空间数据组织与管理(1)

11/28/2020
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刘学军
CAD模型
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刘学军
影像数据模型
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刘学军
影像数据模型和栅格数据模型区别
▪ Image 没有属性数据表，仅一个属性项 ▪ 栅格数据具有属性表，并且可和其他的属
性表进行联合运算。 ▪ 应用：影像数据仅作影像处理，而栅格模
目前商用GIS还没有超出上述四个表格的 拓扑关系
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刘学军
（矢 续量 ）数
据 结 构
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，多边形转换器） TIGER（美国人口调查局，地理编码和参照系
统的拓扑集成）▪ 直接存储Arc/Info、GeoStar
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刘学军
（矢 续量 ）数
据 结 构
拓扑结构：拓扑关系与数据共享
维护数据的一致性
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刘学军
（矢 续量 ）数
据 结 构
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
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刘学军
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。
点号 X Y 1 11 22 2 33 44 … …… n 55 66
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例：
2
多边形 A
B 3
编码 t123
t124
坐标 (X1，Y1) (X2，Y2)
… (X1 ,Y1) (X6,Y6)
点号
1 2 3 4 5
坐标 (X1，Y1) (X2，Y2) (X3，Y3) (X4，Y4)
地理信息系统概论
第三讲 空间数据组织与管理
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1
管空 理间
数 据 组 织 与
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空间数据结构 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 现行空间数据库管理方案
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刘学军
什么是数据模型？
▪ 从空间认知角度对现实世界进行抽象建模从 而得到空间数据模型
▪ GIS的核心问题 ▪ 计算机中的现实世界模型 ▪ 数据模型多种多样，没有最好的通用数据模
标识码 属性 几何 位置
点位字典
空间对象编码 唯一 连接几何和属性数据
点: ( x ,y ) 线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
点: 点号文件 线: 点号串 面: 点号串
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
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（ 矢 拓扑结构：全显式表达
续量
M
）数
N2
据
A1 A2 A5 B1 B2
结 N1 A3 N5 A6 N3 B3 B4
构
A4 A7 A8
N4
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刘学军
点状 目标标识 地物编码 坐 标 关联的线目标 对象 目标标识 控制点等级 精度 测量年限 测量单位 ……
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面
B1 B2 B3 B4
弧 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
点
N1 N2 N3 N4 N5
面-弧拓扑 面 弧-点拓扑 弧 点-弧拓扑 点 弧-面拓扑 弧
弧段 起点 弧段 左面
终点
右面
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（矢 续量 ）数
据 结 构
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 System9（索引式结构）：面-弧 、弧点 DIME（双重独立编码结构）：弧-点、 弧-面
型
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数据模型在GIS中的地位
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GIS数据模型
▪ CAD 、遥感影像模型 ▪ 栅格数据模型(Raster Data Model) ▪ 矢量数据模型(Vector Data Model) ▪ 对象数据模型（Object Data Model)
空间表达= 信息结构 + 操作
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（矢 续量 ）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Spaghettie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
型可进行空间分析和空间建模
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刘学军
矢量数据结构：概念
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。
几何对象
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；
高级模型
不规则三角网； 区域； 动态分段
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…
A
1
7
6
B 4
5
多边形
A B
编码
T123 t124
点号串
1,2,3,4,7,6,1 1,6,7,4,5,1
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（矢 续量 ）数
据 结 构
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 特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面 表达对象：关联关系 表达方式
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刘学军
矢量数据结构：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 空间分析技术（叠置、缓冲等操作产生的新的
矢量数据）
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矢量数据结构：表达内容
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）
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
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刘学军
（矢 续量 ）数
据 结 构
数据库
独立编码