/点拓扑关系。
课堂练习：请大家分别算出2种点 点关系的4元组矩阵。
三种点/面拓扑关系，请 写出4元组矩阵。
2、空间关系描述结果的评价： 完备性是指空间关系描述结果能包含目标间所有可能的定 性关系； 严密性是要求所推出的一组关系是实际存在的或正确的； 唯一性要求所有关系是互斥的； 通用性指描述方法应能处理各种形状的目标和各类关系。
地理信息系统第三章
1．3．2三维空间数据模型
三维矢量模型 体模型
1．3．3分布式空间数据模型
分布式空间数据库管理系统 联邦空间数据库（Federated Spatial Database）
1．3．4 CASE工具 (Computer-Aided Software Engineering)
2．场模型
1．2空间数据模型的类型
在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象 （要素）（Feature）的模型、网络（Network）模型以及 场（Field）模型。 选择某一种模型而不选择另外一种模型主要是顾及数据的 测量方式。
1．3 GIS空间数据模型的学术前沿
1．3．1时空数据模型 核心问题是研究如何有效地表达、记录和管理现实世界的 实体及其相互关系随时间不断发生的变化。
е1 P1 е5 P2 е2
N1
е6
N4
P3
N5
е3
N2
е4
N3
P4
е7
2.地理空间数据拓扑关系应用价值
（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标 和距离 （2）利于空间要素查询 （3）重建地理实体
3.地理空间数据 拓扑关系的表示
N2
е1
P1 е5
N4
е6
P3
N5
е3
结点集合
P2
е2
е4
N3 针
4．4度量空间关系分析
度量空间关系主要是指空间对象之间的距离关系。 这种距离关系可以定量地描述为特定空间中的某种距离， 如A实体距离B实体100m。也可以应用与距离概念相关的术
GIS地理信息系统空间数据结构
网络模型表示了特殊对象之间的交互，如水或者交通 流。
要素（对象）模型
基于要素的空间模型强调了个体现象， 该现象以独立的方式或者以与其它现象之间的 关系的方式来研究。任何现象，无论大小，都 可以被确定为一个对象（Object），假设它可 以从概念上与其邻域现象相分离。一个实体必 须符合三个条件： 可被识别； 重要（与问题相关）； 可被描述（有特征）。
场模型可以表示为如下的数学公式：
z : s z ( s ) 上式中，z为可度量的函数，s表示空间中的位置，因
此该式表示了从空间域（甚至包括时间坐标）到某个 值域的映射。
空间数据模型与结构—对象模型与场模型比较
对象模型和场模型的比较
现实世界
对象模型 选择实体 它在哪里 数据
场模型 选择一个位置
指图形保持连续状态下变形，但图形关系
不变的性质。
拓扑变换
（橡皮变换）
将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。
非拓扑属性（几何） 两点间距离
拓扑属性（没发生变化的属性） 一个点在一条弧段的端点
一点指向另一点的方向 一条弧是一简单弧段（自身不相交）
弧段长度、区域周长、 一个点在一个区域的边界上
面积 等
一个点在一个区域的内部/外部
(x8,y8), (x17,y17), (x16,y16),
22 (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13),
21
(x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)
6
20
C
3
5
18
19
4
(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26), (x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30)
