第三章空间数据的组织与结构
GIS的空间数据结构与组织
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。三月-21三月-21Sunday, March 28, 202110、雨中黄叶树，灯下白头人。。10:12:0810:12:0810:123/28/2021 10:12:08 AM11、以我独沈久，愧君相见频。。三月-2110:12:0810:12Mar-2128-Mar-2112、故人江海别，几度隔山川。。10:12:0810:12:0810:12Sunday, March 28, 202113、乍见翻疑梦，相悲各问年。。三月-21三月-2110:12:0810:12:08March 28, 202114、他乡生白发，旧国见青山。。28 三月 202110:12:08 上午10:12:08三月-2115、比不了得就不比，得不到的就不要。。。三月 2110:12 上午三月-2110:12March 28, 202116、行动出成果，工作出财富。。2021/3/28 10:12:0810:12:0828 March 202117、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。10:12:08 上午10:12 上午10:12:08三月-219、没有失败，只有暂时停止成功！。三月-21三月-21Sunday, March 28, 202110、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。10:12:0810:12:0810:123/28/2021 10:12:08 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。三月-2110:12:0810:12Mar-2128-Mar-2112、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。10:12:0810:12:0810:12Sunday, March 28, 202113、不知香积寺，数里入云峰。。三月-21三月-2110:12:0810:12:08March 28, 202114、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。28 三月 202110:12:08 上午10:12:08三月-2115、楚塞三湘接，荆门九派通。。。三月 2110:12 上午三月-2110:12March 28, 202116、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。2021/3/28 10:12:0810:12:0828 March 202117、空山新雨后，天气晚来秋。。10:12:08 上午10:12 上午10:12:08三月-219、杨柳散和风，青山澹吾虑。。三月-21三月-21Sunday, March 28, 202110、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。10:12:0810:12:0810:123/28/2021 10:12:08 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。三月-2110:12:0810:12Mar-2128-Mar-2112、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。10:12:0810:12:0810:12Sunday, March 28, 202113、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。三月-21三月-2110:12:0810:12:08March 28, 202114、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。28 三月 202110:12:08 上午10:12:08三月-2115、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。三月 2110:12 上午三月-2110:12March 28, 202116、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/28 10:12:0810:12:0828 March 202117、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。10:12:08 上午10:12 上午10:12:08三月-21
空间数据组织与管理
空间数据组织空间数据管理❑空间数据结构●矢量数据结构●栅格数据结构❑矢量、栅格结构对比❑空间数据库特点❑传统数据库模型及特点●层次数据模型●网络数据模型●关系数据模型❑现行空间数据库管理方案●混合数据管理模式●扩展数据管理模式●统一数据管理模式空间数据组织与管理定义：❑矢量数据结构通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。
❑点：空间的一个坐标点；❑线：多个点组成的弧段；❑面：多个弧段组成的封闭多边形；获取方法❑定位设备（全站仪、GPS 、常规测量等）❑地图数字化❑间接获取●栅格数据转换●空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）矢量数据表达考虑内容❑矢量数据自身的存储和管理❑几何数据和属性数据的联系❑空间对象的空间关系（拓扑关系）矢量数据表达❑简单数据结构❑拓扑数据结构❑属性数据组织矢量数据结构矢量数据表达—简单数据结构只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。
又称面条结构。
