几种常见的空间数据模型PPT课件
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空间数据模型与数据结构ppt课件
•篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
关系模型
多边形和弧段的关系
多边形号 弧段号
弧段和结点的关系
P1
a1 a2 a3
弧段号 起点 终点
P2
a2 a5 a7
P3
a3 a6 a4
a1
N1
N2
a2
N3
我们生活的世界
8
•篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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•篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
P1 a2 a5
a4
8 a6
P2
a8
a3
a13 P5
P4
a15 a12
a16 a14
a20
P8
a22
P6
a18
a23 a21
16
a9 a7
P3 a11
a10
P7 a17
a19
P9
a24
•篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 于记录的数据模型：是把数据库定义为多种固 定格式的记录型，每个记录型由固定数量的域或 属性构成，每个域或属性具有固定的长度。
包括：层次模型、网络模型、关系模型
• 基于对象的数据模型：用于在概念和视图抽象级 别上的数据描述，具有相当灵活的结构和较强的 表达能力，允许明确地定义完整性约束。
空间数据模型 ppt课件
3、数据类型
几何数据（空 间数据、图形 数据）
关系数据—实 体间的邻接、 关联包含等相 互关系
属性数据—各 种属性特征和 时间
元数据
4、数据结构
矢量、栅格 、TIN（专用 于地表或特 殊造型）
RDBMS属性表 ----采用MIS 较成熟
空间元数据
• 几何数据
– 根据空间实体的几何特征，空间对象可分为点 对象、线对象、面对象和体对象。
空间实体类型 :线实体
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多 •有一定范围的点元素集合，表示相同专题点的连 续轨迹
香港城市道路网分布
空间实体类型 :面实体
• 具有长和宽的目标 •表示平面区域大范围连续分布的特征 •有些面状目标有确切的边界，有些面状目标 在实地上没有明显的边界
– 关联：不同类图形之间的拓扑关系 – 邻接：同类图形元素之间的拓扑关系 – 连通：由节点和弧段构成的有向图网络图形中，节点之间是否存
在通达的路径，即是否具有连接性，是一种隐含于网络中的关系 – 包含：多边形内是否包含了其他弧段或多边形
• 拓扑关系涉及的术语有：
– 邻接、相交、相离、包含、重合等
点—点 点—线 点—面 线—线 线—面 面—面
第三章 空间数据模型
徐敬海 南京工业大学
本章内容
• 现实世界的抽象 • 空间实体 • 空间数据 • 空间数据结构 • 面向对象的空间数据模型 • 时空数据模型
2.1 现实世界的抽象
空间Байду номын сангаас据模型是现实世界的一个抽象，它通过使用一个
数据对象集合来支持对空间信息的显示、查询、编辑和分析
。
编码
测量
空间数据模型
对三角网，表达各三角形的顶点位置和属性、顶点与三 角形的连接关系、三角形的连接关系，就可得到TIN的 逻辑数据模型。
3.4.5 面向对象数据模型
面向对象数据模型应用面向对象方法描述空间实体及其 相互关系，特别适合于采用对象模型抽象和建模的空间 实体的表达。 面向对象技术的核心是对象（object）和类（class）。
对象是指地理空间的实体或现象，是系统的基本单位。 如多边形地图上的一个结点或一条弧段是对象，一条河流 或一个宗地也是一个对象。 一个对象是由描述该对象状态的一组数据和表达它的行为 的一组操作（方法）组成的。 例如，河流的坐标数据描述了它的位置和形状，而河流的 变迁则表达了它的行为。每个对象都有一个惟一的标识号 （Object－ID）作为识别标志。
主要优点在于
二、不规则镶嵌数据模型
不规则镶嵌数据结构是指用来进行镶嵌的小面块具 有不规则的形状或边界。 最典型的不规则镶嵌数据模型有Voronoi图（也称作 Thiessen多边形）和不规则三角网（Triangular Irregular Network，简称TIN）模型。 当用有限离散的观测 样点来表示某地理现 象的空间分布规律时， 适合于采用不规则镶 嵌数据模型。
逻辑数据模型 Logical Data Model
中间层 数据结构对数据进行组织
物理数据模型 Physical Data Model
最底层
空间数据库
物理数据模型是概念 数据模型在计算机内 部具体的存储形式和 操作机制，即在物理 磁盘上如何存放和存
数据模型与数据结构
信息系统中：