GIS空间分析第三章栅格数据分析
GIS空间分析第三章栅格数据分析栅格数据分析是GIS空间分析的重要组成部分，它是通过对栅格数据进行数学计算、空间统计和空间模型构建来揭示地理现象和解决实际问题的过程。
本文将围绕栅格数据的分类、栅格数据的操作、栅格数据的转换和栅格数据的模型构建展开阐述。
首先，栅格数据可以分为单波段栅格数据和多波段栅格数据。
单波段栅格数据是指只包含一个变量的栅格数据，如高程数据、遥感影像数据等；而多波段栅格数据则是指包含多个变量的栅格数据，如遥感影像的RGB波段数据。
栅格数据的操作包括栅格数据的重分类、栅格数据的代数运算和栅格数据的空间过滤。
栅格数据的重分类是指将栅格数据的属性值按照一定的标准进行重新划分，以便于后续的分析和应用；栅格数据的代数运算是指对栅格数据进行加、减、乘、除等数学运算，以获得新的栅格数据；栅格数据的空间过滤是指通过设定空间窗口大小和权重来对栅格数据进行平滑或者锐化处理，以揭示地理现象的模式和变化。
栅格数据的转换包括栅格数据的样本导出、栅格数据的统计和栅格数据的可视化。
栅格数据的样本导出是指从栅格数据中提取一部分样本数据，用于建立统计模型或者进行其他分析；栅格数据的统计分析是指对栅格数据进行均值、方差、标准差等统计指标的计算，以了解栅格数据的分布特征；栅格数据的可视化是指通过色彩、阴影和填充等方式将栅格数据以图像的形式展示出来，以便于人们对其进行直观的理解和分析。
最后，栅格数据的模型构建是指根据栅格数据的特征和空间关系建立数学模型，用于解决实际问题。
常见的栅格数据模型包括地形模型、遥感模型和景观模型。
地形模型是通过栅格数据的高程信息构建的，它可以用来进行地形分析、地形模拟和洪水预测等；遥感模型是通过栅格数据的反射率信息构建的，它可以用来进行植被分析、土地利用分类和环境监测等；景观模型是通过栅格数据的空间分布和格网图案构建的，它可以用来进行景观格局分析和景观生态研究等。
总之，栅格数据分析是GIS空间分析中一种重要的数据分析方法，它通过对栅格数据进行分类、操作、转换和模型构建来揭示地理现象和解决实际问题。
第三章 GIS设备的结构
第三章GIS设备的结构
第一节断路器
一、断路器总体结构
断路器的布置方式有两种，一种是立式的，一种是卧式的，
根据GIS的电压而定。
一般在220kY以下的用立式断路器，
220kV以上的用卧式断路器。
由于电压超过220kV的断路器其
高度增加，为了减低GIS设备的厂房高度，多用卧式断路器。
两
种布置虽然不同，但断路器的结构则是一样的。
图3—1是一台立式断路器的立面图。
图中①为断路器的本
体，外壳用无磁铸钢或铝合金铸成，内部装有上下引线装配、灭
弧室、过滤器。
其顶部装有防爆装置③，当断路器内部发生故障，
使得SF6气体压力增高，为了防止室内压力过高，防爆装置里的
防爆膜因达到了规定的压力值而破裂，气室里的高压气体向外释
放。
④为密度计，它根据SF6气体的密度是否正常，从而判定
SF6气体是否泄漏，而发出警告信号。
⑤为过滤器，里面装有吸
附剂，吸收SF6气体里的水分和其有害分解物。
⑥为固定断路器
和其操作机构的钢支架，断路器本体与钢支架用螺栓⑦和螺母⑧
连接。
在螺栓的外面套以绝缘套管⑨。
在断路器本体法兰两侧加
上绝缘垫⑩，这是为了防止断路器的法兰因感应电流形成环路而
引起的发热。
第173页
断路器灭弧室与操作机构连接的方法见图3-1(b)所示。
灭弧室的传动杆⑩与操作机构的传动杆13，两者之间用。
GIS空间分析第三章栅格数据分析
名称(Name): 每个栅格数据集必须有一个名称以 便在数据库中相互区分。所有对栅格数据集的访 问都是通过它的名称进行的，数据集的名称在所 有表达式中必须一致。
3.2 栅格数据分析的环境
在对栅格数据进行分析之前，需要设置分 析选项，主要包括：
结果输出的路径 分析范围 单元大小 在选择的单元上进行分析的分析掩膜