存储：❑独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象；❑点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成特征●无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询●公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性●多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂；●处理嵌套多边形比较麻烦适用范围：制图及一般查询，不适合复杂的空间分析量数据结构（续）标识码属性码空间对象编码唯一连接几何和属性数据数据库独立编码点: ( x ,y )线: ( x 1 , y 1 ) , (x 2 , y 2 ) , … , ( x n , y n )面: ( x 1, y 1) , (x 2, y 2) , …, ( x 1, y 1)点位字典点: 点号文件线: 点号串面: 点号串点号X Y 1112223344………n5566存储方法量数据结构（续）矢量数据表达—拓扑数据结构不仅表达几何位置和属性，还表示空间关系 表达对象：关联关系 表达方式●全显式表达●部分显式表达拓扑关系物理实现●直接存储●串行指针拓扑关系与数据共享 采用拓扑关系的原则量数据结构（续）拓扑结构：全显式表达N1B2N2N3B3B4B1A1A2A6A5A4A3A7A8N5A8B1B2B3B4A1A2A3A4A5A6A7N1N2N3N4N5M面弧点面-弧拓扑面弧段弧-点拓扑弧起点弧-面拓扑弧左面点-弧拓扑点弧段终点右面量数据结构（续）拓扑结构：部分显式表达●用上述部分表格表示空间目标的拓扑关系⏹System ：面-弧、弧-点⏹DIME ：弧-点、弧-面●目前商用GIS 还没有超出上述四个表格的拓扑关系量数据结构（续）拓扑结构：物理实现▪串行指针面-弧、点-弧：变长记录，不方便直接存储POLYVRT （美国计算机图形及空间分析实验室）TIGER （美国人口调查局）▪直接存储Arc/Info 、GeoStar矢量数据结构（续）拓扑结构：拓扑关系与数据共享维护数据的一致性矢量数据结构（续）拓扑结构：是否需要拓扑结构?❑应用目的●制图或一般查询，可不要拓扑结构●空间分析，则应建立拓扑关系❑服务对象和系统数据结构●面状目标：面-弧、弧-面●网络目标：点-弧、弧-点矢量数据结构（续）矢量数据结构：属性数据表达与组织❑属性特征类型●类别特征：是什么●说明信息：同类目标的不同特征❑属性特征表达●类别特征：类型编码●说明信息：属性数据结构和表格❑属性表的内容取决于用户❑图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记录号实现。
GIS的空间数据结构
GIS的空间数据结构在地理信息系统（GIS）中，空间数据结构是用于组织和描述空间信息的数据模型。
它能够将现实世界中的地理现象和空间实体转化为计算机可处理和存储的数据形式。
以下是关于GIS空间数据结构的几个主要组成部分：1、矢量数据结构：矢量数据结构以点、线和多边形来表示空间实体。
每个点由一对坐标（x,y）定义，线由一系列坐标点构成的序列定义，多边形则由一个闭合的坐标序列定义。
矢量数据结构适用于表示连续的空间现象，如地形、河流、土地利用等。
2、栅格数据结构：栅格数据结构将空间划分成均匀的网格，每个网格对应一个像素或地块。
每个网格的值通常代表该区域的一种属性，如海拔、植被类型、人口密度等。
栅格数据结构适用于表示连续的空间现象，特别是那些可以很容易转化为像素值的数据，如卫星图像。
3、不规则三角网（TIN）：这是一种用于表示三维表面的数据结构。
它由一系列不重叠的三角形构成，每个三角形表示一个地形表面。
TIN 数据结构适用于表示连续且不规则的空间现象，如地形起伏、土壤类型等。
4、对象-关系型数据结构：这种数据结构将空间实体表示为对象，并将属性、事件和其他空间关系表示为对象的属性。
对象-关系型数据结构适用于表示复杂的空间关系和具有多种属性的空间实体。
在GIS应用中，选择适当的数据结构对于提高数据处理、查询和分析的效率至关重要。
此外，不同的数据结构也具有不同的优缺点，需要根据具体的应用需求和数据特性来选择。
基于ArcSDE的GIS空间数据存储分析引言随着地理信息系统（GIS）在各个领域的广泛应用，如何有效地存储和管理空间数据成为了一个重要的问题。
ArcSDE（Spatial Data Engine）作为一种先进的空间数据存储和分析技术，为GIS应用提供了强大的支持。
本文将介绍ArcSDE的基本概念、优势及其在GIS空间数据存储分析中的应用。
ArcSDE概述ArcSDE是一种面向对象的地理数据库引擎，它由Esri公司开发，可在多种数据库管理系统（如Oracle、PostgreSQL、MySQL等）上运行。
3空间的组织与设计
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
3.2.2空间的关系 3.2.2空间的关系
两个空间的关系包括：空间内的空间、穿插式空间、邻接式空间和由公 空间内的空间、穿插式空间、 空间内的空间 共空间连起的空间。 共空间连起的空间 （1）空间内的空间（包容式） 一个大的空间可以再其中包含一个或若干个小空间。大空间与小空间之间 很容易产生视觉和空间的连续性，并保持空间的整体性。
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
（3）两个空间相互邻接 邻接是空间关系中最常见的形式，它允许各个空间根据各自的功能或象 征意义的需要清楚地划分。界定邻接空间的限定面的特点，决定着两个空 间在视觉和空间上的连续程度。
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
（4）两个空间被一个公共空间连接 相隔一定距离的两个空间，可 由第三个过渡空间来连接。在这 种空间关系中，过渡空间的特征 有着决定性的意义 决定性的意义。 决定性的意义
3.2 组合空间设计
2.放射式组合 3.线式组合 4.组团式组合 5.网格式组合
《 空
间
装
饰
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计 》
3.2 组合空间设计
巴黎卢浮宫改造工程（贝聿铭）
《 空
间
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3.2 组合空间设计
巴黎卢浮宫改造工程（贝聿铭）
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
巴黎卢浮宫改造工程（贝聿铭）
地理信息系统复习题
第一章概论1数据：是人们在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。
存储方式：数字、文字、符号、图像。
存储介质：记录本、地图、胶片、磁盘。