数据模型：对客观实体及其关系的认识和数学描述。 目的是揭示客观实体的本质特征，并对它进行抽象化表达，使 之转化为计算机能够接受、处理的数据。 空间数据模型：对地理空间实体及其关系的描述。 即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数 据逻辑结构形式。 对空间数据而言，则是地理实体的空间排列方式和相互关系的 抽象描述。
《空间数据的分析》PPT课件
空
条
区
分
定
间
件
域
层
位
关
查
查
查
查
系
询
询
询
询
查
询
查询分层存放的图形与 属性数据
空
条
区
分
定
间
件
域
层
位
关
查
查
查
查
系
询
询
询
询
查
询
查询区域内的图形与属 性数据
空
条
区
分
定
间
件
域
层
位
关
查
查
查
查
系
询
询
询
询
查
询
根据条件表达查询图 形与属性数据
空
条
区
分
定
间
件
域
层
位
关
查
查
查
查
系
询
询
询
询
查
询
又称拓扑查询，面与面， 线与线，点与点，点与线， 点与面，线与面
7.2.3缓冲区的生成
对于简单情形，缓冲区是一 个简单多边形，但当计算形状比 较复杂的对象或多个对象集合的 缓冲区时，就会产生假设干个自 相交多边形 。
7.2.3缓冲区的生成
缓冲区的重叠处理
一 是在缓冲区生成过程中解决，即在作参考线的平行线时， 考虑各种情况，确定相互间的交点，切断并去除重叠区内的弧段。
7.2 缓冲区分析
7.2.1 缓冲区分析的概念
点缓冲区是选择一组点状地物或一层点状地物，根据给定的 缓冲区距离，形成的缓冲区多边形图层〔如图 (a)〕。
第3章 空间数据模型
＊通过描述小面块的几何形态、相邻关系及面块内属性 特征的变化来建立空间数据的逻辑模型；
＊小面块之间不重叠且能完整铺满整个地理空间； ＊根据面块的形状，镶嵌数据模型可分为 规则镶嵌数据模型 不规则镶嵌数据模型
规则镶嵌数据模型
不规则镶嵌数据模型
TIN和Voronoi多边形数据模型
Voronoi 图又称为Dirichlet ( tessellation) ,其概念由 Dirichlet 于1850 年首先提出; 1907 后俄国数学家 Voronoi 对此作了进一步阐述,并提出高次方程化简; 1911 年荷兰气候学Thiessen为提高大面积气象预报 的准确度,应用Voronoi 图对气象观测站进行了有效 区域划分。因此在二维空间中,Voronoi 图也称为泰 森多边形。
2 作为两个面域之间的一个边界。
3 作为一个面域特征，精确表达河流的堤岸、辫 状河道以及河流上的运河。
4 作为一条曲线以构成表面模型上的沟槽。根据 地表上河流的路径，可以算出其横截面、落差度、 排水流域以及在预测降雨下的洪水爆发可能性。
针对真实的世界，每一个人都在创建他 自己的主观模型。GIS的观点是为真实世 界建立一个通用的模型。
泰森（Thiessen)多边形的特点： 1 组成多边形的边总是与两相邻样点的连线垂直； 2 多边形内的任意位置总是离该多边形内样点的距 离最近，离相邻多边形内样点距离远； 3 每个多边形内包含且仅包含一个样点。
（五）面向对象数据模型
为了有效地描述复杂的事物或现象，需要 在更高层次上综合利用和管理多种数据结构 和数据模型，并用面向对象的方法进行统一 的抽象。
空间逻辑数据模型作为概念模型向 物理模型转换的桥梁，是根据概念模型 确定的空间信息内容，以计算机能理解 和处理的形式，具体地表达空间实体及 其关系。
第4讲-空间数据模型-逻辑模型与数据结构
几何抽象类
地理空间参考系
点
曲线
表面
- -1 -1
-
线串类
直线段
线性环
多边形
1 --
-
几何集合
表面集合
曲线集合
点集合
多边形集合
1-
线串集合
1
1-
Open GIS面向对象空间实体模型
表示“is a”概括关系
表示“has a”聚集关系
ArcGIS面向对象空间实体模型
对象1
对象2
对象ID 对象1 对象2
土壤、山脉、丘壑等
1
2
3
类别
位置
电力塔 电力塔 河流
x1, y1
x1, y1
x1, y1；x2, y2；…；xn, yn
杨树林 x1, y1；x2, y2；…；xn, yn; x1, y1
杨树林 x1, y1；x2, y2；…；xn, yn; x1, y1
松树林 x1, y1；x2, y2；…；xn, yn; x1, y1
1 3
24
1
31
3
2
4
Hale Waihona Puke 2413
1
3
2
4
2
4
最大空圆准则
Delaunay三角网
方案一 方案二
Voronoi多边形 数据模型
组成多边形的边总是与两相邻样点的连线垂直 多边形内的任何位置总是离该多边形内样点的距离近， 离相邻多边形内样点的距离远，且每个多边形内包含 仅且包含一个样点
5、面向对象数据模型
3. 栅格的空间分辨率确定了描述空间现象的精细程度; 4. 若需要描述统一地理空间的不同属性，则按不同的属
空间数据管理 PPT课件
11
链方式：文件不按地址连续存放，文件的逻 辑顺序靠链来实现，文件中的每个记录中都 含有一个指针，用以指明下一个记录的存放 地址；
块链方式：把文件分成若干数据块，块之间 用指针连接，而块内则是连续存储 .
