空间数据结构的类型(ppt文档)
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2.3 空间数据结构的类型
2.3.1 空间数据结构的概念和类型
空间数据结构 也称为图形数据格式，是指适用于 计算机系统存贮、管理和处理的地理图形数据的逻 辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的 抽象描述。换句话说，是指空间数据以什么形式在 计算机中存储和管理。
在地理信息系统中，常用的空间数据结构有两种， 即矢量数据结构和栅格数据结构。
矢量数据模型
▪ 对于点实体（0维对象），没有长度和宽度
只记录其在特定坐标系下的坐标和属性 代码；
▪ 线实体（1维对象），只有长度没有宽度：
用一系列足够短的直线首尾相接表示一条 曲线。
矢量结构中只记录这些小线段的端点坐标， 将曲线表示为一个坐标序列，坐标之间认 为是以直线段相连，在一定精度范围内可 以逼真地表示各种形状的线状地物 。
2.3.2 矢量数据结构
▪ 矢量数据结构是利用欧几里得几何学 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；
▪ 即通过记录坐标的方式尽可能精确地 表示点、线、多边形等地理实体.
注意：由于坐标空间设为连续，所以允许任 意位置、长度和面积的精确定义。
但是，其精度仅受数字化设备的精度和数 值记录字长的限制，在一般情况下，比栅格 结构精度高得多 。
由多边形边界的x、y坐标对集合及说明信息组成，是 最简单的一种多边形矢量编码，如上图记为以下坐标文件：
▪ 10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；x7,y7；x8,y8； x9,y9；x10,y10；x11,y11； x1,y1；
▪ 20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；x16,y16； x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；x21,y21；x22,y22； x23,y23；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11； x1,y1；
常用的空间数据结构
X
i
xn yn
xi yi
x1 y1
x2 y2
Y
j
同一条曲线的矢量与栅格表示法
2.3.2 矢量数据结构
▪ （1） 定义 ▪ 基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据
结构。 ▪ 矢量也叫向量，数学上称“具有大小和方
向的量”为向量。 ▪ 在计算机图形中，相邻两结点间的弧段长
度表示大小，弧段两端点的顺序表示方向， 因此弧段也是一个直观的矢量。
DIME是美国人口调查局在人口调查的 基础上发展起来的，它通过有向编码建立 了多边形、边界、节点之间的拓扑关系， DIME编码成为其它拓扑编码结构的基础
▪ 拓扑整合的地理编码和参考系统（TIGER) ▪ 多边形转换器（POLYVRT）
▪ 特点：
点是相互独立的，点连成线，线构成 面。
每条线始于起始结点（FN），止于 终止结点（TN）并与左右多边形（LP和 RP）相邻接。
▪ 构成多边形的线又称为链段或弧段，两条 以上的弧段相交的点成为结点，由一条弧 段组成的多边形成为岛，多边形图中不含 岛的多边形称为简单多边形，表示单连通 区域；含岛区的多边形成为复合多边形， 表示复连通区域。
▪ 在这种数据结构中，弧段或链段是数据组 织的基本对象。
▪ 拓扑数据结构最重要的技术特征和贡献是 具有拓扑编辑功能。
▪ “多边形”在地理信息系统中是指一个任 意形状、边界完全闭合的空间区域。
其边界将整个空间划分为两个部分：包含 无穷远点的部分称为外部，另一部分称为 多边形内部。
多边形的边界线同线实体一样，可以被看 作是由一系列多而短的直线段组成。
▪ （2） 特点：定位明显，属性隐含。
▪ （3） 获取方法：
▪
①手工数字化法；