2信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等地内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界的实施和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。
3地理空间数据：是指以地理空间位置为参照，描述自然、社会、人文经济景观的数据，可以是图形、图像、文字、表格等。
包括①位置数据：几何坐标；②属性数据：描述地物特征的定性或定量的指标；③时域特征数据：地理特征采集或地理现象发生的时刻或时段4地理信息：是有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理及环境数据的解释。
地理信息来源于地理空间数据：地理实体--->地理数据--->地理信息。
地理信息特征：空间分布性、海量数据、信息载体多样性。
5地理数据：是各种地理特征和现象间关系的数字化表示。
6信息系统：是具有采集、管理、分析和表达数据能力并以供信息服务为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。
四大基本功能：数据的采集管理、分析和表达。
根据数据处理对象可分为空间信息系统和非空间信息系统；从应用层次上可分为事物处理系统、管理信息系统、决策支持系统等。
7地理信息系统：①概念：有时又称为“地学信息系统”或“资源环境信息系统”。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统。
②基本内涵：Ⅰ.GIS的物理外壳是计算机化的技术系统；Ⅱ.GIS的操作对象是空间数据；Ⅲ.GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价的能力；Ⅳ.GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。
第三章空间数据的组织与结构
第三章空间数据的组织与结构空间数据的组织与结构是指如何有效地管理和存储大量的空间数据，并通过数据结构的设计来支持对空间数据的查询和分析。
本文将介绍空间数据的组织与结构的相关概念和技术，并探讨其在实际应用中的应用。
空间数据的组织与结构主要包括三个方面：空间数据模型、空间索引和空间数据存储。
空间数据模型是描述和表示空间数据的方法和规范。
常用的空间数据模型有欧几里得空间模型、栅格空间模型和矢量空间模型等。
欧几里得空间模型是最简单和常用的空间数据模型，它主要通过坐标系和几何对象来描述和表示空间数据。
栅格空间模型是将空间分为固定大小的网格单元，每个单元可以表示一个值或几何对象。
矢量空间模型是通过点、线、面等几何对象来表示空间数据。
不同的空间数据模型适用于不同的应用场景，选择合适的空间数据模型对于提高数据的可用性和处理效率非常重要。
空间索引是一种数据结构，用于加快对空间数据的查询和分析。
常用的空间索引方法有R树、四叉树和网格索引等。
R树是一种平衡树结构，可以将空间数据划分为不重叠的矩形区域，并将每个矩形区域关联一个叶子节点。
四叉树是一种二叉树结构，将空间数据划分为大小相等的四个象限，并将每个象限关联一个子节点。
网格索引是将空间数据划分为固定大小的网格单元，每个单元可以包含一个或多个空间数据对象。
空间索引可以将相邻的空间数据对象组织在一起，从而加快空间数据的查询和分析。
空间数据存储是指将大量的空间数据有效地存储在物理介质上。
常用的空间数据存储方法有关系型数据库、文件系统和专用数据库等。
关系型数据库是最常用的存储空间数据的方法，它可以通过表和索引来组织和管理多个空间数据对象。
文件系统是一种将空间数据以文件的形式存储在磁盘上的方法，它可以通过目录和文件名来组织和管理空间数据。
专用数据库是一种专门用于存储和处理空间数据的数据库管理系统，它提供了高效的空间数据存储和查询功能。
在实际应用中，空间数据的组织与结构对于地理信息系统、物流管理和地图导航等领域具有重要的意义。
地理信息系统(GIS)重点总结
第一章1、信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们(或系统0提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
2、数据：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是用以载荷信息的物理符号，在计算机化的地理信息系统中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。
3、GIS：地理信息系统（GIS , Geographic Information Systems）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
特点：❶具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；❷以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。
❸具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。
❹由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。
❺地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。
信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真。
4、1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息这一术语，并于1971年建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。
5、地理信息系统的五大功能：输入、查询、编辑、分析、输出。
gis自考习题-整理单选+多选学生用