12
索引文件
存储内容包括： 1.记录本身（主文件） 2.若干索引表 这种带有索引表的文件叫索引文件。
45
作为一种辅助性的空间数据结构， 空间索引介于空间操作算法和空间 对象之间，它通过筛选作用，大量 与特定空间操作无关的空间对象被 排除，从而提高空间操作的速度和 效率。空间索引的性能的优劣直接 影响空间数据库和地理信息系统的 整体性能，它是空间数据库和地理
信息系统的一项关键技术。
46
常见大空间索引一般是自顶向下、逐级划分 空间的各种数据结构空间索引，比较有代表 性的包括BSP树、R树、R+树和CELL树等。 此外，结构较为简单的格网型空间索引有着 广泛的应用。
24
数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是在文件处理系统的基础 上进一步发展的系统。
可以认为，DBMS在用户应用程序和数据文 件之间起到了桥梁作用。
25
DBMS优点： DBMS优点是提供了数据独立性，即应用程 序访问数据文件时，不必知道数据文件的物 理存储结构。当数据文件的存储结构改变时， 不必改变应用程序 。
28
传统的地理数据模型 层次模型 网状模型 关系模型
29
采用传统DBMS存储空间数据的主要问题
1）在GIS中，空间数据记录是变长的，而一般数据库要求 记录为固定长度。另外，在存储和维护空间数据拓扑关 系方面，DBMS也存在着严重的缺陷。
2）DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包 含、叠加等基本操作。
链方式：文件不按地址连续存放，文件的逻 辑顺序靠链来实现，文件中的每个记录中都 含有一个指针，用以指明下一个记录的存放 地址；
块链方式：把文件分成若干数据块，块之间 用指针连接，而块内则是连续存储 .
12
索引文件
存储内容包括： 1.记录本身（主文件） 2.若干索引表 这种带有索引表的文件叫索引文件。
45
作为一种辅助性的空间数据结构， 空间索引介于空间操作算法和空间 对象之间，它通过筛选作用，大量 与特定空间操作无关的空间对象被 排除，从而提高空间操作的速度和 效率。空间索引的性能的优劣直接 影响空间数据库和地理信息系统的 整体性能，它是空间数据库和地理
信息系统的一项关键技术。
46
常见大空间索引一般是自顶向下、逐级划分 空间的各种数据结构空间索引，比较有代表 性的包括BSP树、R树、R+树和CELL树等。 此外，结构较为简单的格网型空间索引有着 广泛的应用。
24
数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是在文件处理系统的基础 上进一步发展的系统。
可以认为，DBMS在用户应用程序和数据文 件之间起到了桥梁作用。
25
DBMS优点： DBMS优点是提供了数据独立性，即应用程 序访问数据文件时，不必知道数据文件的物 理存储结构。当数据文件的存储结构改变时， 不必改变应用程序 。
28
传统的地理数据模型 层次模型 网状模型 关系模型
29
采用传统DBMS存储空间数据的主要问题
1）在GIS中，空间数据记录是变长的，而一般数据库要求 记录为固定长度。另外，在存储和维护空间数据拓扑关 系方面，DBMS也存在着严重的缺陷。
2）DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包 含、叠加等基本操作。
北师大地理信息系统课件03空间数据模型
因此，最好的通用数据模型是不存在的，数据模型优劣取决于 你的需要，使用数据的方式和目的才是决定数据模型优劣的标 准。
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
空间数据模型类型
例子：
河流作为组成网络的一系列要素。每条线段都拥有流量、容量和其他属性 。这时可以使用线性网络模型（几何网络）来分析水文流量或者船务运输 等。
空间事物或现象 选择、综合、简化和抽象
概念世界
数据世界 （计算机）
概念模型 Conceptial Model
最高层
编码、表达、建立空间关系
逻辑数据模型 Logical Data Model
中间层
数据结构对数据进行组织
物理数据模型 Physical Data Model
最底层
信息
11 地理空间数学基础
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
空间数据模型类型
例子： 即使在同一数据模型中，每种空间数据也有不同的表达方式。
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
空间数据概念模型类型
现有GIS中常用的空间数据概念模型主要有三个： 场(Field)模型：强调空间要素的连续性
地图使用者的认识模型
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
维度世界：度 量语言
地理空间世 界：GIS 语言
概念世界：自 然语言
现实世界：基 本语言
地理空间数学基础
对现实世界的抽象
项目世界： 信息团体
点世界：坐标 几何
几何世界：WKT
OpenGIS的九层模 型
要素世界：要 素
第3章 空间数据模型
第三节 要素模型
1、欧氏平面上的空间对象类型
图3-8表示了在连续的二维欧氏平面上的一种可能的对象继承等级图。
空间对象
零维对象点
延伸对象
一维对象
二维对象
弧
环
面对象
简单弧
简单环
面域对象
域单位对象
图3-8：连续空间对象类型的继承等级
第三节 要素模型
图3-8：连续空间对象类型的继承等级
第三节 要素模型
第二节 场模型
二、场的特征
1、空间分辨率和属性域 2、连续和分段连续
3、各向同性和各向异性：各种性质是否随方向的变化而变化是空间场的一