栅格数据的再分类（Reclassifying raster data）
输入离散型栅格
再分类栅格
类别数据的再分类需要用新值代替原来的值。例如，土地利
用类型可以根据适宜性的状况分为：低适宜 (1)、中适宜 (2)、 高适宜(3)。与适宜性无关的用地类型表示为空值。
•输入连续型栅格
•再分类栅格
连续型数据的再分类需要用新值代替一定范围的值。例如， 描述距离公路远近的栅格可以被分为三个距离带。
视域（Viewshed）
视域判别输入栅格中能够从一个或多个观 察点或线上可以看到的单元。在输出栅格 上，每个单元的值表示可以看到该点的观 察点的数量。
如果只有一个观察点，则能够被看到的栅 格单元被赋值为1。其它无法看到的栅格单 元被赋值为0。
观察点的要素类可以包含点或线。线的结 点或中间点将被看作是观察点。
坡向（Aspect）
坡向是指坡度的朝向，即某一单元对朝坡下的相 邻单元的方向。
在坡向栅格中的单元值是由0-360表示的方向。其 中，北为0，按顺时针的方向，90为东，180为南， 270为西。坡度为0（平地）的栅格单元，其坡向 值为-1。
坡向值为90的单元朝向 东方。由此顺坡而下， 就是向东而行。早晨太 阳升起时，该单元充满 阳光。晚上太阳西下， 则缺少阳光。
等高线（Contours）
第三章 GIS的地理数学基础
1 2 3 4 5 6 7 8 9 99
1000
500
250
100
50
2 5
Hale Waihona Puke 1052.5200
100
1:100万
1:5 0万
1:2 5万
1:1 0万
1:5 万
1:2. 5万
1:1 万
1:5 千
1:20万
*直角坐标格网的比例尺与格网等级不是唯一对应的，一种比例尺对应两种格网等级，用户可根据需要选择一种。
0.3 ″ 1:1 万
0.15 ″ 1:5 千
5″
1:100 万
1:50 万
1:10 万
1:20 万
直角坐标格网系统 将地球表面按数学法则投影到平面上，再 按一定的纵横坐标间距和统一的坐标原点对其 进行划分而构成的多级地理格网系统。主要适 用于表示陆地和近海地区为工作规划、设计、 施工等应用需要的地理信息。它的分级如下：
5、国家坐标系和独立坐标系的变换
由于地球半径很大，在较小区域内进行测量工作 可将地球椭球面作为平面看待，而不失其严密性。既 然把投影基准面作为平面，就可采用平面直角坐标系 表示地面点的投影面上的位置。
（a）测量平面直角坐标系
（b）数学平面直角坐标系
为不使坐标系出现负值，它通常将某测区的坐标原点 设在测区西南角某点，以真北方向或主要建筑物主轴线为 纵轴方向，而以垂直于纵坐标轴的直线定为横坐标轴，构 成平面直角坐标系；也可假设测区中某点的坐标值，以该 点到另一点方位角作为推算其它各点的起算数据，实际上 也构成了一个平面直角坐标系。 上述平面直角坐标系的原点和纵轴方向选定了的值常 用于小型测区的测量，它不与国家统一坐标系相连，因此 称为任意坐标系或独立坐标系。我国大部分城市均采用独 立坐标系，如广州市采用珠江高程和平面坐标系等。
GIS基础讲稿第3章
第三章地理信息系统的数据结构数据结构（data structure ）是指数据的组织形式，这种组织形式需满足三个条件：一是一种人为约定，要具备规范化与标准化；二是有利于存储处理；三是符合信息表达的要求。
可分为抽象数据结构与内部存储结构。
抽象数据结构是从逻辑的角度（数据间的联系和组织方式）上来观察数据、分析数据，它从概念上描述数据之间的排列与联系，不涉及数据的物理实现细节，与数据的存储位置无关；内部存储结构是为实现某一抽象数据结构而设计的数据存储管理方式，是指数据在计算机中存放的位置，即抽象数据结构在计算机中的实现形式。
典型的抽象数据结构有：串、数组、栈、表、树和有向图等；典型的内部存储结构有：向量、链表和丛表等。
抽象数据结构一般比较稳定且具理论性，而基于某种数据结构的存储结构则是依任务、软件系统和设计者的不同而可灵活改变的。