第一章绪论1、地理信息系统形成于20 世纪____ ？A.50 年代B.60 年代C.70 年代D.80 年代2、地理信息区别与其他信息的显著标志是 ___ ?A.属于属性信息B.属于共享信息C.属于社会经济信息D.属于空间信息3、“3S”技术指的是?A.GIS 、RS、GPSB.GIS 、DSS、GPSC.GIS 、GPS、OSD.GIS 、DSS、RS4、下列属于GIS 输入设备的是___ ?A.主机B.绘图机C.扫描仪D.显示器5、把GIS分为专题地理信息系统、区域地理信息系统与地理信息系统工具是按___ ?A.数据容量B.用户类型C.内容D.用途6、从历史发展看，GIS脱胎于?A.地图学B.地理学C.计算机科学D.测量学7、世界上第一个地理信息系统是___ ?A.美国地理信息系统B.加拿大地理信息系统C.日本地理信息系统D.奥地利地理信息系统8、有关地理系统的论述错误的是 __ ?A.地理系统是一个多层次的巨系统B.地理系统是地理信息系统的科学依据C.地理系统就是统一地图学D.地理系统是以哲学思维和高度现代化的技术为支撑的科学体系9、GIS 进入推广应用阶段是20 世纪?A.60 年代B.70 年代C.80 年代D.90 年代10、GIS 的主要工作方式是?A.批处理方式B.人机对话的交互方式C.模拟方式D.增量方式11、GIS 与机助制图的差异在于?A.是地理信息的载体B.具有存储地理信息的功能C.具有显示地理信息的功能D.具有强大的空间分析功能12、有关信息的论述错误的是 ___ ?A.信息具有传输性B.信息具有共享性C.信息具有适用性D.信息具有主观性13、下列哪些属于GIS产品的输出设备?A.键盘B.硬盘C.主机D.显示器14、下列GIS软件中哪一个不是ESRI公司的产品?A.ArcViewB.ArcSEDC.MapXtremeD.MapObject15、地理信息区别与其他信息的显著标志是 ___ ?A.属于属性信息B.属于共享信息C.属于社会经济信息D.属于空间信息16、以下不属于GIS输出设备的是?A.绘图仪B.打印机C.图形显示终端D.图形数字化仪第二章地理信息系统的数据结构1、对一幅地图而言，要保持同样的精度，栅格数据量要比矢量数据量A.大B.小C.相当D.无法比较2、有一点实体其矢量坐标为P（，），若网格的宽与高都是2，则P__ ?A.P （5，8）B.P （8，5）C.P （4，7）D.P （7，4）3、获取栅格数据的方法有___ ?A.手扶跟踪数字化法B.屏幕鼠标跟踪数字化法C.扫描数字化法D.人工读取坐标法4、矢量结构的特点是___ ?A.定位明显、属性隐含B.定位明显、属性明显C.定位隐含、属性明显D.定位隐含、属性隐含点栅格化的行列坐标为 __ ?5、下列栅格结构编码方法中，具有可变分辨率和区域性质的是___A. 直接栅格编码B. 链码C. 游程编码D. 四叉树编码6、用数字化仪数字化一条折线，合适的操作方式为___ ?A.点方式B.开关流方式C.连续流方式D.增量方式7、描述地理实体本身位置、形状和大小等的数据为___ ?A.属性数据B.几何数据C.关系数据D.统计数据8、在GIS数据中，把非空间数据称为?A.几何数据B.关系数据C.属性数据D.统计数据9、地理数据一般具有三个基本特征是___ ?A.空间特征、属性特征和时间特征B.空间特征、地理特征和时间特征C.地理特征、属性特征和时间特征D.空间特征、属性特征和拓扑特征10、存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系是___ ?A.拓扑邻接B.拓扑关联C.拓扑包含D.以上三者11、通过记录坐标的方式表示点、线、面地理实体的数据结构是?A.矢量结构B.栅格结构C.拓扑结构D.多边形结构12、在栅格数据获取过程中，为减少信息损失提高精度可采取的方法是A.增大栅格单元面积B.缩小栅格单元面积C.改变栅格形状D.减少栅格总数13、对同一幅地图而言，矢量结构与栅格结构相比___ ?A.图形精度高B.图形精度低C.图形精度相当D.无法比14、下列能进行地图数字化的设备是 ___ ?A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机D.硬盘15、GIS 所包含的数据均与___ ?A.地理空间位置相联系B.非空间属性相联系C.地理事物的质量特征相联系D.地理事物的类别相联系16、存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系属于____ ?A.拓扑邻接B.拓扑包含C.拓扑关联D.以上都不是17、栅格结构的特点是___ ?A.定位明显，属性隐含B.定位明显，属性明显C.定位隐含，属性明显D.定位隐含，属性隐含18、下列既是获取矢量数据的方法，又是获取栅格数据的方法是 ___ ?A.手扶跟踪数字化法B.扫描仪法C.数据结构转换法D.分类影象输入法19、矢量数据量与表示地物精度之间的关系是___ ?A.数据量越大，精度越高B.数据量越小，精度越高C.数据量越大，精度越低D.以上三者都有可能20、栅格结构与矢量结构相比____ ?A.数据结构复杂，冗余度小B.数据结构复杂，冗余度大C.数据结构简单，冗余度小D.数据结构简单，冗余度大21、下列栅格数据编码方法中，接近矢量结构，不具有区域性质的编码方法是____ ?A.四插树编码B.块码C.游程编码D.链码22、矢量结构与栅格结构相比____ ?A.结构紧凑，冗余度小B.结构紧凑，冗余度大C.结构松散，冗余度小D.结构松散，冗余度大23、在GIS中，明确定义空间结构关系的数学方法称为?A.邻接关系B.关联关系C.包含关系D.拓扑关系24、下列给出的方法中，哪种可获取矢量数据___ ?A.手扶跟踪数字化法B.扫描法C.遥感信息提取D.手工网格法25、在多边形矢量编码方法中，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系的编码方法是__ ?A.多边形环路法B.树状索引编码法C.拓扑结构编码法D.四叉树编码法26、决定了栅格数据的精度A.网格边长B.网格数C.顶点数D.像元27、以下哪种不属于数据采集的方式___ ?A.手工方式B.扫描方式C.投影方式D.数据通讯方式28、在GIS数据中，把非空间数据称为?A.几何数据B.关系数据C.属性数据D.统计数据29、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入___ ?A.属性数据B.地图数据C.影象数据D.DTM 数据30、栅格数据表示地物的精度取决于___ ?A.栅格尺寸的大小B.编码方法C.地物的大小D.数字化方法31、为了唯一标示每个记录，必须有记录的标识符，这个标识符是___ ?A.代码B.主关键字C.辅关键字D.记号32、对于游程长度编码而言，图形程是度与压缩比的关系式 __ ?A.图形越简单，压缩比越高B.图形越简单，压缩比越低C.图形越复杂，压缩比越高D.二者间无关系33、__ 是数据组织的基本对象。