▪ 拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和结点 连接编辑
a.多边形连接编辑
弧段号 起点 终点 左多边形 右多边形
a2
N2 N4 0
p4
a7
N3 N4 p4
p3
a8
N2 N3 p4
p2
N1
P2
P1
N5
N3
N2
P3
P4
弧段号 起点 终点 左多边形 右多边形
N4
a2
N2 N4 0
p4
a7
N4 N3 p3
▪ 50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；x6,y6；x24,y24； x25,y25；x26,y26；x27,y27；x28,y28； x21,y21；
特点： 1.数据按点、线或多边形为单元组织，数据编排直观，
数字化操作简单； 2．每个多边形都以闭合线段存储，多边形之间的公共
▪ 30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37；x38,y38； x39,y39；x40,y40； x33,y33；
▪ 40：x19,y19；x20,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29；x30,y30； x31,y31；x32,y32； x19,y19；
边界被数字化和存储两次，造成数据冗余和不一致； 3．点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数
据，互相之间不关联。 4. 岛只作为一个单个的图形建造，没有与外包多边形
的联系； 5．不易检查拓扑错误。这种方法可用于简单的粗精度
制图系统中
2）拓扑数据结构
▪ 拓扑型数据结构由弧段坐标文件、结点文 件和多边形文件等一系列含拓扑关系的数 据文件组成。
▪
②手扶跟踪数字化法；
▪
③数据结构转换法。
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2.3.2 矢量数据结构
矢量数据结构分为以下几种主要类型 ▪ 简单数据结构 ▪ 拓扑数据结构 ▪ 曲面数据结构
1）简单数据结构 a.面条（Spaghetti方式）在简单数据结构中，空间数据按 照以基本的空间对象（点、线、多边形）为单位进行单独 组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条（Spaghetti 方式）
➢结点文件由结点记录组成，存贮每个结 点的结点号、结点坐标及与该结点连接 的弧段等
➢弧段坐标文件存贮组成弧段的点的坐标
➢弧段文件由弧记录组成，存贮弧段的起 止结点号和左右多边形号；
➢多边形文件由多边形记录组成，存贮多 边形号、组成多边形的弧段号以及多边 形的周长、面积、中心点坐标。
▪ DIME(双重独立坐标地图编码，Dual Independent Map Encoding)编码系统
2.3.1 空间数据结构的概念和类型
空间数据结构 也称为图形数据格式，是指适用于 计算机系统存贮、管理和处理的地理图形数据的逻 辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的 抽象描述。换句话说，是指空间数据以什么形式在 计算机中存储和管理。
在地理信息系统中，常用的空间数据结构有两种， 即矢量数据结构和栅格数据结构。
矢量数据模型
▪ 对于点实体（0维对象），没有长度和宽度
只记录其在特定坐标系下的坐标和属性 代码；
▪ 线实体（1维对象），只有长度没有宽度：
用一系列足够短的直线首尾相接表示一条 曲线。
矢量结构中只记录这些小线段的端点坐标， 将曲线表示为一个坐标序列，坐标之间认 为是以直线段相连，在一定精度范围内可 以逼真地表示各种形状的线状地物 。
2.3.2 矢量数据结构
▪ 矢量数据结构是利用欧几里得几何学 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；
▪ 即通过记录坐标的方式尽可能精确地 表示点、线、多边形等地理实体.
