第三章空间数据模型第3节矢量数据模型

一、基本概念
• 现实世界和矢量表达 • 位置和边界被清楚地记录 • 对象可以被识别 • 属性值与对象相联系 • 空间关系可以清晰表达
二、关系数据模型和关系表
1. 定义 2. 数据结构 3. 关系表的基本操作 4. GIS 中关系表的应用
1、定义
• 在关系数据模型中，数据是以简单的记录形 式集中表达的，
第三章 空间数据模型
主要内容
第一节 关系数据模型 第二节 栅格数据模型 第三节 矢量数据模型 第四节 矢量数据模型TIN 第五节 空间数据模型比较 第六节 属性数据与空间数据的连接 第七节 数据模型发展趋势
第三节 矢量数据模型
一．基本概念 二．关系数据模型和关系表 三．矢量数据模型（ Spaghetti Model ） 四．矢量数据模型（拓扑数据模型）
(1) 地理要素被当成单个对象对待
空间边界可以被清晰的编码
(2)对象之间没有关系
要素间的空间拓扑不被记录
矢量表达法
• 不同的空间特征具有不同的矢量维数
– 0维矢量-点：即空间中的一个点，没有大小、 方向，二维和三维欧氏空间中为：（x,y),(x,y,z)
– 一维矢量-线：空间中的线划要素或空间对象间 的边界，也称为弧段、链
– 二维欧氏空间（x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn) – 三维欧氏空间（x1,y1,z1),(x2,y2 , z2),…(xn,yn , zn) – 起点和终点称为结点（node),其它点称拐点
(vertex)
矢量模型（vector model)
一维矢量线
• 一维矢量可以闭合，但不能与自身相交 • 闭合时，首位相接， （x1,y1)=(xn,yn) 或（x1,y1,z1)=(xn,yn,zn) • 如果相交，则应以交点为界，将其分成几个一维矢量
• 每一条记录代表一个事实（永久相关的值） • 记录的集合组成一个二维表
– 行(row )被称为记录(record)，代表一个对象及其 相关的属性值
– 列(column)也称为字段(field)或项（item）代表一 个属性
• 例子：学生信息表
2、数据结构
• 多少字段，应该是什么 • 字段名: Field Name (Item Name): • 字段类型: Field Type (Item Type):
• 凹凸性：形态描述 • 单调性： • 走向、倾角和倾向：地形、地层描述中常
用的概念，是三维空间中曲面法向矢量的 另外一种描述方法
空间曲面
• 矢量实现方法多样 • 常用等值线法、剖面法
三维矢量-体
• 指三维空间中的实体 • 由一组或多组闭合曲面所包围的空间对象 • 2维 面 • 2.5维 表面(b)
(c)
(d)
一维矢量自身的可能空间关系
(x1, y1) (x1, y1)
(xn, yn) (x(1x,ny,1y)n) (x1, y1)
(a) (xn,yn)
(b)
(xn, yn)
A
KI
H
J
BC
G
F
E
D
(c)
一维矢量具有方向、长度
方向：即有起始结点和终止结点 长度：可以用以下方式表达：
n
长度 [(xi xi1)2 ( yi yi1)2 ]1/ 2 i2
平面投影距离为地图学研究广泛采用。
二维矢量-面
• 表示空间的一个面状要素 • 由一组闭合弧段所包围的空间区域 • 又称多边形
描述二维矢量的特征参数
• 面积：
– 二维面积： – 三维面积：表面积（计算复杂）和投影面积
（常用）
三、矢量数据模型（ Spaghetti Model）
1) 实体与实体模型 (Spaghetti Model)
(a)定义
点、线、面要素的表达
(b)解释
(1) 简单列表表达（Simple lists） (2) 点目录（Point directory）
(c) Spaghetti models的比较 (d) 总结（Summary）:
Polygon Representation
A
B
x1, y1 x2, y2 x5, y5 x6, y6 x7, y7 x8, y8 x1, y1
x2, y2 x3, y3 x4, y4 x6, y6 x5, y5 x2, y2
(x4, y4)
点 目 录 方
法
P1 (x1, y1)
P2 (x2, y2)
P3 (x3, y3)
B A
P5 (x5, y5)
P8 (x8, y8)
P7 (x7, y7) P6 (x6, y6)
P4 (x4, y4)
Point Directory Method
Polygon Representation
AB
P1
P2
P2
P3
P5
– 字符型 (Character) – 整型( Integer) – 实型 (Real) – 日期型 (Date)
• 字段宽度: Field width (size): • ArcView示例
3、关系表的基本操作
• 搜索 （Search）
– 穷尽搜索 Exhaustive Search (学生姓名列表未排序) – 二进制搜索 Binary Search (学生姓名列表未排序）
引入欧氏空间的距离概念：
n
长度 [(xi xi1)2 ( yi yi1)2 ]1/ 2 i2
在三维空间中一维矢量的距离有两种概念一为沿路程距离，表示为
n
长度 [(xi xi1)2 ( yi yi1)2 （zi zi1)2 ]1/ 2 i2
另一种为平面投影距离，二维平面的定义相同：
• 选择 （Select）
– 选择条件用如下格式表达：
• Field_name = Value
– 多个条件时用 “and”/ “or”连接
• 相关 （Relate）和 联接 （Join）
Locate Misco
Locate Misco
Join
4、GIS 中关系表的应用
属性表和图形的连接
关系数据库中GIS属性表的存储
矢量图形及简化模型
结点
弧段
多边形
(a)矢量图形
结点、中间点 弧段
多边形 （b）矢量模型
点 、 线 、 面 的 表 达
简 单 列 表 方 法
(x1, y1) (x8, y8)
(x2, y2)
(x3, y3)
B A
P5 (x5, y5)
(x7, y7)
(x6, y6)
Simple List Method