GIS原理 总复习 总结 试题
将2n×2n像元组成的图像(不足的用背景补上)按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一，单一：不分；不单一：递归分割。最后得到一颗四分叉的倒向树。
1）从四叉树的特点可知，一幅2n *2n栅格阵列图，具有的最大深度数为n，可能具有的层次为0，1，2，……..n、
2）每一层的栅格宽度，即每层边上包含的最大栅格数，反映了所在叶结点表示的正方形集合的大小，其值为：2（最大深度-当前层次）
百分比法
根据矩形区域内各要素所占面积的百分比数确定栅格单元的代码参与，如可记面积最大的两类BA也可根据B类和A类所占面积百分比数在代码中加入数字。
其它方法
10完全栅格数据结构
特点：最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理。
A
A
A
A
A
B
B
B
A
A
B
B
A
A
B
B
1）每行都从左到右记录；
AAAAABBBAABBAABB
在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。
链状双重独立式编码特点：
1.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。
2、当图形数据修改、删除、增加点、线、面要素后，其拓扑关系也发生改变，所以，需重新建拓扑。
5)曲面数据结构
拓扑关系的类型（点线面之间关系）
第三章空间数据结构
1.空间数据结构概念
空间数据结构指对空间数据进行合理组织，以便于进行计算机处理，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述，是数据模型和文件格式之间的中间媒介。
2.从现实世界到计算机世界四个层次（地理空间数据建模）
第三章空间数据的组织与结构(二)
24 25 8 6
3 4
5
多边形原始数据
多边形 A B
数据项
(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y 9),(x1,y1) (x1,y1), (x9,y9), (x8,y8), (x17,y17), (x16,y16), (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13), (x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)
栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥 感图像的处理。它与制图物体的空间分布特征 有着简单、直观而严格的对应关系，对于制图 物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉 提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系, 栅格数据最为便捷。 多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格选 择方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有 效。例如，多边形周长、面积、总和、平均值 的计算、从一点出发的半径等在栅格数据结构 中都减化为简单的计数操作。
c
d e f g h i j
16
19 15 15 1 8 16 31
8
5 19 16 15 1 19 31
E
O O D O A D B
B
E D B B B E C
弧段文件
弧段坐标文件
结点号 1 2
坐标 (x1,y1)
连接弧段 a,g
…… …… …… ……
结点文件
…… …… …… ……
……
22 23
24 25 8 6
3 4
5
B
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D
EaΒιβλιοθήκη bcfg
h j
空间数据的组织与结构
空间数据的组织与结构在当今数字化的时代，空间数据的重要性日益凸显。
从导航应用到城市规划，从地质勘探到环境保护，空间数据在各个领域都发挥着关键作用。
而要有效地管理和利用这些空间数据，就需要深入理解其组织与结构。
空间数据，简单来说，是指具有空间位置特征或属性的数据。
它可以是地理坐标、地图上的点、线、面，也可以是与空间位置相关的其他信息，如温度、湿度、人口密度等。
那么，空间数据是如何组织起来的呢？常见的组织方式有栅格数据结构和矢量数据结构。
栅格数据结构将空间区域划分为规则的网格单元，每个单元都有一个值来表示相应的属性。
比如说，在一张卫星图像中，每个像素就是一个栅格单元，其颜色值代表了该位置的地物特征。
栅格数据结构的优点是处理简单、运算速度快，适用于对空间数据进行全局分析和大规模数据的快速处理。
但它也存在一些缺点，比如数据冗余度大，因为每个单元都要存储一个值，即使相邻单元的值可能相同；而且栅格数据的精度相对较低，难以精确表示复杂的地理实体边界。
与栅格数据结构不同，矢量数据结构通过点、线、面等几何对象来表示地理实体。
例如，一条河流可以用一条线来表示，一个湖泊可以用一个面来表示。
矢量数据结构能够更精确地描述地理实体的形状和位置，数据冗余度小，占用存储空间相对较少。
但矢量数据结构的处理算法相对复杂，在进行某些空间分析操作时可能不如栅格数据结构高效。
在实际应用中，选择栅格数据结构还是矢量数据结构，往往取决于具体的需求和数据特点。
如果需要对大面积的空间数据进行快速分析，且对精度要求不是特别高，栅格数据结构可能是更好的选择；而对于需要精确表示地理实体形状和边界的情况，矢量数据结构则更为合适。
除了这两种基本的数据结构，还有一些混合的数据结构，它们结合了栅格和矢量数据结构的优点，以满足更复杂的应用需求。
空间数据的组织还涉及到数据的分层。
就像我们整理书架时会把不同类型的书放在不同的层架上一样，空间数据也可以根据其主题、属性或用途进行分层。
空间数据库
PPT思考题：绪论：地理信息是描述地表形态及其所附的自然和人文地物特征和属性的总称。
地理空间是一个相对空间，是一个空间实体组合排列集，强调宏观的空间分布和空间实体间的相关关系。
空间数据是指带有空间坐标的数据（非结构化特征）。
1、什么是空间数据库？是以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。