地理信息系统可采用的数据结构有多种：如拓扑矢量结构、非拓扑矢量结构、网络结构、四叉树结构与三角网结构等。
就数据库管理而言，涉及到三个问题：概念模型（真实世界）、逻辑模型（数据结构）与物理模型（数据存储装置）。
概念模型是对现实世界的抽象，在地理信息系统中是如何用点、线、多边形与拓扑关系等描述一幅地图。
逻辑模型是对数据结构的抽象，在地理信息系统中就是研究如何组织、编码与操作点、线、多边形等地图图元及其相互间的拓扑关系。
物理模型是对存储装置的抽象。
数据编码是指在数据处理过程中，用计算机与人可以识别的符号体系表示数据的过程。
在地理信息系统中，地理数据的编码是指按一定的数据结构，把地图、遥感影像和属性数据等转换成适合于计算机存储和处理形式的过程。
然而，至今数据结构并没有一个标准的定义。
但一般数据结构应包括数据的逻辑结构、存储结构与数据计算。
也即数据间的逻辑关系、存储方式和数据运算三方面。
如一个线性表，哪个元素是表中的第一个元素，哪些元素在一个给定元素之前或之后属于逻辑结构（关系）；元素在存储器中是顺序连接（邻接存放），还是用指针连在一起等属于存储结构（方式）；插入和删除元素属于数据的运算。
第三章GIS设备的结构
第三章GIS设备的结构GIS（地理信息系统）设备的结构主要包括硬件设备、软件系统和数据资源三个方面。
一、硬件设备GIS硬件设备包括计算机、外设和通信设备等。
1.计算机：GIS计算机系统是构建GIS的核心设备，主要包括主机、服务器、工作站和个人计算机等。
主机和服务器通常用于处理大规模的空间数据，提供高性能和稳定的计算能力；工作站提供中等规模的计算能力，适用于一般的GIS应用；个人计算机则适用于小规模的GIS应用。
2.显示设备：GIS的操作界面主要通过显示设备来进行交互。
常见的显示设备包括CRT显示器、液晶显示器、投影仪等。
4.存储设备：GIS的数据量通常很大，因此需要大容量的存储设备来保存数据。
常见的存储设备有硬盘、磁带库等。
5.通信设备：GIS通常需要进行数据的共享和交换，因此需要网络和通信设备来实现。
常见的通信设备有路由器、交换机、通信线路等。
二、软件系统GIS软件系统是对GIS功能和操作进行统一管理和控制的软件集合。
1. GIS核心软件：GIS核心软件是GIS系统的基础和核心，提供地图显示、地理数据管理、空间分析等基本功能。
常见的GIS核心软件有ArcGIS、MapInfo等。
2. 数据库管理软件：GIS系统需要存储大量的空间数据，因此需要具备强大的数据库管理能力。
常见的数据库管理软件有Oracle、SQL Server等。
3. 空间分析软件：GIS系统还需要进行各种空间分析和模型计算，以实现地理问题的定量分析和预测。
常见的空间分析软件有GeoDA、ENVI 等。
4. WebGIS软件：随着互联网的发展，WebGIS技术已经成为GIS的重要发展方向，可以通过浏览器直接实现GIS功能。
常见的WebGIS软件有ArcGIS Server、SuperMap等。
三、数据资源GIS系统的数据资源是构建GIS的重要基础，包括地理数据、属性数据和元数据等。
1.地理数据：地理数据是GIS系统的基础数据，包括地理实体的空间位置和形状信息。
GIS3
6 三维模型
三维GIS的功能 三维GIS所的功能主要有： 数据编码：数据的组织和重构： 变换：查询 逻辑运算： 计算：建立模型 视觉变换系统维护。 三维数据结构 八叉树三维数据结构 用八叉树来表示三维形体 。
编码 体元形式的三维数据
线性八叉树编码
三维GIS的功能 三维GIS研究的内容以及实现的功能包括： 1）数据编码 2）数据的组织和重构 3）变换 4）查询 5）逻辑运算 6）计算 7）分析 8）建立模型。 9）视觉变换 10）系统维护
