空间信息基础()

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A P0 e P3 f C b P2 d B D c E a P4 g P1
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上图中结点、弧段、面相互之间所有的拓扑 关系如表1-4
表1面域与弧段的拓扑关系 面 域 弧 段 P1 a, b, c, -g P2 b, d, f P3 c, f, e P4 g 表2 结点与弧段的拓扑关系 结 点 弧 段 A B C D E
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拓扑关系的三个重要概念
① 连接性(Connectivity): 弧段在结点处的相互 联接关系。
弧段与结点的拓扑关系（Arc－node topology） 表现了连接性，也称为连通性 。
每个弧段都有一个起始端点和一个终止端点，从 起始端点到终止端点表示了弧段的方向，而所有 弧段的端点序号则定义了弧段与节点的拓扑关系， 计算机就是通过在端点序列中找到弧段之间的共 同结点来判断弧段与弧段之间是否存在连接性。 （如图）
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1.空间数据的基本特征
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（1）空间特征 表示现象（空间实体）的空间位置或现在所处的地 理位置。空间特征又称定位特征或几何特征，一般
用坐标数据表示，例如笛卡尔坐标系等等。
（2）属性特征 表示现象（实体）的特征。例如变量、分类、数量 特征和名称等等。 （3）时间特征 描述现象或物体随时间的变化。其变化的周期有超 短周期的、短期的、中期的和长期的。例如人口数 的逐年变化 目前的GIS还较少考虑到空间数据的时间特征，只 考虑其属性特征与空间特征的结合。
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2.空间数据的类型
根据划分角度不同，可将空间数据划分为不同的类型。 空间数据从几何上可以抽象为点、线、面数据，对于 点、线、面数据，按其内容又可分为七种类型，如下： （1）类型数据：例如居民点、交通线、土壤类型分布等；
（2）面域数据：例如多边形中心点、行政区域界限和行政
单元等； （3）网络数据：例如道路交叉点、街道和街区等； （4）样本数据：例如气象站、航线和野外样方分布区等； （5）曲面数据：例如高程点、等高线和等值区域；
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② 多边形区域定义（Area definition） 多个弧段首尾相连构成了多边形的内部域。 多边形与弧段的拓扑关系（Polygon－arc topolopgy）表现了多边形区域定义。
在矢量模型中，多边形区域是由一系列弧段序列 组成的。（如图）
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③ 邻接性（Contiguity）：通过定义弧段的左 右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。 弧段的左与右的拓扑关系（Left-right topology）表现了邻接性。一个具有方向性的弧 段有左边和右边之分。计算机正是根据弧段的左 边与右边的关系来判断位于该弧段两边的多边形 的邻接性。（如图）
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е1 P1
N2
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N1
е6
N4
P3
N5
е3
е5 P2 е2 е4
P4
е7
N3
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（4）拓扑（Topology）关系的种类 在GIS中，为了真实地反映地理实体，不仅要包括 实体的位置、形状、大小和属性、还必须反映实体之间 的相互关系。
①邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系。 例如多边形之间的邻接关系，P2/P3，P1/P2，又如结点 之间的邻接关系A与D，C与D等。（如图） ②关联关系：空间图形中不同元素之间的拓扑关系。 例如结点与弧段的关联关系A与e、a、c；多边形与弧段 的关联关系P2与e、c、f。 （如图） ③包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的 拓扑关系。例如多边形P1中包含有多边形P4。（如图）
第二章 空间信息基础
唐山师范学院资管系 李 诚
第三节 空间数据类型和关系
1.空间数据的基本特征 2.空间数据的类型 3.空间数据的拓扑关系
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（1）地理信息系统是是指在计算机硬件、软件系 统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层） 空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管 理、运算、分析、显示和描述的技术系统。简而 言之，地理信息系统是综合处理和分析地理空间 数据的一种技术系统。 （2）空间数据是地理信息系统的操作对象。 （3）空间数据的主要来源：地图数据、遥感数据、 统计数据、实测数据及各种文字报告
P0 e P3 f C b P2 d B D c E a P4 g P1
a, c, e a, d, b d, e, f b, f, c g
A
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表2-3 弧段与结点的拓扑关 系 弧 段 结 点 a A , B b B , D c D , A d B , C e C , A f C , D g E , E
A
表2-4 弧段与面域的拓扑关系 弧 段 左 邻 面 右 邻 面
a b c d e f g P0 P2 P3 P0 P0 P3 P1
P0
P1 P1 P1 P2 P3 P2
e P3 f C
c E
P1 a D P4 g
b P2 d B
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（6）文本数据：例如地名、河流名和区域名称；
（7）符号数据：例如点状符号、线状符号和面状符号等。
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3.空间数据的拓扑关系
（1）拓扑（Topology） “拓扑”一词来源于希腊文，其原意是“形 状的研究”。 （2）拓扑关系 是一种对空间结构关系进行明确定 义的数学方法。 是指图形在保持连续状态下变形，但图形关 系不变的性质（拓扑属性）。 （3）拓扑结构 是明确定义空间结构关系的一种 数学方法。 在GIS中，它不但用于空间数据的组 织，而且在空间分析和应用中都有非常重要的意 义。
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空间数据具有的其他特征
（1）海量特征 各种空间数据汇集，导致空间数据急剧膨胀，呈现海量的 特征。 （2）异质数据 各种数据呈现不同的类型，不同的来源，不同的表达方式 （比例尺，坐标系统等），年代等不一致。 （3）多维数据 不仅仅表现在数据的空间三维或时间维方面，也表现在其他 方面，如不同的测量方法，遥感数据的不同波段等。 （4）动态数据 不同时相的空间数据反映地理事物或现象的发展变化过程。