2、空间数据库系统包括哪几部分？（1）矢量地形图数据库（2）数字高程模型库（3）影像数据库（4）数字栅格地形图（5）专题数据（6）电子地图（7）元数据3、空间数据库主要作用有哪些？（1）海量数据的管理能力（2）空间分析功能（3）设计方式灵活，满足用户要求（4）支持网络功能4、当前空间数据库存在的主要问题是什么？空间数据的获取与处理空间数据组织空间数据库系统空间数据共享研究5、影响空间数据库发展的关键因素是哪几个?空间数据库的计算平台；空间数据模型；空间数据库的组织管理模式。
第二章空间现象计算机表达1、空间实体：具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间的物体2、空间索引相关概念及其包括哪些索引方式？空间索引：依据空间对象所在位置及分布特征，按一定顺序编排的一种数据结构，且该数据结构包含有对象标识和定位这些对象的内容的信息空间数据索引：是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针空间检索: 给定查询条件，利用空间索引从数据库中找出符合条件的空间数据的一种操作索引方式：BSP树、K－D－B树、R树、R+树和CELL树3、数据挖掘，空间数据挖掘有哪些方法？数据挖掘：一般是指从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程方法：分类、回归分析、聚类、关联规则、特征、变化和偏差分析、Web页挖掘等4、地理系统：是指各自然地理要素通过能量流、物质流和信息流的作用结合而成的，具有一定结构和功能的整体，即一个动态的多等级开放系统5、栅格结构与矢量结构的比较第三章空间数据的物理组织文件管理：文件系统把有关数据组织成为文件并予以命名分页技术：即把内、外存空间按同样大小分成若干页面系统缓冲区：是主存中特别指定的一块存储空间，以存放从外存读入内存的数据或从内存写进外存的数据缓冲区管理：就是将缓冲区分成若干块，系统用一个程序分配这些缓冲块，并采用分配算法使缓冲区的利用为最佳文件组织：就是按一定的逻辑结构把有关联的数据记录组织成为文件（称为逻辑文件），用体现这种逻辑结构的物理存储形式把文件中的数据存放到某种存储设备上，使之构成物理文件的机构动态存储管理：研究数据结构的空间分配、回收的方法，以满足某种结构对存储的不同要求流水文件：是一种最简单的文件组织方法，即按照数据到达文件的时间顺序依次连续地存储数据，对数据不分析、不规范，记录的类型既可相同，也可不同索引文件：将每页的最后一个单词与页号列表，那么查单词可先查表（称为索引表），等确定页面号后，再细查该页面。
空间数据组织与管理
平台架构
建立一个安全、稳定、高效的空 间数据共享平台，包括数据存储、 数据处理、数据查询和数据分发 等功能模块。
数据整合
将不同来源、不同格式的空间数 据进行标准化和规范化，整合到 一个统一的共享平台上，便于用 户查询和使用。
用户管理
建立完善的用户管理制度，对用 户进行身份认证和权限管理，确 保数据的安全性和保密性。
空间数据组织与管理
• 空间数据概述 • 空间数据组织方式 • 空间数据存储管理 • 空间数据查询与检索 • 空间数据共享与分发 • 空间数据可视化表达与地图制作
目录
空间数据概述
空间数据的定义与特点
总结词
空间数据是描述地理空间中各种要素的数据，具有空间位置、属性、时间三个基本要素。
详细描述
空间数据是地理信息系统（GIS）的基础，它描述了地理空间中各种要素的位置、特征 和属性。这些要素可以是自然物体，如山川、湖泊、植被等，也可以是人文要素，如建 筑物、道路、人口分布等。空间数据的特点包括空间位置的唯一性、属性描述的多样性
空间数据版权保护
1 2 3
版权标识 对共享平台上的空间数据添加版权标识，明确数 据的所有权和使用权，防止未经授权的数据使用 和传播。
访问控制 建立严格的访问控制机制，限制用户对数据的访 问权限，防止未经授权的访问和数据泄露。
法律保护 加强相关法律法规的建设和执行，对侵犯版权的 行为进行严厉打击，保护数据所有者的合法权益。
空间数据的应用领域
总结词
空间数据在城市规划、环境保护、资源调查、灾害监 测等领域具有广泛应用。
详细描述
空间数据在许多领域都有重要的应用价值。在城市规划 中，空间数据可用于城市用地布局、交通规划等方面； 在环境保护中，空间数据可用于监测环境污染、评估生 态保护效果等；在资源调查中，空间数据可用于土地资 源、水资源、矿产资源等的调查和评估；在灾害监测中， 空间数据可用于灾害预警、灾后评估等。此外，空间数 据还可应用于军事侦察、农业管理、旅游规划等领域。
《空间数据库》范围及重点
《空间数据库》范围及重点1.第一章：绪论1)空间数据库基本概念、组成部分、名称简写之间的联系与区别与联系；答；利用当代的系统方法，在地理学、地图学原理的指导下，对地理空间进行科学的认识与抽象，将地理数据库化为计算机处理时所需的形式与结构，形成综合性的信息系统技术——空间数据库或者SDBMS是海量SD的存储场所、提供SD处理与更新、交换与共享，实现空间分析与决策的综合系统。
组成：存储系统、管理系统、应用系统是SDBS的简称2)目前空间数据库实现方案；答：ORDBMS3)GIS，RS与空间数据库之间的联系；4)常见的空间数据库产品答：轻量级：MS的Access、FoxPro、SUN的MySQL中等：MS的SQL Server系列重量级：Oracle的Oracle不太熟悉的有：Sybase、Informix、DB2 、Ingress、PostgreSQL（PG）等5)产生空间数据库的原因；答：直接利用？SD特征：空间特性非结构化特征空间关系特征多尺度与多态性海量数据特性存在的问题：复杂图形功能：空间对象复杂的空间关系数据变长记录6）空间数据库与普通关系数据库的主要区别。
答：关系数据库管理属性数据，空间数据采用文件库或图库形式；增加大二进制数据类型(BLOB)，解决变长数据存储问题；将空间数据/属性数据全部存放在数据库中；但空间特性由程序处理2.第二章：空间数据库模型1)如何理解空间数据库模型；2)空间数据及空间关系；… (1) 空间数据类型几何图形数据影像数据属性数据地形数据元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，数据来源、数据权属、数据产生的时间数据精度、数据分辨率、元数据比例尺地理空间参考基准、数据转换方法…(2) 空间关系指地理空间实体之间相互作用的关系：拓扑关系：形状、大小随投影改变。