注意：由于坐标空间设为连续，所以允许任 意位置、长度和面积的精确定义。
但是，其精度仅受数字化设备的精度和数 值记录字长的限制，在一般情况下，比栅格 结构精度高得多 。
由多边形边界的x、y坐标对集合及说明信息组成，是 最简单的一种多边形矢量编码，如上图记为以下坐标文件：
▪ 10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；x7,y7；x8,y8； x9,y9；x10,y10；x11,y11； x1,y1；
▪ 20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；x16,y16； x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；x21,y21；x22,y22； x23,y23；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11； x1,y1；
常用的空间数据结构
X
i
xn yn
xi yi
x1 y1
x2 y2
Y
j
同一条曲线的矢量与栅格表示法
2.3.2 矢量数据结构
▪ （1） 定义 ▪ 基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据
结构。 ▪ 矢量也叫向量，数学上称“具有大小和方
向的量”为向量。 ▪ 在计算机图形中，相邻两结点间的弧段长
度表示大小，弧段两端点的顺序表示方向， 因此弧段也是一个直观的矢量。
DIME是美国人口调查局在人口调查的 基础上发展起来的，它通过有向编码建立 了多边形、边界、节点之间的拓扑关系， DIME编码成为其它拓扑编码结构的基础
▪ 拓扑整合的地理编码和参考系统（TIGER) ▪ 多边形转换器（POLYVRT）
▪ 特点：
点是相互独立的，点连成线，线构成 面。
每条线始于起始结点（FN），止于 终止结点（TN）并与左右多边形（LP和 RP）相邻接。
▪ 构成多边形的线又称为链段或弧段，两条 以上的弧段相交的点成为结点，由一条弧 段组成的多边形成为岛，多边形图中不含 岛的多边形称为简单多边形，表示单连通 区域；含岛区的多边形成为复合多边形， 表示复连通区域。
▪ 在这种数据结构中，弧段或链段是数据组 织的基本对象。
▪ 拓扑数据结构最重要的技术特征和贡献是 具有拓扑编辑功能。
▪ “多边形”在地理信息系统中是指一个任 意形状、边界完全闭合的空间区域。
其边界将整个空间划分为两个部分：包含 无穷远点的部分称为外部，另一部分称为 多边形内部。
多边形的边界线同线实体一样，可以被看 作是由一系列多而短的直线段组成。
▪ （2） 特点：定位明显，属性隐含。
▪ （3） 获取方法：
▪
①手工数字化法；
▪ 拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和结点 连接编辑
a.多边形连接编辑
弧段号 起点 终点 左多边形 右多边形
a2
N2 N4 0
p4
a7
N3 N4 p4
p3
a8
N2 N3 p4
p2
N1
P2
P1
N5
N3
N2
P3
P4
弧段号 起点 终点 左多边形 右多边形
N4
a2
N2 N4 0
p4
a7
N4 N3 p3
▪ 50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；x6,y6；x24,y24； x25,y25；x26,y26；x27,y27；x28,y28； x21,y21；
特点： 1.数据按点、线或多边形为单元组织，数据编排直观，
数字化操作简单； 2．每个多边形都以闭合线段存储，多边形之间的公共
▪ 30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37；x38,y38； x39,y39；x40,y40； x33,y33；
▪ 40：x19,y19；x20,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29；x30,y30； x31,y31；x32,y32； x19,y19；
边界被数字化和存储两次，造成数据冗余和不一致； 3．点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数
据，互相之间不关联。 4. 岛只作为一个单个的图形建造，没有与外包多边形
的联系； 5．不易检查拓扑错误。这种方法可用于简单的粗精度
制图系统中
2）拓扑数据结构
▪ 拓扑型数据结构由弧段坐标文件、结点文 件和多边形文件等一系列含拓扑关系的数 据文件组成。
▪
②手扶跟踪数字化法；
▪
③数据结构转换法。
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2.3.2 矢量数据结构
矢量数据结构分为以下几种主要类型 ▪ 简单数据结构 ▪ 拓扑数据结构 ▪ 曲面数据结构
1）简单数据结构 a.面条（Spaghetti方式）在简单数据结构中，空间数据按 照以基本的空间对象（点、线、多边形）为单位进行单独 组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条（Spaghetti 方式）
➢结点文件由结点记录组成，存贮每个结 点的结点号、结点坐标及与该结点连接 的弧段等
➢弧段坐标文件存贮组成弧段的点的坐标
➢弧段文件由弧记录组成，存贮弧段的起 止结点号和左右多边形号；
➢多边形文件由多边形记录组成，存贮多 边形号、组成多边形的弧段号以及多边 形的周长、面积、中心点坐标。
▪ DIME(双重独立坐标地图编码，Dual Independent Map Encoding)编码系统