空间指标量算 定量量测区域空间指标和区域地理景观间的 空间关系是地理信息系统特有的能力。其中 区域空间指标包括： 1）几何指标：位置、长度（距离）、面积、 体积、形状、方位等指标； 2）自然地理参数：坡度、坡向、地表辐照 度、地形起伏、河网密度、通达性等； 3）人文地理指标：如集中指标、区位商、 差异指数、地理关联系数、吸引范围、交通 便利程度、人口密度等。
1）点——点关系 相合 分离 一点为其它诸点的几何中心； 一点为其它诸点的地理重心。
2）点——线关系 点在线上：可以计算点的性质，如拐点 等； 线的端点：起点和终点； 线的交点； 点与线分离：可计算点到线的距离。
3）点——面关系 点在区域内，可以记数和统计； 点为区域的几何中心； 点为区域的地理重心； 点在区域的边界上； 点在区域外部。
要素模型和场模型的比较
现实世界 要素模型 选择要素 选择一个位置 场模型
它在哪里
那里怎么样
数据
2. 拓扑空间关系分析 2.1 拓扑属性 拓扑属性:在拓扑变换下能够保持不变 的几何属性，又称为拓扑关系 。 2.2 点集拓扑学 点集拓扑学是拓扑描述的数学基础 2.3 9交模型
欧氏平面上实体对象所具有的拓扑和非拓扑属性
gis3
f (x,y)=
“松树”，0≤x≤4；4≤y≤7 “冷杉”，0≤x≤3；0≤y≤4 “槐树”，3≤x≤7；0≤y≤4
对于一个空间应用来说，到底采用对象 模型还是场模型进行空间建模，则主要取决 于应用要求和习惯。对于现状不定的现象， 例如火灾、洪水和危险物泄漏，当然采用边 界不固定的场模型进行建模。 场模型通常用于具有连续空间变化趋势 的现象，如海拔、温度、土壤变化等。在遥 感领域，主要利用卫星和飞机上的传感器收 集地表数据，此时场模型是占主导地位的。 对象模型一般用于具有明确边界和独立 地理现象的建模，如道路、地块的征税和使 用权等方面的建模。
非拓扑 属性
空间数据的拓扑关系包括： 空间数据的拓扑关系包括： （1）邻接关系。空间图形 中同类元素之间的拓扑关 系。 （2）关联关系。空间图形 中不同类元素之间的拓扑 N 关系。 （3）包含关系。空间图形 中不同类或同类但不同级 A 元素之间的拓扑关系。 （4）连通关系。空间图形 中弧段之间的拓扑关系。
对象模型一般适合于对具有明确边界的 地理现象进行抽象建模，如建筑物、道路、 公共设施和管理区域等人文现象以及湖泊、 河流、岛屿和森林等自然现象，因为这些现 象可被看作是离散的单个地理现象。 对象模型把地理现象当作空间要素 （Feature）或空间实体（Entity）。一个空 间要素必须同时符合三个条件：（1）可被标 识；（2）在观察中的重要程度；（3）有明 确的特征且可被描述。
§3 基于对象模型的空间关系分析
3.1 欧氏（Euclidean）空间中地物要素 将地理要素嵌入到欧氏空间中，形成了 三类地物要素对象，即点对象、线对象和多 边形对象。
y 面 实体点 弧段 面标识点
结点
岛 x 图3.6 空间数据的抽象表示
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四 空间实体的时间维（亦称空间实体的 时间特征）的处理
对空间实体或者组合事件的时间维的描述可用 以下方式： （1）作为记录时间或属性的基本成分； （2）作为没有空间特性发生改变的实体的一个 属性； （3）作为观察空间实体变化的参考。
五 空间实体在地理信息系统中的表示
1、单一特征 在地理信息系统中，点特征用一组x,y坐标表示， 线特征用一组有序的x,y坐标表示,面用一组首尾 相同的坐标表示。 2、多种特征的表示 3、带有属性的空间特征的表示
§3-2 空间问题论述
一、空间问题
1． 条件定位 2． 间接推理 3． 空间参考
二、空间特性
1． 一般空间特性 2． 统计特性 3． 复杂特性
四、空间概念及组织 1、流的移动 2、网络 3、节点 4、等级或名次 5、领域或表面 6、疾病、思想的散布、传播 我们常会遇到一些只有空间概念的实例： 1． 环境物质流 2． 矿产资源埋藏地点的预测 3． 工程网络模拟