在拓扑变换下不变的拓扑变量，如相邻、包含、相交等，反映空间连续变化的不变性方位关系：地理空间上的排列顺序，如前后、上下、左右和东、南、西、北等方位度量关系：距离远近等3)空间数据库如何建模；DB设计三步骤‹ Conceptual Data Model：与应用有关的可用信息组织、数据类型、联系及约束、不考虑细节、E-R模型Logic Data Model 层次、网状、关系，都归为关系，SQL的关系代数(relational algebra, RA) Physical Data Model：解决应用在计算机中具体实现的各种细节，计算机存储、数据结构等4)模型之间如何转换？5)可行的空间数据库建模方案。
空间数据的组织与结构一
y
0
0
0
0
9
0
0
0
0
0 0 0 0 0 9 x
0
0 0 6 9 9 0
0
0 0 9 0 0 0
9
9 9 0 0 0 0
0
0 0 7 7 7 0
0
7 7 7 7 7 0
0
7 7 7 7 7 0
0
0 0 7 0 0 0
(a) 点、线、面数据 (b) 栅格表示 图3-1 点、线、面数据的栅格结构表示
二、特点
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 0 0
7
7 7 7
7
7 7 7
7
7 7 7
7
7 7 7
(4,4,1,0),(4,2,1,0), (4,3,1,0), (4,4,1,0),
(5,1,4,0), (5,5,4,7)
• 一个多边形所包含的正方形越大，多边形的边界 越简单，块状编码的效率就越好。 • 多边形效果并不好。 • 块状编码在合并、插入、检查延伸性、计算面积 等操作时有明显的优越性。然而对某些运算不适 应，必须在转换成简单数据形式才能顺利进行。
综合练习:
有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接 栅格编码表示为： 1，2，2，2；0，1，2，2；1，3，2，2；0，1，2，2。分析 并回答下列问题。 ①表示面状地物的代码是几？ ②假设方向代码分别表示为：东=0，东北=1，北=2，西北=3， 西=4，西南=5，南=6，东南=7。写出线状地物的链式编码。 ③按列方向写出一种游程编码方案。 ④块状编码中最大正方形的半径是多少？ ⑤按四叉树分解最多能分解几次？最大层数为多少？
GIS_3_地理空间与空间数据基础
任意水准面 HA
大地水准面
H´B HB
铅垂线
11
黄海海面
1952-1979年平 均海水面为0米
水准原点 1985国家高
程基准， 72.2604米
12
地理参考系统
Z 笛卡尔坐标
.M
Z X
X
Y
Z
.M
d
q 纬度
a 经度
X
极坐标
Y Y
13
地理空间的距离度量
➢ 距离度量的两种方式
✓ 沿真实的地球表面进行距离量度 ✓ 沿旋转椭球体表面进行距离量度（大圆弧长）
➢特征
✓ 定位明显，属性隐含
✓ 形象直观（点：如独立树、水准点；线：如铁路、 河流；面：如土地类型）
✓ 特别适合于模拟离散（非连续变化）的空间数据
✓ 其模拟空间数据的精度较高，但其精度与坐标点的
数量、质量有直接关系
52
形象直观
定位明显 属性隐含
53
适于模拟 离散数据
54
数据精度 与点的数 量与质量
➢ 旋转椭球体有多种：不同测定者、不同计算年代、
不同测定方法、不同测定地区，对椭球体的描述方法 不同
➢ 我国不同时期采用的椭球体：
✓ 1953年以前：海福特椭球体 ✓ 1953年—1978年：克拉索夫斯基（Krasovsky） ✓ 1978年以后：1975国际椭球体
7
地理空间坐标系的建立
➢ 地理坐标（球面坐标）
技术 数字模拟 投影变换
矢量格式 严密 小 高
复杂、高效 不一致
抽象、昂贵 不易实现 容易实现 不容易
复杂、高费用 不方便 快
栅格格式 简单 大 低
简单、低效 一致
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（a）三角形
（b） 菱形
（c) 六边形
图3-2 栅格数据结构的几种其它形式
三、获取途径
栅格结构划分网格，逐个网格
地决定其代码，最后形成栅格数字地图文件；
②数字化仪手扶或自动跟踪数字化地图，得到矢
量结构数据后，再转换为栅格结构；
③扫描数字化：逐点扫描专题地图，将扫描数据
线实体 唯一标识码 线标识码 起始点 终止点 坐标对序列 显示信息 非几何属性
线实体矢量编码的基本内容
3、面实体
多边形(有时称为区域)数据是描述地理空间信 息的最重要的一类数据。
在区域实体中，具有名称属性和分类属性的， 多用多边形表示，如行政区、土地类型、植被 分布等；具有标量属性的有时也用等值线描述 (如地形、降雨量等)。
卧佛寺 香山
西北望
采用一个没有大小的点（坐标）
来基本点栅元格素图时，称为矢量表
示法。
西苑
玉泉山
颐和园
主要地名 Labels of 主要地名 城区边界 水域 铁路 北京街区
BEIJING1.BMP
五里坨
八大处
安岳县
潼南县
武西胜郊机县场 合川市
华蓥县邻市区水政县府驻地垫江县
黄庄
主要公路
区县界线
机场
河流
二、矢量数据结构编码的方法
实体式 索引式 双重独立式 链状双重独立式
1、实体式
实体式数据结构是指构成多边形边界的各个线
段，以多边形为单元进行组织。
按照这种数据结构，边界坐标数据和多边形单 元实体一一对应，各个多边形边界都单独编码 和数字化。
11
12 13
30 29
14
10
31
28 27
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4
多边形原始数据
多边形 A B C D E
数据项
(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y 9),(x1,y1)
(x1,y1), (x9,y9), (x8,y8), (x17,y17), (x16,y16), (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13), (x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)
区县区划图
采用一个有固定大小的铜梁县 北碚区
长寿县
点（面元）来矢表量大达图足县基本
渝北区
李渡区
点元素时，称为栅格表
示法。
双桥区
荣昌县
隆昌县
永川市
璧山沙县坪坝渝区中南江区岸北区区 九龙大坡巴渡区南口区区
江津市
0.0 7.5 15.0 22.5 30.0 37.5 km
忠县
丰都县
石柱土家族自治
武隆县
彭水苗族土家
矢量数据结构 栅格数据结构 两种数据结构的比较与选择
栅格数据结构