个重要特征。如果一个场中的所有性质都与方向无关，则称为各向同性场 (Isotropic Field)。反之与方位有关的场称为各向异性场（Anisotropic Field）。 4、空间自相关：空间自相关是空间场中的数值聚集程度的一种量度,距离近 的事物之间的联系性强于距离远的事物之间的联系性。一个空间场中类似的 数值有聚集的倾向，则空间场表现出很强的正空间自相关；如类似属性值在
第三节 要素模型
第三节 要素模型
第三节 要素模型
第三节 要素模型
第三节 要素模型
第三节 要素模型
“空间对象”具有最高抽象层次，它派生为零维的点对象和延伸对象，延伸
对象又可以派生一维和二维对象类。一维对象的两个子类：弧和环（Loop），如
果没有相交，则称为简单弧（Simple Arc）和简单环（Simple Loop）。二维空 间对象类中连通的面对象称为面域对象，没有“洞”的简单面域对象称为域单位 对象。 2、离散欧氏平面上的空间对象 欧氏空间的平面因连续而不可计算，必须离散化才适合于计算。图3-8中所 有连续类型的离散形式都存在。图3-9表示了部分离散一维对象继承等级关系。
空间数据模型
Equals(anotherGeometry)
Disjoint(anotherGeometry ) Intersects(anotherGeometry ) Touches(anotherGeometry ) 空间 Crosses(anotherGeometry) 关系 Within(anotherGeometry) 运算
3.2.2 网状数据模型
在网状数据模型中，虽然每个结点可以有多个 父结点，但是每个双亲记录和子女记录之间的 联系只能是1：N的联系，对于M：N的联系， 必须人为地增加记录类型， 把M：N的联系分 解为M个1：N的二元联系。
学生/选课/课程的网状模型
3.2.2 网状数据模型
网状模型在具体实现时，把整个模型划
OGC的SFS中定义的空间操作算子包括基本操作、 空间关系运算和空间分析操作。
操作 方法名称
类别 Dimension ( ) GeometryType ( ) SRID ( )
基本 Envelope( ) AsText( )
操作 AsBinary( ) IsEmpty( ) IsSimple( ) Boundary( )
3.3 面向对象模型
类（class）：是属性集和方法集相同的所有 对象的组合。
类允许嵌套结构。
可以在现在类的基础上通过继承来构造新的 类。现在的类称为超类，新子类是从现有类 中派生出来的，称派生类。子类继承超类上 定义的全部属性和方法，实现了软件的可重 用性。同时，子类还可以包含其他的属性和 方法。
通过继承构造类，采用多态性为每个类指定 其表现行为。
3.3 面向对象模型
面向对象模型是采用面向对象的观点来描述现实世
界中实体及其联系的模型，现实世界中的实体都被
第3章 空间数据模型
– 现实世界许多地理事物和现象可以构成网络，如公路、 铁路、通讯线路、管道、自然界中的物质流、物量流 和信息流等
空间数据概念模型
• 网络是由一系列节点和环链组成的，与对象模型 没有本质的区别 • 网络模型可以看成对象模型的一个特例，它是由 点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的 • 空间数据概念模型归结为对象模型（或称要素模 型）和场模型（或称域模型）两类
空间数据概念模型
• 不规则多边形区。将平面区域划分为简单连通的多边形区 域，每个多边形区域的边界由一组点所定义；每个多边形 区域对应一个属性常量值，而忽略区域内部属性的细节变 化 • 不规则三角形区。将平面区域划分为简单连通三角形区域， 三角形的顶点由样点定义，且每个顶点对应一个属性值； 三角形区域内部任意位置的属性值通过线性内插函数得到 • 等值线。用一组等值线C1，C2，…，Cn，将平面区域划 分成若干个区域。每条等值线对应一个属性值，两条等值 线中间区域任意位置的属性是这两条等值线的连续插值
（a） 规则分布的点
（ b ） 不规则分布的 点
（c）规则矩形区
（d） 不规则多边形区
（e） 不规则三角形区
（f） 等值线
空间数据概念模型
• 网络模型
– 网络模型与对象模型类似，都是描述不连续的地理现 象，不同之处在于它需要考虑通过路径相互连接多个 地理现象之间的连通情况 – 网络是由欧式空间R2中的若干点及它们之间相互连接 的线（段）构成
地理空间与空间实体
• 属性特征
– 也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系 的、表征空间实体本身性质的数据或数量，如实体的 类型语义定义、量值等 – 类型
• 定性属性，如名称、类型、特性等 • 定量属性，如数量、等级等
空间数据概念模型
• 网络是由一系列节点和环链组成的，与对象模型 没有本质的区别 • 网络模型可以看成对象模型的一个特例，它是由 点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的 • 空间数据概念模型归结为对象模型（或称要素模 型）和场模型（或称域模型）两类
空间数据概念模型
• 不规则多边形区。将平面区域划分为简单连通的多边形区 域，每个多边形区域的边界由一组点所定义；每个多边形 区域对应一个属性常量值，而忽略区域内部属性的细节变 化 • 不规则三角形区。将平面区域划分为简单连通三角形区域， 三角形的顶点由样点定义，且每个顶点对应一个属性值； 三角形区域内部任意位置的属性值通过线性内插函数得到 • 等值线。用一组等值线C1，C2，…，Cn，将平面区域划 分成若干个区域。每条等值线对应一个属性值，两条等值 线中间区域任意位置的属性是这两条等值线的连续插值
（a） 规则分布的点
（ b ） 不规则分布的 点
（c）规则矩形区
（d） 不规则多边形区