（2）线状实体
由一列有序坐标表示，并有如下特性： • 实体长度：从起点到终点的总长； • 弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度； • 方向性：水流方向是从上游到下游，公路则有 单向与双向之分。
（3）面状实体
面状实体也称多边形，是对湖泊、岛屿、地块 等一类现象的描述。在数据库中由一封闭曲线加内 点来表示。面状实体有如下空间特性： 面积范围； 周长； 独立性或与其它的地物相邻，如中国及其周边国家； 内岛或锯齿状外形，如岛屿的海岸线封闭所围成的 区域，东湖湖面上的小亭等； 重叠性与非重叠性，如报纸的销售领域，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，一个城市的各个城区一般说来相邻但不会出现 重叠。
• • • •
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（4）立体状实体
立体状实体用于描述三维空间中的现象与 物体，它具有长度、宽度、及高度等属性。立 体状实体一般具有以下的一些空间特性： 体积，如工程开挖和填充的土方量； 每个二维平面的面积； 周长； 内岛或锯齿状外形； 含有孤立块或相邻块； 断面图与剖面图。
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3、实体类型组合
二、空间实体的描述
对空间实体的描述有5种内容：即识别 码、位置、实体特征、实体的角色、行为 或功能以及实体的空间特性。
三、空间实体的空间特征
1、 实体的维数
• 可有零维、一维、二维、三维之分。
2、实体的类型
（1）点状实体 × 点 point: 有特定的位置，维数为0的物体； ■ 实体点 Entity point: 用来代表一个实体； ▽ 注记点 Text point: 用于定位注记； □ 内点 Labol point: 用于负载多边形的属性， 存在于多边形内； ● 结点 Node: 表示线的终点和起点； ○ 角点 Vertx:表示线段和弧段的内部点。
§3-3 空间处理方法
• 点线面三类基本数据 之间可能的6种关系： 1． 点-点关系 2． 点-线关系 3． 点-区域关系 4． 线-线关系 5． 线-区域关系 6． 区域-区域关系 空间处理方法： 一、内插法和外插法 二、线和点的基本操作
1． 线交叉 2． 线段交叉 3． 点在多边形内的处理 4． 质心的确定 5．基于点数据的某些空间统 计
(1) 根据某些空间单元，可以将空间问题表达出来， 一个特殊任务有时需要几种空间单元来描述； （2）复杂实体有可能由不同维数和类型的空间单 元组合而成； （3）某一类型的空间单元组合形成一个新的类型 或一个复合实体； （4） 某一类型的空间实体可以转换为另一类型； （5） 某些空间实体具有二重性，也就是说，由不 同的维数组合而成 。
第三章
地理信息系统的空间 特性Βιβλιοθήκη §3-1 空间实体及其描述
一、空间实体
在地理信息系统中不可再分的最小单元现象称 为空间实体。通常，以分类码和识别码来描述某一 实体。“分类码”是对具有某一特性的实体子集的 描述，而“识别码”是对单个实体的识别描述，在 系统中必须是唯一的，表现形式可以是数字也可是 名称。与空间实体有关的概念还有： 目 标： 实体的物理表示。 实体类型：点、线、面、体等。 实体属性：对实体特征的描述，属性有属性值的概 念并有等级之分。 实体要素：实体是点、线、面、体多种要素的复杂 组合。
三、多边形操作
1． 2． 3． 4． 5． 6． 7． 8． 线与多边形交叉 多边形的合并与交叉 面积计算 面积内插 多边形的外形量测 多边形分割 缓冲区的生成 多边形覆盖处理
四、空间数据转换
1． 2． 3． 4． 维数的改变 位置改变 合并 拓扑改变