栅格数据结构的定义 栅格数据结构的特点 栅格数据结构的获取 栅格数据结构的组织 栅格数据结构的压缩
一、定义
栅格结构是最简单最直观的空间数据结构，又称为网 格结构(raster或grid cell)或象元结构(pixel)，是 指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列， 每个网格作为一个象元或象素,由行、列号定义，并包 含一个代码,表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包
3）栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的转换比其它 压缩方法容易；
4）多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便。
块状编码
块码是游程长度编码扩展到二维的情况， 采用方形区域作为记录单元，每个记录单 元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始 位置(行、列号)和半径，再加上记录单元 的代码组成。
99990000 99900000 0 9 907 70 0 00007700 00007777 00007777 00007777 00007777
链式编码的前两个数字表示起点的行、 列数，从第三个数字开始的每个数字表 示单位矢量的方向，八个方向以0-7的整 数代表。
游程编码
是将原始栅格阵列中属性值相同的连续若干个栅格单元 映射为一个游程，每个游程的数据结构为（A，P）整数对。
其中，A代表属性值，P代表该游程最右端栅格的列号。
游程编码文件
(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30) , (x31,y31), (x24,y24)
(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16) , (x19,y19)
31
3
3
1
1
1
31
33
11
11
0
3
1
4
31
14
41
33
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444 1
2
1
32
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141 1
0
2
2
2
1
1
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2
2
2
1
1
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
四叉树编码法有许多有趣的优点：
1）容易而有效地计算多边形的数量特征；
2）阵列各部分的分辩率是可变的，边界复杂部分四叉树 较高即分级多，分辩率也高，而不需表示许多细节的部分 则分级少，分辩率低，因而既可精确表示图形结构又可减 少存贮量；
5
6
7
4
0
3
2
1
链式编码的方向代码
起始点
3 2
3
3
2
0
2
62
1
3
7
6
3
6
2
4
链式编码示意图
线状地物确定其起始点为像元(1，5)， 则其链式编码为： 1，5，3，2，2，3，3，2，3
起始点
面状地物，假设其原起始点定为像元 （5，8），则该多边形边界按顺时针方 向的链式编码为： 5，8，3，2，4，4，6，6，7，6，0，2， 1
如：一个面积为100km2的区域，如果网格边长取为1m，每
个网格用一个双字节表示，则一个图层的要素就用 兆字节的存储空间。
2？00
五、压缩编码方式
链式编码 游程编码 块状编码 四叉树编码
链式编码
链式编码又称为弗里曼链码(Freeman， 1961)或边界链码。
链式编码主要是记录线状地物和面状地 物的边界。它把线状地物和面状地物的 边界表示为：由某一起始点开始并按某 些基本方向确定的单位矢量链。
333 33 111111 1 333 33 111111 1 333 31 114444 1 333 11 144444 4 332 22 211444 1 322 21 111141 1 222 22 211111 1 222 22 211111 1 222 22 211111 1 222 22 211111 1
AA BA BB BD
CC CC DC DD
行
游程
1
A，2，C，4
2
B，1， A，2，C，4
3
B，2，D，3，C，4
4
B，1，D，4
游程编码文件
行
游程
1 (9，4) ， (0，8) 2 (9，3) ， (0，8) 3 (0，1) ， (9，3) ， (0，4) ， (7，6) ， (0，8) 4 (0，4) ， (7，6) ， (0，8) 5 (0，4) ， (7，8) 6 (0，4) ， (7，8) 7 (0，4) ， (7，8) 8 (0，4) ， (7，8)
四叉树编码(quad-tree code)
四叉树结构的基本思想是将一幅栅格地图或图像 等分为四部分,逐块检查其格网属性值(或灰度)。如果 某个子区的所有格网值都具有相同的值,则这个子区就 不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子 区。这样依次地分割，直到每个子块都只含有相同的 属性值或灰度为止。
矢量数据结构
基于矢量模型的数据结构简称为矢量 数据结构。矢量数据结构是利用殴几里得 几何学中的点、线、面及其组合体来表示 地理实体空间分布的一种数据组织方式。
一、矢量数据结构编码的基本内容
1、点实体 点实体包括由单独一对x，y坐标定位的一切地
理或制图实体。 在矢量数据结构中，除点实体的x，y坐标外还
(5,1,4,0), (5,5,4,7)
一个多边形所包含的正方形越大，多边形的边 界越简单，块状编码的效率就越好。
块状编码对大而简单的多边形更为有效，而对 那些碎部较多的复杂多边形效果并不好。
块状编码在合并、插入、检查延伸性、计算面 积等操作时有明显的优越性。然而对某些运算 不适应，必须在转换成简单数据形式才能顺利 进行。
(x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7) ,(x6,y 6), (x5,y5)
应存储其它一些与点实体有关的数据来描述点 实体的类型、制图符号和显示要求等。
点实体
唯一识别符
类型
简单点
点
文字说明 结点
实
序列号
体
x，y 坐标
的
有关的属性
矢
如果是简单点
量
符号
比例尺
数
如果是文字说明