（e） 不规则三角形区
（f） 等值线
空间数据概念模型
• 网络模型
– 网络模型与对象模型类似，都是描述不连续的地理现 象，不同之处在于它需要考虑通过路径相互连接多个 地理现象之间的连通情况 – 网络是由欧式空间R2中的若干点及它们之间相互连接 的线（段）构成
地理空间与空间实体
• 属性特征
– 也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系 的、表征空间实体本身性质的数据或数量，如实体的 类型语义定义、量值等 – 类型
• 定性属性，如名称、类型、特性等 • 定量属性，如数量、等级等
第三章-空间数据模型
多 边 形 与 弧 段 ： P2 与 L3,L5,L2
2）邻接性： (同类元素之 间)
多边形之间、结点之间。
邻接矩阵
重叠：-- 邻接：1 不邻接： 0
P1 P2 P3 P4 P1 -- 1 1 1 P2 1 -- 1 0 P3 1 1 -- 0 P4 1 0 0 --
3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络 分析中确定路径、街道是否相通。
连通矩阵： 重叠：-- 连通：1 不连通：0
V1 V2 V3 …
V1 -- 1 0 V2 1 -- 1 V3 0 1 --
4）拓扑包含：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。
主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。
P2
P1
P2
P3 P2
P1 P1
P2
拓扑关系的表达 拓扑关系具体可由4个关系表来表示： （1） 面--链关系： 面 构成面的弧段 （2） 链--结点关系： 链 链两端的结点 （3） 结点--链关系： 结点 通过该结点的链 （4） 链—面关系： 链 左面 右面
2 杨树 x1, y1；x2, y2；…； 林 xn, yn; x1, y1
3 松树 x1, y1；x2, y2；…； 林 xn, yn; x1, y1
空间对象的矢量数据模型
3.4 空间逻辑数据模型
二、栅格数据模型
在栅格数据模型中，点实体是一 个栅格单元（cell）或像元，线实体 由一串彼此相连的像元构成，面实 体则由一系列相邻的像元构成，像 元的大小是一致的。
象）
分类
子类/超类 等效
空间关系 非空间关系 时间关系
地理空间 空间要素
几何坐标
子部分 超部分
非空间属性
2）邻接性： (同类元素之 间)
多边形之间、结点之间。
邻接矩阵
重叠：-- 邻接：1 不邻接： 0
P1 P2 P3 P4 P1 -- 1 1 1 P2 1 -- 1 0 P3 1 1 -- 0 P4 1 0 0 --
3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络 分析中确定路径、街道是否相通。
连通矩阵： 重叠：-- 连通：1 不连通：0
V1 V2 V3 …
V1 -- 1 0 V2 1 -- 1 V3 0 1 --
4）拓扑包含：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。
主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。
P2
P1
P2
P3 P2
P1 P1
P2
拓扑关系的表达 拓扑关系具体可由4个关系表来表示： （1） 面--链关系： 面 构成面的弧段 （2） 链--结点关系： 链 链两端的结点 （3） 结点--链关系： 结点 通过该结点的链 （4） 链—面关系： 链 左面 右面
2 杨树 x1, y1；x2, y2；…； 林 xn, yn; x1, y1
3 松树 x1, y1；x2, y2；…； 林 xn, yn; x1, y1
空间对象的矢量数据模型
3.4 空间逻辑数据模型
二、栅格数据模型
在栅格数据模型中，点实体是一 个栅格单元（cell）或像元，线实体 由一串彼此相连的像元构成，面实 体则由一系列相邻的像元构成，像 元的大小是一致的。
象）
分类
子类/超类 等效
空间关系 非空间关系 时间关系
地理空间 空间要素
几何坐标
子部分 超部分
非空间属性
几种常见的空间数据模型
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
描述
ARC/INFO7.X以前版本以Coverage作为矢量数据的
基本存储单元。一个Coverage存储指定区域内地理要素
的位置、拓扑关系及其专题属性。每个Coverage一般只
描述一种类型的地理要素（一个专题Theme）。位置信
息用X,Y表示，相互关系用拓扑结构表示，属性信息用
✓ TIN 适合于表达连续表面
✓ 属性表 ✓ 影像
用作地理特征的描述性数据 ✓ CAD图像
用作地理特征的描述性数据
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO的数据空间特征
✓ ArcInfo的主要基本空间特征
点
定义为空间的一套XY或XYZ坐标；
线
定义为一系列有顺序的空间点；
面
由一组或多组线围成的多边形；
ARC/INFO数据模型 地理数据库（GeoDatabase）
GeoDatabase中并不实际保存拓扑关系
GeoDatabase的拓扑属性
➢ 容限值
指落在以此值为半径的圆形区域内的所有点被看成是一致的，会 被捕捉（snap）到一起。
➢ 精度级别
每个参与拓扑约束的要素类都可以人为地赋予一个精度级别，精 度级别越高，在容限值范围内需要移动时就越稳定，即：级别低 的要向级别高的靠拢。当不同的要素类数据精度不一致时，通常 应将精度较高者设定为较高级别。
域（ Domains ）
定义属性的有效取值范围。可以是连续的变化区间，也可以是离散的 取值集合。
有效规则（Validation rules）
对要素类的行为和取值加以约束的规则。如：规定不同管径的水管要 连接，必须通过一个合适的转接头。规定一块地可以有一到三个主人。
第四讲 空间计量经济学基本模型 ppt课件
关性
PPT课件
16
六、最优模型的确定
PPT课件
17
➢ OLS、SLM、SEM的选择
Run OLS
PPT课件
18
➢ 选择标准及步骤
✓1、做一次OLS估计
✓2、对比LM统计量，LM-Lag和LM-Error
✓3、若均不显著，则无需进行空间计量分析
✓4、若只有一个显著，则设定为与显著统计量对 应的空间计量模型
为最优模型 ✓4、如果有诊断未通过，一般通过调整W、调
整解释变量重新回归。 ✓重复步骤3、步骤4，直至确定合适的模型。
PPT课件
23
练习
问题：
◦ 考虑空间溢出效应的地区人均GDP影响因素 分析
数据文件：
◦ china.shp
论文提纲
◦ 全局MoranI检验 ◦ 局部Moran I检验 ◦ 回归分析 ◦ 运用三类不同的w分别做出结果，选最好的。
第四讲 空间计量经济学 基本模型
PPT课件
1
经典模型：SLM、SEM、SDM 扩展模型： SDEM 、GSAR 基本模型之间的关系 空间关系的体现 基本模型的GeoDa估计 最优模型的选择
PPT课件
2
一、基础模型
➢空间滞后模型（Spatial Lag Model, SLM）
y Wy X ~ (0, 2I n )
➢权重矩阵对GeoDa能力的约束
✓GeoDa只能给出基于邻接关系的W ✓只能估计基于邻接关系的空间计量模型
➢可以估计的模型类型
✓OLS ✓SLM ✓SEM
PPT课件
11
➢软件操作步骤
✓1、打开.shp数据文件 ✓2、创建W（若已有W，则省略该步骤）
※SLM只能使用对称的W，K最近距离W不能用
PPT课件
16
六、最优模型的确定
PPT课件
17
➢ OLS、SLM、SEM的选择
Run OLS
PPT课件
18
➢ 选择标准及步骤
✓1、做一次OLS估计
✓2、对比LM统计量，LM-Lag和LM-Error
✓3、若均不显著，则无需进行空间计量分析
✓4、若只有一个显著，则设定为与显著统计量对 应的空间计量模型
为最优模型 ✓4、如果有诊断未通过，一般通过调整W、调
整解释变量重新回归。 ✓重复步骤3、步骤4，直至确定合适的模型。
PPT课件
23
练习
问题：
◦ 考虑空间溢出效应的地区人均GDP影响因素 分析
数据文件：
◦ china.shp
论文提纲
◦ 全局MoranI检验 ◦ 局部Moran I检验 ◦ 回归分析 ◦ 运用三类不同的w分别做出结果，选最好的。
第四讲 空间计量经济学 基本模型
PPT课件
1
经典模型：SLM、SEM、SDM 扩展模型： SDEM 、GSAR 基本模型之间的关系 空间关系的体现 基本模型的GeoDa估计 最优模型的选择
PPT课件
2
一、基础模型
➢空间滞后模型（Spatial Lag Model, SLM）
y Wy X ~ (0, 2I n )
➢权重矩阵对GeoDa能力的约束
✓GeoDa只能给出基于邻接关系的W ✓只能估计基于邻接关系的空间计量模型
➢可以估计的模型类型
✓OLS ✓SLM ✓SEM
PPT课件
11
➢软件操作步骤
✓1、打开.shp数据文件 ✓2、创建W（若已有W，则省略该步骤）
※SLM只能使用对称的W，K最近距离W不能用
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7
ARC/INFO数据模型
地理相关模型（GeoRelational model, Coverage）
❖ 在Arc/Info 7.X及更早期的版本中使用； ❖ 强调的是空间要素的拓扑关系。
➢要关心点、线和多边形这些几何类型，几何与拓扑储存 在二进制文件中，而与之相关的属性数据位于关系数据库 （DBMS）中。
线
定义为一系列有顺序的空间点；
面
由一组或多组线围成的多边形；
注记
2020年9月28日
6
ARC/INFO数据模型ຫໍສະໝຸດ ARC/INFO的数据空间特征
✓ ArcInfo的高级空间特征
区划（Region）
定义为一组相互不重叠的多边形，用于描述具有相同属性单 元的不连续多边形。如行政区划上的群岛、地籍上的飞地。
支持空间目标的矢量表示和栅格表示；
✓ 位置数据用矢量和栅格数据表示； ✓ 属性数据存储在一组数据库表格中； ✓ 通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询、分析和制
图输出。
2020年9月28日
4
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO的数据模型支持六种重要的数据结构
✓ Coverage 矢量数据表示的主要形式
➢ 属性数据：存储在结点属性表AAT中，它包含7个标准数据项。 Cover#，Cover_ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#， LENGTH 。
2020年9月28日
11
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
数据组织
✓ 控制点 ➢ 存储于tic文件中。
➢ 属性数据：存储在结点属性表NAT中，它包含3个标 准数据项。ARC#, Cover#, Cover_ID。
2020年9月28日
10
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
数据组织
✓ 弧段
➢ 位置数据：Cover#,Cover-ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#， RPOLY#，坐标串,存储在ARC文件中。
➢ 属性数据：存储在结点属性表AAT中，它包含7个标准数据项。 Cover#，Cover-ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#， LENGTH。
✓ 多边形
➢ 位置数据：由一组弧段和位于多边形内的一个标示点来定义。 它不直接存储坐标信息,坐标信息存储在ARC文件和LAB文件中。 Cover#,Cover_ID,Lab#,Arc#1…Arc#n。
✓ 覆盖范围 ➢ 存储于bnd文件中。
2020年9月28日
12
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
Coverage的优点
➢ 空间数据与属性数据关联
➢ 空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据则 放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识编码关连。
➢ 矢量数据间的拓扑关系得以保存
事件（Event）
定义为基于基本线特征基础上离起点或终点一定距离的一点。 如要找高速公路上200公里处的事故点不需直接求出这一点的坐 标，同时对线路或事件点修改不会造成不一致问题。
路径（Route）
2020年9月28日
定义为基于基本线特征基础上的路由。如在道路网上划分出 的公共汽车线路，不同的公共汽车线路公用部分道路时不用重复 输入线特征。路径的起点或终点可不与线特征起始点或终点重合， 可定义为线路上离起点或终点一定距离的点，这样就不用断开线 特征。
地理数据库（GeoDatabase）
❖ GeoDatabase是ArcInfo8之后引入的一个全新的空间数据模 型 ❖ 是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库。
2020年9月28日
8
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
描述
ARC/INFO7.X以前版本以Coverage作为矢量数据的
第八讲几种常见的空间数据模型
1. ArcView数据模型 2. ARC/INFO数据模型
2020年9月28日
1
ArcView数据模型
ArcView采用一种混合数据模型定义和管理地理数据,空 间数据采用无拓扑关系的矢量数据,属性数据采用关系 数据库表示。
Layer
一个Layer只能表示一种几何类型的空间目标。对于矢量层由 三个文件组成shp文件，shx文件，dbf文件，sbn、sbx文件和 ain、aih文件。Shp文件存储无拓扑关系的几何数据，shx包含 几何数据索引，dbf文件存储属性数据，sbn、sbx文件包含空 间索引，ain、aih文件包含属性索引。
基本存储单元。一个Coverage存储指定区域内地理要素
的位置、拓扑关系及其专题属性。每个Coverage一般只
描述一种类型的地理要素（一个专题Theme）。位置信
息用X,Y表示，相互关系用拓扑结构表示，属性信息用
二维关系表存储。
GIS
RDBMS
ID 几何空间数据 存储子系统
2020年9月28日
9
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
数据组织
✓ 标示点
➢ 位置数据：Cover#，Cover_ID，和X，Y，存储在LAB 文件中。
➢ 属性数据：存储在PAT文件中，包含四个基本的数据 项，Area，Perimeter，cover#和Cover-ID。
✓ 结点
➢ 位置数据：不明显地存储，而是作为弧段的起始结 点和终止结点存储在ARC文件中。Cover#, Cover_ID。
✓ GRID 栅格数据表示的主要形式
✓ TIN 适合于表达连续表面
✓ 属性表 ✓ 影像
用作地理特征的描述性数据 ✓ CAD图像
用作地理特征的描述性数据
2020年9月28日
5
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO的数据空间特征
✓ ArcInfo的主要基本空间特征
点
定义为空间的一套XY或XYZ坐标；
2020年9月28日
2
ArcView数据模型
Project
Theme(Layer )
2020年9月28日
3
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO是ESRI开发的GIS软件
ARC/INFO采用一种混合数据模型定义和管理地理数据
在ARC/INFO中, “ARC”是指用于定义地物空间位置 和关系的拓扑数据结构, “INFO”是指用于定义地物 属性的表格数据（关系数据）结构
ARC/INFO数据模型
地理相关模型（GeoRelational model, Coverage）
❖ 在Arc/Info 7.X及更早期的版本中使用； ❖ 强调的是空间要素的拓扑关系。
➢要关心点、线和多边形这些几何类型，几何与拓扑储存 在二进制文件中，而与之相关的属性数据位于关系数据库 （DBMS）中。
线
定义为一系列有顺序的空间点；
面
由一组或多组线围成的多边形；
注记
2020年9月28日
6
ARC/INFO数据模型ຫໍສະໝຸດ ARC/INFO的数据空间特征
✓ ArcInfo的高级空间特征
区划（Region）
定义为一组相互不重叠的多边形，用于描述具有相同属性单 元的不连续多边形。如行政区划上的群岛、地籍上的飞地。
支持空间目标的矢量表示和栅格表示；
✓ 位置数据用矢量和栅格数据表示； ✓ 属性数据存储在一组数据库表格中； ✓ 通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询、分析和制
图输出。
2020年9月28日
4
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO的数据模型支持六种重要的数据结构
✓ Coverage 矢量数据表示的主要形式
➢ 属性数据：存储在结点属性表AAT中，它包含7个标准数据项。 Cover#，Cover_ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#， LENGTH 。
2020年9月28日
11
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
数据组织
✓ 控制点 ➢ 存储于tic文件中。
➢ 属性数据：存储在结点属性表NAT中，它包含3个标 准数据项。ARC#, Cover#, Cover_ID。
2020年9月28日
10
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
数据组织
✓ 弧段
➢ 位置数据：Cover#,Cover-ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#， RPOLY#，坐标串,存储在ARC文件中。
➢ 属性数据：存储在结点属性表AAT中，它包含7个标准数据项。 Cover#，Cover-ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#， LENGTH。
✓ 多边形
➢ 位置数据：由一组弧段和位于多边形内的一个标示点来定义。 它不直接存储坐标信息,坐标信息存储在ARC文件和LAB文件中。 Cover#,Cover_ID,Lab#,Arc#1…Arc#n。
✓ 覆盖范围 ➢ 存储于bnd文件中。
2020年9月28日
12
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
Coverage的优点
➢ 空间数据与属性数据关联
➢ 空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据则 放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识编码关连。
➢ 矢量数据间的拓扑关系得以保存
事件（Event）
定义为基于基本线特征基础上离起点或终点一定距离的一点。 如要找高速公路上200公里处的事故点不需直接求出这一点的坐 标，同时对线路或事件点修改不会造成不一致问题。
路径（Route）
2020年9月28日
定义为基于基本线特征基础上的路由。如在道路网上划分出 的公共汽车线路，不同的公共汽车线路公用部分道路时不用重复 输入线特征。路径的起点或终点可不与线特征起始点或终点重合， 可定义为线路上离起点或终点一定距离的点，这样就不用断开线 特征。
地理数据库（GeoDatabase）
❖ GeoDatabase是ArcInfo8之后引入的一个全新的空间数据模 型 ❖ 是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库。
2020年9月28日
8
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
描述
ARC/INFO7.X以前版本以Coverage作为矢量数据的
第八讲几种常见的空间数据模型
1. ArcView数据模型 2. ARC/INFO数据模型
2020年9月28日
1
ArcView数据模型
ArcView采用一种混合数据模型定义和管理地理数据,空 间数据采用无拓扑关系的矢量数据,属性数据采用关系 数据库表示。
Layer
一个Layer只能表示一种几何类型的空间目标。对于矢量层由 三个文件组成shp文件，shx文件，dbf文件，sbn、sbx文件和 ain、aih文件。Shp文件存储无拓扑关系的几何数据，shx包含 几何数据索引，dbf文件存储属性数据，sbn、sbx文件包含空 间索引，ain、aih文件包含属性索引。
基本存储单元。一个Coverage存储指定区域内地理要素
的位置、拓扑关系及其专题属性。每个Coverage一般只
描述一种类型的地理要素（一个专题Theme）。位置信
息用X,Y表示，相互关系用拓扑结构表示，属性信息用
二维关系表存储。
GIS
RDBMS
ID 几何空间数据 存储子系统
2020年9月28日
9
ARC/INFO数据模型 地理相关模型（Coverage）
数据组织
✓ 标示点
➢ 位置数据：Cover#，Cover_ID，和X，Y，存储在LAB 文件中。
➢ 属性数据：存储在PAT文件中，包含四个基本的数据 项，Area，Perimeter，cover#和Cover-ID。
✓ 结点
➢ 位置数据：不明显地存储，而是作为弧段的起始结 点和终止结点存储在ARC文件中。Cover#, Cover_ID。
✓ GRID 栅格数据表示的主要形式
✓ TIN 适合于表达连续表面
✓ 属性表 ✓ 影像
用作地理特征的描述性数据 ✓ CAD图像
用作地理特征的描述性数据
2020年9月28日
5
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO的数据空间特征
✓ ArcInfo的主要基本空间特征
点
定义为空间的一套XY或XYZ坐标；
2020年9月28日
2
ArcView数据模型
Project
Theme(Layer )
2020年9月28日
3
ARC/INFO数据模型
ARC/INFO是ESRI开发的GIS软件
ARC/INFO采用一种混合数据模型定义和管理地理数据
在ARC/INFO中, “ARC”是指用于定义地物空间位置 和关系的拓扑数据结构, “INFO”是指用于定义地物 属性的表格数据（关系数据）结构